Comment mesurer la performance intrinsèque des bâtiments

Comment mesurer la performance intrinsèque

des bâtiments ?

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Journée professionnelles USH : Cap vers de bâtiments E+ C- - 17 mai 2017

[email protected]

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Pourquoi mesurer la performance intrinsèque

des bâtiments ?

Constat opérationnel :

les consommations prévisionnelles des constructions

neuves ou des réhabilitations ne sont pas au rendez-

vous

Constat scientifique :

les simulations énergétiques non calées par

expérimentation présentent un écart significatif par

rapport aux consommations effectives [Reddy, 2005]


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Quelles sont les sources d’écarts ?

Modèle et hypothèses de calcul

– Hypothèse du modèle sur les phénomènes modélisés: couplage

enveloppe/ systèmes, inertie, échanges aéraulique, etc.

– Méthode numérique de résolution

– Simplifications nécessaire à la saisie : scénario, gains internes,

géométrie, etc.

Caractéristiques du bâti : conformité des produits, qualité

de mise en œuvre

Caractéristiques des systèmes : conformité des produits,

qualité de mise en œuvre, réglage, entretien

Incertitude sur la mesure de la consommation


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Quelles sont les sources d’écarts sur le

chauffage ?

Enseignements de l’OPE : logements sociaux basse

consommation

Conditions d’occupation

1.Température de consigne

2.Ouverture des fenêtres (souvent liés)

3.Climat de l’année de suivi différent que dans le calcul

Performance de l’enveloppe et des systèmes

1.Transmission thermique (isolation de l’enveloppe)

2.Rendement de la chaudière

…


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La performance énergétique intrinsèque du

bâtiment

résulte des processus de construction et de réception,

concerne :

• le bâti,

• les équipements énergétiques inclus à la construction

• l’ensemble des préréglages des équipements techniques

et est vérifiable au cours du chantier et à la réception :

– inspections visuelles : présence, positionnement et conformité des

composants.

– investigations spécifiques : qualité de mise en œuvre par une

mesure in situ


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des bâtiments : l’exemple de MERLiN

Projet PACTE : Mesure in situ de la performance Energétique

intrinsèque à Réception des LogemeNts

En association

avec :


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Objectif : développer des instruments de mesure innovants

pour l’évaluation de la performance énergétique intrinsèque

réelle à l’usage des professionnels


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Performance de l‘enveloppe– Mesure de la perméabilité à l‘air

– Mesure de l'isolation thermique globale : méthode expérimentale

selon le protocole ISABEL développé par le CSTB (Nouveau)

– Visualisation par thermographie IR

Performance des équipements de ventilation– Mesure étanchéité réseau

– Mesures débits, pression, protocoles réception (Promevent)

Performance des équipements thermiques – Tests fonctionnels (Nouveau)

– Mesures ponctuelles production thermique (Nouveau)

– Conformité des montages (Nouveau)

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Protocole de Diagnostic des installations de ventilation

mécanique résidentielles

bâtiments résidentiels neufs

diagnostics à grande échelle

• Avec différentes étapes de vérifications et de

mesures « au choix » (débit, pression, étanchéité)

• Avec des outils « terrain » : règle

d’échantillonnage, checklist + guide

Avec une fiabilité satisfaisante

• Avec des exigences sur le matériel de mesure et

les méthodes de mesure

Protocole et guide téléchargeable sur :

www.promevent.fr


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Principe : Pas de mesure directe possible.

On soumet le bâtiment à une sollicitation

thermique, on utilise un modèle thermique dans

lequel on injecte des mesures (températures,

consommations, etc.) et on identifie Htr,

Difficulté majeure : objectiver l’erreur sur la

mesure pour identifier un compromis

acceptable entre précision de la mesure,

simplicité et couts

Protocole pour la mesure de la performance globale de l‘enveloppe

ISABEL développé par le CSTB

Mesure in situ d’un coefficient d’isolation globale Htr et

quantification de l’erreur sur cette mesure


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des bâtiments : l’exemple de MERLiNProtocole ISABEL : 3 à 7 jours de test

3-4 j

régulation en

température*

1 j

évolution

libre

(facultatif)

Pchauffage

Tint

Tconsigne

2 j

évolution

libre

(facultatif)

Durée totale du protocole

Selon l’inertie du bâtiment, la durée du

protocole peut être raccourcie ou allongée

Au minimum, celle-ci doit être supérieure à

la constante de temps, voire plusieurs

constante de temps

Idéalement, une consigne d’au moins 10 K au-dessus de la température d’air intérieure initiale

Consigne type


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Méthode ISABEL : identification du Htr : coefficient de déperdition thermique

du bâtiment par transmission (W/K)

Mesure des conditions

limites

Débit infiltration

Température capteurs extérieurs

Etc …

Puissance de chauffage

Mesure Température

intérieure

Calcul Température

intérieure

Ajustement des paramètres (Htr, Cm…)

du modèle thermique

Modèle thermique

Optimisation

Htr en fonction des paramètres optimaux

Critère d’arrêt atteint

Critère d’arrêt non atteint

Kit ISABELE

1/Htr

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Mesure de la performance globale de

l’enveloppe sur une Maison à Brest

• BBC RT2005 /Ubât 0,348 W/m².K /

Ht 124W/K

• Toiture terrasse 24 cm R=6,85 /

Murs 14cm R=4,35/ Fenêtres Uw de

1,32 à 1,9 W/m².K

• PAC air/eau double service

chauffage/ ECS

• Plancher chauffant + radiateur

basse température

• VMC microwatt ALDES


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OCCULTATION DES BAIES SANS VOLETS

BOUCHAGE DES BOUCHES ET DES ENTRÉES D’AIR

BALLON ECS VIDÉ

Préparation de la maison

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EXTÉRIEURE

Test d’étanchéité

INTÉRIEURE

Thermographie


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MODULES INTÉRIEURS CAPTEURS TSENS STATION MÉTÉO

Mise en place de l’instrumentation

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Résultats

Comment interpréter ce résultat :

> Probabilité que Htr mesuré soit supérieur à la valeur théorique: 46 % environ

> Probabilité que Htr mesuré soit 20% supérieur à la valeur théorique: 10 % environ

Prise en compte des incertitudes globales

et sécuritaires> Essai sur 20 jours (à des fins de validation)

> Valeur théorique

> Mesure ISABELE

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Valeur étude thermique Mesure ISABELE

Htr

(W/K

)

Htr théorique = 124 W/K

(étude thermique BE)

Htr mesuré = 129 ± 19 W/K


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RésultatsPrise en compte des incertitudes globales

et sécuritaires> Essai sur 20 jours

> Valeur théorique

> Mesure ISABELE

Htr théorique = 124 W/K

(étude thermique BE)

Htr mesuré = 129 ± 19 W/K

> Mesure Coheating (A58 GL)

HTC mesuré à 20 jours = 145 ± 5 W/K

Hinf (différence HTC-Htr) estimé à environ 20 W/K

0

50

100

150

200

250

Htr étudethermique

Htr mesureISABELE

HLC mesurecoheating

Htr

(W/K

)

Prise en compte globale et

sécuritaire des incertitudes,

infiltration évaluée et

exclue (Htr)

Prise en compte

partielle des

incertitudes,

infiltration

incluse (HTC)


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A venir :

Protocoles de réception des équipements

Faisabilité de la mesure de la performance globale de

l’enveloppe en logement collectif en utilisant le chauffage

(collectif) en place

A la recherche d’un bâtiment de logement collectif inoccupé

pendant 1 semaine pour mener le test (en octobre 2017 – mars

2018) ….


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