Les enjeux énergétiques et environnementaux des bâtiments
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Les enjeux énergétiques et environnementaux des bâtiments Prof. Dr. Ir. Jean-Marie HAUGLUSTAINE Université de Liège – Faculté des Sciences Département des Sciences et Gestion de l’Environnement EnergySuD - Energy and Sustainable Development Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 Sommaire Contexte ressources énergétiques prix de l’énergie consommation d’énergie primaire émissions de CO2 Obligations réglementaires Améliorer la PEB d’un bâtiment La ventilation Les systèmes de chauffage et d’eau chaude sanitaire La performance environnementale Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 2 Les enjeux énergétiques… En Europe, le secteur des bâtiments = 42 % des consommations d’énergie (dont 70 % en chauffage et climatisation) 30 % des émissions de CO2 50 % du total des ressources naturelles exploitées 40 % des déchets produits 16 % des consommations en eau (soit 140 litres d’eau par personne et par jour) Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 3 Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 4 EDP Sciences, 633 p., 2005 Source : BOBIN J.L., HUFFER E., NIFENECKER H., (Groupe Energie de la Société Française de Phy sique), L’ énergie de demain : Techniques – Environnement Economie, « Collection Grenoble Sciences – Rencontres Scientifiques », Editions Consommation mondiale en énergie primaire : aujourd’hui Source : LAHERRÈRE Jean, Les perspectives pétrolières et gazières – Futuribles – Analyse et prospective (numéro 373), Editions Futuribles Sarl 2011., 144 p., Avril 2011, p20 mes enfants moi Source : WIESENFELD B., L’énergie en 2050 – Nouveaux défis et faux espoirs, Editions EDP Sciences, 237 p. 2005 Consommation mondiale en énergie primaire : demain… Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 5 Prix de l’énergie 6 Source :J. Houghton, Le réchauffement climatique – Un état des lieux complet, De Boeck Editions, Collection Planète en jeu, 495 pages, 2011 Réchauffement climatique : scénario du GIEC… Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 7 À ce jour : Objectifs non atteints, sauf pour un petit nombre de pays (Allemagne, Grande-Bretagne, Wallonie) Il est indispensable d’associer un intéressement financier à la diminution d’émissions de CO2, applicable à chacun Source : M. Hegger, T. Stark, M. Fuchs, M. Zeumer, Construction et énergie – Architecture et développement durable, Presses polytechniques et universitaires romandes, 279 pages, 2011 Émissions de CO2 : protocole de Kyoto Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 8 Source : Intergovernmental Panel on Climate Change, Climate Change 2007: Synthesis Report – Summary for Policymakers, Fourth Assessment Report, 2007 Potentialités de réduction d’émissions de CO2 (GIEC) Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 9 Modes d’émissions de CO2 Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 10 Evolution des émissions de GES par secteur en Wallonie entre 1990 et 2004 Source : MRW – GDNRE DPA (Cellulaire Air) Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 11 Sommaire Contexte Obligations réglementaires Améliorer la PEB d’un bâtiment La ventilation Les systèmes de chauffage et d’eau chaude sanitaire La performance environnementale Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 12 Source : O. DAVID, A. FABRE, Les économies d’énergie dans l’habitat existant – Une opportunité à saisir ?, Éd. : École des Mines de Paris, 2007 Améliorer l’efficacité énergétique des logements : des produits Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 0,58 13 État de l’art de l’isolation thermique dans l’enveloppe des bâtiments : - telle qu’actuellement réalisée dans les bâtiments construits dans la capitale de chaque pays, - appliquée à une petite maison de 8 x 12 m avec 20 % de superficie de murs occupée par des fenêtres (les ponts thermiques ne sont pas pris en considération). En Belgique, l’application du niveau d’isolation thermique globale K55 conduit à obtenir un Umoyen de 0,58 W/m2K pour cet exemple. Sévérité : faible Exemple : « Optimisez votre maison » Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 15 Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 16 La Directive européenne 2002/91/CE (PEB) Exigences de la Directive : S’intéresse à tous les bâtiments : résidentiels, tertiaires, industriels Méthode de calcul de la PEB (en énergie primaire) Exigences minimales portant sur : la PE des bâtiments neufs (+ étude de faisabilité si > 1.000 m2 ) la PE des bâtiments existants (de + de 1.000 m2 et faisant l’objet d’une rénovation lourde) Certification de la PE de tous les bâtiments (horizon 2009) Inspection régulière des chaudières et des systèmes de climatisation Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 17 Critère : niveau conso énergie primaire bâtiments résidentiels Ew Ew 80 Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 18 Critère : niveau conso énergie primaire bâtiments résidentiels Ew Ew Eprim,cons = conso annuelle d’énergie primaire estimée par calcul Echauffage E auxiliaires Erefroidiss ement E ECS EPV E cogen Eprim,réf = conso d’énergie primaire de référence Echauffage Eauxiliaire s EECS Comparaison de la consommation d’énergie primaire de la maison telle que conçue avec une maison de référence : de même géométrie avec les fenêtres réparties uniformément sur les façades avec une isolation thermique standard K45 avec des équipements standard (chauffage, ECS et ventilation) Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 Critère : niveau conso caractéristique annuelle d’énergie primaire 19 E spec 130 kWh/m² an * Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 20 Critères Umax (et Rmin) à partir du 1/05/10 (cf. Annexe III de l’AGW du 17/04/08) U max Umax Parois de la surface de déperdition du bâtiment Rmin [W/m²K] [m²K/W] Fenêtres et autres parois translucides ‐ Valeur spécifique pour la partie centrale vitrée de chaque élément ‐ Valeur globale pour l’élément Portes et portes de garage Murs et parois opaques ‐ En contact avec tout environnement à l’exception d’un vide sanitaire d’une cave et du sol ‐ Entre le volume protégé et un vide sanitaire ou une cave ‐ Entre le volume protégé et le sol 1,3 2,2 2,2 0,32 0,32 1,3 Toitures et plafonds Planchers ‐ Entre le volume protégé et l’air extérieur ou les EANC (Espaces Adjacents Non Chauffés) ‐ Entre le volume protégé et le sol, un vide sanitaire, une cave … Parois mitoyennes (parois entre 2 volumes protégés ou 2 appartements) 0,27 0,35 0,35 1 En rouge : valeurs Umax et Rmin modifiées depuis le 1er juin 2012 21 Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 Déperditions par les parois vitrées Umax paroi vitrée (châssis + vitrage) = 2,2 W/m2K et Umax vitrage = 1,3 W/m2K Vitrage avec intercalaires isolants (Ψi = 0,11 W/mK) Châssis DV clair DV peu émissif TV air argon krypton krypton Type de châssis Uch Uvc = 2,9 Uvc = 1,75 Uvc = 1,3 Uvc = 1,1 Uvc = 0,5 PUR 2,80 3,21 2,40 2,08 1,94 1,52 3 chambres 2,00 3,05 2,16 1,84 1,70 1,28 4 chambres 1,80 3,01 2,10 1,78 1,64 1,22 5 chambres 1,60 2,97 2,05 1,72 1,58 1,16 dur (meranti, afzelia…) 2,14 3,08 2,20 1,88 1,74 1,32 sapin 1,91 3,03 2,13 1,81 1,67 1,25 sans coupure thermique 5,90 4,13 3,33 3,01 2,87 2,45 coupure 10 mm 3,36 3,37 2,56 2,25 2,11 1,69 coupure 20 mm 2,75 3,20 2,38 2,07 1,93 1,51 coupure 30 mm 2,53 3,16 2,31 2,00 1,86 1,44 PVC avec ou sans renforts métalliques Bois ép. 60 mm Métal (alu, acier…) Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 22 PVC avec remplissage en PUR 100405 – Formation PEB – HEPL – Jour 0,81 2,81 1,891 – Isolation 1,53 1,37 22 0,92 Améliorer les bâtiments existants ? : si non Hypothèses Energy consumption of residential buildings (without improvement of existing buildings) En 2010 : conso du parc résidentiel wallon = 340 kWh/m² 350 Energy consumption [kWh/m²] 300 250 200 New buildings 150 Old buildings 100 50 En 2030, le parc résidentiel wallon : - = 120 % de celui de 2010 - a une consommation moyenne de 272 kWh/m². 2030 2029 2028 2027 2026 2025 2024 2023 2022 2021 2020 2019 2018 2017 2016 2015 2014 2013 2012 2011 0 2010 Chaque année : - construction de 1,8 % de nouveaux bâtiments - conso des nouveaux bâtiments = 170 kWh/m² jusque 2012, puis 130, puis diminue jusque 0 dès 2021 - démolition de 1 % des bâtiments existants. - aucune amélioration des bâtiments existants Year Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 23 Améliorer les bâtiments existants ? : si oui Energy consumption of residential buildings (with improvement of existing buildings: 2,32 %/yr) 350 250 200 New buildings 150 Old buildings 100 50 Year 2030 2029 2028 2027 2026 2025 2024 2023 2022 2021 2020 2019 2018 2017 2016 2015 2014 2013 2012 2011 0 2010 Energy consumption [kWh/m²] 300 Chaque année : - construction de 1,8 % de nouveaux bâtiments - conso des nouveaux bâtiments = 170 kWh/m² jusque 2012, puis 130, puis diminue jusque 0 dès 2021 - démolition de 1 % des bâtiments existants. - amélioration des bâtiments existants : conso diminue de 2,32 %/an En 2030, le parc résidentiel wallon : - = 120 % de celui de 2010 - a une consommation moyenne de 170 kWh/m². Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 24 Certification PEB Le certificat PEB donne la PEB d’un bâtiment dans sa situation, sous la forme d’indicateurs numériques ou alphabétiques. Le certificat est communiqué à l’acheteur ou au locataire potentiel. Il sera toujours octroyé quels que soient les résultats (bons ou mauvais). Il recommande, mais ne contraint pas à des améliorations. Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 25 Certification PEB en Région wallonne Limite A++ A+ = consommation théorique calculée nulle (conso entièrement compensées une production locale d’énergie renouvelable) Limite B C = Exigence réglementaire fixée au 1er mai 2010 pour les logements neufs = 170 kWh/m².an Limite D E = valeur moyenne d’un échantillon de logements unifamiliaux existants issu de la base de données PAE Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 Niveau de consommation du bâtiment 26 Certification PEB en Belgique 3 différentes échelles d’évaluation de la performance énergétique, exprimée en kWh/m² Source :R. V ANPARYS , E . N I CLAES, O . L E SAGE, Enquête : Certificat énergie, T es t Achats n°562, mars 2 012 Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 27 Certification PEB en Belgique Source :R. V ANPARYS , E . N ICLAES, O . 28 L E SAGE, Enquête : Certificat énergie, Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 T es t Achats n°562, mars 2012 Sommaire Contexte Obligations réglementaires Améliorer la PEB d’un bâtiment à construire existant La ventilation Les systèmes de chauffage et d’eau chaude sanitaire La performance environnementale Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 29 gérer + + 0 Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 30 30 Consommation énergétique d’un bâtiment résidentiel wallon selon les usages Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 31 Consommation énergétique d’un bâtiment tertiaire wallon selon les usages Consommation énergétique du tertiaire wallon selon les usages (hors transports) Source : DGTRE, Econotec, Institut Wallon de Développement Économique et Social et d'aménagement du Territoire, À la rencontre de l'énergie – Le secteur tertiaire, Éditeur : J. Alexandre, Inspecteur Général de l'Énergie, 4 p., 2000 Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 32 Consommation énergétique des supermarchés belges selon les usages (hors transports) Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 Source : Vito, KHKempen, How est, Buurt-super.be, La consommation d’énergie dans les superrmarchés, Cool & Comfort, 2011 Consommation énergétique d’un supermarché belge selon les usages 33 Sommaire Contexte Obligations réglementaires Améliorer la PEB d’un bâtiment à construire existant La ventilation Les systèmes de chauffage et d’eau chaude sanitaire La performance environnementale Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 34 Intervenir sur un bâtiment existant Acte plus complexe que de construire un bâtiment neuf, parce que la marge de manœuvre est plus restreinte : à cause des choix du projet précédent à cause des contraintes de l’existence du projet précédent respect de son architecture maîtriser la modification des flux de température / de vapeur d’eau maîtriser le détail technique en évaluant toutes ses composantes Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 35 Programme de rénovation Choix Forme Adéquation au programme Étanchéité à l’eau et à l ’air URE Stabilité Uparois Sécurité Réglementation – Certification PEB Acoustique Sfen Aspect, etc. Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 36 L’enveloppe vue globalement Coupe reprenant les principes de positionnement de l’isolation thermique des parois Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 37 Toitures inclinées : plancher du grenier Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 38 Toitures inclinées : plancher du grenier Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 39 Toitures inclinées : plancher du grenier Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 40 Toitures inclinées : climat 2 Cf. Guide pratique pour architectes « Toitures inclinées » Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 41 Toiture inclinée : versants Choix Forme Uparois Sfen En intervenant par l’extérieur Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 42 Toiture inclinée : versants Choix Forme Uparois Sfen En intervenant par l’extérieur Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 43 Toitures inclinées : versants de la toiture Choix Forme Uparois Sfen En intervenant par l’intérieur Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 44 Toitures inclinées : versants de la toiture En intervenant par l’intérieur Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 Toitures inclinées : climat 3 45 Cf. Guide pratique pour architectes « Toitures inclinées » Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 46 Double vitrage Toitures plates : intervention par l’extérieur Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 47 Toitures plates : intervention par l’extérieur Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 48 Toitures plates : intervention par l’intérieur Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 49 Fenêtres film Survitrage survitrage double Châssis intérieur châssis double vitrage Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 50 Fenêtres : performance avant/ après rénovation énergétique Film Survitrage Châssis intérieur Source : CSTC-Contact, Mars 2013 Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 51 Fenêtres : double vitrage de faible épaisseur Ex. : Colonial pour bâtiments historiques (Saint-Gobain Glass) Ug, max = 1,3 W/m²K Uw, max = 2,2 W/m²K Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 52 Fenêtres : double vitrage Thermobel (AGC Glass) Depuis le 1/06/12 : Ug, max = 1,3 W/m²K Uw, max = 2,2 W/m²K Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 53 Fenêtres : calefeutrage Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 54 Portes : calefeutrage Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 55 Murs isolés par l’extérieur : mur creux Parement en maçonnerie protégeant l’isolation Ce système revient à créer un mur creux : Isolant posé contre le mur plein Fixé mécaniquement à la paroi à l’aide de crochets et rondelles Mur de parement monté devant l’isolant en laissant un espace formant coulisse d’une épaisseur de 2 à 3 cm Le mur de parement est relié mécaniquement au mur porteur via les crochets Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 56 Murs isolés par l’extérieur : crépi sur isolant Panneaux d’isolation recouverts d’un enduit (ou enduit isolant) Ce système comprend : Des panneaux de polystyrène, de laine minérale, de verre cellulaire ou de polyuréthane collés et/ou fixés mécaniquement au support Un enduit de finition armé d’un treillis, synthétique ou métallique Dans certains cas, ce treillis est partiellement incorporé dans l’isolant Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 57 Murs isolés par l’extérieur : crépi sur isolant Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 58 Murs isolés par l’extérieur : crépi sur isolant Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 59 Murs isolés par l’extérieur : bardage Panneaux d’isolation protégés par un bardage rapporté Ce système comprend : Une ossature bois ou métallique rapportée et fixée au support ancien (parfois en deux couches croisées) Un isolant thermique inséré entre ou sous les éléments de l’ossature Une lame d’air ventilée afin d’évacuer la condensation se formant au dos du bardage Un bardage constituant la “peau extérieure” (ardoises, lamelles métalliques ou plastiques, revêtements en bois, en zinc, en inox, etc.) fixé à l’ossature Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 60 Murs isolés par l’intérieur : contre-mur Panneaux d’isolation entre lattes Ce système comprend : Ossature (bois, métal, PVC) fixée mécaniquement au mur ou autoportante, et idéalement écartée de celui-ci par l’interposition d’une couche isolante Panneaux d’isolation insérés entre l’ossature Pare-vapeur ou freine-vapeur Par ex. : un film polyéthylène Plaques de finition Plaques de plâtre enrobé de carton Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 61 Murs isolés par l’intérieur : panneaux collés Système avec enduit Ce système comprend : Panneaux d’isolation collés au mur, éventuellement fixés mécaniquement panneaux suffisamment étanches à la vapeur d’eau (PUR, PS, PSE, verre cellulaire) Enduit de plafonnage appliqué sur les panneaux, moyennant parfois l’interposition éventuelle d’une armature Système parfois composé d’un isolant PUR directement projeté recouvert d’un enduit plafonné Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 62 Murs isolés par l’intérieur : double mur Systèmes avec contre-mur Ce système comprend : Élévation d’un contre-mur intérieur indépendant de la structure existante Panneaux d’isolation fixés à ce contre-mur, du côté de la coulisse entre les deux murs Coulisse, éventuellement ventilée par l’extérieur, entre le mur plein existant et les panneaux d’isolation Cette coulisse comporte en son pied un drainage vers l’extérieur Finition intérieure étanche à l’air Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 63 Sollicitations thermiques avant / après… Evolution de la température dans une paroi isolée par l’extérieur Evolution de la température dans une paroi isolée par l’intérieur Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 64 Planchers inférieurs Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 65 Ponts thermiques ? Règle 1 : Continuité de l’isolation thermique Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 66 Ponts thermiques ? Règle 1 : Continuité de l’isolation thermique Ou règle 2 : Interposition d’un élément isolant Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 67 Ponts thermiques ? Règle 3 : Augmenter la longueur du chemin de moindre résistance Intersection entre le mur extérieur et le mur de refend (vue en plan) Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 68 Source : P. HAUPL, J. GRUNEWALD, U. RUISINGER, Hygrothermal analysis of external walls within reconstruction RijksmuseumAmsterdam, Structural studies, repairs and maintenance of heritage architecture IX, WIT Transactions on The Built Environment, Vol. 83, pp. 345-354, 2005 Flux de vapeur d’eau ? Exemple : Rijksmuseum Composition du mur extérieur existant et selon 2 options d’isolation thermique par l’intérieur : silicate de calcium (à g.) ou mousse de verre (à dr.) Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 69 Quantité de condensats, en situation existante (1), Rijksmuseum, avec 2,5 cm silicate Amsterdam de calcium (2) ou avec 3 cm de mousse de verre Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 Source : P. HAUPL, J. GRUNEWALD, U. RUISINGER, Hygrothermal analysis of external walls within reconstruction RijksmuseumAmsterdam, Structural studies, repairs and maintenance of heritage architecture IX, WIT Transactions on The Built Environment, Vol. 83, pp. 345-354, 2005 Flux de vapeur d’eau ? Exemple : Rijksmuseum 70 Rijksmuseum, Amsterdam Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 Quantité et position des condensats, avec 3 cm de mousse de verre Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 Source : P. HAUPL, J. GRUNEWALD, U. RUISINGER, Hygrothermal analysis of external walls within reconstruction RijksmuseumAmsterdam, Structural studies, repairs and maintenance of heritage architecture IX, WIT Transactions on The Built Environment, Vol. 83, pp. 345-354, 2005 Quantité et position des condensats, avec 2,5 cm de silicate de calcium Source : P. HAUPL, J. GRUNEWALD, U. RUISINGER, Hygrothermal analysis of external walls within reconstruction RijksmuseumAmsterdam, Structural studies, repairs and maintenance of heritage architecture IX, WIT Transactions on The Built Environment, Vol. 83, pp. 345-354, 2005 Rijksmuseum, Amsterdam Flux de vapeur d’eau ? Exemple : Rijksmuseum 71 Flux de vapeur d’eau ? Exemple : Rijksmuseum 72 Sommaire Contexte Obligations réglementaires Améliorer la PEB d’un bâtiment La ventilation Les systèmes de chauffage et d’eau chaude sanitaire La performance environnementale Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 73 Pourquoi ventiler ? Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 74 Pourquoi ventiler ? Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 75 Pollution intérieure : humidité relative Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 76 Pollution intérieure : CO2 Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 77 Quel système de ventilation ? Les systèmes C et D mettent le bâtiment en légère dépression, ce qui réduit le flux de vapeur d’eau traversant les parois de l’enveloppe (cas en France, où le système C a été directement appliqué en complément de l’isolation thermique par l’intérieur) Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 78 Système C+ o Le système C+ mesure le taux de « pollution » selon : Une sonde vérifiant la présence d’occupant(s) dans les locaux Et/ou une sonde mesurant la concentration de CO2 Et/ou une sonde mesurant le taux d’humidité relative Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 79 Système C+ Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 80 Sommaire Contexte Obligations réglementaires Améliorer la PEB d’un bâtiment La ventilation Les systèmes de chauffage et d’eau chaude sanitaire La performance environnementale Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 81 Améliorer le système de chauffage Pertes par production Pertes par distribution Pertes à l’émission Pertes par régulation Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 82 Pertes à la production Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 83 Rendement des chaudières conformément à la Directive européenne 92/42/CEE (A.R. du 18/03/97) Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 84 Énergies renouvelables : pompes à chaleur Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 85 Énergies renouvelables : solaire thermique Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 86 Énergies renouvelables : solaire photovoltaïque Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 87 Énergies renouvelables : solaire photovoltaïque Abbaye de Villers-la-Ville : exercice graphique par Schüco Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 88 Sommaire Contexte Obligations réglementaires Améliorer la PEB d’un bâtiment La ventilation Les systèmes de chauffage et d’eau chaude sanitaire La performance environnementale Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 89 Les enjeux énergétiques… En Europe, le secteur des bâtiments = 42 % des consommations d’énergie (dont 70 % en chauffage et climatisation) 30 % des émissions de CO2 50 % du total des ressources naturelles exploitées 40 % des déchets produits 16 % des consommations en eau (soit 140 litres d’eau par personne et par jour) Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 90 Évaluation de la qualité environnementale Quelques outils / labels : En Allemagne : Passivhaus En Suisse : MINERGIE En France : HQE etc. En Belgique : VALIDEO, puis… Ref-b Au Royaume Uni : BREEAM Aux Etats-Unis : LEED Au Canada, SB-TOOL Au Japon : CASBEE etc. Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 91 Évaluation de la qualité environnementale Les programmes MINERGIE et PASSIVHAUS = uniquement axées sur l’énergie MINERGIE 5 exigences : pour rationaliser la consommation d’énergie tout en améliorant la qualité de vie et en diminuant les impacts sur l’environnement PASSIVHAUS Axé sur une valeur-cible de consommation d’énergie Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 92 Minergie Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 93 SIA = société suisse des ingénieurs et des architectes = institut suisse de normalisation Comparatif des exigences MINERGIE et MINERGIE-P Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 94 SIA = normes suisses SIA = société suisse des ingénieurs et des architectes = institut suisse de normalisation Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 Comparatif des exigences MINERGIE et MINERGIE-P 95 PASSIVHAUS (Allemagne) Une maison passive présente : un besoin d’énergie pour le chauffage < 15 kWh/m² par an Isolation thermique très performante : Uparois opaques 0,15 W/m²K, Umenuiserie extérieure et Uvitrage 0,8 W/m²K Absence de ponts thermiques ψ 0,01 W/mK des fenêtres (triple vitrage, facteur solaire 0,5) avec des protections solaires pour éviter la surchauffe en été une puissance de pointe pour le chauffage de max. 10 W/m² une perméabilité à l’air maîtrisée de l’enveloppe Étanchéité à l’air de l’enveloppe n50 0,6 vol/h un apport constant d’air frais Par un système de ventilation double flux avec récupération de chaleur (η 80%) Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 96 PASSIVHAUS (Allemagne) Une maison passive présente : une demande énergétique finale globale pour le chauffage, l’eau chaude et les équipements domestiques < 42 kWh/m² par an une consommation totale en énergie primaire < 120 kWh/m² La mise en œuvre de toutes ces mesures peut rendre superflu tout système centralisé de production de chaleur. Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 97 BREEAM (U.K.) BREEAM (Building Research Establishement Environmental Assessment Method) : Initié en 1990 par l’organisation principale de recherche dans le secteur de la construction au Royaume-Uni, le BRE (Building Research Establishment) Approche intégrée dans le processus de conception et dans toutes ses phases, qui permet l’estimation de la qualité environnementale d’un bâtiment Méthode d'évaluation pour bâtiments neufs et existants BREEAM couvre plusieurs secteurs du bâtiment : Bureaux Maisons (label connu comme Ecohomes) Industrie Commerce Écoles Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 98 BREEAM (U.K.) Évaluation dans les secteurs suivants : Gestion : gestion globale, commissioning sur le site de construction Énergie : consommation d'énergie et émission de CO2 Confort et santé : qualité d'air intérieur et extérieur, confort visuel… Transport : émission de GES liée à l'approvisionnement de matériaux lors de la construction Utilisation du sol : espaces verts, espaces urbanisés Écologie : aménagement du site, urbain, paysager, etc. Pollution : de l’air, de l’eau Matériaux : implication environnementale des matériaux de construction, cycle de vie Consommation d'eau et efficacité des systèmes de captage, traitement… Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 99 BREEAM (U.K.) La note globale du bâtiment est évaluée selon 4 échelles : passable, bon, très bon et excellent. Le système de cotation environnementale est prédéterminé par un comité consultatif national (à travers un éventail d’acteurs professionnels et d’autres financiers au Royaume-Uni) et mis à jour régulièrement. J.-M. HAUGLUSTAINE – E2B – Louvain-la-Neuve – 15/05/09 100 Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 100 BREEAM (U.K.) ECOHOME est la version de BREEAM spécifique à l’habitation Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 101 SBTool Utilisable à chaque étape du projet Adaptable à tout contexte régional ou national (utilisé partout dans le monde) : Fonction de bâtiment Climat Contexte réglementaire Techniques de construction Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 102 A Site Selection, Project Planning and Development A1 A3 Site Selection Project Planning Urban Design and Site Development B Energy and Resource Consumption B1 B5 Total Life Cycle Non-Renewable Energy Electrical peak demand for facility operations Renewable Energy Materials Potable Water C Environmental Loadings C1 C6 Greenhouse Gas Emissions Other Atmospheric Emissions Solid Wastes Rainwater, Stormwater and Wastewater Impacts on Site Other Local and Regional Impacts D Indoor Environmental Quality D1 Indoor Air Quality Ventilation Air Temperature and Relative Humidity Daylighting and Illumination Noise and Acoustics A2 B2 B3 B4 C2 C3 C4 C5 D2 D3 D4 D5 E Service Quality E1 E5 Safety and Security During Operations Functionality and efficiency Controllability Flexibility and Adaptability Commissioning of facility systems E6 Maintenance of Operating Performance E2 E3 E4 F Social and Economic aspects F1 F2 Social Aspects Cost and Economics G Cultural and Perceptual Aspects G1 Culture & Heritage G2 Perceptual Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 103 SB-Tool Adaptable au contexte local (réglementations, bonne pratique) = selon benchmarking donnant des points selon une règle de cotation continue, relativement à la performance obtenue pour chaque critère : 0 = exigence réglemenaire ou de bonne pratique -1 = moins bon (par ex. bâtiments existants) 3 = bon 5 = « parfait » ou aussi bon que possible pratiquement Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 104 Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 105 SB-Tool appliqué au bâtiment Regain du BEP Evaluation : 1| Cotation pour chaque critère (applicable au projet) selon le résultat obtenu pour ce critère et selon l’échelle de référence 2| Moyenne pour chaque catégorie et sous-catégorie 1| 2| Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 106 SB-Tool appliqué au bâtiment Regain du BEP 3| Valeur moyenne pour chaque thématique 3| Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 107 SB-Tool appliqué au bâtiment Regain du BEP 4| Performance environnementale globale résultant de la pondération des thématiques 4| Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 108 SB-Tool appliqué au bâtiment Regain du BEP Affichage graphique : Relative performance results Graphe présentant les résultats obtenus pour les catégories sélectionnées (Exemple: Total de 3,4) A 5 4 3 F A. Site B. Energy and resources C. Environmental loadings D. Indoor environmental quality E. Service quality F. Social and economic aspects (G. Cultural and perceptual aspects) B 2 1 0 E C D 109 Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 Design target scores for Megaplex project, Ottawa, Canada Predicted performance results based on information available during Design Phase Active Phase (set in Region file) Project Information Relative Performance Results This is a Renovation project with a total gross area of 7000 m2. It has an estimated lifespan of 75 years, and contains the following occupancies: Apartment and Retail and is located in Ottawa, Canada. The assessment is valid for the Design Phase. 0 = Acceptable Practice; 3 = Good Practice; 5 = Best Practice 5 A Assumed life span is 75 years, and Amortization rate for embodied energy of existing materials is set at 2 % monetary units are in CD 4 G Design Phase The project contains 20 apartment units B 3 2 1 0 Design target scores With current context and building data, the number of active low-level parameters is: 116 The number of active low-level mandatory parameters with a score of less than 3 is: 3 Max. potential lowlevel parameters: Active low-level mandatory parameters: To see a full list of Issues, Categories and Criteria, go to Active Weights the Issues worksheet. F C 118 10 Weighted scores A Site Selection, Project Planning and Development 8% 3.3 B Energy and Resource Consumption 23% 2.3 C Environmental Loadings 27% 3.7 D Indoor Environmental Quality 18% 3.4 E 16% 2.9 5% 2.9 G Cultural and Perceptual Aspects 3% Design Phase scores indicate Potential Performance as predicted by an assessment of building features and plans for construction and operation that are developed during the design process. Total weIghted building score 4.3 E D Performance Issue Areas Service Quality F Social and Economic aspects 3.1 Valideo (Belgique) Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 111 Référentiel belge pour la labellisation et la certification des bâtiments durables www.ref-b.be Thème 6. Matière : Évaluation du pourcentage de matériaux à contenu recyclé Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 112 Ref-b.be Thème 4. Mobilité : Évaluation de l’accessibilité du bâtiment aux transports en commun Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 113 Plus d’infos… 9 guides pratiques pour architectes (en cours de mise à jour), téléchargeables depuis http://energie.wallonie.be Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 114 Merci de votre attention Jean-Marie HAUGLUSTAINE Université de Liège - Faculté des Sciences Département des Sciences et Gestion de l’Environnement EnergySuD Avenue de Longwy 185 B – 6700 ARLON Tél. : +32 (0) 63 23 09 00 Fax : +32 (0) 63 23 08 94 Rue de Pitteurs 2 (Bât. L3) B – 4020 LIÈGE Tél. : +32 (0) 4 366 94 83 Fax : +32 (0) 4 366 95 37 Courriel : [email protected] URL : www.EnergySuD.ulg.ac.be Espace Universitaire de Verviers – Module Développement durable – Verviers – 19/11/12 115
