Villa secondaire de Poincaré - PLANET-D

Mathias Cochais - Soraya Foubert
Abigail Garza Jacobo - Carole Hoell
Eduard Maldonado - Marie Ruault de Beaulieu
Promotion 2009
ECO-FRIENDLY PROJECT
REHABILITATION DES BATIMENTS EXISTANTS
Projet réalisé du 5 mai au 27
juin 2008
Remerciements
Suite à ce projet, nous tenons à témoigner notre gratitude à plusieurs personnes :
Nous remercions Mme Lacombe pour l’intérêt qu’elle a porté à notre projet, sa disponibilité, son
efficacité quant aux autorisations qu’elle nous a fournies pour visiter l’EPF de fond en comble (sans
mauvais jeux de mots !).
Merci à M. Omar Megdoud pour avoir été notre guide lors des visites des combles et du toit de
l’EPF ; Il a su nous ouvrir toutes les portes qui ont permis le bon déroulement de notre travail !
Un grand merci aussi à M. Faure, notre professeur de thermique du bâtiment, pour avoir orienté
notre travail et pour son efficacité durant les séances de travail encadrées.
Nous remercions M. Chamonin pour être intervenu auprès de la direction et de nous avoir proposé
de nous investir dans un projet aussi intéressant. Il nous a communiqué sa détermination sur le fait
que de nombreux points pouvaient être améliorés à l’EPF, qu’il fallait être optimiste et créatif et que
les choses pouvaient changer !
Nous tenons à remercier tout particulièrement M. Amauger, notre responsable d’option pour nous
avoir encouragés tout au long de ces deux mois de cours en « Energétique & Environnement » et de
nous avoir communiqué son enthousiasme pour ce projet. A la suite de ses conseils, toute la classe
s’est inscrite aux concours des Trophées Planète-D.
Enfin, nous remercions M. Nicolle, le directeur de notre école de nous avoir fait confiance et de nous
avoir donné l’opportunité d’intervenir sur un projet concret dans une vraie démarche de
développement durable : faire de notre école une école moderne, tournée vers un avenir durable !
Sommaire
L’Eco-Friendly Project……………………………………………………………………………………………………………1
I.
Présentation .................................................................................................................................... 1
1.
L’Eco-Friendly Project .................................................................................................................. 1
2.
Une approche globale ................................................................................................................. 1
3.
Ce que la promotion 2006 nous a appris… .................................................................................. 2
II.
Les locaux de l’EPF ........................................................................................................................... 2
1.
La petite villa Poincaré ................................................................................................................ 2
2.
La villa Lakanal coté cour ............................................................................................................. 3
3.
Le bâtiment du site Lakanal......................................................................................................... 3
4.
Et les autres bâtiments ? ............................................................................................................. 4
A la découverte de nos locaux…………………………………………………………………………………………….…5
I.
Les secrets de l’EPF .......................................................................................................................... 5
1.
L’isolation des différents types murs .......................................................................................... 5
2.
L’isolation des plafonds ............................................................................................................... 9
3.
Le plancher bas .......................................................................................................................... 11
4.
La visite des toits ....................................................................................................................... 12
II.
La visite des combles et les premières observations .................................................................... 12
1.
Lakanal ....................................................................................................................................... 12
2.
Poincaré ..................................................................................................................................... 13
3.
Villa secondaire de Poincaré : ................................................................................................... 13
Etude réglementaire…………………………………………………………………………………….……………………..14
I.
Les promesses ............................................................................................................................... 14
II.
La part de responsabilité du secteur du bâtiment ........................................................................ 14
III.
La « RT existant » ....................................................................................................................... 15
1.
Pourquoi la « RT existant » s’applique à l’EPF ? ........................................................................ 15
2.
« La règle des 3C » ..................................................................................................................... 16
3.
Ce qu’il faut prendre en compte pour l’EPF .............................................................................. 16
IV.
Ce qui ne va pas… ...................................................................................................................... 17
Calculs de déperdition…………………………………………………………………………………………………………18
I.
Déperditions surfaciques............................................................................................................... 18
II.
Déperditions linéiques................................................................................................................... 20
1.
Choix des coefficients de déperditions : ................................................................................... 21
2.
Calcul des déperditions linéiques .............................................................................................. 22
III.
Les déperditions par renouvellement d’air ............................................................................... 23
Diagnostic de Performances Energétiques…………………………………………………..………………………25
I.
Qu’est ce que le DPE ? ................................................................................................................... 25
II.
Quel est son intérêt dans notre étude et comment l’avons-nous exploité ? ............................... 25
III.
Calcul des consommations avant rénovation ........................................................................... 26
1.
En chauffage .............................................................................................................................. 26
2.
En eau Chaude Sanitaire : ECS ................................................................................................... 26
3.
En ventilation............................................................................................................................. 26
4.
Consommation totale en énergie primaire ............................................................................... 27
5.
Calcul des émissions de GES ...................................................................................................... 27
IV.
Etiquettes énergie et climat ...................................................................................................... 28
Les solutions proposées………………………………………………..…………………………………………………….29
I.
Les portes ...................................................................................................................................... 29
II.
Panneaux ....................................................................................................................................... 29
III.
Les fenêtres ............................................................................................................................... 30
IV.
L’isolation sous les salles 1L et 6L .............................................................................................. 30
V.
Le plancher bas .............................................................................................................................. 30
VI.
Les conduits de ventilation et la VMC ....................................................................................... 31
VII.
Les grilles de ventilation ............................................................................................................ 32
VIII.
Isolation des combles de la villa Lakanal et des villas du site Poincaré .................................... 32
1.
Villa Lakanal ............................................................................................................................... 32
2.
Villa principale de Poincaré ....................................................................................................... 32
3.
Villa secondaire de Poincaré ..................................................................................................... 33
IX.
Verrière fermant l’EPF ............................................................................................................... 33
X.
Récapitulatif .................................................................................................................................. 34
Simulation de déperdition et analyse des résultats……………………….…………………………………….35
I.
Remplacement des vitres par du double vitrage ou triple vitrage................................................ 35
1.
Double vitrage ........................................................................................................................... 35
2.
Triple vitrage.............................................................................................................................. 36
II.
Remplacement des murs de panneaux isolants ............................................................................ 36
III.
Soufflage de cellulose sous les salles 1L et 6L ........................................................................... 37
IV.
Mise en place d’une VMC double flux ....................................................................................... 37
V.
Déperditions thermiques totales du bâtiment entièrement rénové ............................................ 38
VI.
Calcul des consommations après rénovation............................................................................ 38
1.
En chauffage .............................................................................................................................. 38
2.
En eau Chaude Sanitaire : ECS ................................................................................................... 39
3.
En ventilation............................................................................................................................. 39
4.
Consommation totale en énergie primaire ............................................................................... 39
5.
Calcul des émissions de GES ...................................................................................................... 39
6.
Etiquettes énergétiques ............................................................................................................ 40
7.
Conclusion et règles des 3C ....................................................................................................... 41
Et l’aspect esthétique ?............................................................................................................42
I.
Des façades de bois pour le bâtiment d’étude de l’EPF ? Et pourquoi pas ? ................................ 42
1.
Aspects énergétiques ................................................................................................................ 42
2.
Aspects Techniques ................................................................................................................... 43
3.
Aspect économique ................................................................................................................... 44
II.
La façade végétalisée .................................................................................................................... 45
1.
Caractéristiques techniques et avantages................................................................................. 45
2.
Faisabilité technique ................................................................................................................. 45
3.
Coût d’un mur végétalisé .......................................................................................................... 45
4.
Choix d’une structure adaptée .................................................................................................. 46
III.
1.
Une solution alternative peu coûteuse et indispensable .......................................................... 46
Aspects réglementaires ............................................................................................................. 46
Approche environnementale……………………………………………………………………………………………….47
I.
Approche environnementale ........................................................................................................ 47
1.
Energie Grise ............................................................................................................................. 47
2.
BILAN ......................................................................................................................................... 53
Le bilan carbone de l'EPF, et plus précisément du bâtiment de cours………….………………………54
I.
Tout d'abord, qu'est ce que le bilan Carbone ?............................................................................. 54
II. Quel est l'intérêt de cette méthode ? Pourquoi se préoccuper de ce qui est émis indirectement
par notre activité ? ................................................................................................................................ 55
III.
Les calculs : ................................................................................................................................ 55
1.
La consommation directe d'énergie .......................................................................................... 56
2.
La prise en compte des émissions de provenant pas de l'usage d'énergie............................... 57
3.
Les transports ............................................................................................................................ 57
4.
Les matériaux de base ............................................................................................................... 58
5.
La prise en compte d'autres produits entrants ......................................................................... 58
6.
Les déchets directs et eaux usées ............................................................................................. 59
7.
Le traitement de fin de vie des emballages .............................................................................. 59
8.
L'amortissement des immobilisations ....................................................................................... 60
9.
Conclusion ................................................................................................................................. 61
Conclusion…………………………………………………………………………………………….…………………………….62
L’Eco-Friendly Project
I.
Présentation
1. L’Eco-Friendly Project
Réunissant tous les étudiants de l’option Energétique & Environnement, l’ « Eco-Friendly Projet » est
un projet qui vise à faire de l’EPF une école moderne et respectueuse de l’environnement !
Pour comprendre ce en quoi consiste notre projet, revenons sur l’actualité récente de l’EPF… Tout
d’abord, il faut savoir que la direction de notre école est à l’origine de ce projet. Pour des raisons de
capacité d’accueil, il devient aujourd’hui nécessaire d’agrandir l’EPF et de construire un nouveau
bâtiment. Mais selon M. Nicolle, notre directeur depuis cette année, cela ne suffit pas : le nouveau
bâtiment devra allier modernité et économie d’énergie et cela dans un seul but, faire de cette
construction un bâtiment à « énergie zéro » !
L’idée est alors de faire participer les élèves, qui après tout, sont les plus concernés. C’est ainsi que
grâce à l’initiative de M. Chamonin, professeur de Maîtrise de la Demande d’Energie, l’option entière
a été impliquée dans le projet en tant que bureau d’étude énergétique.
Plusieurs groupes ont été mis en place : de l’étude thermique du nouveau bâtiment à l’étude de
faisabilité quant à l’implantation de panneaux photovoltaïques, différents aspects très intéressants et
variés ont été abordés. Mais il serait impensable de construire un bâtiment peu consommateur
d’énergie à côté d’un autre bien moins performant sur le plan énergétique… Pourquoi ne pas aussi
inclure dans le projet les anciens bâtiments ?
2. Une approche globale
Parce qu’il serait bien dommage de ne penser qu’au futur bâtiment sans corriger les défauts de nos
locaux actuels, l’ « Eco-friendly Project » ne porte pas seulement sur la création d’un bâtiment
« écologique » : il s’agit plus d’une réflexion globale sur les problèmes énergétiques de l’EPF. La
construction d’un nouveau bâtiment devient ainsi un prétexte pour se pencher sur l’utilisation de
l’énergie à l’école.
Et dans cette optique, devant certaines aberrations énergétiques que présentent nos locaux : une
rénovation s’impose ! C’est ainsi qu’intervient notre groupe, encadré par M. Faure. Chargés de la
« réhabilitation des locaux actuels », nous intervenons dans l’harmonisation entre le bâtiment neuf
et les plus anciens. Nos objectifs consistent à proposer à la direction de l’école, des solutions qui
viseront à améliorer le bilan énergétique de nos locaux actuels.
La démarche du projet est ainsi globale dans le sens où tous les bâtiments bénéficieront de ce projet,
mais la dimension globale concerne aussi la logique générale du projet : notre travail, nos actions et
décisions ne sauraient s’affranchir de la réflexion menée par les autres groupes de projet et du
cabinet d’architectes. Il s’agit d’un véritable projet d’ensemble !
1
3. Ce que la promotion 2006 nous a appris…
Notre travail s’inscrit dans la continuité d’un travail mené par une promotion précédente de l’option
EE, qui a effectué le « Diagnostic énergétique du patrimoine bâti de l’EPF » en décembre 2005.
Une étude très complète avait été réalisée : les anciens étudiants EE avaient recensé l’ensemble des
installations (éclairage, chauffage, ventilation, parc informatique…), analysé les problèmes
énergétiques (ponts thermiques, mauvaise conception des systèmes d’éclairage ou de chauffage,
etc.). Et ces éléments leur ont permis de comprendre la répartition de la consommation électrique,
l’évolution au fil des années, faire des comparaisons de consommation entre les différents sites, les
économies réalisées... Jusqu’à aujourd’hui, bien que pertinente, leur étude n’a malheureusement pas
été utilisée.
Elle nous a cependant été bien utile. Ce qui nous a tout particulièrement intéressés sont les solutions
qui ont été proposées à l’issue de leur étude. C’est à ce moment-là que nous intervenons ! Notre
mission consiste à quantifier les déperditions énergétiques de l’EPF et à évaluer les différentes
solutions que nos prédécesseurs ont proposées. Leur travail n’est donc pas abandonné, notre
promotion prend le relai…
Actuellement, la consommation énergétique du bâtiment de Lakanal est de 289 kWh/m2/an. Nous
ne prétendons pas faire aussi bien que les résultats obtenus par le groupe travaillant sur le nouveau
bâtiment (c’est impossible dans notre cas !), notre objectif est d’atteindre une baisse de 20%, soit
231,2 kWh/m2/an.
Comme nous l’a précisé M. Chamonin, nous ne sommes actuellement qu’en phase d’avant-projet :
nos conclusions ne seront que des pistes à suivre, des conseils que nous trouvons utiles de prendre
en compte avant la réalisation des travaux.
Voyons maintenant sur quels bâtiments va porter notre étude de rénovation !
II.
Les locaux de l’EPF
Notre étude de rénovation concerne tout particulièrement : la petite villa du site Poincaré, les 2 villas
du site Lakanal (une côté cour, l’autre côté jardin) et principalement le bâtiment d’études Lakanal.
1. La petite villa Poincaré
Il s’agit d’un bâtiment de 2 étages, le rez-de-chaussée comprend une salle informatique ainsi qu’une
salle de cours. Les autres pièces de cette villa sont des petites salles de cours qui peuvent chacune
accueillir une vingtaine de personnes.
Pour cette villa, notre intérêt se porte sur les combles : il n’y a aucune isolation ! Les tuiles sont
directement posées sur la charpente : attention aux problèmes d’infiltration… A nous d’envisager des
améliorations possibles.
2
2. La villa Lakanal coté cour
Commençons par un peu d’histoire… Ce bâtiment
date de l’avant-guerre ! L’EPF en a fait l’acquisition en
1956 (c’est-à-dire, il y a plus de 50 ans !). Et
aujourd’hui, il est dédié à une partie de
l’administration de l’école.
Villa Lakanal
Pour notre étude de rénovation, ce qui nous intéresse
plus précisément dans ce bâtiment ce sont les
combles : où il n’y a aucune isolation ! Le reste du
bâtiment, est quant à lui plutôt bien isolé
thermiquement. Même si les fenêtres ne sont qu’en
simple vitrage, les huisseries sont en bois peint, ce qui
constitue un bon isolant : la faiblesse est ainsi
compensée.
3. Le bâtiment du site Lakanal
Construit en 1987, c’est sur ce bâtiment que notre
attention s’est portée tout particulièrement.
C’est à l’intérieur de cet imposant bâtiment qu’ont lieu
la majorité des cours : cours magistraux dans les 2
amphis, travaux dirigés dans les 6 salles du premier
étage ou travaux pratiques dans les 6 salles
informatiques au dernier étage ; le site accueille tous
les jours la plupart des étudiants de l’EPF, avec une
capacité maximale de 886 personnes.
L’essentiel de notre travail se base sur ce bâtiment
puisqu’à première vue, il possède plusieurs défauts
majeurs à corriger impérativement : les élèves s’y
plaignent d’avoir froid l’hiver et trop chaud l’été
(surtout dans les salles informatiques) ! Nous verrons
par la suite, quelles sont les causes réelles de ces
problèmes…
Bâtiment de cours Lakanal
3
4. Et les autres bâtiments ?
L’EPF, c’est en tout 3 sites et 7 bâtiments différents. Pourquoi ne pas s’intéresser à tous ?
Nos raisons :



le site Trévise ne sera pas intégré au projet final (en effet, la construction du nouveau
bâtiment a pour but de cesser la location de ces bâtiments à la Mairie de Sceaux), nous ne le
prendrons pas en compte dans notre étude ;
La cafétéria du site Lakanal a été construite en 2002 : nous supposerons que la construction
a été réalisée avec les techniques d’isolation de l’époque et que ce bâtiment ne présente
donc pas de problème énergétique particulier ;
Concernant le site Poincaré, le plus gros des bâtiments a été rénové en 1999. Nous ferons
donc l’hypothèse qu’il est bien isolé thermiquement et qu’il ne possède pas de défaut
important.
●
●
●
Pour commencer notre étude et savoir sur quoi se
pencher tout particulièrement, il nous était impératif
de bien connaître nos bâtiments de cours. Un
important travail de visite et d’observation a dû être
mené pour connaître l’école sous le moindre détail…
●
4
●
●
A la découverte de nos locaux
A l’EPF, un petit groupe d’étudiants a attiré l’attention et intrigué tout le monde : muni de grands
plans, de mètre et de tournevis, notre groupe « rénovation » partait à la recherche d’informations
pour connaître l’état de l’existant !
Car si nous venons tous les jours dans nos locaux et que nous avons tous les 6 l’impression de les
connaître par cœur, un important travail de recherche a dû être effectué : prospection d’indices
concernant l’isolation des murs ou des plafonds, diverses mesures de portes, de fenêtres…
Notre principal problème : c’est que nous travaillons sur un bâtiment construit il y a plus de 20 ans
où les matériaux utilisés semblent aujourd’hui inconnus de tous… Voici donc le résultat de nos
observations, pour certains matériaux que nous n’avons pu voir (à défaut de pouvoir « faire des
trous » !), plusieurs hypothèses ont été réalisées.
I.
Les secrets de l’EPF
1. L’isolation des différents types murs
a) Les murs de salles et amphis
Pour connaître l’isolation des murs (celle de tous les murs des salles et amphis),
nous avons démonté les prises à deux endroits différents : en amphi A et en salle
5L du site Lakanal.
L’isolation intérieure que nous avons observé est la même : il s’agit tout
d’abord de d’une plaque de plâtre suivie de 6 cm de laine de verre puis d’une
nouvelle plaque de plâtre. C’est ce que nous avons pu voir et mesurer.

1ière hypothèse :
Amphi B : à l’extérieur,
les « sandwichs »
Plâtre
Sandwich
1 cm
C’est la grande inconnue de
l’isolation des murs ! Le
bâtiment
étant
construit
suivant
une
structure
métallique et l’épaisseur totale
des murs étant de 20 cm, nous
avons donc considéré que
cette zone inconnue était
constituée d’air.
1 cm
?
6 cm
5 cm
Laine de verre
Mousse
Zone
inconnue :
considérée comme
une lame d’air
A l’extérieur du bâtiment,
sous la salle 6L, nous avons
pu
voir
l’isolation
extérieure : il s’agit de la
superposition
d’une
couche de tôle, d’une
couche de mousse et
d’une couche de tôle, aussi
appelée
« sandwich » :
PROMISOL 1003 B (Cf.
annexe 1).
5
Récapitulatif :
Matériau
Plâtre
Laine de verre
Air
Sandwich
Epaisseur (cm)
2
6
7 (hypothèse)
5
Conductivité thermique (W.m-1.°C-1)
0,40
0,04
0,024
0,025
Calcul de 𝑼𝒎𝒖𝒓 :
𝑅𝑡ℎ = 𝑅𝑠𝑖 + ∑
𝑖
𝑒𝑖
+ 𝑅𝑠𝑒
𝜆𝑖
𝑅𝑠𝑒 + 𝑅𝑠𝑖 = 0,17 (Pour des parois verticales)
𝑅𝑡ℎ =
0,02 0,06 0,07
0,05
+
+
+
+ 0,17 = 6,64 𝑚². °𝐶. 𝑊 −1
0,40 0,04 0,024 0,025
𝑈𝑚𝑢𝑟 =
1
𝑅𝑡ℎ
= 0,15 𝑊. °𝐶 −1 . 𝑚−2
Cette valeur semble être largement optimiste ! Faisons donc attention à ce résultat : il est
représentatif des murs tels qu’ils étaient à l’état initial : ils ont aujourd’hui 21 ans en réalité ! Nous
ne connaissons pas leur état actuel, ni si leurs propriétés thermiques sont toujours aussi
performantes, ou s’ils sont toujours bien disposés… De plus, il ne prend pas en compte la structure
métallique…
Une campagne de mesure de température en hiver est impérative pour connaître la vraie valeur de
ce coefficient !

2ième hypothèse :
On va considérer que la zone inconnue est du polystyrène expansé. Voici le nouveau calcul de 𝑈𝑚𝑢𝑟
𝑅𝑡ℎ =
0,02 0,06 0,07 0,05
+
+
+
+ 0,17 = 6,05 𝑚². °𝐶. 𝑊 −1
0,40 0,04 0,03 0,025
𝑈𝑚𝑢𝑟 =
1
= 0,17 𝑊. °𝐶 −1 . 𝑚−2
𝑅𝑡ℎ
Il s’agit d’une valeur à peine plus élevée que celle trouvée pour une hypothèse avec une lame d’air !
Cela semble donc encore trop faible…
6

3ième hypothèse :
On suppose que la configuration des murs est la suivante :
Poutre
« Sandwich »
Lame d’air
Laine de verre
Plâtre
Flux
Le flux de chaleur est donc divisé : il passe soit par la lame d’air, soit par la poutre en acier. Ce
schéma correspond à une disposition des résistances thermiques en parallèle.
Récapitulatif :
Matériau
Plâtre
Laine de verre
Air
Poutre (acier)
Sandwich
Epaisseur (cm)
2
6
7 (hypothèse)
7
5
Conductivité thermique (W.m-1.°C-1)
0,40
0,04
0,024
60
0,025
On calcule d’abord la résistance équivalente qui correspond à la mise en parallèle de la poutre avec
la lame d’air :
1
1
1
0,024
60
=
+
=
+
= 857,5 𝑊. °𝐶 −1 . 𝑚−2
𝑅𝑒𝑞 𝑅𝑎𝑖𝑟 𝑅𝑎𝑐𝑖𝑒𝑟
0,07 0,07
𝑅𝑒𝑞 =
𝑅𝑡ℎ =
1
= 0,00117 𝑚². °𝐶. 𝑊 −1
857,49
0,02 0,06
0,05
+
+ 0,00117 +
+ 0,17 = 3,72 𝑚². °𝐶. 𝑊 −1
0,40 0,04
0,025
1
𝑈𝑚𝑢𝑟𝑠 = 𝑅 = 𝟎, 𝟐𝟕 𝑾. °𝑪−𝟏 . 𝒎−𝟐
𝑡ℎ
On retiendra cette solution qui semble plus raisonnable ! Pour les toits, on a fait l’hypothèse que
l’isolation était identique (même si 𝑅𝑠𝑖 + 𝑅𝑠𝑒 = 0,14 , le calcul de 𝑈𝑡𝑜𝑖𝑡𝑠 donne la même valeur).
7
b) Les murs en briques
Ce sont les murs de la « tour » entre les deux amphis du site Lakanal : il s’agit des murs liés à la cage
d’ascenseur, aux toilettes et à certains bureaux. Nous n’avons pu observer réellement de quoi
étaient composés ces murs, le schéma suivant résulte de ce que les plans nous ont appris :
Briques
Ces murs sont constitués de la superposition d’une
couche de briques, puis d’une couche de laine de verre
et enfin une couche de briques. Ces murs ne semblent
pas a priori très bien isolés comparés aux précédents,
mais ils ne représentent pas une surface très importante.
De plus, la plupart des salles sur lesquelles ces murs
donnent n’ont pas besoin d’être chauffées (ascenseur).
Cependant, il sera important de traiter les défauts au
niveau des différents bureaux.
6 cm
7 cm
7 cm
Laine de verre
Récapitulatif :
Matériau
Briques
Laine de verre
Epaisseur (cm)
7 (deux fois)
6
Conductivité thermique (W.m-1.°C-1)
0,52
0,04
Calcul de 𝑼𝒃𝒓𝒊𝒒𝒖𝒆𝒔 :
𝑅𝑡ℎ =
0,07 × 2 0,06
+
+ 0,17 = 1,94 𝑚². °𝐶. 𝑊 −1
0,52
0,04
𝑈𝑏𝑟𝑖𝑞𝑢𝑒𝑠 =
8
1
= 𝟎, 𝟓𝟐 𝑾. °𝑪−𝟏 . 𝒎−𝟐
𝑅𝑡ℎ
2. L’isolation des plafonds
a) Les plafonds intérieurs
Nous avons observé l’isolation en montant sur les tables des amphis !
Il s’agit de la même isolation pour les plafonds du rez-de-chaussée et
du premier étage à l’intérieur du bâtiment. Voici un schéma
récapitulatif de ce que nous avons vu :
Plafond rez-de-chaussée
et premier étage
Du béton, très
certainement
?
14 cm
20 cm
Ce dessin représente une coupe
verticale du plafond reliant 2
étages du bâtiment : il s’agit de la
même technique d’isolation pour
tous les plafonds de toutes les
salles du rez-de-chaussée et du
premier étage. L’isolation du
dernier étage est différente, mais
nous n’avons pas pu voir l’isolation
(à moins de pouvoir faire des
trous !). Le calcul de R et U ne sera
pas effectué, cela ne servant pas
pour la suite des calculs…
Acier
8,5 cm
5 cm
Isolant : laine de verre de 3 cm
d’épaisseur protégée dans du
plastique de type « sac
poubelle »
Air
Plaque
acier
9
en
b) L’isolation des plafonds donnant sur l’extérieur
Voici le type d’isolation situé au-dessus du préau à côté de l’amphi B (audessus, on trouve la salle 6L) et au-dessus du garage à vélo (sous la salle
1L) : elle ressemble à la précédente sauf qu’il n’y a plus de laine de verre.
Elle a été remplacée par de la cellulose, il reste à voir ce que cela donne
au niveau de l’isolation…
Plafond extérieur du
préau
Du béton, très
certainement
Acier
8,5 cm
14 cm
20 cm
Cellulose : sur
une épaisseur
de
4,5
cm
environ
?
5 cm
Plaque
acier
Récapitulatif :
Matériau
Cellulose
Acier
Béton
Epaisseur (cm)
4,5
1
20 (hypothèse)
Conductivité thermique (W.m-1.°C-1)
0,045
200
1,8
Calcul de 𝑼𝒑𝒓é𝒂𝒖 ∶
𝑅𝑡ℎ,𝑝𝑟é𝑎𝑢 =
0,045 0,01 0,2
+
+
+ 0,21 = 1,32 𝑚². °𝐶. 𝑊 −1
0,045 200 1,8
𝑈𝑝𝑟é𝑎𝑢 = 𝟎, 𝟕𝟔 𝑾. °𝑪−𝟏 . 𝒎−𝟐
10
en
3. Le plancher bas
D’après les plans, le plancher bas n’est pas isolé et il est constitué par 15 cm de béton.
Calcul de b :
𝑏=
𝜃𝑖 − 𝜃𝑠𝑜𝑙

𝜃𝑖 − 𝜃𝑒
𝑏=
19−5
19−(−7)
= 0,54
Pour effectuer ce calcul,
on a fait l’hypothèse que
le sol était à une
température de 5°C en
hiver (en s’inspirant de la
courbe ci-contre).
Calcul de 𝑼𝒑𝒍𝒂𝒏𝒄𝒉𝒆𝒓𝒃𝒂𝒔 :
𝑅𝑡ℎ = 𝑅𝑠𝑖 + 𝑅𝑠𝑒 +
𝑒𝑏é𝑡𝑜𝑛
= 0,30 𝑚². °𝐶. 𝑊 −1
𝜆𝑏é𝑡𝑜𝑛
𝑈𝑝𝑙𝑎𝑛𝑐ℎ𝑒𝑟𝑏𝑎𝑠 = 𝟑, 𝟐 𝑾. °𝑪−𝟏 . 𝒎−𝟐
Remarque : on a choisi : 𝑅𝑠𝑖 + 𝑅𝑠𝑒 = 0,21
Ce qui correspond à un flux vertical descendant donnant sur l’extérieur, c’est-à-dire de l’air. Or il
s’agit en réalité de terre, meilleur isolant thermique que l’air et qui n’a pas une température aussi
faible même en hiver. Le coefficient Uplancherbas apparaît donc plus élevé que ce qu’il devrait être
normalement.
11
4. La visite des toits
Pendant notre période de découverte de l’école, il est nous paru
intéressant de visiter l’EPF de bas en haut, grâce à Mme Lacombe et
M. Megdoud, nous avons pu visiter les toits de l’école avec le groupe
« panneaux photovoltaïques ». Voici quelques clichés :
La visite nous a permis d’apprendre 2 informations
principales sur les toits de l’école :


II.
Les toits sont recouverts de tôle : il est impossible de
connaître l’isolation du bâtiment juste « par la vue ».
N’ayant pas d’autres informations, nous avons donc
fait l’hypothèse que l’isolation des toits était la
même que celle des murs, ce que semblent aussi
confirmer les plans…
Il y a sur le toit un espace dédié aux ventilateurs. S’il
s’avère que la ventilation est à changer, on pourra
mettre les installations nécessaires à cet endroit.
Les toits du bâtiment
Lakanal
La visite des combles et les premières observations
Les combles sont le point faible thermique d’un bâtiment. S’ils ne sont pas isolés, ils représentent
30% des déperditions de chaleur. Voici nos constatations et propositions concernant les combles de
l’EPF.
1. Lakanal
La villa Lakanal dispose de combles habitables
mais non isolés. Ils ne sont utilisés que pour
stocker du matériel.
Aux vues de son usage d’entrepôt, nous
recommandons une isolation sous toiture afin
de pouvoir toujours profiter de cet espace.
Cette isolation intérieure des rampants est une
opération qui nécessite le
doublage préliminaire du
plafond
rampant.
L'isolant est rapporté
ensuite sur
cevilla
plafond.
Les combles
de la
Lakanal :
stockage de matériel
12
Isolation des combles habitables
(Source : ADEME)
2. Poincaré
Les combles de la villa
principale du site Poincaré ne
sont pas exploités. Ils sont
isolés au niveau du sol par une
couche de laine de verre de 10
cm protégée par un film parevapeur. Il n’est pas nécessaire
d’effectuer des changements
sur cette partie.
Combles isolés de la villa
principale de Poincaré
Calculons maintenant la résistance thermique de l’isolation des combles de la villa Poincaré : elle
n’est constituée que d’un matériau, d’où :
𝑅𝑡ℎ =
0,10
0.04
= 2.5 𝑚². °𝐶. 𝑊 −1
𝑈𝑝𝑙𝑎𝑛𝑐ℎ𝑒𝑟 = 𝟎. 𝟒 𝑾. °𝑪−𝟏 . 𝒎−𝟐
3. Villa secondaire de Poincaré :
La petite villa du site Poincaré dispose de combles non isolés, et
comporte même des ouvertures directes sur l’extérieur.
Elles ne sont pas utilisées (seuls quelques tables y sont entreposées),
aussi nous proposons une isolation par le sol du même type que celle
des combles de la villa principale.
Pour une isolation sur plancher, les procédés envisageables ici sont :
Combles de la villa secondaire
Ouverture visible dans le
plafond des combles !

isolant en rouleaux, surfacés d’un parevapeur (type laine de verre comme dans les combles de la
villa principale) ;

isolants en panneaux disposés bord à
bord sur le plancher.
Isolation des combles perdus
(Source : ADEME)
13
Etude réglementaire
I.
Les promesses
Face à ce constat sur l’environnement, une prise de conscience de l’ensemble des décideurs
politiques, des industriels et des citoyens pour favoriser la mise en place de nouveaux moyens de
production d’énergie, plus propres et respectueux de l’environnement est primordiale. En associant
le développement des énergies renouvelables (soleil, vent, biomasse, …) aux économies d’énergie, il
est possible de lutter contre l’effet de serre et le changement climatique.
De l’été à l’automne 2007, le Grenelle de l’environnement donne une nouvelle impulsion. Le
gouvernement français a ainsi retenu plusieurs propositions de ce grenelle :



Objectif européen des « 3x20 » du Conseil Européen du 8 et 9 mars 2007 avec ses 3 objectifs
pour 2020 : réduire de 20% les émissions de CO2, améliorer l’efficacité énergétique de 20% et
garantir une part de 20% d’énergies renouvelables dans la consommation globale. Le
sommet des chefs d’Etat des 8 et 9 mars 2007 a ratifié ces objectifs qui devront conduire à
des plans d’actions nationaux et à des mesures concrètes pour les atteindre ;
Principe du « Facteur 4 » : division des émissions françaises d’ici 2050 par 4, pour stabiliser
les émissions de gaz à effet de serre au niveau de 1990 ;
Augmenter de 20 millions de TEP (Tonne Equivalent Pétrole) la production d’énergie
renouvelable en 2020 et de dépasser ainsi une proportion de 20% d’énergies renouvelables
dans la consommation finale d’énergie.
En tant que premiers consommateurs d’énergie, les secteurs des transports et du bâtiment sont
immédiatement concernés.
II.
La part de responsabilité du secteur du bâtiment
Le secteur de bâtiment est un gros consommateur d’énergie ! Avant 1975, les bâtiments étaient
construits sans aucune isolation ! Avec 30 millions de logements en France, 800 millions de m² en
tertiaire : cela représente 43 % de l’énergie consommée et une demi-tonne de carbone par an et
par habitant ! Il s’agit donc d’un secteur dans lequel des progrès restent à faire… Dans cette optique,
les performances énergétiques des bâtiments sont aujourd’hui soumises à une réglementation :


Réglementation pour les bâtiments neufs qui doit changer tous les 5 ans : actuellement, la
RT 2005 est en vigueur ;
Réglementation pour la réhabilitation des bâtiments existants. Il s’agit bien d’une démarche
de développement durable : il faut aussi penser à l’existant et rénover notre parc de
bâtiments actuels.
Ainsi, même pour la rénovation, on ne peut pas faire ce que l’on veut ! Voyons donc ce à quoi nous
sommes contraints.
14
III.
La « RT existant »
Ou la Réglementation Thermique qui s’applique aux bâtiments existants.
1. Pourquoi la « RT existant » s’applique à l’EPF ?
L’EPF va subir des travaux de rénovation : la « RT existant » est incontournable. Reste à voir
maintenant quel type de réglementation appliquer en fonction des caractéristiques de nos locaux :
Surface
Surface
1000 m²
Coût des travaux de rénovation
thermique 25 % de la valeur
Coût des travaux de rénovation
thermique 25 % de la valeur
du bâtiment
du bâtiment
1948
RT « globale » : on
applique la RT 2005
comme si c’était du
neuf.
Seul
problème :
cette
réglementation est
toute nouvelle, le
logiciel de calcul ne
sera disponible qu’à
partir de septembre
2009.
1000 m²
1948
RT « élément par élément » : on travaille sur chaque poste du bâtiment séparément : le
bâti (l’isolation, les fenêtres, …), la ventilation, la climatisation, …
●
●
●
Et pour l’EPF ?
●
●
●
Les locaux de l’EPF représentent une surface
d’environ 1371 m² et le bâtiment date de 1987.
Nous ne connaissons pas actuellement la valeur du
bâtiment et le logiciel de calcul de la RT globale
n’est pas disponible (les calculs de ce logiciel sont
extrêmement fastidieux à réaliser « à la main »). A
priori, la méthode qui nous convient est donc celle
de la « RT élément par élément ».
15
2. « La règle des 3C »
Pour faire cette étude « élément par élément », l’outil des « 3C » nous est utile pour savoir sur quels
points se focaliser ainsi que sur quels critères agir. La « règle des 3C », c’est le respect simultané de :

La Consommation :
𝐶𝑒𝑝 ≤ 𝐶𝑒𝑝 𝑟é𝑓
𝐶𝑒𝑝 ≤ 30% 𝐶𝑒𝑝 (𝑎𝑣𝑎𝑛𝑡 𝑡𝑟𝑎𝑣𝑎𝑢𝑥)

Du Confort d’été :
𝑇𝑖𝑐 ≤ 𝑇𝑖𝑐 𝑟é𝑓

L’EPF n’étant pas
occupée pendant
les mois de
juillet/août, nous
négligerons ce
critère.
Des Caractéristiques thermiques minimales : ou « les garde fous »
 Pour tous les composants de l’enveloppe : parois, menuiseries, ponts thermiques ;
 Pour tous les systèmes : ventilation, chauffage, ECS.
3. Ce qu’il faut prendre en compte pour l’EPF
Voici les aspects règlementaires issus de l’Arrêté du 3 mai 2007 relatif aux caractéristiques
thermiques et à la performance énergétique des bâtiments existants. La réhabilitation thermique du
parc immobilier existant est soumise à une réglementation, dont voici ici les points qui s’appliquent
aux bâtiments de l’EPF.
a) Les murs et parois opaques:
Le décret du 3 mai 2007 impose des résistances thermiques minimales pour les surfaces supérieures
à 0,5 m2 :


16
Murs donnant sur l’extérieur : Rmin=2,3 m2.K/W ; soit un coefficient de transmission
thermique de U=0,43 W/m2.K
Plafond de combles perdues (cas des combles de la villa Lakanal) : Rmin=4,5 m2.K/W ; soit
U=0,22 W/m2.K
b) Les surfaces vitrées :

Le matériel :
Le coefficient de transmission thermique maximal imposé est Uw=2,4 W/m2.K. De plus, le coefficient
Ug du vitrage lui-même doit être inférieur à 2W/m²K.
Le type de vitrage est aussi préconisé par la règlementation. Pour les fenêtres à menuiserie PVC ou
bois, sans volet, on doit utiliser du double vitrage peu émissif à isolation renforcée (VIR) avec une
lame de 10 à 12 mm d’air ou 8 à 10 mm de gaz rare (argon, krypton).

Les protections solaires :
Les protections solaires actuellement en place devront être remplacées et non pas éliminées. Les
fenêtres du toit (notamment les verrières des salles 2L, 3L et 5L) devront être équipées de
protections solaires mobiles qui apporteraient un facteur solaire de 0,15.
c) La ventilation :
La ventilation mise en place devra avoir une consommation maximale de 0,3 Wh/m3 (ou
éventuellement 0,45 Wh/m3 dans le cas d’utilisation de filtres à haute efficacité (classes F5 à F9) :
filtres à poches, filtres plissés).
Dans le cas d’un bâtiment d’enseignement, tel que celui de l’EPF, un dispositif de régulation
automatique des débits d’occupation et d’inoccupation devra être mis en place, pour gérer la
ventilation.
IV.
Ce qui ne va pas…
Faisons maintenant la comparaison entre ce qu’on a à l’EPF et ce que la réglementation « RT
existant » nous impose pour la rénovation :
Murs extérieurs
Plafond de combles perdus
Fenêtres
Ventilation
Coefficient à l’EPF
Rmurs=3,72 m2.K.W-1
<2 m2.K.W-1
Uw=6,15 W.m-2.K-1
Mesures précises à faire
« RT existant »
Rmin=0,43 m2.K.W-1
Rmin=4,5 m2.K.W-1
Uw=2,4 W.m-2.K-1
Cmax=0,45 Wh.m-3 *
*Sans filtre à haute efficacité
Au niveau de l’isolation des murs, on remarque que l’isolation des bâtiments (si le calcul théorique
reflète bien la réalité…) respecte bien la réglementation pour l’existant : c’est une surprise ! Il n’est
donc pas nécessaire d’envisager une isolation par l’extérieur ; d’un point de vue thermique, elle
serait sans intérêt.
17
Calculs de déperdition
Le logiciel PERRENOUD ne dispose actuellement pas de module concernant la « RT existant » et nous
ne disposons pas des informations nécessaires sur le bâtiment actuel (concernant principalement le
type de matériaux utilisés) pour pouvoir faire une étude précise grâce à ce logiciel. Le travail serait
bien trop fastidieux et beaucoup trop approché à force d’hypothèses. Nous avons donc fait le choix
de faire nos calculs sur Excel, pour avoir un ordre de grandeur des déperditions.
I.
Déperditions surfaciques
Les déperditions surfaciques sont données par la formule suivante :
𝛷𝑠 = (∑ 𝑈 × 𝐴 × 𝑏) (𝜃𝑖 − 𝜃𝑒,𝑏 )
Les différents types de murs qui ont été pris en compte sont :









Les murs : isolés par l’intérieur par de la laine de verre et par l’extérieur par les « sandwich »
Les fenêtres du bâtiment : toutes en simple vitrage
Les pavés de verre : situés à la scolarité et à l’imprimerie
Les briques + laine de verre : ou murs de la « tour centrale »
Les panneaux bleus : situés près des fenêtres de chaque salle
Le plancher bas : constitué par toute la surface du rez-de-chaussée
Les portes : de la même matière que les panneaux bleus
La toiture : nous avons considéré qu’il s’agissait du même type d’isolation que les murs
Le plafond haut extérieur : il s’agit des plafonds donnant sur le préau (près de l’amphi B) et le
parking à vélo (près de l’amphi A).
D’après la partie précédente, nous avons calculé les différents U correspondant aux différentes
structures du bâtiment, les autres ont été trouvés sur internet ou dans les polycopiés de cours de M.
Faure. Le coefficient b est égal à 1 lorsque le mur donne sur l’extérieur, sauf pour le plancher bas
(nous avions trouvé 0,54 pour cette configuration).
En ce qui concerne 𝜽𝒊 , nous faisons l’hypothèse que la température intérieure du bâtiment est de
19°C et la température de référence 𝜽𝒆,𝒃 est de -7°C à Sceaux.
18
Voici nos résultats :
Murs
Fenêtres (simple vitrage)
Pavé de verre
Briques+Laine de Verre
Panneaux bleus
Plancher bas
Portes
Toiture
Plafond haut extérieur
A (m²)
902
413,5
18,75
114
52,5
424,5
29,5
410
115
U (W/m²°C)
0,27
6,15
0,33
0,52
2,5
3,2
2,5
0,27
0,76
b
1
1
1
1
1
0,54
1
1
1
Total
A*U*b*T (W)
6332,04
66118,65
160,875
1541,28
3412,5
19071,936
1917,5
2878,2
2272,4
103705,381
On obtient donc :
𝛷𝑠 = 𝟏𝟎𝟑 𝟕𝟎𝟓, 𝟑𝟖𝟏 𝑾
On remarque que la plus grande déperdition est liée au simple vitrage : ce sera donc la première
chose à changer dans nos travaux de rénovation (la « RT 2005 » impose d’ailleurs du double vitrage
pour les bâtiments neufs, ce résultat paraît donc logique !). En revanche, les murs semblent tout à
fait bien isolés, une isolation par l’extérieur n’est pas nécessaire (contrairement à ce qui avait été
prévu à première vue). Il apparaît également intéressant d’intervenir sur les panneaux bleus et les
portes et de les remplacer par des matériaux plus isolants. Il faudra cependant confirmer ces
résultats par une campagne de mesure. En ce qui concerne le plancher bas, la valeur semble
surestimée comme ce que nous avions remarqué précédemment.
19
II.
Déperditions linéiques
Nous allons traiter dans cette partie des déperditions linéiques, c'est-à-dire des ponts thermiques ;
nous allons donc traiter un par un les principaux ponts thermiques recensés sur le bâtiment afin de
calculer les déperditions thermiques linéiques totales.
Voici le plan de la façade Est du bâtiment que l'on étudie, en rouge, vous pouvez voir les principaux
ponts thermiques. Ils sont numérotés sur ce plan de ψ1 à ψ9 :
20
1. Choix des coefficients de déperditions :
En ce qui concerne le premier pont thermique :
On utilisera pour ce type de pont thermique la valeur ψ = 0,65, car il correspond
au schéma ci-contre.
Pour les ponts thermiques ψ2 et ψ3 (cf. schéma ci-contre) :
On prendra ψ = 0,45.
De plus ces deux ponts thermiques sont doubles, il faudra donc le comptabiliser
deux fois dans le calcul (en effet, le bâtiment est symétrique et en forme de U).
Le pont thermique numéro 4 sera négligé car il est situé sur un terre-plein, et de plus l'air passe
d'abord par un local non chauffé avant de sortir définitivement vers l'extérieur.
Les ponts thermiques ψ5 et ψ6 sont du même type, à savoir :
On leur affectera donc le coefficient ψ = 0,30.
De plus ces deux ponts thermiques sont doubles, il faudra donc le comptabiliser deux
fois dans le calcul (pour les mêmes raisons que précédemment)
Le 7ème pont thermique vaut ψ = 0,15.
Les ponts thermiques 8 et 9 sont eux aussi du même type et valent ψ = 0,14 :
Enfin, le dernier pont thermique aura pour coefficient ψ = 0,15 car il correspond au même type de
pont thermique que le numéro 7 (doubles eux aussi).
21
2. Calcul des déperditions linéiques
Une fois que nous avons trouvé tous les coefficients ψ des ponts thermiques, nous allons pouvoir
calculer les déperditions thermiques linéiques du bâtiment.
En effet, la formule à appliquer est la suivante :
𝛷𝐿 = (∑ 𝜓 × 𝐿 × 𝑏) (𝜃𝑖 − 𝜃𝑒,𝑏 )




Où b = 1 dans tous les cas, car ce sont à chaque fois des parois qui donnent sur l'extérieur ;
L est la longueur sur laquelle s'applique le pont thermique ;
θi est la température ambiante dans le bâtiment, on a ainsi θi = 19 °C, car l'EPF est un
bâtiment d'enseignement ;
et θe,b est la température extérieure de base, le bâtiment était situé à Sceaux on a donc
comme température extérieure de base : -7°C.
On peut donc créer le tableau suivant :
Pour l'ensemble du bâtiment, nous avons donc un total de déperditions linéiques de :
𝛷𝐿 = 𝟓 𝟑𝟒𝟎 𝑾
22
III.
Les déperditions par renouvellement d’air
Les déperditions par renouvellement d’air se calculent grâce à cette relation :
𝛷𝑅 = 0,34 × 𝑞𝑟é𝑔 (𝜃𝑖 − 𝜃𝑒,𝑏 )
Le débit réglementaire 𝑞𝑟é𝑔 est donné par la formule :
𝑞𝑟é𝑔 = 𝑛𝑜𝑚𝑏𝑟𝑒 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑛𝑒𝑠 × 18 𝑚3 /ℎ
Nous avons approché le nombre de personnes par salle au nombre de personnes présentes en
moyenne dans ces salles : par jour, il y a donc environ 791 personnes qui travaillent à l’EPF : des
étudiants au personnel qui y travaille.
Voici nos résultats :
Nombre
de
personnes
Salles
Amphi A
Amphi B
1L
2L
3L
4L
5L
6L
I1
I2
I3
I4
I5
I6
M. Tesso
Mmes La Greca & Koster
Mme Le Nevé
Mme Mauberret
Mme Ralambomiarana
Centre informatique
M. Passicos
Local 8000 N
Salle Réseau
Mme Grandchamp
WC
180
180
40
40
60
40
40
40
25
25
25
25
25
25
1
2
1
1
1
1
1
0
0
1
12
Total
791,00
Débit d’air neuf à avoir
3240
3240
720
720
1080
720
720
720
450
450
450
450
450
450
18
36
18
18
18
18
18
20,7
20,7
18
180
Déperditions par
renouvellement d’air
28641,6
28641,6
6364,8
6364,8
9547,2
6364,8
6364,8
6364,8
3978
3978
3978
3978
3978
3978
159,12
318,24
159,12
159,12
159,12
159,12
159,12
182,988
182,988
159,12
1591,2
125 911,66
23
Les déperditions par renouvellement d’air sont donc :
𝛷𝑅 = 𝟏𝟐𝟓 𝟗𝟏𝟏, 𝟔𝟔 𝑾
Les déperditions par renouvellement d’air sont donc plus élevées que les déperditions surfaciques.
Il est donc impératif de repenser le système de renouvellement d’air. La structure actuelle est
composée de ventilation en simple flux dans toutes les salles de cours et les salles informatiques, les
amphis bénéficient d’une ventilation en double flux. En revanche, les bureaux situés dans la tour
centrale en briques ne possèdent qu’une ventilation naturelle (ou « ventilation par boîte aux
lettres » ! puisqu’apparemment c’est par là que l’air passe…). Une ventilation en double flux pourrait
être une solution à envisager.
24
Diagnostic de Performances
Energétiques
I.
Qu’est ce que le DPE ?
Le diagnostic de performances énergétiques (DPE) est une évaluation de la consommation
énergétique d'un bâtiment. Il indique les recommandations techniques permettant d'identifier les
travaux les plus efficaces pour économiser l'énergie. Il comporte également une estimation des
consommations en euros, ainsi qu’une double étiquette:


Etiquette ENERGIE (échelle de A à G qui permet de connaitre le niveau de
consommation énergétique)
Etiquette CLIMAT (échelle de A à G, qui permet de connaître l'impact de ces
consommations sur l'effet de serre).
La réalisation d'un DPE est obligatoire depuis le 1er Novembre 2006, lors de la vente de tout bâtiment
en France métropolitaine. Il doit être réalisé par des professionnels certifiés et est valable 10 ans.
Le DPE a une valeur :



II.
INFORMATIVE (faire prendre conscience aux acheteurs de la consommation d’un
bâtiment, sensibiliser le public au réchauffement climatique) ;
COMPARATIVE (informer sur les coûts de consommations et les alternatives
possibles) ;
et INCITATIVE (pousser les propriétaires à faire des travaux d’amélioration
énergétique).
Quel est son intérêt dans notre étude et comment l’avons-nous
exploité ?
Lors de notre étude du bâtiment d’enseignement du site Lakanal nous avons trouvé intéressant de
proposer une analyse de performances énergétiques en s’appuyant sur les étiquettes DPE pour
illustrer les consommations et leurs impacts.
Bien qu’un « DPE officiel » doit être réalisé par un professionnel certifié, nous avons pris le parti d’en
effectuer un nous-mêmes afin d’analyser les ordres de grandeur. Vous trouverez le résultat de nos
calculs obtenus grâce à la détermination des déperditions. Nous avons également réalisé une
évaluation des étiquettes sur Internet. Cependant, les approximations faites étant trop importantes,
nous n’avons pas trouvé pertinent de l’inclure dans notre rapport.
25
III.
Calcul des consommations avant rénovation
1. En chauffage
Nous allons calculer la consommation en chauffage du bâtiment d’enseignement ; pour cela, nous
appliquons la formule suivante :
𝐶𝑐ℎ = 24 ×


𝐷𝐽𝑈(𝐷𝑆 + 𝐷𝐿 + 𝐷𝑅)
𝛼𝑖
1000 × 𝑅𝑐ℎ
DJU = 2423 en région parisienne ; ce sont les degrés jours unifiés (donnés Météo France) ;
DS, DL et DR sont, respectivement, les déperditions surfaciques, linéiques et par
𝛷
renouvellement d’air que l’on a déjà calculées : (𝐷 = 𝜃 − 𝜃 )
𝑖

𝑒,𝑏
𝐷𝑆 = 3 988 𝑊/°𝐶 ; 𝐷𝐿 = 205,4 𝑊/°𝐶 ; 𝐷𝑅 = 4843 𝑊/°𝐶
Enfin, la chaudière étant de type gaz standard, on prendra 𝑅𝑐ℎ = 0,55 : rendement de la
chaudière.
Ce qui nous permet de trouver : 𝐶𝑐ℎ 𝑒𝑓 = 𝟗𝟓𝟓 𝟕𝟗𝟑, 𝟎𝟒 𝒌𝑾𝒉𝒆𝒇/𝒂𝒏
Soit au m² (sachant que la surface totale chauffée est de 1370,15 m²) :
𝐶𝑐ℎ𝑒𝑓 = 𝟔𝟗𝟕, 𝟔 𝒌𝑾𝒉𝒆𝒇/𝒎². 𝒂𝒏
2. En eau Chaude Sanitaire : ECS
Nous n’avons pas d’eau chaude sanitaire sur ce site, ainsi : 𝐶𝐸𝐶𝑆 = 𝟎 𝒌𝑾𝒉/𝒎². 𝒂𝒏
3. En ventilation
En ce qui concerne la consommation du système de ventilation, on sait que le site est constitué de 3
ventilateurs de puissance P = 1,1 kW chacun ; or on sait qu’ils marchent en permanence durant toute
l’année, la durée d’utilisation t est donc 𝑡 = 365 × 24, d’où 𝑡 = 8760 ℎ.
On en déduit ainsi la consommation annuelle en électricité du système de ventilation :
𝐶𝑣 = 3 × 𝑃 × 𝑡
Donc : 𝐶𝑒𝑣𝑒𝑓 = 𝟐𝟖, 𝟗𝟏 𝑴𝑾𝒉𝒆𝒇/𝒂𝒏
Soit au m ² :
26
𝐶𝑒𝑣𝑒𝑓 = 𝟐𝟏, 𝟏 𝒌𝑾𝒉𝒆𝒇/𝒎². 𝒂𝒏
4. Consommation totale en énergie primaire
Tous les calculs de consommation effectués ci-dessus sont faits en kWh d’énergie finale, nous allons
les transformer en kWh d’énergie primaire, car ce sont ces valeurs que l’on va utiliser pour savoir à
quelles étiquettes nous prétendons :
On utilise la formule 𝐶𝑒𝑝 = 𝐶𝑒𝑓 × 2.58 pour l’électricité et 𝐶𝑒𝑝 = 𝐶𝑒𝑓 pour le chauffage au gaz
D’où, finalement :
𝐶𝑒𝑝 𝑡𝑜𝑡 = 𝐶𝑐ℎ𝑒𝑓 + 𝐶𝑣𝑒𝑓 × 2.58
Soit,
𝑪𝒆𝒑 𝒕𝒐𝒕 = 𝟕𝟓𝟐, 𝟎𝟑𝟖 𝒌𝑾𝒉𝒆𝒑/𝒎². 𝒂𝒏
5. Calcul des émissions de GES
Pour savoir combien de GES sont émis, on utilise la formule suivante :
𝐸𝐶𝑂2 = 𝐶𝑒𝑝 𝑡𝑜𝑡 × 65
Où ECO2 est la quantité de gaz à effets de serre émis en kg équivalent carbone.
On trouve finalement :
𝑬𝑪𝑶𝟐 = 𝟒𝟖, 𝟖𝟖 𝒌𝒈 é𝒒. 𝑪𝑶𝟐 / 𝒎². 𝒂𝒏
27
IV.
Etiquettes énergie et climat
Consommations énergétiques (Énergie Primaire)
Chauffage et ventilation
Émissions de gaz à effet de serre (GES )
Chauffage et ventilation
Consommation conventionnelle 752 kWh EP/m².an
Estimation des émissions 48,9 kg éq CO2/m².an
Bâtiment économe
Faible émission de GES
Bâtiment
Bâtiment
G
Bâtiment énergivore !
Forte émission de GES
Les résultats que nous obtenons sont donc assez mauvais : l’EPF est un bâtiment énergivore qui
rejette de forte quantité de CO2… Il était donc grand temps de penser à la réhabilitation de nos
locaux ! Cependant, bien que nous nous attendions à trouver une valeur très peu optimiste quant
aux performances énergétiques, nous ne nous attendions pas à trouver ce résultat
« catastrophique ». Il se peut donc que nos calculs de déperdition soient surestimés, donnant ces
valeurs de consommation quelque peu exagérées.
L’estimation faite sur Internet indiquait : classe D pour les consommations énergétiques et classe F
pour les émissions de gaz à effet de serre. Cette estimation confirme donc nos hypothèses, il se peut
que l’on soit un peu trop fort en ce qui concerne les déperditions.
28
Les solutions proposées
L’étude thermique du bâtiment actuel nous a permis d’en dégager les points faibles. Pour chaque
cas, nous avons recherché les alternatives possibles et les coûts engendrés.
I.
Les portes
Les portes des salles donnant sur l’extérieur pourront être remplacées par des portes en bois
équipées de bas de porte en caoutchouc afin de favoriser l’étanchéité thermique (la ventilation
étant assurée par la VMC, les jours sous les portes ne sont donc plus nécessaires !).
L’ordre de prix pour une porte extérieure en bois est de 600 €. Les portes à changer sont au nombre
de 19 (salles) + 4 (toilettes du RDC et du premier étage) + 2 doubles portes d’amphi ; soit un total de
25 portes. La facture pour l’achat des portes (hors frais de pose) s’élèverait donc à 15 000 €.
Par ailleurs, il n’est pas nécessaire de renouveler les portes de communication entre les salles. En
effet, l’air qui se déplace naturellement entre les pièces transporte la chaleur, mais ce transfert de
chaleur ne correspond pas à une perte thermique. Cela est dû au fait que les pièces forment un tout
qui correspond à l’intérieur du bâtiment. On considère que la chaleur est répartie de façon
homogène dans le volume total du bâtiment. Ainsi, le manque
d’étanchéité des portes intérieures favorise la circulation de
l’air.
II.
Panneaux
Les « panneaux bleus » isolants en métal qui recouvrent une
surface de 52,5 m2 des murs extérieurs devront être changés
pour diminuer les déperditions. De plus, il faudra remplacer
les vitres situées derrière les radiateurs par ce type de
panneaux, soit 53 m2 de plus.
Panneaux en fibre de bois
Nous proposons de mettre en place des panneaux de cellulose ou en fibre de bois. Ces matériaux
présentent des caractéristiques thermiques intéressantes : conductivité thermique de l’ordre de
λ=0,050 à 0,040 W/(mK). Ces panneaux pourront être recouverts de Plexiglas ou d’aluminium pour
les protéger des agressions extérieures.
Il faudra compter 2,30€/m2 pour des plaques d’une épaisseur de 8 cm. Ramené à la surface de 106
m2 à équiper de panneaux, le prix de ce matériau est d’environ 245 € (les frais de main d’œuvre et
d’achat des plaques de Plexiglas ou alu supplémentaires seront à ajouter à cette somme).
Notons aussi l’avantage de ces matériaux dans une approche énergétique globale. En effet, le bois,
s’il est issu de forêts gérées durablement, dispose d’un bilan carbone très faible, voire nul. De plus,
les panneaux situés derrière les radiateurs pourront être équipés d’isolant mince thermo-réflecteur
qui formera une barrière supplémentaire à la déperdition de chaleur. Dans une approche
énergétique globale nous remarquons qu’il existe plusieurs types de films thermo-actifs issus de
produits naturels, recyclables et bénéficiant d’un bilan carbone faible.
29
III.
Les fenêtres
Tout d’abord, les vitres situées derrière les radiateurs, représentant une surface de 53 m2, devront
être remplacées par des panneaux isolants comme décrit ci-dessus afin de limiter les pertes (Cette
surface a été prise en compte dans le calcul de frais de remplacement des panneaux).
De plus nous avons noté que les vitres actuelles sont en simple vitrage, et représentent environ 80 %
des déperditions surfaciques du bâtiment.
Nous proposons de les remplacer par des fenêtres équipées de double vitrage et à menuiserie en
bois, pour un coût de 250 à 350 € HT/m2. La surface vitrée à renouveler est de 360,5 m2, ce qui
représente un coût d’environ 126 175 € (sans compter la main d’œuvre pour la pose).
Une solution plus économique serait d’équiper les fenêtres de l’EPF de double vitrage à menuiserie
en PVC au prix de 150 à 200 €HT/m2. On obtient ainsi une dépense de matériel de 72 100 €.
Cependant dans une approche plus globale, il faut être conscient que l’énergie grise du PVC est très
importante. Le PVC n’est donc pas forcément le meilleur choix en termes d’économie d’énergie
globale.
Par ailleurs, nous ne proposons pas le renouvellement du mur en pavés de verre de la façade Nord
du bâtiment. En effet, ce n’est pas un poste à consommation importante (il ne représente que 0.15%
des déperditions surfaciques). Si le cas échéant des travaux sont entrepris, on pourra remplacer ces
pavés de verre par des panneaux isolants en bois.
IV.
L’isolation sous les salles 1L et 6L
Le plancher des salles 1L et 6L donnent sur des préaux extérieurs. Leur isolation est donc importante
puisqu’il y a ici un contact direct avec l’extérieur. Nous avons observé une isolation par ouate de
cellulose pulvérisée de 4 à 5 cm d’épaisseur. Cette épaisseur pourrait être renforcée pour une
meilleure isolation. Aussi nous proposons la mise en place d’une épaisseur de 15 à 17 cm
d’épaisseur. La cellulose est vendue en sacs de poudre à pulvériser pour un prix variant de 1,02 à
1,70 €/kg. Sachant qu’une surface de 100 m2 nécessitera 395 kg de poudre, et que la surface totale
des plafonds des préaux est de 115 m2, cela porte le prix du matériel d’isolation à 772 €.
V.
Le plancher bas
Les déperditions thermiques par plancher bas représentent 18% des déperditions surfaciques. Bien
que nous estimions que cette valeur soit surestimée (comme expliqué précédemment) et que nous
ne puissions pas retirer d’économie importante de ce poste, nous avons réfléchi à une amélioration
envisageable. Cependant nous ne proposerons finalement pas de rénovation à engager sur cette
partie car les contraintes techniques sont trop importantes pour la mise en place d’une isolation (il
faudrait alors détruire les aménagements des amphithéâtres, etc.).
30
VI.
Les conduits de ventilation et la VMC
Actuellement la ventilation des salles est assurée par un réseau de VMC simple flux, et celle des
amphithéâtres par une VMC double flux.
Nous avons étudié l’hypothèse de mettre en place une VMC double flux sur l’ensemble des salles. En
effet ce type de ventilation récupère l’énergie thermique de l’air extrait avant qu’il soit rejeté à
l’extérieur, et le transmet à l’air entrant, ce qui permet d’augmenter la température de cet air
entrant de quelques degrés. Cela permet ainsi de récupérer 60 à 65 % des déperditions thermiques
par renouvellement d’air, ce qui représente une économie de 15 % de chauffage en hiver. Par contre
en été, il est possible de régler la VMC pour ne pas avoir cet apport thermique.
Comme on peut le voir ci-dessous sur le schéma du principe de ce type de ventilation, le dispositif
comporte deux réseaux de canalisations d’air :
La ventilation double flux
Pour l’installation d’une VMC double flux, nous avons pensé à diviser les conduites existantes en
deux afin d’éviter de mettre en place un deuxième réseau de canalisations d’air.
Les dimensions des conduits de ventilation actuels sont de 35 cm par 30 cm.
Le débit pour une salle doit être 𝑞𝑣 = 18𝑚3 /ℎ/𝑝𝑟𝑠𝑛 × 𝑛𝑏 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑠𝑛 = 18 × 40 = 720𝑚3 /ℎ.
Or dans le conduit, le débit se traduit par 𝑞𝑣 = 𝑉𝑖𝑡𝑒𝑠𝑠𝑒 × 𝑆𝑒𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑖𝑡𝑒 ; soit une vitesse
de l’air de :
𝑞𝑣
720
𝑉=
𝑆
=
3600×0,3×0,35
= 1,9 𝑚/𝑠
La vitesse alors atteinte par l’air dans un conduit de 30 cm par 17,5 cm est de : 𝑽 = 𝟑, 𝟖𝒎/𝒔. Or ce
type de conduit est dimensionné pour une vitesse maximale de 2m/s. L’utilisation des conduits
actuels pour assurer le double flux n’est donc pas recommandée. Il faudra donc mettre en place un
autre réseau de conduites pour assurer le retour d’air, ce qui entrainera coûts supplémentaires et
contraintes techniques et mécaniques à prendre en compte sur le bâti (murs à percer…).
31
Plus généralement, le coût d’investissement d’une VMC double flux est d’environ 20 € par m2 de
surface au sol. Soit pour le bâtiment d’enseignement EPF un coût global de 21 318,2 € (les amphis –
déjà équipés de VMC double flux – ne sont pas pris en compte dans ce calculs).
Notons que les VMC double flux disposent d’une efficacité ε comprise entre 0 ,5 et 0,9. Plus
l’efficacité est grande, plus les déperditions sont réduites. Cependant cela implique aussi que
l’investissement de départ est plus important.
VII.
Les grilles de ventilation
Les grilles de ventilation situées derrière les radiateurs sont des points de fortes déperditions.
Cependant elles présentent l’avantage que l’air entrant soit directement chauffé, et pénètre dans la
salle déjà chaud. Comme nous l’avons présenté, nous envisageons l’installation d’une VMC double
flux. Dans ce cas, il n’est pas nécessaire de conserver ces grilles de ventilation, le renouvellement
d’air étant effectué entièrement par la VMC.
VIII.
Isolation des combles de la villa Lakanal et des villas du site
Poincaré
Les combles sont le point faible thermique d’un bâtiment. S’ils ne sont pas isolés, ils représentent
30% des déperditions de chaleur. Voici nos constatations et propositions concernant les combles de
l’EPF.
1. Villa Lakanal
Comme nous l’avons expliqué plus haut, nous préconisons une isolation intérieure sous toiture des
combles de la villa Lakanal. Le prix d’une telle isolation est de l’ordre de 30 à 40 € HT /m2.
Nous n’avons pas pu faire de mesures exactes du métrage du toit. La surface au sol des combles est
de 183 m2. Par approximation nous avons évalué la surface du toit à isoler : S = 278 m2. La pose
d’isolant sur cette surface reviendrait donc à 11 120 € HT.
2. Villa principale de Poincaré
L’isolation des combles de la villa principale du site Poincaré étant en bonne état, il n’est pas
nécessaire de la renouveler.
32
3. Villa secondaire de Poincaré
Suite à notre visite dans les combles de la petite villa du site Poincaré, comme expliqué plus haut
dans ce rapport, nous proposons une isolation intérieure sur plancher.
Il existe différentes solutions : isolant en rouleaux surfacés d’un pare-vapeur, ou isolants en
panneaux. Le budget alors à prévoir pour cette isolation est de l’ordre de 15 à 30 € HT/m2.
Nous n’avons pas pu accéder à l’ensemble des combles de cette villa car une partie était fermée.
Nous n’avons donc pas de métré exact de la surface à traiter, et ne pouvons donc pas donner d’ordre
de grandeur de prix rapporté à la surface.
IX.
Verrière fermant l’EPF
Dans un premier temps, notre démarche de rénovation s’est attachée points par points sur les
différents éléments faibles de la structure. Nous avons alors recherché des solutions au cas par cas,
comme nous vous les avons présentées ci-dessus.
Dans un deuxième temps, nous avons pris le parti d’avoir une autre approche de la problématique.
Nous avons alors envisagé la mise en place d’une verrière fermant l’EPF au niveau de coursives
extérieures (incluant ces coursives et éventuellement les escaliers aussi). Cette verrière (en double
vitrage VIR et à isolation thermique renforcée) jouerait un rôle de SAS isolant vis-à-vis de l’extérieur,
tout en maintenant la luminosité naturelle. Dans cette configuration les portes, les fenêtres et les
panneaux bleus actuels n’auraient pas besoin d’être renouvelés.
De plus, la verrière, si elle est dimensionnée pour recouvrir les escaliers, aurait aussi l’avantage de
les protéger en cas de pluie, les rendant ainsi moins dangereux.
Par manque de données, nous n’avons pas pu évaluer le dimensionnement, les techniques, les
contraintes (mécaniques, de maintenance…) et les coûts à mettre en œuvre pour cette solution.
Cependant nous avons établit un ordre de grandeur de la surface vitrée : S = 526m2. Le prix du type
de vitrage que nous préconisons est d’environ 150 €/m2. Cela donne un budget de 78 900 € pour les
vitres seules (sans menuiserie). Cette estimation ne prend pas en compte les frais d’architecte, de
main d’œuvre, etc.
33
X.
Récapitulatif
Structure existante
Portes alu+isolant
Panneaux bleus (alu)
Simple vitrage
Préau (cellulose 4,5 cm)
Ventilation simple flux
Villa Lakanal combles
Matériau
Bois
Bois
Double vitrage air bois
Double vitrage air PVC
Cellulose 16 cm
Double flux
Laine de verre
Coût du remplacement
15 000 €
245 €
126 175 €
72 100 €
772 €
21 318 €
11 120 €
Si toutes les alternatives proposées (sans compter la verrière) sont mises en place, le budget à
investir est de 174 630 €. (Cette estimation correspond au prix du matériel, mais ne prend en compte
les frais de main d’œuvre, de bureau d’étude, etc.).
Voyons maintenant les performances énergétiques de ces solutions.
34
Simulation de déperdition et analyse
des résultats
Afin d’appuyer les choix d’alternatives techniques que nous proposons, nous avons effectué des
simulations de déperditions thermiques dans le cas où ces matériaux seraient mis en place lors d’une
rénovation.
Rappelons tout d’abord que les déperditions surfaciques totales du bâtiment existant sont de :
103 705,381 W.
I.
Remplacement des vitres par du double vitrage ou triple vitrage
Nous avons calculé l’impact de la réhabilitation des surfaces vitrées du bâtiment.
La nouvelle surface vitrée correspond à la surface actuelle (413,5 m2) à laquelle on soustrait la
surface de vitres actuellement placées derrière les radiateurs (53 m2) ; soit 360 m2.
Rappelons la valeur des déperditions actuelles par surfaces vitrées : φsurface vitres= 66 279,5 W.
1. Double vitrage
Voici le résultat des déperditions des surfaces vitrées pour les cas de double vitrage à lame d’argon
ou d’air. Nous avons aussi effectué le calcul en considérant une fenêtre ayant les caractéristiques
règlementaires.
U (W/m²°C)
Matériau
Argon 12 mm
Air
Fenêtres
réglementaires
(lame d'air 12 mm)
φsurface vitres Déperdition
=A*U*b*ΔT totale (W)
(W)
1,6
2,2
2,3
14996,8
20620,6
21557,9
surfacique
52583,531
58207,331
59144,631
Afin de respecter les réglementations, les nouvelles normes du bâtiment et minimiser les dépenses,
le choix du double vitrage avec des lames d’air est le plus avantageux. Grâce à cette solution qui
améliore les rendements thermiques du vitrage on peut gagner 44 % sur les anciennes déperditions.
35
2. Triple vitrage
Voici le résultat des déperditions des surfaces vitrées pour les cas de triple vitrage à lame d’Argon ou
de Krypton :
U (W/m²°C)
Matériau
Argon (verre 4mm gaz
12 mm)
Krypton (verre 4mm
gaz 12 mm)
φsurface vitres =A*U*b*ΔT Déperdition
(W)
surfacique totale (W)
0,8
8600,8
27115,595
0,6
6450,6
24965,395
Si on considère le triple vitrage avec des lames d’argon le gain en déperdition monte à 74 %. D’autre
part, si on prend des lames de krypton on gagne 75 %.
Cependant le triple vitrage est très onéreux et un coefficient de déperdition thermique de 0,8 ou de
0,6 n’est pas nécessaire pour respecter les normes. De plus le triple vitrage peut présenter un côté
désavantageux, comme on a pu le dire précédemment, puisqu’il réduit l’apport naturel en hiver de
chaleur. Enfin, le triple vitrage est un produit de haute performance qui n’a de pertinence que dans
un bâtiment qui a déjà de très bonnes performances énergétiques. Or ce n’est pas le cas du bâtiment
en question.
II.
Remplacement des murs de panneaux isolants
Si les panneaux bleus de mur sont remplacés sur la surface de 106m2 préconisée, les déperditions
correspondantes s’élèveront à 1543,36 W. Ce qui réduit la déperdition surfacique totale du bâtiment
de 10% pour le cas où les panneaux sont changés et que l’on conserve le simple vitrage ; et de 45%
pour la configuration de double vitrage et nouveaux panneaux.
Matériaux
Nouveaux panneaux +
Simple vitrage
Nouveaux panneaux +
double vitrage
36
Déperdition
surfacique
totale (W)
93361,541
57275,491
III.
Soufflage de cellulose sous les salles 1L et 6L
L’isolation actuelle du plancher des salles 1L et 6L est assurée par une couche de cellulose soufflée de
faible épaisseur (4,5 cm) donnant une déperdition thermique : φ=2272,4 W.
Nous proposons d’augmenter l’épaisseur de la cellulose à 15cm, ce qui ramène la déperdition
surfacique engendrée à : 𝛷𝑆 = 𝑈𝑐𝑒𝑙𝑙𝑢𝑙𝑜𝑠𝑒 × 𝐴1𝐿&6𝐿 × 𝑏 × 𝛥𝑇 = 0,25 × 115 × 1 × 26 = 747,5 𝑊.
Matériaux
cellulose
Cellulose+
nouveaux panneaux +
double vitrage
Déperdition
surfacique
totale (W)
102180,481
55750,591
Cette amélioration de l’isolant permet de réduire de 1,5 % les déperditions surfaciques totales du
bâtiment. Si l’on considère que l’on intègre à la fois le double vitrage, les nouveaux panneaux et la
cellulose, on observe une baisse de 46 % des déperditions surfaciques totales.
IV.
Mise en place d’une VMC double flux
On rappelle que la ventilation simple flux induit une déperdition par renouvellement d’air de
125911,66 W sur le bâtiment existant.
𝛷𝑣𝑚𝑐 𝑑𝑜𝑢𝑏𝑙𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑥 = (1 − 𝜀) × 𝛷𝑣𝑚𝑐 𝑠𝑖𝑚𝑝𝑙𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑥
Efficacité ε
0,9
0,5
Déperdition
surfacique totale (W)
12591,1656
62955,828
Selon l’efficacité de la ventilation on obtient des déperditions par renouvellement d’air différentes.
En les comparant avec l’ancienne valeur du simple flux on remarque une diminution de 90 % pour
une efficacité de 0,9 et de 50 % pour une efficacité de 0,5 ce qui paraît évident en reprenant la
formule précédente.
37
V.
Déperditions thermiques totales du bâtiment entièrement
rénové
Si une réhabilitation globale du bâtiment est mise en œuvre, voici le total des déperditions que l’on
obtiendrait :
𝜱𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒓𝒆𝒏𝒐𝒗 = 𝜱𝑺 + 𝜱𝑳 + 𝜱𝑹 = 𝟕𝟑 𝟔𝟖𝟎, 𝟕 𝑾
Avec :



φS : déperdition surfacique après mise en place de panneaux en bois, double vitrage et
cellulose : φS = 55 750,591W
φL : déperdition linéiques : φL =5 339 W
φR : déperditions par renouvellement d’air avec VMC double flux d’efficacité ε= 0,9 : φR =
12591,1W.
On rappelle que les déperditions totales du bâtiment existant s’élèvent à :
𝜱𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒂𝒄𝒕𝒖𝒆𝒍 = 𝟐𝟑𝟒 𝟗𝟓𝟔 𝑾
On observe donc une baisse des déperditions thermique du bâtiment de 69 % !
Ce constat souligne l’importance d’intervenir sur le bâtiment existant afin de réduire les
déperditions, et donc de réduire le gaspillage de l’énergie. Une réduction de 69 % des déperditions
entraînera une réduction des factures de gaz (pour le chauffage) et d’électricité (pour la ventilation)
du même ordre de grandeur.
VI.
Calcul des consommations après rénovation
1. En chauffage
Pour calculer la consommation en chauffage du bâtiment d’enseignement rénové, nous appliquons
les équations explicitées précédemment en prenant: DS=2144 W ; DL=205 W ; DR=484 W
Ce qui nous permet de trouver : 𝐶𝑐ℎ𝑒𝑓 = 12 480,7 𝑘𝑊ℎ𝑒𝑓/𝑎𝑛
Soit au m² (sachant que la surface totale chauffée est de 1370,15 m²) :
𝐶𝑐ℎ𝑒𝑓 = 9,1 𝑘𝑊ℎ𝑒𝑓/𝑚2 /𝑎𝑛
38
2. En eau Chaude Sanitaire : ECS
Nous n’avons pas d’eau chaude sanitaire sur ce site, ainsi :
3. En ventilation
Nous avons proposé d’installer une VMC double flux. Cependant, comme nous n’avons pas choisi de
matériel particulier, nous ne connaissons pas la consommation dûe à cette nouvelle ventilation. La
consommation de la ventilation actuelle étant faible face aux autres consommations (les
consommations par ventilation ne représente que 3% des consommations de chauffage), nous ferons
l’approximation de prendre : 𝐶𝑣𝑒𝑓 (𝑎𝑝𝑟è𝑠) = 𝐶𝑣𝑒𝑓 (𝑎𝑣𝑎𝑛𝑡) = 21,1 𝑘𝑊ℎ𝑒𝑓/𝑚2 /𝑎𝑛.
4. Consommation totale en énergie primaire
Passons maintenant aux résultats exprimés en énergie primaire :
𝐶𝑒𝑝 𝑡𝑜𝑡 = 63,5 𝑘𝑊ℎ𝑒𝑝/𝑚2 /𝑎𝑛
Soit finalement :
5. Calcul des émissions de GES
Pour savoir combien de GES sont émis, on utilise la formule suivante :
;
ce qui donne :
Eco2 = 4,13 kg éq. CO2/m2/an
39
6. Etiquettes énergétiques
Consommations énergétiques (Énergie Primaire)
Chauffage, eau chaude sanitaire et refroidissement
Émissions de gaz à effet de serre (GES)
Chauffage, eau chaude sanitaire et refroidissement
Consommation conventionnelle 63,5 kWhEP/m².an
Estimation des émissions 4,13 kg éqCO2/m².an
Bâtiment économe
Faible émission de GES
Bâtiment
Bâtiment
A
B
Bâtiment énergivore
Forte émission de GES
Ces résultats traduisent la forte amélioration des performances énergétiques du bâtiment après
rénovation. On remarque cependant que ces consommations sont très faibles alors que la situation
initiale était énergivore. On est en effet passé d’une classe G à B sur l’échelle “énergie”, et de classe E
à A pour l’étiquette “climat”.
On peut expliquer cette forte différence par le fait que nous ayons choisi pour cette simulation des
matériaux très performants (telle qu’une VMC double flux d’efficacité 0,9 qui divise par 10 les
déperditions par renouvellement d’air). De plus, nous avons effectué tout au long des calculs des
approximations qui sont aussi en partie responsables de ce résultat inattendu.
L’estimation sur Internet nous donnait un bâtiment de classe C en consommation d’énergie et de
classe E pour l’émission de gaz à effet de serre.
40
7. Conclusion et règles des 3C
Comme nous l’avons déjà évoqué, la « règle des 3C » impose trois contraintes que nous avons
suivies :

On vérifie bien que la consommation en énergie primaire du bâtiment rénové est
inférieure à 30% des consommations du bâtiment actuel :
𝐶𝑒𝑝𝑟é𝑛𝑜𝑣 = 63,5 𝑘𝑊ℎ𝑒𝑝/𝑚2 /𝑎𝑛 < 30% 𝑑𝑒 𝐶𝑒𝑝𝑎𝑛𝑐𝑖𝑒𝑛

Le confort d’été doit être pris en compte pour appliquer la règle des 3C. Cependant, comme
l’été correspond à une période d’inoccupation de l’EPF, nous négligeons cette approche.

Enfin, il faut prendre en compte les caractéristiques thermiques minimales (les gardes fous).
En effet, il n’est pas adapté de rénover de façon très performante un seul poste de
déperditions, tout en laissant les autres points faibles tels quels. C’est pourquoi nous
proposons une rénovation globale du bâtiment.
41
Et l’aspect esthétique ?
Pour être complet, le projet de rénovation du bâtiment d’étude Lakanal ne saurait se satisfaire que
d’une approche énergétique.
C’est pourquoi, en plus de la réflexion que nous avons menée sur les pertes énergétiques et les
moyens d’y remédier, nous avons aussi pensé à l’harmonisation du bâtiment d’étude avec celui qui
sera construit sur le site Lakanal. En effet, il est nécessaire de conserver une cohérence entre le
bâtiment d’études actuel et le futur bâtiment afin de ne pas impacter l’ « unité visuelle » de
l’ensemble du site.
Plusieurs solutions se sont dégagées quant à l’évolution de l’aspect visuel du bâtiment d’étude
actuel :



Façade bardage bois
Façade végétalisée
Solution alternative
Dans l’optique de procéder à une harmonisation de l’ensemble du site Lakanal, ces solutions se sont
imposées à nous de par leur (relative) facilité de mise en œuvre et leurs propriétés isolantes.
I.
Des façades de bois pour le bâtiment d’étude de l’EPF ? Et
pourquoi pas ?
1. Aspects énergétiques
Les atouts du bois en rénovation ne se limitent pas à ses
performances énergétiques et à son caractère esthétique
unique. Le bois apporte également des solutions techniques
performantes. Son utilisation permettra de donner une
dimension plus moderne au bâtiment en conservant une
cohérence d’ensemble du site.
La plupart de ces structures, si elles sont entretenues
convenablement, ont une longévité d’une vingtaine
d’années (la plupart du temps les fournisseurs les
garantissent sur 10 ans).
42
Bardage bois sur un bâtiment
avec
tôles
apparentes :
comme à l’EPF…
a) Energétique du bâtiment
Dans notre cas, les façades considérées sont correctement isolées (contre toute attente…). Prendre
l’aspect énergétique en ligne de compte, et plus particulièrement le caractère isolant d’un bardage
bois, pour la rénovation du bâtiment d’étude ne saurait s’avérer être un choix pertinent. En effet, les
temps de retour sur investissement des bardages de bois sont principalement liés au caractère
isolant de ces derniers. Les temps de retour peuvent être intéressants lorsque le gain énergétique est
important.
Dans notre cas, les façades existantes étant déjà isolées, le gain d’énergie généré par l’installation
d’un bardage bois serait minime devant les coûts d’investissement.
Ainsi, si cette solution venait à être mise en place, elle devra se limiter à une installation purement
esthétique, ce qui limitera significativement les coûts d’investissement face à une solution isolante,
tant au niveau matériel qu’au niveau main d’œuvre.
b) Le bardage de bois : une solution à faible énergie grise.
Le bois est un des seuls matériaux de construction renouvelable. La transformation du bois mobilise
peu de matière et d’énergie et la pollution de l'eau, de l'air et du sol est très faible quant à son
conditionnement en bardage bois. De plus, sa légèreté facilite la mise en œuvre de construction sans
gros engins.
D’autre part, une conception tenant compte des dimensions de fabrication permet de réduire les
chutes, donc le volume des déchets. Ces derniers peuvent être recyclés, brûlés en produisant de
l'énergie ou biologiquement dégradés.
Il faut aussi préciser que les bois utilisés pour ce genre de construction sont issus de forêts prévues à
cet effet, gérées durablement, et qui permettent la capture de CO2.
Toutes ces raisons font du bois un matériau de rénovation peu « énergivore » d’un point de vue
global.
2. Aspects Techniques
a) Où réaliser ce bardage bois sur le bâtiment d’étude de Lakanal ?
Les panneaux de bois devraient être installés sur toutes les « façades grises » du bâtiment, c'est-àdire celles qui sont constituées de sandwich isolants.
Ces façades se situent au nord, au sud, à l’est, et à l’ouest du bâtiment. Elles représentent une
surface de 902 m2 (en ne comptant pas les surfaces vitrées présentes sur ces façades).
43
b) Faisabilité technique
L’utilisation de ce matériau pour la rénovation
d’un bâtiment comme celui de l’EPF permet avant
tout d’éviter toute destruction ou modification
coûteuse. En effet, Un bardage de bois peut se
poser sur à peu près tout type de structure (un
architecte proposera des solutions pour le cas qui
nous intéresse) et n’impose pas de modification
sur la structure interne du bâtiment (fondation,
poutres maîtresses,…) de par sa légèreté.
Principe de base de la pose d’un
bardage bois
3. Aspect économique
Il convient de considérer une approche globale du coût de recouvrement de façade. Cela comprend
le matériau en lui-même (le bois pour le bardage et les tasseaux), mais aussi la main d’œuvre pour la
pose des bardages. Le coût de la main d’œuvre peut varier en fonction des difficultés qui pourront
être rencontrées lors du chantier (pose d’un échafaudage, difficultés d’accès…).
Les prix dépendent de l’entreprise sélectionnée pour réaliser les travaux et du fournisseur des
matériaux. Dans ce secteur d’activité, de nombreuses entreprises proposent de réaliser des chantiers
de rénovation et fournissent les matériaux.
Les prix pour un chantier classique s’échelonnent sur une large gamme : de 30 €/m2 a 100 €/m2 selon
le type de bardage choisi.
Pour les 900 m2 de façade considérés à l’EPF, et en choisissant une installation basique sans
propriétés isolantes (30 €/ m2 compte tenu des possibles difficultés liées à l’architecture de l’EPF)
cela nous donne un budget approximatif de 27 000 € (matériau et main d’œuvre).
Hors main d’œuvre, les prix publics s’échelonnent entre 15 et 20 €/m2 pour des bardages standards.
44
II.
La façade végétalisée
L’installation de façades végétalisées pourrait être une solution écologique pour inclure Le bâtiment
d’étude de l’EPF dans son futur environnement (présence du nouveau bâtiment).
Les surfaces d’installation considérées sont les mêmes que pour le bardage de bois. Si l’on prend en
compte le fait que les parois (plaques grises en sandwich isolant) sont performantes d’un point de
vue isolation, il n’est pas nécessaire de monter un mur de haute performance énergétique.
1. Caractéristiques techniques et avantages
Les façades végétalisées sont des structures qui engendrent de très bons résultats quant aux
besoins de climatisation.
2. Faisabilité technique
L’installation d’un mur végétal ne présente pas plus de difficultés techniques que la pose d’un
bardage de bois. Les principes de fixation de ces structures sur les façades sont les mêmes.
3. Coût d’un mur végétalisé
Le prix d’une telle structure va dépendre des types de support et de végétaux utilisés, ainsi que de sa
finalité. Dans le cas de l’harmonisation du bâtiment d’étude de l’EPF dans son environnement, il
s’agit surtout d’une utilisation esthétique.
Ainsi le coût d’un telle structure avoisine les 20 €/m2 soit un coût approximatif 18 000 € pour
l’ensemble des façades nécessitant une rénovation. Ce calcul de coût est estimé pour un mur sans
système d’arrosage automatique. L’installation d’un tel système multiplie par 3 le prix de
l’installation.
A ce coût, il convient d’ajouter des charges d’entretien variables en fonction du climat et de
l’évolution du mur végétal (1 à 2 entretiens par an).
45
4. Choix d’une structure adaptée
Pour des façades à rénover comme celles du bâtiment d’étude de Lakanal, le choix le plus pertinent
se porte sur une façade végétale extensive.
Ce type de façade est la plus légère et ne demande que très peu d’entretien. Elle est changeante au
cours des saisons et amène une dimension naturelle évolutive aux bâtiments qui en sont couverts. Sa
longévité s’étend sur une quinzaine d’années.
III.
Une solution alternative peu coûteuse et indispensable
Dans le cas où l’installation de bardage de bois ou de façades végétalisées ne constituerait pas des
solutions viables économiquement pour l’EPF, il serait néanmoins nécessaire d’effectuer un
nettoyage des façades pour leur redonner une nouvelle jeunesse (passage du « karcher » !).
Il est aussi possible de repeindre les façades en question afin d’harmoniser l’existant avec le futur
bâtiment.
Nous sommes conscients que cette solution ne présente aucun aspect innovant, mais elle reste la
plus abordable pour harmoniser l’aspect visuel du futur agencement du site Lakanal.
1. Aspects réglementaires
Dans le cas du bardage de bois et du mur végétal, il est nécessaire de faire une demande de permis
de construire ou une demande de travaux selon l’importance du chantier.
46
Approche environnementale
I.
Approche environnementale
1. Energie Grise
L’énergie grise des matériaux de construction est de plus en plus un critère de choix pour les
constructions réalisées dans le cadre d’une démarche Haute Qualité Environnementale (HQE). Elle
correspond à la somme de l’énergie dépensée de la conception d’un produit à son recyclage.
Pour protéger l’environnement à toutes les étapes de la fabrication d’un produit de construction, un
concept a vu le jour dans les années 70, en parallèle avec la montée en puissance des normes
édictées dans le cadre d’une démarche HQE. Ce concept que l’on appelle communément l’énergie
grise et plus récemment l’ACV (Analyse des Cycles de Vie), notamment dans le cadre d’une démarche
HQE a donné lieu à la création d’un calcul très complexe qui permet de faire des équivalences entre
les produits en termes d’impact énergétique. Le calcul de l’énergie grise aussi appelée parfois
«contenu énergétique» prend en compte le plus possible de facteurs relatifs à la fabrication, l’usage
et le recyclage du produit. En additionnant tous ces facteurs, on obtient une donnée chiffrée
estimative de l’énergie consommée pendant toute la durée de vie d’un produit.
Les critères retenus pour le calcul de l’énergie grise d’un produit type sont les énergies dépensées :






lors de la conception du produit ;
lors de l’extraction et le transport des matières premières ;
lors de la transformation des matières premières et la fabrication du produit ;
lors de la commercialisation du produit ou du service ;
lors de l’usage ou la mise en œuvre du produit ;
lors du recyclage du produit.
Le calcul de l’énergie grise s’applique également en matière de construction à la fourniture de
services.
La donnée chiffrée que l’on obtient in fine permet de choisir le matériau le plus respectueux de
l’environnement en toute connaissance de cause. Elle va bien au-delà de la simple évaluation des
possibles économies d’énergie que le grand public est habitué à comparer lors de l’achat d’un
matériau de construction ou d’isolation. Le calcul est global et révèle de grandes différences en
matière de coûts et d’impact sur l’environnement entre un produit et un autre.
47
a) Exemples de bilan d'énergie grise
Les métaux sont très gourmands en énergie grise, et les matières synthétiques le sont plus que les
matières naturelles. Les matériaux suivants ont été classés dans l’ordre du moins gourmand au plus
gourmand en énergie grise :








Bloc de béton :
Brique pleine :
Béton armé :
Acier primaire :
Acier recyclé :
Cuivre :
Zinc-titane :
Aluminium :
0,7
1,2
1,85
52
24
140
180
190
MWh/m3
MWh/m3
MWh/m3
MWh/m3
MWh/m3
MWh/m3
MWh/m3
MWh/m3
Les châssis en PVC sont considérés comme ayant un « bilan environnemental et patrimonial souvent
déplorable ». Cependant contrairement au bois, ou à l'aluminium, le PVC est moins cher et isole
mieux. Ainsi, un châssis en bois coûterait environ 30 % de plus qu'un châssis en PVC et un châssis en
aluminium 50 %.
Grâce au logiciel Equer ce calcul est possible, mais seule la version de démonstration est à disposition
gratuitement. Ainsi le résultat obtenu utilise les valeurs données par le logiciel mais ne permet pas
l’utilisation de l’outil de calcul afin d’obtenir l’équivalent carbone par kg ou m3 de matériaux
fabriqué, utilisé et recyclé ou éliminé.
Cycle de vie


Etape : Fabrication
o Procédé de création naturel
o Création à partir du recyclage
Etape : Elimination
o Incinération
o Mise en décharge
Type d’énergies grises : pour 1 kg ou 1m² de matériaux












48
Effet de serre  équivalent en kg CO2
Acidification  équivalent en kg SO2
Energie consommée (MJ)
Eau utilisée (litres)
Déchets inertes produits  kg équivalent de déchets
Epuisement des ressources abiotiques (E-15) [épuisement des ressources non renouvelables
en termes d’extraction et consommation comme le pétrole, le charbon et les métaux]
Eutrophisation (kg PO4) [richesse en éléments nutritifs d’un milieu aquatique]
Production d'ozone photochimique (kg C2H4)
Ecotoxicité aquatique (m3)
Déchets radioactifs (dm3)
Toxicité humaine (kg)
Odeur (m3)
b) Les fenêtres


Avec 360,53 m² de vitrage pour 8 mm d’épaisseur total de verre utile soit 28,84 m3
Avec 90 m2 de menuiserie pour 5cm d’épaisseur de bois ou de PVC utile soit 45 m3
Les fenêtres actuelles sont des simples vitrages avec une menuiserie métallique en aluminium, la
surface représente 413,5 m² au total. Il faut savoir qu’il y a 53 m² de surface vitrée située
directement derrière des chauffages à gaz. Sachant que ces fenêtres n’apportent pas un éclairage
important, il serait intéressant de les remplacer par des panneaux PVC à haut rendement thermique.
Un double vitrage possède une isolation plus faible qu’un triple vitrage, cependant il empêche les
rayons infra rouges solaires de chauffer l’intérieur du bâtiment. L’isolation augmente avec le type de
menuiseries, la proportion de surface fixe, l’épaisseur du vitrage et le type de gaz qui le compose.
Le choix du vitrage nous permet donc d’opter pour les meilleurs solutions au niveau déperditions
thermiques tant que au niveau des apports solaires.
La production d’énergie grise sera différente selon le choix du vitrage et du composant de la
menuiserie. De plus, afin de garder les apports de chaleur en hiver, le double vitrage permettra
d’économiser l’énergie consommée pour le chauffage, donc l’idée du triple vitrage est mise de coté.
En analysant les données du logiciel Equer qui sont regroupées dans un tableau : Annexe 2 : Détail
des énergies grise produites par le vitrage, on peut voir la production des différentes énergies grises
selon le cycle de vie du matériau.
Comparaison
Ainsi on peut comparer la pollution induite des deux possibilités retenues pour le vitrage VIR.
Annexe 3 : Comparaison de l’énergie grise produite par les différents vitrages.
On peut remarquer que la fabrication des vitrages en PVC produit beaucoup plus de gaz à effet de
serre alors que le bois lors de son élimination par incinération ou mise en décharge en produit plus
que le PVC. Le choix final entre une menuiserie en bois ou en PVC peut se faire selon le coût du
produit mais le bilan énergie grise est un aspect aussi important.
49
Bilan énergie grise
Solution : double vitrage menuiserie bois


Verre cellulaire 160 kg/m3 en plaques correspond à 1200 kWh/m3
o Energie grise : 34 608 kWh
Menuiserie en bois étuvé (résistance aux intempéries) correspond à 610 kWh/m3
o Energie grise : 27 450 kWh
Solution : double vitrage menuiserie PVC


Verre cellulaire 160 kg/m3 en plaques correspond à 1200 kWh/m3
o Energie grise : 34 608 kWh
Menuiserie en PVC correspond à 17,5 kWh/kg
o Energie grise : 1 086 750 kWh
Ainsi on favorise le choix d’un double vitrage à lame d’air avec une menuiserie en bois.
c) L’isolation sous les salles 1L et 6L
Avec une surface de pulvérisation de 128 m² pour une épaisseur de 16 cm de ouate de cellulose soit
20,48 m3.
Comparaison
On retient essentiellement de cette étude (Annexe 4 & 5 : Détail des énergies grises produites par la
cellulose & Graphiques du cycle de vie de la cellulose en fonction du type d’énergie grise produite)
qu’il faudra privilégier de la cellulose recyclée pour la fabrication.
Bilan énergie grise
Solution : Ouate de cellulose pulvérisée

50
Cellulose correspond à 50 kWh/m3
o Energie grise : 1 024 kWh
d) Panneaux
Avec une surface de 106 m² pour une épaisseur de 8 cm de panneaux isolants en cellulose ou en fibre
de bois soit 8,48m3.
Comparaison
Grâce à une étude similaire (Annexe 6 : Détail des énergies grises produites par les panneaux) des
données fournies par Equer, il ressort que la production d’énergie grise de la cellulose ou de la fibre
de bois est similaire. Seule la fabrication de la cellulose est supérieure en production d’énergie grise.
On garde pour des raisons techniques la solution des panneaux en fibre de bois pour harmoniser
avec le choix des futures portes.
Bilan énergie grise
Solution : Cellulose

Cellulose correspond à 50 kWh/m3
o Energie grise : 424 kWh
Solution : Fibre de bois

Fibre de bois de 150 kg/m3 correspond à 190 kWh/m3
o Energie grise : 1 611,2 kWh
e) Les portes
Avec 23 portes de 2 m² et 2 portes de 3 m² de bois léger, raboté étuvé (sapin, épicéa), qui porte la
surface total de matériau à 52 m² sur 4cm d’épaisseur soit 2,08 m3.
Bilan énergie grise
Solution : Bois

Bois correspond à 610 kWh/m3
o Energie grise : 1 268,8 kWh
51
f) Isolation des combles de la villa Lakanal et des villas du site
Poincaré
Avec une surface de 156 m² sur 10 cm d’épaisseur seulement sur la villa de Lakanal soit 15,6 m3.
Bilan énergie grise
Solution : Laine de verre

Laine de verre de 35 kg/m3 correspond à 470 kWh/m3
o Energie grise : 7 332 kWh
g) Vitrages existants
Avec une surface de 413,5 m² de verre pour une épaisseur de 1cm soit 4,13 m3.
Avec une surface de 103,375 m² de menuiserie aluminium de 4 cm soit 4,13 m3.


Verre cellulaire 160 kg/m3 en plaques correspond à 1200 kWh/m3
o Energie grise : 4 965 kWh
Menuiserie aluminium correspond à 190 MWh/m3
o Energie grise : 784,7 MWh
h) Panneaux existants
Avec une surface de 52,5 m² de aluminium pour une épaisseur de 2 cm soit 1,05 m3.

Panneau aluminium correspond à 190 MWh/m3
o Energie grise : 199 MWh
i) Celluloses existantes
Avec une surface de 128 m² pour une épaisseur de 4,5 cm soit 576 m3.

52
Cellulose correspond à 50 kWh/m3
o Energie grise : 28 800kWh
2. BILAN
Soit un total de production d’énergie grise pour les nouveaux matériaux de :
27 450 + 34 608 + 1024 + 1611,2 + 7332 + 1268,8 = 𝟕𝟑 𝟐𝟗𝟒 𝒌𝑾𝒉
Et un total de production d’énergie grise pour les matériaux remplacer (en considérant le cycle de vie
complet) :
784,7 + 28800 + 199000 + 4965 = 𝟐𝟑𝟑 𝟓𝟒𝟗𝒌𝑾𝒉
Le bilan d’énergie grise est donc de 306 843,7 kWh.
53
Le bilan carbone de l'EPF, et plus
précisément du bâtiment de cours
I.
Tout d'abord, qu'est ce que le bilan Carbone ?
Le Bilan Carbone est une méthode de comptabilisation des GES (Gaz à Effet de Serre) développée par
l’ADEME. Elle permet de mesurer l’impact global d’une activité sur l’environnement, en utilisant une
nouvelle unité de mesure : l’équivalent CO2.
Le Bilan Carbone a été créé à l’issue de la ratification du protocole de Kyoto en 2004, afin de mesurer
et de réduire l’impact de l’activité humaine sur l’enrichissement de l’atmosphère terrestre en Gaz à
Effet de Serre, et d’évaluer notre responsabilité vis-à-vis des bouleversements climatiques à venir.
La méthode Bilan Carbone permet de passer en revue tous les flux physiques qui concernent
l’activité d’une société ou d’une administration (flux de personnes, de marchandises, d’énergie, etc.)
et d’évaluer les émissions de Gaz à Effet de Serre qu’ils engendrent. Ces émissions sont affectées
poste par poste.
Cette méthode s’applique à toute activité : entreprises industrielles ou tertiaires, administrations,
collectivités et même au territoire géré par les collectivités.
Cette évaluation est la première étape indispensable pour réaliser un diagnostic « effet de serre » de
son activité ou de son territoire. En hiérarchisant les postes d’émissions en fonction de leur
importance, il vous sera plus facile de prioriser les actions de réduction des émissions les plus
efficaces.
Cette méthode développée par l'ADEME est compatible avec la norme ISO 14 064, l'initiative GHG
Protocol et les termes de la Directive "permis" n° 2003/87/CE relative au système d'échanges de
quotas de CO2.
54
II.
Quel est l'intérêt de cette méthode ? Pourquoi se préoccuper de
ce qui est émis indirectement par notre activité ?
Parce que les gaz à effet de serre produisent le même effet sur le climat quel que soit le lieu où ils
sont émis ; permettre une diminution des émissions, procure le même bénéfice final à la planète.
Grâce à cette méthode, toute entreprise ou administration désirant "faire quelque chose" pour
limiter la dérive climatique peut ainsi connaître :



sa pression globale sur le climat,
ses marges de manœuvre à court et long terme pour la faire baisser,
son exposition au risque d'un renchérissement de l'utilisation de combustibles fossiles, via
une taxe carbone par exemple.
L'objectif d’une étude Bilan Carbone est d'évaluer le plus précisément possible l’intensité
d’émission en équivalent CO2 de votre activité.
L’intensité d’émission se calcule en rapportant les émissions globales de l’activité à une unité de
mesure pertinente, telle que la tonne de produits vendus, le nombre de salariés, la surface occupée
par l’activité, le chiffre d’affaires, etc.
III.
Les calculs :
Le calcul du Bilan Carbone développé par l'ADEME se décompose en plusieurs étapes :
1
La consommation directe d'énergie
2
La prise en compte des émissions ne provenant pas de l'usage d'énergie
3
La prise en compte des transports
4
La prise en compte des matériaux de base
5
La prise en compte d'autres produits entrants
6
Les déchets directs et eaux usées
7
Le traitement de fin de vie des emballages
8
La prise en compte de l'amortissement des immobilisations
Nous allons développer toutes ces parties ci-après, en calculant ce qui est approprié pour notre
bâtiment.
55
1. La consommation directe d'énergie
L'utilisation de l'énergie est une source de gaz à effet de serre à cause :




du gaz carbonique provenant de la combustion des carburants fossiles (pétrole, gaz,
charbon), qui, comme leur nom l'indique, sont le résultat de la décomposition très ancienne
d'organismes vivants,
de polluants locaux divers qui sont parfois aussi des gaz à effet de serre ou qui engendrent
des gaz à effet de serre (c'est notamment le cas de l'ozone ou des NOx).
du fait que l'électricité est partiellement ou totalement, selon les pays, fabriquée à partir de
combustibles fossiles (voir annexes 1 et 2),
des fuites de gaz survenant pendant l'exploitation des hydrocarbures : le méthane, principal
constituant du gaz naturel, est lui-même un gaz à effet de serre 23 fois plus puissant que le
gaz carbonique.
Ces facteurs correspondent pour l'essentiel à des émissions de CO2. Lorsque d'autres gaz sont pris en
compte, il s'agira uniquement de méthane 6, de N2O7 et pour des contributions généralement
marginales.
Pour l'étude de notre bâtiment, cette partie de l'étude sera uniquement composée des impacts dus
au chauffage et à l'électricité.
a) Le chauffage
Pour effectuer les calculs d'émissions en équivalent Carbone, relatives à l'énergie utilisée pour le
chauffage, nous avons besoin de connaître plusieurs données :


la surface chauffée : 1370,15 m²
la nature du combustible : le gaz naturel
Une fois, que l'on sait ceci, il est possible de calculer la valeur des émissions :
En effet, le facteur d'émission (amont + combustion) pour le gaz naturel vaut : 0,063 kg équivalent
CO2 / kWh (donné par l'ADEME). De plus, la consommation en gaz dans l'enseignement supérieur est
estimée à 127 kWh/m²/an.
On peut donc en déduire une estimation annuelle de la consommation en chauffage pour le
bâtiment, soit :
174 085,25 kWh
On y applique le coefficient correcteur de climat ; comme nous sommes en zone H1, on a : H1=1,1.
D'où, une nouvelle estimation de la consommation annuelle en gaz pour le chauffage de 191 493,78
kWh.
On en déduit finalement une émission annuelle d'équivalent CO2 de 12 064,11 kg éq. CO2 par an, rien
que pour le chauffage.
De plus, l'ADEME dit qu'il y a une incertitude de 5 % sur le facteur d'émission, on en déduit :
11 460,9 < émissions éq. CO2 < 12 667,31
56
b) L'électricité
En ce qui concerne l'estimation de GES rejetés à cause de l'utilisation de l'électricité, on va appliquer
la même méthode :
L'estimation de la consommation annuelle en électricité dans le tertiaire est de 131 kWh/m²/an.
La consommation annuelle en électricité est donc estimée à 179 568,25 kWh. Cependant, on sait
aussi qu'il y a 10 % de pertes dans les réseaux, la consommation réelle s'élève donc à 197 525,08
kWh. C'est cette valeur que l'on utilisera pour les calculs.
Or, le contenu moyen du kWh est de 0,13 kg éq. CO2 (pour le tertiaire en France). Pour la
consommation d'électricité, on peut donc estimer que 26 073,31 kg éq. CO2 sont émis, chaque
année.
2. La prise en compte des émissions de provenant pas de l'usage
d'énergie
Cette partie de l'étude est destinée à prendre en compte et à définir les facteurs d'émissions liées,
d'une part à des réactions chimiques qui n'ont pas pour objet de produire de l'énergie et d'autre
part, aux fuites de différents gaz.
Cela concernera par exemple :





les émanations de protoxyde d'azote à la suite de l'épandage d'engrais azotés,
les fuites de fluides frigorigènes, utilisés dans les chaînes du froid,
les vapeurs de solvants fluorés utilisés dans l'industrie des semi-conducteurs,
les émissions de gaz fluorés survenant lors de l'électrolyse de l'alumine,
les émissions de CO2 liées à la décarbonatation des composés utilisés comme matière
première pour les matériaux de construction (production de chaux, de ciment…), etc.
Cette partie de l'étude ne sera pas développée chez nous, car aucune de ces activités n'est faite dans
l'enceinte du bâtiment !
3. Les transports
Les transports sont une source de gaz à effets de serre du fait :



du gaz carbonique provenant de la combustion des carburants (pétrole, gaz, GPL, etc.),
des fuites liées à la climatisation le cas échéant, qui engendrent des émissions d'halocarbures
(HFC le plus souvent),
des polluants locaux divers, qui peuvent être directement des gaz à effet de serre (Oxydes
d'azote), ou être des précurseurs de l'ozone, qui est lui-même un gaz à effet de serre (l'ozone
des basses couches, encore appelé ozone troposphérique, est responsable d'environ 15 % de
la perturbation humaine du système climatique).
Il convient donc aussi d'inclure les transports dans le Bilan Carbone.
57
Dans cette partie de l'étude, plusieurs actions sont à effectuer afin d'obtenir des valeurs
convenables. En effet, il faut prendre en compte les déplacements du domicile des élèves et des
professeurs jusqu'à l'école, ainsi que les déplacements internes.
Il faudrait donc mener à bien une étude auprès des élèves ou, au moins, sur un échantillon d'élèves,
pour savoir :

Comment ceux-ci viennent jusqu'à l'école ?
 En transports publics ?
 En train ? En avion ? En deux-roues ?
 En voiture ?
Si oui, quel type de voiture? Essence ou Diesel?


A quelle fréquence?
Combien de kilomètres font-ils à chaque trajet ?
En ce qui concerne les déplacements « internes », il faudrait faire un bilan de toutes les sorties
effectuées en un an ; afin de savoir combien de kilomètres sont parcourus, par quel moyen de
transports, ainsi que pour combien d'élèves.
Une fois ces données recueillies, il sera alors possible de calculer le Bilan Carbone de la partie
Transports grâce aux données de l'ADEME pour chaque situation.
4. Les matériaux de base
En ce qui concerne la production de matériaux, le total des émissions sera de 0 kg éq. CO 2 puisque le
bâtiment est un bâtiment scolaire, il ne produit donc ni des métaux, ni des plastiques.
Cependant, on peut aussi inclure dans cette partie les émissions de CO2 dûes aux achats de
fournitures de bureau, ainsi pour chaque euro dépensé, on comptera 100 g éq. CO2 émis (mais ces
émissions sont à manier avec précaution car il y a une incertitude de 50 %).
En ce qui concerne les consommables bureautiques, tels que cartouches de toner ou d’encre pour
imprimante, le facteur appliqué est de l’ordre de 250 grammes équivalent carbone par euro de
dépense en moyenne (avec également une incertitude 50 %).
Le papier utilisé par les occupants du bâtiment sera aussi à prendre en compte; pour chaque tonne
de papier utilisé, on y assimilera 0,55 kg éq. CO2 d'émissions.
5. La prise en compte d'autres produits entrants
Cette partie regroupe les émissions dues à l'utilisation d'engrais, d'herbicides, de fongicides,
d'insecticides, ...
Ceci sera négligeable pour l'élaboration du Bilan Carbone.
58
6. Les déchets directs et eaux usées
a)
les déchets
En ce qui concerne les déchets papiers et cartons, il faudrait faire une étude pour comptabiliser les
volumes de déchets et ainsi, on déterminerait la valeur de émissions de CO2. Ce type de déchets est
traité de la manière suivante :





17 % sont mis en décharge sans valorisation,
8 % sont mis en décharge avec valorisation,
2 % sont incinérés sans aucune valorisation,
21 % sont incinérés, mais valorisés,
et 52 % subissent un recyclage de matière.
Cela amène à des valeurs moyennes de :


61 kg équivalent carbone par tonne pour le papier.
42 kg équivalent carbone par tonne pour le carton,
Ces valeurs seront celles retenues s'il s'avère impossible de savoir la destination des déchets. Une
fois la quantité annuelle de déchets connus, il sera donc possible de calculer les émissions de GES.
b) les eaux usées.
Le traitement des eaux usées pour l'EPF peut être négligé dans le calcul du Bilan Carbone, car les
seules eaux usées qui proviennent de l'EPF sont issues des toilettes et lavabos, et ne sont donc pas
particulièrement chargées en matières organiques. Cette partie s'applique surtout aux grandes
industries, telles que les brasseries, les tanneries, les papeteries, ...
7. Le traitement de fin de vie des emballages
Cette partie de l'élaboration du Bilan Carbone ne s'applique pas non plus à l'EPF, car celle-ci étant un
établissement d'enseignement, elle ne vend pas de produits, qui doivent être emballés.
59
8. L'amortissement des immobilisations
a) Le bâtiment
Le point essentiel de cette rubrique est d'obtenir les facteurs d'émission permettant une estimation
des émissions de gaz à effet de serre associées à la construction des immobilisations (immeubles,
outillage). En effet, pour construire un bâtiment, il faut produire des matériaux de base, puis les
transporter et les assembler, et tout cela engendre des émissions de GES.
Ainsi, pour les bâtiments de type enseignement, on estime que 40 kg éq. CO2 par m² sont émis de
part la construction métallique et 120 kg éq. CO2 par m² sont émis de part la construction béton.
L'EPF étant construit principalement à partir de poutres métalliques, on assimilera donc la
construction de l'EPF à une construction de type construction métallique.
Ainsi, pour nos 1 370 m², 54 830 kg éq. CO2 ont été émis.
b) L’informatique
De plus, la fabrication d'un ordinateur, de même que celle d'une imprimante, est aussi à l'origine de
l'émission de GES. On va ainsi prendre en compte les ordinateurs et imprimantes que possèdent
l'EPF, pour le moins sur le bâtiment de cours.
On trouve sur ce site 78 ordinateurs à écrans plats, or l'émission totale de GES pour la fabrication
d'un ordinateur de bureau à écran plat est de 350,6 kg éq. CO2.
Ainsi, on en déduit une somme de 27 347 kg éq. CO2 pour le site de Lakanal, en ne comptabilisant
que les ordinateurs.
Or, pour la fabrication d'une imprimante, 30 kg éq. CO2 de GES sont émis; or on comptabilise 12
imprimantes sur le site soit une émission totale de 360 kg éq. CO2.
On a donc un total de 27 707 kg éq. CO2 émis pour tout ce qui est de l'informatique.
c) Amortissement
L'amortissement du bâtiment peut être fait sur 20 ans, or le bâtiment a été construit en 1987, on
peut donc ne pas prendre en compte les émissions induites par la création du bâtiment.
Par contre, les ordinateurs ayant tous été remplacés ces 3 dernières années, on peut donc prendre
en compte l'amortissement de l'informatique sur 10 ans, soit 2 770 kg éq. CO2 par an.
60
9. Conclusion
En conclusion, pour tout ce qui a été calculé, on arrive à un total annuel d'émissions de 40 907 kg éq.
CO2 par an.
Ce résultat reste à être amélioré en menant des études détaillées des comportements.
61
Conclusion
Deux mois sont passés sur un projet passionnant avec des étudiants très motivés. Nous avons, au
lancement de l’étude, eu des objectifs peut-être trop ambitieux mais rapidement nous avons
déterminé la faisabilité de la rénovation en fonction des moyens mis à notre disposition. De plus, il a
fallu prendre en considération le budget, même si il n’y avait pas de limitation, nous avons considéré
le coté financier comme un aspect important de la rénovation. Nous avons fait en sorte de choisir
des matériaux standards ayant des meilleures propriétés thermiques et environnementales afin de
respecter les nouvelles normes.
Concernant le déroulement du projet, le savoir faire acquis est très important mais le temps mis à
notre disposition était réduit ! Ainsi la répartition et l’organisation avec les groupes étaient
primordiales pour être efficace et assurer un résultat final homogène avec les objectifs croisés de nos
tuteurs, de la direction de l’école et du cabinet d’architectes.
Ainsi les principaux thèmes abordés sont liés aux 3 points du développement durable : les aspects
environnementaux, économiques et sociaux. Rentre en jeu l’énergie à économiser avec les
déperditions thermiques, l’impact environnemental et l’harmonisation du site de Lakanal.
Grâce aux solutions envisagées sur les nouveaux vitrages, les isolations derrière les radiateurs, les
portes, l’isolation des préaux, la ventilation, les grilles de ventilation et l’isolation des combles de la
villa Lakanal nous pouvons économiser 37 732 € de consommation par an !
Concernant la part environnementale, bien que l’on ait choisi des matériaux plus performants
énergétiquement, il faudra forcément fabriquer ces matériaux ou utiliser le recyclage. C’est à ce
moment là que le bilan carbone et l’énergie produite sont aussi à prendre en compte. De ce fait, le
bâtiment est de classe B (résultat certainement surestimé, à confirmer dès que le logiciel
PERRENOUD sera disponible pour la « RT existant »)
Beaucoup de remarques ont été faites concernant l’esthétique du bâtiment principal du site Lakanal.
Afin d’harmoniser cet édifice nous avons trouvé des solutions pour harmoniser les façades avec
l’ensemble du patrimoine de Sceaux. Donc la solution de bardage en bois permettra avec le nouveau
bâtiment de moderniser l’image de l’EPF.
Finalement cet avant-projet devrait être finalisé l’année prochaine, ainsi une comparaison de devis
selon les fournisseurs serait intéressante ainsi qu’une mise à jour avec le budget fourni pour la
rénovation.
62
ANNEXES
ANNEXE 1
Caractéristiques techniques du PROMISOL 1003 B
Source : www.arval-construction.com
ANNEXE 2 : Détail des énergies grises produites par le vitrage
Aluminium simple vitrage 413,53 m²
PVC double vitrage 360,53 m²
Bois double vitrage 360,53 m²
POLLUTION
Fabrication
Décharge
Incinération Fabrication
Décharge
Incinération Fabrication
Décharge
Incinération
Effet de serre kg CO2
7513,84
1,97
96,93
6680,62
4,34
791,36
1899,99
4084,80
4816,68
Acidification kg SO2
15,06
0,03
0,86
9,41
0,05
26,74
18,56
0,16
4,93
Energie consommée MJ
156397,05
29,63
1557,35
126005,24
65,11
2134,34
255615,77
382,52
17835,42
Eau utilisée litres
160077,46
21,13
4482,67
131341,08
54,62
6503,96
143599,10
394,78
551610,90
Déchets inertes produits kg éq.
1556,11
3597,71
75593,28
696,90
14655,54
101128,67
953,60
74737,87
101489,20
Epuisement des ressources abiotiques E-15 39897,37
5,98
603,34
30749,60
16,65
820,57
343765,36
129,57
3915,36
Eutrophisation kg PO4
1,95
0,00
0,12
1,60
0,01
0,17
2,12
0,02
1,04
Production d'ozone photochimique kg C2H4 2,76
0,03
0,85
3,00
0,05
1,15
7,17
0,13
4,52
Ecotoxicité aquatique m3
0,67
64,18
4040,19
0,20
123,19
5642,29
40523,57
563,15
72033,89
Déchets radioactifs dm3
0,26
0,00
0,00
0,20
0,00
0,01
0,16
0,00
0,07
Toxicité humaine kg
77,50
0,03
1,09
42,11
0,05
2,98
47,55
0,20
8,06
Odeur m3
0,00
1724,83
432965,91
0,00
4110,04
625880,08
3933382,30
27025,33
1045176,47
ANNEXE 3
Comparaison de l’énergie grise produite par les différents vitrages :
Effet de serre
Acidification
7000
30
6000
25
Pollution Kg SO2
Pollution Kg CO2
8000
5000
4000
3000
2000
20
15
10
5
1000
0
0
Fabrication
Décharge
Incinération
Fabrication
300000
600000
250000
500000
200000
150000
100000
50000
400000
300000
200000
100000
0
0
Fabrication
Décharge
Incinération
Fabrication
Dechets inertes produits
Décharge
Incinération
Epuisement des ressources abiotiques
120000
400000
350000
Pollution E-15
100000
Pollution kg eq
Incinération
Eau utilisee
Pollution litres
Pollution MJ
Energie consommée
Décharge
80000
60000
40000
20000
300000
250000
200000
150000
100000
50000
0
0
Fabrication
Décharge
Incinération
Fabrication
Décharge
Incinération
Eutrophisation
Production d'ozone photochimique
2,5
8
Pollution kg C2H4
Pollution kg PO4
7
2
1,5
1
0,5
6
5
4
3
2
1
0
0
Fabrication
Décharge
Incinération
Fabrication
Ecotoxicite aquatique
Incinération
Dechets radioactifs
80000
0,3
70000
0,25
Pollution dm3
60000
50000
40000
30000
20000
0,2
0,15
0,1
0,05
10000
0
0
Fabrication
Décharge
Incinération
Fabrication
Toxicite humaine
90
80
70
60
Pollution m3
50
40
30
20
10
0
Fabrication
Décharge
Décharge
Incinération
Odeur
Pollution kg
Pollution m3
Décharge
Incinération
4500000
4000000
3500000
3000000
2500000
2000000
1500000
1000000
500000
0
Fabrication
Décharge
Incinération
ANNEXE 4
Détail des énergies grises produites par la cellulose :
CELLULOSE
POLLUTION
Fabrication
Décharge
Incinération
Recyclage
effet de serre kg CO2
-157,056000
0,466304
188,288000
14,38720
acidification kg SO2
0,378112
0,002944
0,060928
0,17946
Energie consommée MJ
4.977,92000
6,95552
15,001600
564,22400
Eau utilisée litres
4.313,600
7,19744
12,416000
563,20000
Déchets inertes produits kg éq.
111.936,00
2688
2,560000
0,00000
Epuisement des ressources abiotiques E15
762,368000
2,36416
4,199680
190,20800
Eutrophisation kg PO4
0,060800
0,000384
0,000256
0,01408
Production d'ozone photochimique kg C2H4 0,089088
0,002304
0,001664
0,09498
Ecotoxicité aquatique m3
0,113408
10,19264
66,048000
611,20000
Déchets radioactifs dm3
0,000000
0
0,000000
0,00000
Toxicité humaine kg
3,069440
0,003584
0,049024
0,25357
Odeur m3
0,000000
492,032
12.928,000
140928,00
ANNEXE 5
Graphiques du cycle de vie de la cellulose en fonction du type d’énergie grise produite :
Energie consommée
Effet de Serre
6.000,00000
200,000000
5.000,00000
Pollution MJ
250,000000
100,000000
50,000000
0,000000
3.000,00000
2.000,00000
1.000,00000
Fabrication Décharge Incinération Recyclage
0,00000
ge
n
la
in
é
yc
ra
ha
éc
D
R
Fa
-200,000000
tio
rg
tio
ic
a
br
-150,000000
ec
n
-100,000000
In
c
-50,000000
4.000,00000
e
Pollution kg CO2
150,000000
Acidification
0,400000
5.000,000
4.500,000
4.000,000
3.500,000
3.000,000
2.500,000
2.000,000
1.500,000
1.000,000
500,000
0,000
0,350000
Pollution Kg SO2
Pollution litres
Eau utilisee
0,300000
0,250000
0,200000
0,150000
0,100000
0,050000
0,000000
Fabrication Décharge Incinération Recyclage
Fabrication Décharge Incinération Recyclage
Dechets inertes produits
Epuisement des ressources abiotiques
120.000,00
Fabrication Décharge Incinération Recyclage
la
éc
ha
r
D
0,0000
ge
n
io
at
br
ic
100,0000
yc
0,00
200,0000
ec
300,0000
R
20.000,00
io
n
400,0000
ge
40.000,00
ra
t
500,0000
60.000,00
né
600,0000
80.000,00
Fa
Pollution E-15
700,0000
100.000,00
ci
800,0000
In
Pollution kg eq
900,0000
Eutrophisation
Production d'ozone photochimique
0,070000
Pollution kg C2H4
Pollution kg PO4
0,060000
0,050000
0,040000
0,030000
0,020000
0,010000
0,000000
Fabrication Décharge Incinération Recyclage
Ecotoxicite aquatique
700,0000
Pollution m3
600,0000
500,0000
400,0000
300,0000
200,0000
100,0000
0,0000
Fabrication Décharge Incinération Recyclage
0,100000
0,090000
0,080000
0,070000
0,060000
0,050000
0,040000
0,030000
0,020000
0,010000
0,000000
Fabrication Décharge Incinération Recyclage
ANNEXE 6
CELLULOSE (106 m²)
Bois (106 m²)
POLLUTION
Fabrication Décharge Incinération Recyclage Fabrication
Décharge Incinération
Effet de serre kg CO2
-130,062
0,386158 155,926
11,9144
199,28
Acidification kg SO2
0,313124
0,002438 0,050456
0,148612 0,036464
0,002438 0,069218
Energie consommée MJ 4122,34
5,76004
12,4232
467,248
2097,74
5,76004
12,0522
Eau utilisée litres
5,96038
10,282
466,4
231,08
5,96038
115,116
Déchets
inertes
produits kg éq.
92697
2226
2,12
0
9,45414
2226
2,279
Epuisement
des
ressources abiotiques
E-15
631,336
1,95782
3,47786
157,516
76,1928
1,95782
3,25314
Eutrophisation kg PO4
0,000318 0,000212
0,01166
0,005618
0,000318 0,009964
Production
d'ozone
photochimique kg C2H4 0,073776
0,001908 0,001378
0,078652 0,006784
0,001908 0,053424
Ecotoxicité
m3
8,44078
54,696
504,03
0,000318
8,44078
53,9328
Déchets radioactifs dm3 0
0
0
0
0,002544
0
0
Toxicité humaine kg
2,54188
0,002968 0,040598
0,209986 0,274222
0,002968 0,069324
Odeur m3
0
407,464
116706
407,464
3572,2
0,05035
-139,708
155,926
aquatique
0,093916
10706
0
13154,6
Annexe 7