Pavillon rénové à énergie positive

Prix E+
Convention Efficience Energétique
du Bâtiment
Pavillon rénové
à énergie positive
Clémence
CHARLIGNY

Concours E+, Convention EEB Octobre 2012 Clémence CHARLIGNY
Cardonnel Ingénierie Pavillon rénové à énergie positive Page 2
Sommaire
1. Maquette numérique d’un BEPOS ....................................................... Erreur ! Signet non défini.
1.1. Les intervenants du projet ................................................................................................... 4
1.2. Contexte et enjeux du projet .............................................................................................. 6
1.3. Le pavillon support de l’étude ............................................................................................. 7
1.4. Outils de conception utilisant la maquette numérique .................................................... 8
2. Solutions de rénovation .............................................................................................................. 10
2.1. Objectif BBC Rénovation .................................................................................................... 10
2.2. Surélévation en bois ........................................................................................................... 11
2.3. Travaux sur le bâti .............................................................................................................. 11
2.4. Les innovations techniques ................................................................................................ 12
3. Optimisation des solutions de rénovation ............................................................................... 14
3.1. Calcul des consommations du bâtiment .......................................................................... 14
3.2. Evaluation du confort d’été ................................................................................................ 19
3.3. L’analyse du cycle de vie.................................................................................................... 21
3.4. Optimisation de l’éclairage ................................................................................................. 22
3.5. La mobilité ............................................................................................................................ 23
4. Bilan énergétique du pavillon .................................................................................................... 24
4.1. Définition retenue pour le BEPOS ..................................................................................... 24
4.2. Un bâtiment à énergie positive ......................................................................................... 26
5. Retour d’expériences sur la maquette numérique ................................................................. 27
5.1. Des liens identifiés .............................................................................................................. 27
5.2. Des perspectives encourageantes .................................................................................... 27
6. Fiche résumé du projet .............................................................................................................. 28
7. Synthèse du projet ...................................................................................................................... 29

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Lexique :
ACV : Analyse du cycle de vie
ADEME : Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie.
ASHRAE : American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning.
(Agence Américaine pour le chauffage, le froid et le conditionnement d’air).
BBC : Bâtiment Basse Consommation.
BEPOS : Bâtiment à Energie POSitive.
BIM : Building Information Modelling.
(maquette numérique).
Cep : Coefficient de la RT, Consommation en énergie primaire.
CESI : Chauffe Eau Solaire Individuel.
COS : Coefficient d’Occupation des Sols.
CSTB : Centre Scientifique et Technique du Bâtiment.
DHUP : Direction de l’Habitat, de l’Urbanisme et des Paysages.
DPE : Diagnostic de Performance Energétique.
ECS : Eau Chaude Sanitaire.
ENR : ENergies Renouvelables.
FFB : Fédération Française du Bâtiment.
HQE : Haute Qualité Environnementale.
IFC : Information Foundation Class (fichier maquettes numériques).
MEP : Mécanique, Electrique et Plomberie.
MNB : Maquette Numérique du Bâtiment.
NREL : National Renewable Energy Laboratory.
(Unité de recherche pour les énergies renouvelables aux États-Unis).
nZEB : nearly Zero energy Building.
(bâtiment à énergie positive).
PAC : Pompe À Chaleur.
PREBAT : Plateforme de Recherche et d’Expérimentation sur l’énergie dans le BATiment.
PV : Photovoltaïque.
REHVA : Federation of European Heating, Ventilation and Air conditioning associations.
(association européenne du chauffage, de la ventilation et du conditionnement d’air).
RT : Réglementation Thermique.
STD : Simulations Thermiques Dynamiques
Tic : Coefficient de la RT 2012, Température intérieure conventionnelle.
VMC : Ventilation Mécanique Contrôlée.

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1. Pavillon rénové à énergie positive
Les nouveaux référentiels thermiques européens proposent que les bâtiments neuf à
l’horizon 2020 présentant un bilan énergétique positif sur l’année [9]. Avec l’évolution des
exigences réglementaires, le secteur du bâtiment pressent une modification des méthodes
de travail et des technologies mises en œuvre lors de la construction. Les échanges et
interactions seront plus nombreux entre les acteurs afin de proposer des bâtiments
produisant d’avantage d’énergie qu’ils n’en consomment.
L’apparition de ces nouveaux bâtiments thermiquement performants doit être accompagnée
par une rénovation des bâtiments existants. Cette rénovation est l’occasion de corriger les
défauts, faire évoluer le parc immobilier et valoriser son bien. Des solutions de rénovations
doivent être validées afin de réduire les consommations en énergie, produire de l’énergie
localement et proposer une densification raisonnée à l’échelle urbaine.
1.1. Les intervenants du projet
Projet de fin d’études d’ingénieur
Après deux années en classe préparatoire aux grandes écoles, j’ai choisi d’intégrer l’ INSA de
Strasbourg , dans la spécialité génie climatique et énergétique. Cette formation fut l’occasion
de découvrir les enjeux liés à la performance énergétique des bâtiments et de leurs
équipements techniques de chauffage, ventilation et de climatisation.
Afin de valider mon diplôme d’ingénieur de l’ INSA de Strasbourg , j’ai réalisé mon projet de
fin d’études au Centre de Recherche et de l’Innovation pour le Gaz et les Energies Nouvelles
( CRIGEN ) de GDF Suez durant sept mois.

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L’entreprise d’accueil GDF Suez
Le groupe GDF SUEZ est un fournisseur d’énergies et de services. Le CRIGEN est l’un des
huit centres de recherche de sa Direction de la Recherche et de l’Innovation ; ses travaux
sont dédiés aux développements technologiques qui permettront de pérenniser la
compétitivité du gaz naturel et à l’étude des énergies renouvelables couplées aux systèmes
énergétiques existants.
Cadre de l’étude
L’étude porte sur la rénovation d’un pavillon afin d’atteindre un bilan énergétique positif et la
requalification architecturale par surélévation en bois. GDF SUEZ a proposé de réaliser une
réflexion sur un bâtiment typique des années 70 afin de valider des solutions de rénovation.
C’est dans ce cadre qu’une maquette numérique en 3 Dimensions de ce bâtiment a été
développée. Elle est utilisée pour mettre en œuvre différents outils de conception : calcul
réglementaire, simulation dynamique, éclairage, ACV, etc.
J’interviens dans ce projet, afin de réaliser des études complémentaires à celles réalisées par
le bureau d’étude technique mandaté sur ce projet. L’objectif de mon intervention est
d’assister le maitre d’ouvrage afin de réaliser des études complémentaire d’optimisations
énergétiques. Ce sujet est également l’occasion d’éprouver l’utilisation d’outils numériques de
conception à l’aide d’une maquette numérique.
Les travaux réalisés durant le projet de fin d’études d’ingénieur sont présentés afin de
participer au concours E+ organisé par Cardonnel Ingénierie .