Génie Civil

F. Collet

Laboratoire de Génie Civil et Génie Mécanique

Equipe Matériaux Thermo Rhéologie

Commission technique du CRH

des Pays de la Loire

Le Mans, le 21 septembre 2010

Evaluation scientifique de la Résidence Salvatierra à Rennes

• Besoins/consommations énergétiques

• Confort hygrothermique

Evaluer quoi ?

Evaluer comment ?

• Mesures

• Enquêtes

Génie Civil

F. Collet

Laboratoire de Génie Civil et Génie Mécanique

Equipe Matériaux Thermo Rhéologie

Evaluation scientifique de la

Résidence Salvatierra

Présentation de la résidence Salvatierra

• Résidence Salvatierra : immeuble de 43 logements à forte qualité environnementale et faibles besoins énergétiques.

• Seule réalisation française du programme CEPHEUS (Cost Efficient Passiv House as European Standards)

• 5 Pays, 227 logements

Kassel -26 appartementsHanovre - 114 maisons et appartementsSUEDESUEDE

Göteborg - 10 logements

SUISSESUISSE

Lucerne - 10 logements

AUTRICHEAUTRICHE

Vorarlberg - 6 maisons,18 appartements

ALLEMAGNEALLEMAGNE

FRANCEFRANCE

Rennes - 43 appartements

Programme européen CEPHEUS :Participants

Programme européen CEPHEUS :Objectifs

• Limiter les consommations d’énergie par stratégie passive

– Consommation de chauffage < 15 kWh/(m².an)

– Consommation totale d’énergie < 42 kWh/(m².an)

• Utilisation d’énergie renouvelable comme énergie complémentaire

• Utilisation de matériaux respectueux de l’environnement

Résidence Salvatierra : Enveloppe et équipements

� VMC double flux avec échangeur de chaleur àhaut rendement

� Capteurs solaires

� Appoint sur le réseau de chaleur de Beauregard

Façade sud : Bauge

Façade nord et pignons : laine de

chanvre, bardage bois

Double vitrage faiblement

émissif avec lame argon

� 5 étages, 43 logements (40 CEPHEUS)

� Orientation nord-sud

Objectifs du suivi expérimental (juillet 2001- décembre 2003)

• Bilan énergétique complet

– Consommations d’énergie thermique (chauffage et eau chaude)

– Consommations d’énergie électrique (logements, équipements techniques et parties communes)

• Efficacité des systèmes (VMC DF, ECS solaire)

• Etude de l’enveloppe, comportement des matériaux in-situ

• Confort thermique

• Enquêtes de satisfaction

PHASE DE CONSTRUCTION Mesures de perméabilité à l’air

Mise en évidence des défauts d’étanchéité

���� Correction de ces défauts

Mesures de perméabilité à l’air + caméra infra rouge

1,11 ,1735 (duplex)

0,621,543,7119 (2ème)

0,510,635,1417 (2ème – pignon)

0,481 ,227 (RdC- témoin)

Taux de renouvellement d’air par heure sous 10 Pa

Perméabilitéde l’enveloppe sous 4 Pa

(m3/(m².h))

Perméabilitéde l’enveloppe sous 4 Pa

(m3/(m².h))

Appartement

Deuxième campagnePremière campagne

caméra infra – rouge �mise en évidence de différents défauts au niveau des joints des fenêtres, des prises de courant, de trous non rebouchés…

PHASE D’UTILISATION Métrologie : suivi continu

Ordinateur

IMP IMP IMP IMP IMP IMP

Local technique

Eau Chaude Sanitaire

Sous-station Appartement témoin

27

ther

mo

cou

ple

s, 1

son

de

d’h

ygro

mét

rie,

1

pyr

ano

mèt

re,

2 c

omp

teu

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’eau

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sou

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1

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d’h

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mét

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1

com

pte

ur

d’én

erg

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rmiq

ue

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pu

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n.

18

ther

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ple

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17

the

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cou

ples

, 1

so

nd

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tem

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mid

ité r

elat

ive.

Compteurs à impulsion

VMC

4 c

omp

teu

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’én

erg

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ue

VM

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4 c

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teu

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EC

S 1

com

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erg

ie

the

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ue

EC

S.

h =1,80 m

h =1,80 mh =1,80 m

h =1,80 m

ext

Parking

Voir détail figure 2

Thermocouples- 4 températures ambiantes,- 4 températures desoufflage,- 3 températures de reprise,- 1 profil de températureparoi nord (voir détail),- 2 températures de surfaceparoi sud,- 2 températures de surfacede vitrage du séjour,- 2 températures extérieures,- 2 températures de part etd’autre de l’isolant duplancher haut du parking,- 1 température de la surfacesupérieure de la dalle.

Hygromètre

IMP

Appartement témoin

Sous-station

Echangeur à

plaques Vase d’expansion

Eau froide

T A1

T R1 T R2

T A2 T A5

T R5

T R3

T A3

T A1 : Température aller primaire T R1 : Température retour primaire T A2 : Température aller secondaire T R2 : Température retour secondaire T A3 : Température aller 3 logements T R3 : Température retour 3 logements T A5 : Température aller local technique T R5 : Température retour local technique E1 : Compteur d’énergie primaire E3 : Compteur d’énergie 3 logements

E3 E1

VMC Double Flux

M

M

+

Air rejeté

Air neuf

Air soufflé

Air extrait

Echangeur Filtre

Batterie à eau chaude

Tan

Tar Tas

Tae

Tane

Tan : Température de l’air neuf Tas : Température de l’air soufflé Tae : Température de l’air extrait Tar : Température de l’air rejeté Tane : Température de l’air « neuf » après l’échangeur Has : Humidité relative de l’air soufflé E : compteur d’énergie thermique Cetas EI

E

Has

ECS solaire

T1

T16C T1C

T2

T3

T4

T5 T6 T7

T8

T9

T10

T11

T12

T13

T14

T15 T16

T17 T18

Pyranomètre Thermocouples INSA Compteur d’énergie thermique

Mesures « ponctuelles »

• Relevé hebdomadaire des compteurs électriques

• Relevés par les occupants des consommations des convecteurs d’appoint ainsi que des consommations d’eau EF et EC

• Mesures de température et humidité relative ambiante des appartements (autres que témoin)

Résultats : Bilan des consommations énergétiques

60.9169800Thermique -Primaire

107.9Total

25.270250Elec -Appartements

21.865000Elec - Parties communes

Conso (kWh/(m².an))

Conso (kWh/an)

Poste

Résultats : consommations chauffage (oct 2001-oct 2002)

• Conso moyenne CEPHEUS : 27 kWh/(m².an)

Duplex 41 kWh/(m².an), Appt courants 20 kWh/(m².an)

• Conso hors CEPHEUS : 90 kWh/(m².an)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 50 100 150 200 250 300 350 400

temps (jours)

cons

o su

rf (k

Wh/

m²)

Ratio chauffage duplex (kWh/m²)

Ratio chauffage autres appart. (kWh/m²)

Résultats : production d’ECS (fév 2002 – oct 2003)

• Production solaire = 47% de la production d’ECS (calculs prévisionnels : 45 % à 50 %)

• Appoint ECS : 14,1 kWh/(m².an)Production d'eau chaude sanitaire

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

10/02/02

12/03/02

11/04/02

11/05/02

10/06/02

10/07/02

09/08/02

08/09/02

08/10/02

07/11/02

07/12/02

06/01/03

05/02/03

07/03/03

06/04/03

06/05/03

05/06/03

05/07/03

04/08/03

03/09/03

03/10/03

02/11/03

02/12/03

kWh

Production solaire Energie d'appoint Total

Résultats : mise en évidence de pertes de chaleur

• Fèv 2002-oct 2002 : pertes représentent 38% de la consommation au primaire

• Mise en évidence des pertes et traitement (quand c’est possible)

• Réduction des pertes de 1/3

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

13/02/2002 13/03/2002 10/04/2002 08/05/2002 05/06/2002 03/07/2002 31/07/2002 28/08/2002 25/09/2002cons

omm

atio

ns é

nerg

étiq

ues

ther

miq

ues

(kW

h)

Primaire Secondaire Pertes thermiques

Résultats : consommations électriques des logements

0

10

20

30

40

50

60

70

23/07/01 11/09/01 31/10/01 20/12/01 08/02/02 30/03/02 19/05/02 08/07/02 27/08/02 16/10/02

date

cons

o él

ec s

urf (

kWh/

m²)

Appartements - consommation surfacique moyenne kWh/m²

Appartements - consommation surfacique maximale kWh/m²

Appartements - consommation surfacique minimale kWh/m²

Résultats : Bilan des consommations énergétiques

• Consommations énergétiques >>CEPHEUS

– Isolation du bâtiment largement supérieure aux pratiques courantes mais insuffisante pour atteindre les objectifs

– Pertes dans les réseaux hydrauliques et aérauliques (pb d’isolation, forme du bâtiment…)

– Consommation électrique des ventilateurs très importante

Résultats : Bilan des consommations énergétiques

• Mais…Consommation pour la production d'eau chaude

sanitaire (kWh/m².an)

19,7

47,9

29

46,8

0

20

40

60

80

100

120

Salvatierra Bâtiment decomparaison A

Bâtiment decomparaison B

Bâtiment decomparaison C

(kW

h/m

².an)

Consommations de chauffage (kWh/m².an)

15

41,2

68,4 69,8

104,5

0

20

40

60

80

100

120

Cepheus Salvatierra Bâtiment decomparaison

A

Bâtiment decomparaison

B

Bâtiment decomparaison

C

(kW

h/m

².an)

Enquête de satisfaction

Importance relative des critères de chauffage Satisfaction globale sur le système de chauffage

Bilan des enquêtes de satisfaction et des rencontres avec les résidents

• Public coopératif

• Lien entre le laboratoire et les résidents

� permet d’évoquer d’autres points

• Rôle de conseil / détection de point de surconsommations