Energétique du bâtiment · Energétique du bâtiment – Rapport final Groupe 26 8 Par ailleurs, l’isolation par l’extérieur présente de nombreux avantages mis à part la

Groupe 26 1

Energétique du bâtiment

Rapport final

Lachkar Jonathan

Lindsay Nicole

Lopez Coca Erika

Trifunovic Aleksandar

Zbinden Elisabeth

Energétique du bâtiment – Rapport final

Groupe 26 2

Table des matières

Introduction ..................................................................................................................... 4

Variante 1 (VBAT1) ........................................................................................................... 6 But de la variante (exigences à satisfaire) .............................................................................................................. 6 Critère 1 ................................................................................................................................................................................ 6

Modification effectuées ....................................................................................................................................................... 6 Résultats/Analyse des résultats ....................................................................................................................................12

Critère 2 .............................................................................................................................................................................. 14 Eau chaude sanitaire .........................................................................................................................................................14

Critère 3 .............................................................................................................................................................................. 16 Installations photovoltaïques ........................................................................................................................................16

Variante 2 (VBAT2) ......................................................................................................... 20 But de la variante (exigences à satisfaire) ............................................................................................................ 20 Critère 1 .............................................................................................................................................................................. 20

Modification effectuées .....................................................................................................................................................20 Les besoins en chaleur de VBAT2 .................................................................................................................................25 Besoin en énergie utile pour le chauffage ...................................................................................................27

Critère 2 .............................................................................................................................................................................. 28 Dimensionnement des installations techniques : PAC et solaire photovoltaïque ..................................28 Puissance nécessaire pour le chauffage ....................................................................................................................29 Puissance nécessaire pour l’eau chaude sanitaire ...............................................................................................29 Puissance totale nécessaire .............................................................................................................................................30 Dimensionnement des panneaux solaires photovoltaïques .............................................................................30 Vérification des résultats grâce à LESOSAI .............................................................................................................32

Critère 3 - Calcul de l’énergie grise .......................................................................................................................... 35

Comparaison des deux variantes ..................................................................................... 39 Isolation et installations techniques ....................................................................................................................... 39 Energie grise ..................................................................................................................................................................... 43 Analyse économique (de manière qualitative) ................................................................................................... 43

VBAT0 ........................................................................................................................................................................................44 VBAT1 ........................................................................................................................................................................................45 VBAT2 ........................................................................................................................................................................................47 Comparaison économique ...............................................................................................................................................49

Forces et faiblesse des variantes .............................................................................................................................. 50

Conclusion du rapport ..................................................................................................... 52

Bibliographie .................................................................................................................. 54


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Table des illustrations Figure 1 Remplacement des fenêtres ......................................................................... 7 Figure 2 Isolation des murs de la zone chauffée ........................................................ 8 Figure 3 Isolation des murs du sous-sol ..................................................................... 9

Figure 4 Isolation dalle sur sous-sol ......................................................................... 10 Figure 5 Isolation dalle vers comble ......................................................................... 11 Figure 6 Bilan variante 1 ........................................................................................... 13 Figure 7 Schéma de principe d’un chauffe-eau solaire de conception simple .......... 14 Figure 8 Consommation eau chaude (selon SIA 385/3) ........................................... 14

Figure 9 Valeurs indicatives pour la surface utile de capteur et le volume de l’accumulateur .......................................................................................................... 15 Figure 10 Dimensionnement du chauffe-eau solaire ................................................ 15 Figure 11 Besoin d’électricité (Tableau 10, norme SIA 380/1) .................................. 16 Figure 12 dimensionnement des panneaux photovoltaïques.................................... 18

Figure 13 Entrées des données pour les installations photovoltaïques dans LESOSAI ................................................................................................................................. 19

Figure 14 Vérification du dimensionnement des panneaux photovoltaïques LESOSAI ................................................................................................................................. 19 Figure 15 Remplacement des fenêtres ..................................................................... 21 Figure 16 Isolation murs du sous-sol ........................................................................ 21

Figure 17 Isolation murs de la zone chauffée ........................................................... 22 Figure 18 Isolation dalle vers comble ....................................................................... 23 Figure 19 Isolation dalle sur sous-sol ....................................................................... 23

Figure 20 Porte ......................................................................................................... 24 Figure 21 Composition des murs vers l'extérieur de VBAT0 .................................... 25

Figure 22 Composition des murs vers l'extérieur de VBAT2 .................................... 25 Figure 23 Facteurs de réduction des déperditions, norme SIA 380/1 ....................... 26

Figure 24 Facteur de réduction des déperditions vers le terrain, norme SIA 380/1 .. 26 Figure 25 Valeurs limites des besoins de chaleur, norme SIA 380/1 ........................ 27

Figure 26 VBAT2 : Bilan thermique .......................................................................... 28 Figure 27 Besoin annuels de chaleur pour l’eau chaude sanitaire rapportés à la surface de référence Ae ........................................................................................... 31

Figure 28 Installations solaires pour VBAT2 ............................................................. 32 Figure 29 Production d'énergie solaire par VBAT2 ................................................... 33

Figure 30 Modification des options de calcul pour VBAT2........................................ 33 Figure 31 Bilan thermique de VBAT2 avec une PAC ............................................... 34 Figure 32 Extrait du bilan d'énergie grise LESOSAI ................................................. 35

Figure 33 Extrait du manuel de calcul de l'énergie grise des bâtiments MINERGIE 36 Figure 34 Annexe D (normative), tableau de calcul pour études préliminaires et avant-projet, SIA 2032, version 2010 ....................................................................... 37

Figure 35 Tableau récapitulatif des valeurs de l’énergie grise pour la variante 1 et 2 ................................................................................................................................. 38 Figure 36 Tableau récapitulatif pour la comparaison de l'enveloppe thermique ....... 41 Figure 37 Tableau récapitulatif pour la comparaison de l'isolation des ouvertures ... 42 Figure 38 Tableau récapitulatif pour la comparaison des besoins techniques .......... 42


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Introduction

Le parc immobilier Suisse représente 46% de la consommation énergétique finale et 30% des émissions de gaz à effet de serre. Ce secteur est ainsi naturellement au cœur de la Stratégie énergétique 2050 – ainsi pour les bâtiments, l’objectif est une réduction la consommation énergétique globale de 28TWh par rapport à 2012 – et de la loi fédérale sur la réduction des émissions de CO2 – dans le secteur immobilier, réduire de 20% les émissions à l’horizon de 2020 par rapport à leur niveau de 1990.1 Ces objectifs passent par une meilleure efficacité énergétique et un recours croissant aux énergies renouvelables.

Ce projet s’inscrit dans ces objectifs. Nous nous proposons de rénover un bâtiment déjà construit afin de le transformer en bâtiment à énergie positive, c’est-à-dire produisant plus d’énergie qu’il n’en consomme, et dont la consommation d’énergie grise est limitée.

Ce projet est basé sur le cas d’une villa située à Ecublens logeant deux adultes et deux enfants. Elle est construite sur deux étages, le sous-sol étant excavé sur toute la surface au sol. De plus, on suppose que les combles, la véranda et le sous-sol ne sont pas chauffés et que la température intérieure des zones chauffées est uniforme.

Afin que la villa puisse couvrir toutes ses demandes énergétiques, deux grands volets ont été traités : la réduction des demandes énergétiques du bâtiment – ce qui passe par une amélioration de l’enveloppe thermique – et l’augmentation de la production d’énergie renouvelable sur site – ce qui implique le recours à des installations énergétiques. De surcroit, le respect des exigences dictées par la norme SIA 380/1 a été vérifié dans les deux cas.

Pour l’enveloppe thermique, nous avons voulu conserver la structure du bâtiment existant et nous avons concentré nos rénovations sur les éléments de l’enveloppe. Nous présentons ci-dessous un schéma des idées directrices pour notre rénovation. Nous utilisons différents matériaux pour deux variantes différentes. Pour la variante 1, nous utilisons des matériaux couramment utilisés dans la construction. Pour la variante 2, les critères imposés étant plus contraignant, nous avons cherché à utiliser des matériaux ayant une basse énergie grise et une haute performance énergétique.

Pour les deux variantes, nous n'apportons aucune modification à la structure de la toiture ni de la véranda. Des modifications sur ces derniers n'importeraient que très peu de bénéfices thermiques étant donné que l'enveloppe habitable est isolée par l'isolation de façade (mise avec une épaisseur constante également derrière la véranda) et par l'isolation de la dalle vers combles.

1 https://www.admin.ch/ch/f/gg/pc/documents/2210/Strategie-energetique-2050_Rapport-expl_fr.pdf : Rapport explicatif concernant la Stratégie énergétique 2050 (Projet soumis à la consultation), 2012

https://www.admin.ch/ch/f/gg/pc/documents/2210/Strategie-energetique-2050_Rapport-expl_fr.pdf

https://www.admin.ch/ch/f/gg/pc/documents/2210/Strategie-energetique-2050_Rapport-expl_fr.pdf


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Après avoir exposé les variantes d’un point de vue technique, une comparaison sur les différents aspects énergétiques (énergie finale, production d’énergie renouvelable, énergie grise) et économiques est exposée.

Ce projet s’inscrit donc dans les objectifs énergétiques et environnementaux de la Suisse. Il donnera lieu à des analyses sur les performances énergétiques et environnementales, sans oublier le point de vue économique.


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Variante 1 (VBAT1)

But de la variante (exigences à satisfaire) Le but est de limiter les pertes thermiques pour satisfaire les trois critères

suivants :

Critère 1 : Les besoins de chaleur pour le chauffage Qh doivent être inférieurs à la valeur limite Qh,li définie par la norme SIA 380/1

Critère 2 : 30% des besoins d’eau chaude sanitaire seront satisfaits par des énergies renouvelables produites sur le site par des capteurs solaires thermiques ou des pompes à chaleur

Critère 3 : 20% de la consommation d’électricité seront couverts par des panneaux solaires photovoltaïques

Critère 1 Modification effectuées

Les pertes thermiques se font principalement par les fenêtres (36,9%), les parois (23%), l’aération (19,6%), le plancher (11,6%) et le toit 9% (chiffres selon le rapport de l’étude de cas de référence). Afin de diminuer les besoins en chauffage, nous avons décidé d’améliorer l’isolation du bâtiment. Ceci passe par une meilleure isolation des parois, des planchers et des fenêtres.

Fenêtres La première source de perte thermique vient des fenêtres. Deux solutions sont

envisageables pour améliorer la performance thermique dans ce domaine. On peut soit réduire la surface des fenêtres ou mettre en place des fenêtres plus isolantes. Dans le deuxième cas, il faudra distinguer l’amélioration d’isolation grâce à un vitrage de meilleure qualité-performance ou l’amélioration de l’isolation grâce à un cadre et joints de meilleure qualité-performance.

Si l’on réduit la surface des fenêtres, on réduira la quantité de lumière incidente et il faudra modifier la structure du bâtiment. Rappelons ici, que le confort visuel (dont notamment l’éclairage naturel) fait partie des cinq critères de confort. Il faut donc éviter de porter atteinte à ce confort. La réduction de la surface des fenêtres n’est donc pas la meilleure solution. Toutefois, on peut garder la même surface de fenêtre tout en modifiant le style (c’est-à-dire passer de 3 parties à 2 parties ouvrantes).

Dans une première approche, on choisit de mettre en place des fenêtres plus isolantes à deux parties, c’est-à-dire des fenêtres à triple vitrage remplis entre par krypton (IV 3 4-14-4-14-4 Krypton). Ces fenêtres présentent un coefficient thermique de 0,5-0,6 W/m²K.

De plus, il faut considérer les pertes thermiques liées au cadre. On suggère de garder le matériau bois et d’augmenter l’épaisseur du cadre : on passe de 5 cm à 7 cm pour améliorer la performance énergétique de nos fenêtres. En effet, la

résistance thermique d’un élément est proportionnelle à son épaisseur (

. Par

contre, il faudra porter une attention particulière à cet aspect lors du calcul de l’énergie grise.


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Nous obtenons un coefficient thermique global de ces fenêtres de 0.905 W/m²K.

Figure 1 Remplacement des fenêtres

Parois Nous avons cherché à isoler efficacement la zone chauffée afin d’éviter un

maximum de pertes thermiques. De plus, nous avons cherché à éviter tous les ponts thermiques.

Le but est de diminuer le coefficient de transmission thermique U de 0,39 à 0,2 (selon la norme SIA 380).

Pour les parois de la zone chauffée, nous avons ajouté une isolation de 8 cm en laine de verre. Afin que cette rénovation soit facilement réalisable du point de vue constructif et afin de ne pas perdre de surface habitable, nous avons décidé de poser cette isolation du côté extérieur sur les plots de ciment. Pour cela nous avons fait l’hypothèse que l’isolation actuelle ainsi que le mur actuel sont en bon état. Nous ajoutons tout d’abord un pare vapeur pour limiter les problèmes de condensation, puis 8 cm de laine de verre. Pour la dernière couche, nous remettons une couche de mortier sur lequel la peinture de façade pourra être appliquée. Nous avons choisi la laine de verre pour sa grande efficacité et son prix raisonnable. C’est un des matériaux les plus utilisés pour l’isolation.


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Par ailleurs, l’isolation par l’extérieur présente de nombreux avantages mis à part la conservation de la surface habitable :

- Eliminer des ponts thermiques

- Augmenter l’inertie thermique intérieure donc amélioration du confort thermique

- Stabiliser la température de la structure, ce qui lui confère une durée de vie plus longue

- Diminution voire élimination des risques de condensation dans les éléments de construction.

En revanche il faudra prendre en compte le rajout d’isolation vers l’extérieur des

murs dans le calcul de la surface de référence énergétique .

On peut voir la coupe des murs périphériques sur la figure ci-dessous :

Figure 2 Isolation des murs de la zone chauffée

Nous avons également décidé d’isoler les murs de la cave afin d’éviter le pont thermique par le mur en béton armé vers la dalle sur sous-sol et le plot porteur du mur de rez. Pour cette raison, nous disposons la nouvelle isolation à l’extérieur. Ceci demandera des travaux de terrassement. Comme le bâtiment est relativement vieux, il est possible que d’autres travaux, dont la remise à neuf du drainage, soient nécessaires. On profitera donc de ces travaux pour poser notre nouvelle isolation. Nous ajoutons sur le béton armé une couche d’enduit hydrofuge pur garantir l’étanchéité puis 14 cm de Styrodur 3035. Le Styrodur est un isolant très efficace et très compact et utilisé pour l’isolation des sous-sols.


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On peut voir la coupe des murs du sous-sol sur la figure ci-dessous :

Figure 3 Isolation des murs du sous-sol

Nous décidons de ne pas ajouter d’isolation sur le sol de la cave car c'est un compartiment non chauffé. Il nous faudrait une épaisseur d’isolation trop grande qui réduirait considérablement la hauteur de cave et la rendrait donc peu pratique. Ce choix est d’autant plus justifié qu'on ne cherche pas en général à avoir des conditions thermiques agréables dans les caves.

Egalement, nous avons décidé de ne pas ajouter d’isolation dans les murs des combles car cela n’a que très peu d’effet sur les pertes thermiques et que, comme pour les caves, les conditions thermiques ne sont pas en général importantes (on ne cherche pas de confort thermique dans les combles).


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Dalles Nous avons décidé d’améliorer l’isolation des dalles. Pour la dalle sur sous-sol,

nous ajoutons au rez 12 cm de Styrodur avant de reposer le parquet sur un mortier de ciment. La hauteur de plafond étant grande, nous pouvons nous permettre d’ajouter 12 cm d’épaisseur, qui nous permettent de diminuer considérablement les pertes thermiques, car sous cette dalle nous avons les caves (non chauffées).

On peut voir la coupe de la dalle sur sous-sol (dalle du rez) sur la figure ci-dessous :

Figure 4 Isolation dalle sur sous-sol

Pour la dalle vers les combles nous ajoutons sur l’existant : un pare vapeur pour les problèmes de condensation, puis 3 cm de Styrodur et un panneau en bois aggloméré afin qu’on puisse marcher sur cette dalle. Nous profitons de l'enveloppe existante et posons simplement le Styrodur et le panneau par dessus. Nous nous permettons de faire ceci car les combles sont en général une zone de rangement et en général le confort n'est pas recherché.


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On peut voir la coupe de la dalle sur sous-sol (dalle du rez) sur la figure ci-dessous :

Figure 5 Isolation dalle vers comble


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Résultats/Analyse des résultats Nous pouvons résumer les modifications effectuées à l’aide du schéma suivant.


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Ces différentes modifications nous amènent au bilan suivant.

Figure 6 Bilan variante 1

Nous respectons, comme demandé, les exigences définies par la norme SIA 380/1 en terme de besoin de chaleur. En effet, les besoins de chaleur (195.7 MJ/m²) sont bien inférieurs à la valeur limite (229.8 MJ/m²) selon LESOSAI (Figure 6).


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Critère 2 Eau chaude sanitaire

Le chauffe-eau solaire est le système actif pour convertir directement du rayonnement solaire en chaleur (Figure 7) le plus répandu au monde. Sa popularité provient de sa rentabilité économique et sa fiabilité qui sont désormais reconnues. Il est donc judicieux de choisir un tel système lors de la rénovation des techniques de notre villa.

0.68

Figure 7 Schéma de principe d’un chauffe-eau solaire de conception simple

Nous devons donc dimensionner la surface globale des capteurs ainsi que le volume de l’accumulateur.

La norme SIA 385/3 nous fournit la consommation d’eau chaude par jour par personne (Figure 8).

Figure 8 Consommation eau chaude (selon SIA 385/3)


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L’Office Fédérale de l’énergie (OFEN) fournit également des valeurs indicatives (Figure 9) qui permettent de dimensionner les capteurs solaires et les accumulateurs de manière simplifiée et donc approximative.

Figure 9 Valeurs indicatives pour la surface utile de capteur et le volume de l’accumulateur

La villa étudiée est habitée par quatre personnes. On est donc intéressée par la première ligne du tableau, qui nous informe que la surface utile des capteurs vaut

4m² par personne. Ainsi, la surface totale du capteur vaut .

De plus, la taille du chauffe-eau est de 80-100 litres par personne. Sachant que deux des habitants de la maison sont des enfants, ces valeurs semblent excessives. Nous prendrons comme moyenne 60L/personne.

Le volume de l’accumulateur vaut donc .

Le taux de couverture solaire annuel est dans ce cas d’environ 50%, ce qui est supérieur donc aux 30% recherchés.

Nous pouvons confronter ces résultats à ceux d’un simulateur en ligne.

Figure 10 Dimensionnement du chauffe-eau solaire

Source : http://www.bfe-anw.admin.ch/solartoolbox/index_fr.html

http://www.bfe-anw.admin.ch/solartoolbox/index_fr.html


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Nous remarquons que ce simulateur considère 50 litres d’eau chaude par personne et non 60L comme dans nos calculs. Toutefois, avec 4m² de capteurs, le taux de couverture solaire calculé ici est de 56.0%, ce qui correspond bien au résultat obtenu grâce à la méthode simplifiée.

Critère 3 Installations photovoltaïques

Dans le cas d’une maison individuelle, les besoins en électricité rapportés à la

surface de référence énergétique est de 80MJ/m² par année selon le Tableau 10 de la norme SIA 380/1 (Figure 11).

Figure 11 Besoin d’électricité (Tableau 10, norme SIA 380/1)

Ainsi, dans le cas de la villa étudiée, les besoins annuels en énergie électrique s’estiment par :

Par conséquent, afin de répondre au critère 2, il faut produire grâce à des énergies renouvelables :

Grâce au « Photovoltaic Geographical Information System » (PVGIS), nous pouvons obtenir une estimation de la production d’électricité pour des modules photovoltaïques de silicium cristallin. Les résultats sont donnés pour une puissance installée de 1kWc.

La villa se situe à Ecublens (Location: 46°31’42 » North, 6°33’38 » East, Elevation: 412 m a.s.l.,), et nous utilisons le toit coté Sud (orientation 0°) et incliné de 26°.

Les résultats sont présentés dans le tableau ci-dessous :


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Fixed system: inclination=26°, orientation=0°

Month Ed Em Hd Hm

Jan 1.44 44.5 1.80 55.7

Feb 2.53 70.8 3.19 89.3

Mar 3.68 114 4.83 150

Apr 4.19 126 5.71 171

May 4.33 134 6.04 187

Jun 4.63 139 6.57 197

Jul 4.63 143 6.61 205

Aug 4.24 131 6.05 188

Sep 3.76 113 5.21 156

Oct 2.66 82.4 3.57 111

Nov 1.68 50.4 2.16 64.8

Dec 1.22 37.7 1.53 47.4

Yearly average 3.25 98.9 4.44 135

Total for year 1190 1620 Tableau 1

Ed: Production moyenne journalière d’électricité (kWh) Em: Production moyenne mensuelle d’électricité (kWh) Hd: Moyenne journalière de la somme de la radiation globale par mètre carré reçue par les modules (kWh/m2) Hm: Moyenne mensuelle de la somme de la radiation globale par mètre carré reçue par les modules (kWh/m2) Pertes du système : 26.6% Source : http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php

La puissance nominale (en Watt crête, Wc) que nous devons donc installer est :

La puissance nominale d’une installation photovoltaïque s’exprime effectivement généralement en watt-crête qui est la puissance maximum en courant continu mesurée sous des conditions dites « normales ». Dans le cas de modules cristallins, comme ici, une puissance installée de 1kWc correspond à une surface de modules d’environ 7m² (selon Swisssolar, 2013).

Nous en déduisons que pour installer , il faudra une surface de panneaux de :

A

vant de considérer les résultats obtenus, comparons les hypothèses :

La consommation pour 4 personnes est de 12.1 kWh/jour soit de 4416

kWh/an ce qui est supérieur à la valeur calculée grâce à la norme.

Toutefois, le simulateur ne prend pas en compte comme paramètre la surface

de la villa. La valeur obtenue sera donc générique.

La puissance nominale du toit est de 2 kWp (kilo-watt peak, soit kilo-watt crête

en anglais) et correspond à une installation de 11 m². Ainsi, 1 kWc correspond

ici à 5.5m² ici, ce qui est inférieur à la valeur que nous avons utilisée pour nos

calculs.

http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php

http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php


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Les résultats sont présentés sur la Figure 12, ci-dessous.

Source : http://www.bfe-anw.admin.ch/solartoolbox/index_fr.html

Figure 12 dimensionnement des panneaux photovoltaïques.

Nous observons donc que pour 11 m² installés, l’énergie solaire couvre 67.9%

des besoins. Par conséquent, par proportionnalité, il faut

d’installations, ce qui est inférieur à notre valeur.

Si nous raisonnons à partir de la puissance nominale installée, soit 2 kWc, on

obtient par proportionnalité, que la puissance nominale à installer est :

soit une surface de . Cette fois, nous sommes bien dans le même ordre de grandeur que la surface que nous avions obtenue précédemment (soit, pour rappel, 4.34 m²).

Nous vérifions enfin le dimensionnement des panneaux photovoltaïques grâce au logiciel LESOSAI. Pour cela, nous installons un capteur solaire de 4.34m² sur le toit sud de la maison (orientation vers le sud, inclinaison du toit de 26°). Enfin, nous sélectionnons des panneaux solaires de type monocristalline.

http://www.bfe-anw.admin.ch/solartoolbox/index_fr.html


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Figure 13 Entrées des données pour les installations photovoltaïques dans LESOSAI

Notons d’abord que les besoins en électricité calculés par LESOSAI correspondent bien à la valeur que nous avons calculé grâce aux valeurs données par la norme 380/1, ce qui menait à

On en conclut également que notre installation PV est correctement dimensionnée et couvre effectivement 20% des besoins en électricité.

Figure 14 Vérification du dimensionnement des panneaux photovoltaïques LESOSAI

Ainsi, la variante VBAT1 est bien conçue pour répondre aux différents critères attendus.


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Variante 2 (VBAT2)

But de la variante (exigences à satisfaire) On considère la villa comme un ouvrage neuf. Les critères de la norme sont

plus stricts car il s'agit de construire un ouvrage respectant l'environnement et remplissant les critères de confort d'utilisation selon l'état d'art actuel. La variante 2 doit satisfaire les trois critères suivants :

Critère 1 : Exigence primaire : Les besoins de chaleur pour le chauffage Qh doivent être inférieurs à 80% des besoins de chaleur limite (0,80 * Qh,li).

Critère 2 : L’énergie produite sur le site et comptabilisée au niveau de l’énergie finale devra être supérieure à celle consommée. Il est donc indispensable d'avoir un bilan énergétique positif de l'ouvrage. La production d’énergie sur le site proviendra de l’une ou l’autre des technologies suivantes: panneaux solaires thermiques ou photovoltaïques ou pompes à chaleur

Critère 3 : L’énergie grise liée aussi bien à la construction, la fin de vie et l’exploitation devra être inferieure à 50 kWh/m2 de surface de référence énergétique (SRE)

Critère 1 Modification effectuées

Afin de diminuer les besoins en chauffage, nous avons décidé d’améliorer l’isolation du bâtiment. Ceci passe par une meilleure isolation des parois, des planchers et des fenêtres. De plus, ayant le critère environnemental (énergie grise), nous avons porté une attention particulière aux matériaux utilisés en choisissant les matériaux les plus écologiques généralement utilisés sur le marché suisse.

Nous avons choisi d'isoler le compartiment habitable (uniquement le rez et le premier étage). Pour ce faire, nous avons décidé de ne garder que la structure porteuse de l'ouvrage et de lui ajouter des isolants optimums et écologiques.

On fait l’hypothèse qu'il s'agit d'un ouvrage neuf, ainsi toutes les couches enlevées n'entrent pas dans le calcul de l'énergie grise.

Fenêtres La première source de perte thermique vient des fenêtres. Nous avons déjà

cherché à résoudre le problème de la perte thermique des fenêtres pour la variante 1. Ainsi nous pouvons reprendre la solution trouvée pour la première variante et utiliser les mêmes types de fenêtres pour la seconde variante.

Nous avons décidé de ne pas changer la géométrie et de ne pas éliminer certaines fenêtres, par exemple sur la façade nord, car nous n'avons pas voulu modifier la qualité architecturale de la villa et la quantité de lumière naturelle qui est importante pour le confort visuel des habitants.

On utilise donc des fenêtres à triple vitrage krypton (IV 3 4-14-4-14-4 Krypton) à deux ouvertures, comme pour la variante 1.


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Ces fenêtres présentent un coefficient thermique de 0,5-0,6 W/m²K.

L'épaisseur des cadres de 7 cm en bois est également gardée. L’avantage du bois est qu’il a une énergie grise très faible.

Nous obtenons un coefficient thermique global des fenêtres de 0.905 W/m²K.

Figure 15 Remplacement des fenêtres

Parois Afin de répondre aux critères, une isolation optimale des parois est

indispensable. Nous isolons en utilisant une méthode similaire à la variante 1. On conserve uniquement la structure porteuse et ajoute aux murs du sous-sol, côté extérieur, 1cm d’enduit d'étanchéité et 14 cm de swisspor XPS Premium.

Figure 16 Isolation murs du sous-sol


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Pour les murs de la surface chauffée nous avons 1cm de plâtre, le plot de ciment creux de 15cm. Nous ajoutons un pare-vapeur PE puis une isolation isofloc eco de 24cm. L’isofloc eco a comme principal avantage d’avoir très peu d’énergie grise.

Nous ajoutons un vide d’air mobile de 3.5cm et un bardage bois de 2.2cm (ecogris), qui ne participent pas à l’isolation de l'habitation, car non isolés de l'air frais extérieur. Cependant il s’agit d’une enveloppe durable et écologique qui garantit une très bonne protection contre l'environnement extérieur. Ce type de finition de façade est beaucoup plus écologique qu'une finition typique constituée de mortier et de peinture synthétique.

La figure suivante représente le mur:

Figure 17 Isolation murs de la zone chauffée


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Dalles Pour la dalle vers comble, nous enlevons tout jusqu’à la structure porteuse

(dalle en béton armé) et nous ajoutons côté comble : un pare-vapeur, des panneaux super isolants pour une épaisseur totale de 16 cm puis un panneau en bois aggloméré qui sert de plancher.

Figure 18 Isolation dalle vers comble

Pour la dalle sur sous-sol, nous enlevons également tout jusqu'à la structure porteuse (dalle en béton armé) et nous disposons par dessus: un pare vapeur pour éviter les problèmes de condensation, des panneaux super-isolants pour une épaisseur totale de 16cm (12+4), une chape de 5cm pour le confort d'usage et le parquet collé de 2cm.

Figure 19 Isolation dalle sur sous-sol


Groupe 26 24

Porte Nous avons décidé de modifier la porte afin de diminuer ses pertes de chaleur.

Nous avons donc choisi de mettre 4 cm de polyuréthane PUR entouré à l’intérieur et à l’extérieur de panneau de fibre de bois de 0.5 cm d’épaisseur.

Figure 20 Porte


Groupe 26 25

Les besoins en chaleur de VBAT2

Surface énergétique Tout d’abord, nous devons calculer la surface énergétique .

Figure 21 Composition des murs vers l'extérieur de VBAT0

Figure 22 Composition des murs vers l'extérieur de VBAT2

Comme nous le constatons sur les Figure 21 et Figure 22, les murs de VBAT2 sont 9.9 cm plus épais (vers l’extérieur) que VBAT0.

On en déduit que puisque nous avons deux étages chauffés.

Surface de l’enveloppe thermique du bâtiment La surface de l’enveloppe thermique du bâtiment « est égale à la somme des

surfaces des éléments d’enveloppe qui interviennent dans le calcul des besoins de chaleur pour le chauffage et qui déterminent la limite du système dans le bilan thermique. » (norme SIA 380/1). On la calcule grâce à la formule suivante :

Avec

- : surface de l’enveloppe thermique du bâtiment

- : surfaces en contact avec l’extérieur

- : facteur de réduction des déperditions contre locaux non chauffés

- : surfaces contre locaux non chauffés

- : facteur de réduction des déperditions vers le terrain

- : surfaces en contact avec le terrain

D’après la norme SIA 380/1, on détermine les facteurs de réduction :


Groupe 26 26

- pour les combles, pour la véranda et pour la cave

d’après le chiffre 3.5.4.7 (Figure 23)

Figure 23 Facteurs de réduction des déperditions, norme SIA 380/1

- pour la plancher (en effet,

) et pour les murs,

d’après la Figure 24. Mais .

Figure 24 Facteur de réduction des déperditions vers le terrain, norme SIA 380/1

La surface de l’enveloppe thermique correspond donc également à celle du bâtiment original, soit :

Calcul de besoin de chaleur limite pour le chauffage Le besoin de chaleur limite se calcule selon la formule de la norme SIA 380/1 :

Pour un habitat individuel (catégorie II), selon le tableau 4 de la norme SIA 380/4 (voir Figure 25) :


Groupe 26 27

Figure 25 Valeurs limites des besoins de chaleur, norme SIA 380/1

On en déduit :

LESOSAI indique :

Et

d’après LESOSAI (Figure 26).

Besoin en énergie utile pour le chauffage

D’après la Figure 26,

On a bien . Le critère sur les besoins de chaleur pour le chauffage

est donc respecté.


Groupe 26 28

Figure 26 VBAT2 : Bilan thermique

Critère 2 Dimensionnement des installations techniques : PAC et solaire photovoltaïque

Afin de construire un bâtiment à énergie positive, il faut utiliser le plus possible d’énergies renouvelables. On fournit donc le chauffage et l’eau chaude sanitaire grâce à l’action combinée d’une pompe à chaleur sol-eau et des panneaux photovoltaïques. Dans ce cas, la norme SIA 380/1 nous indique qu’il est nécessaire de faire appel à des méthodes de calcul plus détaillées pour prendre en compte les déperditions de chaleur du système de production et de distribution d’eau chaude sanitaire (article 5.2.4). Nous faisons, ici, l’hypothèse simplificatrice de négliger ces pertes mais nous ferons une majoration de 10% pour les besoins de chauffage.

Notons par ailleurs que l’installation d’une PAC sol-eau est soumise à l’autorisation SESA (service des eaux, sols et assainissement). Une procédure devra donc être suivie pour vérifier que cette installation est autorisée

Selon « l’aide au dimensionnement, pompes à chaleur » (Minergie et Suisse énergie), les valeurs cibles de COP recommandées pour les nouvelles constructions dans le cas d’une PAC sol-eau est 4. Ce résultat est tiré de la norme SN EN 15450:2007. Par la suite, nous considérerons cette valeur pour notre PAC.

Il est d’abord nécessaire de calculer les puissances requises. Ces puissances couvrent les besoins pour le chauffage ainsi que ceux pour l’eau chaude sanitaire. Par ailleurs, le dimensionnement s’effectuera pour le cas extrême de température, c’est-à-dire -10°C à l’extérieur.


Groupe 26 29

Puissance nécessaire pour le chauffage

La puissance utile pour le chauffage est la différence entre les déperditions

(dues aux pertes par transmission et à la ventilation ) et les gains (solaires et internes et la chaleur accumulée ). Mathématiquement :

Nous pouvons également calculer cette puissance grâce au coefficient de déperditions total ( et avec la différence de température entre l’intérieur ( ) et

l’extérieur du bâtiment ( ) :

Le coefficient de déperdition se décompose en coefficient de déperdition du vent ( , par transmission directe vers l’extérieur ( ), à travers les espaces non chauffés ( ), par le sol ( ), soit :

Grâce à LESOSAI, on obtient :

Finalement, on en déduit la puissance utile pour le chauffage :

Toutefois, pour tenir compte des déperditions (e.g. pertes de distribution), on effectue une majoration de 10%.

Ainsi,

Pour passer de la puissance utile à la puissance électrique finale nécessaire, on

applique la COP de la PAC soit

Puissance nécessaire pour l’eau chaude sanitaire

La puissance utile pour l’eau chaude sanitaire se calcule grâce à :


Groupe 26 30

Avec :

-

la masse volumique de l’eau

-

la chaleur spécifique de l’eau

- la température de l’eau chaude, soit 60°C selon la norme 385/3

- la température d’eau froide. Ceci est une hypothèse qui semble

raisonnable

- le débit d’eau chaude à garantir. Comme vu précédement, pour une maison

individuelle, on considère un besoin de 40L par personne par jour soit :

On en déduit

Pour obtenir la puissance finale à partir de la puissance utile, on applique le COP

de la PAC soit .

Ainsi, la puissance électrique finale nécessaire pour l’ECS est :

Puissance totale nécessaire

La puissance totale électrique à fournir à la pompe à chaleur est la somme des puissances finales électriques pour le chauffage et l’ECS, puisque la PAC doit couvrir ces deux besoins.

Ainsi, on obtient :

Dimensionnement des panneaux solaires photovoltaïques

Comme mentionné précédemment, le but est de couvrir les besoins de chauffage et d’ECS par le système combiné PAC et panneaux solaire photovoltaïques. Ainsi, si la pompe à chaleur transforme de l’énergie mécanique (pompes à compresseur) en énergie thermique, il s’agit des panneaux photovoltaïques qui fournissent de l’énergie électrique pour faire fonctionner ces pompes à compresseur.

En d’autres termes, les panneaux PV doivent fournir l’énergie électrique requise pour faire fonctionner la PAC. Mais ces derniers doivent également couvrir l’énergie électrique nécessaire pour les autres besoins de la villa soit l’aération (pour chauffer l’air froide qui entre par l’air chaud qui sort) et l’éclairage.


Groupe 26 31

Calculons les énergies correspondantes pour une année :

- Besoin en énergie utile pour l’ECS :

D’après le tableau 3 de la norme SIA 380/1 (Figure 27), le besoin en énergie utile pour l’eau chaude sanitaire est

Figure 27 Besoin annuels de chaleur pour l’eau chaude sanitaire rapportés à la surface de référence Ae

Le besoin électrique final pour l’ECS s’obtient en appliquant la COP de la

PAC :

- Besoin en énergie utile pour le chauffage :

Donc l’énergie finale pour le chauffage est

- Besoin en énergie électrique utile pour l'aération et l’éclairage : selon la norme

SIA 380/1, elle est de 80MJ par mètre carré (de surface chauffée), d’où

Ainsi, il faut .

Les panneaux solaires photovoltaïques doivent donc couvrir 6183 kWh par an. Or, nous avons vu (Tableau 1), que pour 1kWc installée, l’énergie moyenne produite sur l’année est de 1190 kWh.

Nous devons donc installer

Or, 1 kWc correspond environ 7 m² de panneaux. Par conséquent, il faudrait

installer .

Sachant que la surface de la toiture orientée vers le sud est de , il y a assez de place pour ces panneaux solaires.


Groupe 26 32

Vérification des résultats grâce à LESOSAI

Afin de modéliser les panneaux solaires, nous nous inspirerons d’un modèle existant : les panneaux monocristallins 240 Wc de VOLTEC Solar ayant pour dimension 1665 x 1001 mm.

On prendra donc comme approximation qu’un panneau a une surface de

pour 240 Wc. Ainsi, pour une installation de , il faudra 22 panneaux. On aura donc les paramètres dans le module photovoltaïque de LESOSAI présentés Figure 28. Par ailleurs, on laisse la face arrière de ces panneaux libres afin de pouvoir récupérer plus d’énergie.

Figure 28 Installations solaires pour VBAT2

On obtient alors une production d’énergie solaire de 5666 kWh (voir Figure 29). Nous remarquons que cette valeur est légèrement inférieure aux besoins que nous avions calculés grâce au Tableau 1 (qui ne provient pas d’une norme donc non standardisé). Cette différence s’explique par l’utilisation de différentes valeurs de base par LESOSAI.

De plus, nous remarquons que la production est supérieure aux « besoins ». Toutefois, ici, LESOSAI considère sous « besoins » uniquement les besoins électriques « autres », correspondant aux 80 MJ/m². En effet, nous avions bien

calculé

. Ces « besoins » ne couvrent donc pas

l’énergie nécessaire pour faire fonctionner la PAC. Il est donc normal que la production soit bien supérieure sur ce graphe aux « besoins ».


Groupe 26 33

Figure 29 Production d'énergie solaire par VBAT2

Vérifions également l’énergie électrique nécessaire pour le chauffage. Pour cela, nous devons modifier les options de calculs. Nous avons changé le mode de chauffage en substituant la chaudière à mazout (avec une fraction utile de 0.80) par une PAC avec une COP de 4. Ainsi, dans l’onglet « options de calcul » du bâtiment, notre fraction utile est désormais de 4 et notre « combustible » de l’électricité, comme indiqué sur la Figure 30 .

Figure 30 Modification des options de calcul pour VBAT2


Groupe 26 34

On retrouve ces deux modifications sur le bilan thermique de VBAT2 (encadrés en rouge sur la Figure 31). De plus, on y voit que la consommation d’électricité pour le chauffage (encadré en jaune) est de 1722 kWh. Cette valeur est cohérente avec

notre valeur .

Figure 31 Bilan thermique de VBAT2 avec une PAC


Groupe 26 35

Critère 3 - Calcul de l’énergie grise

Critère à respecter pour la Variante 2 : L’énergie grise liée aussi bien à la construction, la fin de vie et l’exploitation devra être inférieure à 50 kWh/m²an de surface de référence énergétique (SRE).

Le calcul de l’énergie grise permet d’estimer l’impact environnemental d’un bâtiment. Cette valeur est rapportée à une surface de référence ce qui permet de comparer les bâtiments entre eux. D’après Minergie, l’énergie grise est « définie comme la quantité totale d’énergie primaire non renouvelable nécessaire pour tous les processus en amont, depuis l’extraction des matières premières jusqu’aux procédés de fabrication et de transformation, et pour l’élimination, y compris les transports et les moyens auxiliaires nécessaires à cet effet. »

Pour calculer les valeurs de l’énergie grise de notre bâtiment nous avons utilisé le logiciel LESOSAI 7.1. Pour procéder à l’estimation de la valeur d’énergie grise nous avons utilisé le mode SIA 380/1 Justificatif. Nous avons fait l’hypothèse que la durée de vie de notre bâtiment est de 20 ans. La base de données KBOB 2012 a été utilisée.

Pour la variante 2 nous avons :

Figure 32 Extrait du bilan d'énergie grise LESOSAI

A cela, nous devons ajouter les valeurs d’énergie grise liées aux installations techniques et à l’exploitation. Les deux principales installations techniques considérées pour le calcul de l’énergie grise sont la pompe à chaleur ainsi que les panneaux solaires thermiques et photovoltaïques.

Selon le manuel pour le calcul de l’énergie grise des batiments MINERGIE. On fait l’hypothèse que le batiment est une construction nouvelle.


Groupe 26 36

Figure 33 Extrait du manuel de calcul de l'énergie grise des bâtiments MINERGIE


Panneaux solaires thermiques

Soit par unité de surface énergétique (SRE)

Panneaux photovoltaïques


De manière analogue à la variante 1 avec une SRE de 167,2 m². La SRE a changé puisque nous avons fait des modifactions constructives sur certains élements.


Groupe 26 37

L’eau chaude est produite à l’aide d’une pompe à chaleur. On estime la valeur de l’énergie grise de la pompe à chaleur (variante 2). La puissance de notre pompe à chaleur sol-eau est de 1,41 kW. L’énergie grise d’une telle pompe peut varier sensiblement selon le fournisseur on veillera donc à se rapprocher de celui-ci- pendant la phase de construction pour obtenir la valeur d’énergie grise de notre PAC.

En l’absence des valeurs réelles de l’énergie grise des autres installations (distribution de chaleur, ventilation, installation sanitaires et électriques), on l’estime à l’aide de l’annexe D de la norme SIA 2032. On notera qu’il s’agit de valeurs « pour études préliminaires et avant-projet » et non de valeurs exactes.

Figure 34 Annexe D (normative), tableau de calcul pour études préliminaires et avant-projet, SIA 2032, version 2010


Groupe 26 38

On résume ci-après les valeurs trouvées

Variante 1 [MJ/m²an]

Variante 2 [MJ/m²an]

Surface Référence Energétique (SRE)

166 m² 167,2 m²

Matériaux de construction

- Façades (env. thermique) 8,76 3,52

- Toitures (env. thermique) 5,81 3,21

- Planchers (env. thermique) 7,62 5,47

- Fenêtres et portes (env. thermique) 2,85 2,84

- Murs intérieurs 0 0

- Planchers intérieurs 0 0

- Eléments en zone non chauffée 16,14 15,85

Installations techniques

- Pompe à chaleur - NA

- Capteurs solaires thermiques 4,3 -

- Photovoltaïque 3,7 37,7

- Distribution de chaleur 6 6

- Ventilation 7 7

- Install. Sanitaires 7 7

- Install. Electriques 8 8

Total 77,2 96,6 + Energie grise

PAC Figure 35 Tableau récapitulatif des valeurs de l’énergie grise pour la variante 1 et 2

Grâce aux améliorations constructives de la variante 2 par rapport à la première variante, nous avons diminué l’impact énergétique de nos matériaux de constructions. Par exemple, l’énergie grise des planchers a diminué de 28 % entre la variante 1 et 2. Concernant les installations techniques, il est difficile de les comparer puisque les deux variantes non pas les même contraintes. En effet, la variante 2 doit correspondre à un bâtiment à énergie positive. De fait, l’énergie grise des panneaux solaires est bien plus élevée.

La variante 2 a une énergie grise 96,6 (à cela on ajoutera l’énergie grise de la PAC) [MJ/m²an]. La valeur obtenue est inférieure au 50kWh/m²an (soit 180 MJ/m²an). Le critère concernant l’énergie grise pour la variante 2 est bien respecté.


Groupe 26 39

Comparaison des deux variantes

Isolation et installations techniques

Pour les deux variantes, nous avons décidé de nous focaliser sur trois points clés pour limiter les déperditions thermiques :

1. séparer les locaux chauds des locaux froids dans le bâtiment.

Ainsi, afin d’agir directement là où le besoin est le plus nécessaire, nous

avons décidé de n'isoler que le compartiment chauffé, à savoir le rez-de-

chaussée et le premier étage. Ceci permet donc d’isoler la partie chauffée

des combles et de la cave (locaux froids).

2. améliorer l’isolation des murs extérieurs

3. diminuer les pertes thermiques dus aux fenêtres grâce à un choix de

vitrage approprié.

Nous faisons également l’hypothèse que tous les ponts thermiques sont évités par des détails constructifs (isolation des murs du sous-sol sur toute la longueur et une liaison de l'isolation de dalle vers combles avec l'isolation de façade).

Nous avons également systématiquement recours à une isolation périphérique ce qui offre de nombreux avantages comme diminuer les déperditions thermiques, éviter les risques de condensation, augmenter l’inertie thermique et donc améliorer le confort thermique, ralentir le vieillissement de la structure.

Pour la première variante nous sommes partis dans l’optique d’une rénovation ayant le moins d’impact possible sur l’intérieur de la maison et un minimum de travaux. Nous avons donc conservé le mur existant et ajouté une isolation périphérique. Pour cette isolation, nous avons choisi les matériaux de construction usuels qui ont l’avantage d’être peu chers. Nous avons également remplacé les fenêtres car elles étaient la source principale des pertes thermiques.

Nous avons également proposé la mise en place de panneaux solaires afin de pouvoir respecter les critères imposés. Nous avons besoin de 4m2 de panneaux solaires thermiques et 4.34 m² de panneaux solaires PV.

Nous avons considéré la deuxième variante comme un bâtiment neuf, nous avons donc choisi de garder uniquement la structure porteuse du bâtiment existant et de créer une isolation à l’aide de matériaux écologiques ayant de bonnes caractéristiques isolantes. Nous avons, comme pour la variante 1, isolé uniquement la zone chauffée et remplacé les fenêtres. Nous avons porté une attention particulière dans le choix des matériaux afin de choisir des matériaux ayant une faible énergie grise.


Groupe 26 40

Afin d'avoir un bâtiment à énergie positive, nous avons disposé une pompe à chaleur sol-eau d'une puissance de 1.41 kW au minimum et d’une COP de 4, combiné avec l'installation photovoltaïque comprenant au minimum 36.9 m2 de panneaux sur la toiture orienté sud. Le recours à une PAC avec un COP élevé confère au bâtiment une meilleure efficacité énergétique.

Les deux variantes remplissent les critères de la norme SIA 380/1. Cependant d’un point de vue énergétique, la variante 2 est bien meilleure. En effet, comme les critères à satisfaire pour la variante deux sont beaucoup plus contraignants, on obtient une variante plus efficace d’un point de vue énergétique. La variante 2 est un bâtiment à énergie positive, c’est-à-dire auto-suffisant du point de vue de sa consommation d’énergie finale sur l’année.

Les tableaux ci-dessous résument les différentes caractéristiques des variantes : l’existant (VBAT0), la variante 1 (VBAT1) et la variante 2 (VBAT2).


Groupe 26 41

Figure 36 Tableau récapitulatif pour la comparaison de l'enveloppe thermique

Variante

Travaux de

Ae calc total 160 [m2] 166 [m2] 167.2 [m2]

enduit au plâtre 1 cm enduit au plâtre 1 cm enduit au plâtre 1 cm

plot de ciment creux 15 cm plot de ciment creux 15 cm plot de ciment creux 15 cm

isolant: laine minérale 8 cm isolant: laine minérale 8 cm pare vapeur PE 0.2 cm

plot de ciment creux 10 cm plot de ciment creux 10 cm isolant: isofloc LM CSO 24 cm

crépi 2 cm pare vapeur PE 0.2 cm lame d'air ventilée 3.5 cm

isolant: laine de verre 8 cm Bardage bois Ecogris 2.2 cm

crépi 2 cm

total épaisseur [cm] 36 total épaisseur [cm] 44.2 total épaisseur [cm] 45.9

Coef. U [W/(K.m2)] 0.389 Coef. U [W/(K.m2)] 0.1937 Coef. U [W/(K.m2)] 0.147

E. grise [MJ/(an.m2)] 16.95 E. grise [MJ/(an.m2)] 24.23 E. grise [MJ/(an.m2)] 10

béton armé 15 cm béton armé 15 cm béton armé 15 cm

enduit d'étanchéité 1 cm enduit d'étanchéité 1 cm

styrodur 14 cm swisspor XPS 15 cm

total épaisseur [cm] 15 total épaisseur [cm] 30 total épaisseur [cm] 30


E. grise [MJ/(an.m2)] 8.39 E. grise [MJ/(an.m2)] 20.55 E. grise [MJ/(an.m2)] 19.5

tuiles sur lattes 2 cm tuiles sur lattes 2 cm tuiles sur lattes 2 cm

panneau de bois aggl. 2 cm panneau de bois aggl. 2 cm panneau de bois aggl. 2 cm

lambris de sapin 2 cm lambris de sapin 2 cm lambris de sapin 2 cm




panneau de bois aggl. 2 cm panneau de bois aggl. 2 cm panneau de bois aggl. 2 cm

isolant: polys. expansé 10 cm styrodur 3 cm panneaux superisolant 12 + 4 cm

béton armé 15 cm pare vapeur PE 0.2 cm pare vapeur PE 0.2 cm

panneau de bois aggl. 2 cm béton armé 15 cm

isolant: polys. expansé 10 cm

béton armé 15 cm




parquet 2 cm parquet 2 cm parquet 2 cm

chape mortier 7 cm chape mortier 7 cm chape mortier 7 cm

isolant: polys. expansé 6 cm isolant: polys. expansé 6 cm isolant: polys. expansé 6 cm





parquet 2 cm parquet 2 cm parquet 2 cm

chape mortier 7 cm chape mortier 5 cm chape mortier 5 cm

isolant: polys. expansé 6 cm styrodur 12 cm panneaux superisolant 12 + 4 cm

béton armé 15 cm pare vapeur PE 0.2 cm pare vapeur PE 0.2 cm

béton armé 15 cm béton armé 15 cm








Dal

le v

ers

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pe

faça

de

- (existant) rénovation bâtiment neuf

VBAT0 VBAT1 VBAT2


Groupe 26 42

Figure 37 Tableau récapitulatif pour la comparaison de l'isolation des ouvertures

Figure 38 Tableau récapitulatif pour la comparaison des besoins techniques

Variante

cadre en bois 5 cm cadre en bois 7 cm cadre en bois 7 cm

séparées en 3 parties séparées en 2 parties séparées en 2 parties

fraction cadres 25% fraction cadres 20% fraction cadres 20%

double vitrage (IV-2) triple vitrage (IV-3) Krypton triple vitrage (IV-3) Krypton



panneau fibre bois 0.5 cm panneau fibre bois 0.5 cm panneau fibre bois 0.5 cm

polyuréthane 2 cm polyuréthane 2 cm polyuréthane 4 cm

panneau fibre bois 0.5 cm panneau fibre bois 0.5 cm panneau fibre bois 0.5 cm



trois côtés + toit entièr. vitrés trois côtés + toit entièr. vitrés trois côtés + toit entièr. vitrés

côtés ouvrables (été) côtés ouvrables (été) côtés ouvrables (été)

double vitrage standard double vitrage standard double vitrage standard

cadres métalliques cadres métalliques cadres métalliques

à ponts thermiques coupés à ponts thermiques coupés à ponts thermiques coupés


E. grise [MJ/(an.m2)] n.c. E. grise [MJ/(an.m2)] n.c. E. grise [MJ/(an.m2)] n.c.

isol. sol polyuréthane 3 cm isol. sol polyuréthane 3 cm isol. sol polyuréthane 3 cm

dallettes céramique 3 cm dallettes céramique 3 cm dallettes céramique 3 cm



Vér

and

a (n

on

mo

dif

iée)

Port

e d

'en

tré

Fen

être

s

VBAT0 VBAT1 VBAT2

Variante

Travaux de

Ae calc total 160 [m2] 166 [m2] 167.2 [m2]

0,5 vol/h entre zone chauffée et extérieur 0,5 vol/h entre zone chauffée et extérieur 0,5 vol/h entre zone chauffée et extérieur

0,5 vol/h entre véranda et extérieur 0,5 vol/h entre véranda et extérieur 0,5 vol/h entre véranda et extérieur

pas d'échanges entre véranda et intérieur pas d'échanges entre véranda et intérieur pas d'échanges entre véranda et intérieur

sauf si la porte est ouverte sauf si la porte est ouverte sauf si la porte est ouverte

Toit 54.9 [MJ/m2] 8.90% Toit 40.0 [MJ/m2] 12.20% Toit 22.4 [MJ/m2] 8.20%

Parois 171.1 [MJ/m2] 27.80% Parois 85.8 [MJ/m2] 26.20% Parois 63.9 [MJ/m2] 23.30%

Fenêtres 232.5 [MJ/m2] 37.80% Fenêtres 76.0 [MJ/m2] 23.20% Fenêtres 75.5 [MJ/m2] 27.60%

Aération 87.4 [MJ/m2] 14.20% Aération 87.4 [MJ/m2] 26.70% Aération 87.4 [MJ/m2] 31.90%

Plancher 69.8 [MJ/m2] 11.30% Plancher 38.1 [MJ/m2] 11.70% Plancher 24.6 [MJ/m2] 9.00%

Total 615.6 [MJ/m2] 100% Total 327.2 [MJ/m2] 100% Total 273.8 [MJ/m2] 100%

Valeur-limite

Besoin de

chaleur pour

le chauffage

Classe besoin

en chauffage

Chauffage à mazout classique Chauffage à mazout classique combi PAC sol-eau et photovoltaïque

distribution de chaleur par radiateurs distribution de chaleur par radiateurs фPAC = 1.41 [kW] avec COP = 4

ƞglobal = 0.8 ƞglobal = 0.8 installation photovoltaïque

chauffe-eau solaire type monocristalline

capteurs sur la toiture 4 [m2] sur toiture orientation vers le sud

volume d'accumulateur 240 [l] Snéc 36.9 [m2]

installation photovoltaïque

type monocristalline

sur toiture orientation vers le sud

Snéc 4.32 [m2]

Pert

es t

her

miq

ues

Ren

ou

velle

men

t d

'air

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n

mo

dif

ié)

Inst

alla

tio

ns

tech

niq

ues

148.3 [MJ/m2]

B

VBAT0

- (existant) rénovation

235.2 [MJ/m2]

449.1 [MJ/m2]

D

VBAT1 VBAT2

bâtiment neuf

195.7 [MJ/m2]

B

229.8 [MJ/m2] 186.9 [MJ/m2]


Groupe 26 43

Energie grise

Lors de la vérification du critère 3 de VBAT2, nous avons pu obtenir les valeurs suivantes pour l’énergie grise

Variante 1 Variante 2

Surface Référence Energétique (SRE) 166 m² 167,2 m²

Energie grise totale : matériaux de construction + installations techniques

77,2 [MJ/m²an] 96,6 [MJ/m²an] +

Energie grise PAC

On en déduit que l’énergie grise totale pour VBAT1 est de 12815 MJ/an contre 16151 MJ/an pour VBAT2 (en négligeant l’énergie grise de la PAC). Ainsi, la variante 2 est moins bonne en termes d’énergie grise. Malgré le recours à des matériaux d’isolation plus écologiques, ce résultat provient du besoin d’installations techniques supplémentaires afin de devenir un bâtiment à énergie positive.

Ainsi, il faudrait aussi comparer les émissions à gaz à effet de serre pour pouvoir mieux comparer la performance environnementale des deux variantes.

Analyse économique (de manière qualitative)

L’enjeu principal d’une évaluation économique s’articule autour de la minimisation des coûts. L’objectif est d’atteindre une prestation voulue pour des coûts minimum. Trois différents aspects doivent être considérer :

- Le choix des composants du système (matériaux)

- Les dimensions du système

- La gestion de l’énergie (minimisation des coûts d’exploitation)

Toutes les rénovations effectuées occasionnent une économie d’énergie et donc diminuent les coûts d’exploitation, cependant chaque rénovation induit une augmentation de l’investissement initial. Ainsi, il faut optimiser les coûts ce qui revient à trouver le meilleur équilibre entre une hausse de l’investissement initial et une baisse des coûts d’exploitation (frais d’entretien et coût du combustible/électricité).

On cherche ici à comparer les différentes variantes VBAT0, VBAT1, VBAT2 en utilisant la valeur actuelle net, soit selon :

Avec l’investissement initial, le coût d’exploitation et de maintien l’année i, et

le taux d’actualisation.

Toutefois, aucune recette n’est faite dans ce cas. Ainsi, on ne pourra obtenir une valeur actuelle nette positive, donc l’investissement ne sera jamais rentable d’un point de vue économique (on ne peut pas faire de bénéfice nette). Afin de minimiser


Groupe 26 44

le coût, on essaye donc de maximiser la VAN (minimiser la valeur absolue de VAN) ce qui revient à rentabiliser au maximum l’investissement.

VBAT0 Pour VBAT0 aucune rénovation n’est effectuée, on prendra donc en compte uniquement les coûts dus à l’exploitation.

Le besoin de chaleur pour le chauffage est de 23’783 kWh. Le chauffage s’effectue grâce à une chaudière à mazout. Le coût du mazout est essentiel puisqu’il s’agit d’un coût annuel, qui s’accumule donc chaque année.

Pour cela, il faut calculer la quantité de mazout utilisée par année. La consommation du mazout couvre la production d’ECS et le chauffage.

Le besoin pour le chauffage est

et pour l’eau chaude

sanitaire de 93,75 MJ/m², la chaudière à mazout doit donc fournir 638.65 MJ/m².

L’énergie à fournir est donc de

par an.

Les caractéristiques du mazout sont :

- Densité : à 10°C

- Pouvoir Calorifique Inférieur :

On en déduit donc qu’il faut un volume annuel de mazout de

Selon l’Office fédéral de la statistique (OFS), le prix du litre de mazout en janvier 2010 était de 94,47 CHF/L contre 52,36 CHF/L en janvier 2000. Ainsi, on pourrait considérer que le prix a doublé en 10 ans, soit une hausse moyenne d’approximativement 7% par année.

Le prix entre 2010 et 2014 a peu augmenté et le prix a chuté de 115,91 CHF/L en janvier 2014 à 85,78 CHF/L en janvier 2015. Toutefois, on s’attend à une remontée des prix. De plus, une incitation à utiliser des énergies renouvelables de la part de la Confédération est prévisible. On peut donc faire l’hypothèse d’une remontée importante des prix.

On applique ainsi une hausse de 7% des prix à partir de 2015.


Groupe 26 45

Prix mazout Dépense en mazout

Dépense actualisée

Année CHF/100L CHF CHF

0 2015 86 2445 2445

1 2016 92 2616 2491

2 2017 98 2799 2539

3 2018 105 2995 2587

4 2019 112 3205 2636

5 2020 120 3429 2687

6 2021 129 3669 2738

7 2022 138 3926 2790

8 2023 147 4201 2843

9 2024 158 4495 2897

10 2025 169 4809 2952

11 2026 181 5146 3009

12 2027 193 5506 3066

13 2028 207 5891 3124

14 2029 221 6304 3184

15 2030 237 6745 3245

16 2031 253 7217 3306

17 2032 271 7722 3369

18 2033 290 8263 3433

19 2034 310 8841 3499

TOTAL 58840

A cela, il faut rajouter le coût de l’entretien de la chaudière à mazout, estimé à 600

CHF/année, soit au total . On n’actualise pas ici puisqu’il s’agit d’un service, et par conséquent, on s’attend à ce que le prix de ce service augmente au même rythme que le taux d’actualisation.

En négligeant les dépenses en terme d’électricité de la maison pour l’éclairage et l’aération, on en déduit que

VBAT1

Le besoin de chaleur pour le chauffage est de 9’023 kWh.

Investissement : isolation et installations techniques

L’investissement dû aux rénovations doit être pris en compte. Pour cette première variante les rénovations effectuées ne demandent pas gros travaux de démolition. On néglige donc ces frais. On tiendra compte uniquement des coûts des matériaux utilisés. Pour l’estimation des prix on se base sur les catalogue des fabriquant. Ces


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valeurs sont indicatives, on cherche un ordre de grandeur afin de comparer les différentes variantes.

Pour les parois nous avons ajouté 8cm de laine de verre à environ 15 CHF/m2. Pour les parois de la cave nous avons ajouté 14 cm de styrodur à environ 40 CHF/m.2

prix au m2 surface (m2) Prix (CHf)

mur de la surface chauffée 15 216 3240

mur de la cave 40 90 3600 Tableau 2 VBAT1 parois

Pour la dalle sur sous-sol nous ajoutons 12cm de Styrodur à 37 CHF/m2. Pour la dalle vers comble nous ajoutons 3cm de Styrodur pour un coût de 10 CHF/m2.

prix au m2 surface (m2) Prix (CHF)

Dalle sur sous-sol 37 80 2960

Dalle vers comble 10 80 800 Tableau 3 VBAT1 dalles

Nous devons aussi tenir compte du coût des panneaux solaires installés. Pour une surface de 4.36 m2 de panneau photovoltaïque au prix indicatif de 1000 CHF/m2 on obtient environ 4400 CHF et pour 4m² de panneau solaire thermique au prix indicatif de 1000 CHF/m² on obtient 4000 CHF, soit au total 8400 CHF pour les panneaux solaires.

L’investissement initial est donc de

Dépenses annuelles

Dans ce cas, 20% de la consommation d’électricité sont couverts par des panneaux solaires photovoltaïques. Toutefois, on néglige ici le coût de l’électricité manquante.

Pour cette variante, la chaudière à mazout couvre le chauffage ainsi que l’eau chaude sanitaire à 70 % puisque 30% de l’ECS est assurée par des capteurs thermiques :

- Consommation pour l’eau chaude sanitaire :

.

- Consommation d’énergie pour le chauffage :

La chaudière à mazout doit donc fournir

On en déduit que le volume annuel de mazout nécessaire est


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A cela se rajoute comme précédemment les pour l’entretien de la chaudière, soit un tout de pour la chaudière sur 20 ans.

On suppose qu’il n’y pas de coûts de maintien pour les autres installations.

Synthèse

On a donc :

VBAT2

Les besoins de chaleur pour le chauffage sont de 6’888 kW/h. Toutefois, ce besoin est couvert grâce à la PAC et panneaux photovoltaïques. Pour cette variante nous avons effectué des grosses rénovations, demandant la démolition partielle de certaines entités. Il faudrait donc prendre en compte le coût des travaux en plus du coût des différents matériaux.

Prix mazout Dépense en mazout

Dépense actualisée

Année CHF/100L CHF CHF

0 2015 86 1076 1076

1 2016 92 1151 1096

2 2017 98 1232 1117

3 2018 105 1318 1138

4 2019 112 1410 1160

5 2020 120 1509 1182

6 2021 129 1614 1205

7 2022 138 1727 1228

8 2023 147 1848 1251

9 2024 158 1978 1275

10 2025 169 2116 1299

11 2026 181 2264 1324

12 2027 193 2423 1349

13 2028 207 2592 1375

14 2029 221 2774 1401

15 2030 237 2968 1428

16 2031 253 3176 1455

17 2032 271 3398 1482

18 2033 290 3636 1511

19 2034 310 3890 1539

TOTAL 25890 Tableau 4 Prix du mazout


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Investissement : isolation et installations techniques

On néglige le coût de la démolition.

Pour les murs de la cave on ajoute 14 cm de Swisspor XPS premium qui coûte 50 CHF/m². Pour les murs de la partie chauffée nous ajoutons 24 cm d’Isofloc éco qui coûte environ 2 CHF/kg. On a besoin de 60 kg/m3, on obtient donc un prix total de 6200 francs pour les 216 m2 de surface. On ajoute également un bardage en bois qui coûte environ 30 CHF/m2.


mur de la surface chauffée 30 216 6480

isofloc 2frs/kg 216 6200

mur de la cave 50 90 4500 Tableau 5 VBAT2 parois

Pour la dalle sur sous-sol ainsi que pour la dalle vers comble nous utilisons 16cm de panneaux super isolants pour un coût de 90 frs/m2.


Dalle sur sous-sol 90 80 7200

Dalle vers comble 90 80 7200 Tableau 6 VBAT2 dalles

La porte, que nous avons changée a également un coût que nous estimons à 1000 CHF.

Nous devons aussi tenir compte du prix des installations photovoltaïque et de la pompe à chaleur.

Pour 36.67 m2 de panneaux solaires photovoltaïque, on obtient environ 37'000 CHF.

Pour la pompe à chaleur sol-eau, nous prenons un prix indicatif de 15'000 CHF.

L’investissement initial est donc de

Dépenses annuelles

Il n’y a aucune dépense annuelle nette en termes de besoin énergétique puisque VBAT2 est à énergie positive.

On suppose qu’il n’y a pas de coût d’entretien des différentes installations.

Il n’y a donc pas de dépenses annuelles.


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Synthèse

On a donc :

Comparaison économique

Les variantes VBAT1 et VBAT2 se base sur les même surface de parois et de dalles. On se base donc sur les prix des matériaux estimés au mètre carré.

VBAT0 VBAT1 VBAT2

Besoin de chaleur [kWh] 23'783 9'023 6'888 Fenêtre - == == Parois surface chauffée [CHF] - 3’240 12’680 Mur de la cave [CHF] - 3’600 4’500 Dalle sur sous-sol [CHF] - 2’960 7’200 Dalle vers comble [CHF] - 800 7’200 Porte [CHF] - - 1’000 Panneaux solaires (PV ou thermique) CHF] - 8’400 37’000 Pompe à chaleur [CHF] - - 15’000

Total coût [CHF] = Investissement initial ( - 15’000 84’580 Tableau 7 Comparaison économique

Pour les fenêtres les mêmes rénovations ont été effectuées pour les deux variantes.

Notons que souvent de telles rénovations sont susceptibles d’obtenir des subventions ou des déductions fiscales, notamment pour l’installation de panneaux solaires thermiques. On peut espérer une subvention d’environ 20'000 francs pour un bâtiment Minergie. Pour un bâtiment comme le nôtre et sans le label Minergie, on peut espérer, pour une amélioration de l’isolation comme la nôtre, une subvention totale (canton et confédération) d’environ 15'000 francs avec, en plus, environ 5'000 francs pour les panneaux solaires. Ces chiffres sont des ordres de grandeur, cela dépend du canton, de la commune et des installations/améliorations proposées.

On voit que les matériaux utilisés pour la variante 2 ont un coût beaucoup plus élevé. Comme nous l’avons vu précédemment, c’est donc le prix de l’énergie détermine si cet investissent en vaut la peine. On peut supposer que la variante 1 est meilleure économiquement, car les investissements nécessaires sont moindres pour une très grande économie de besoin de chaleur. Le gain de besoin de chauffage de la variante 2 par rapport à la variante 1 est important mais il est minime par rapport au gain entre les variantes 0 et 1, cela pour un prix qui dépasse largement celui de la première variante. Toutefois, la variante 2 n’a pas recours à l’achat de mazout ce qui induit un coût supplémentaire à VBAT0 et VBAT2.

D’un point de vue économique, il faut prendre en considération la durée de vie, soit 20 ans. On compare donc les VAN calculées précédemment. Plus cette valeur est faible (en valeur absolue), plus le coût d’utilisation de la villa est peu chère sur 20 ans.


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VBAT0 VBAT1 VBAT2

-VAN (CHF) 66’691 56’890 84’580

Pour VBAT2 nous avons négligé le coût de la démolition. Toutefois, nous n’avons pas pris en considération les subventions, que nous avons pu estimées à 20’000CHF. On peut donc supposer que les subventions compensent le coût de la démolition et qu’ainsi la VAN de VBAT2 est correcte.

Ainsi, la première observation est que la VBAT1 est plus intéressant d’un point de vue économique que VBAT0, donc la rénovation est rentable. En revanche, VBAT2 ne semble pas rentable d’un point de vue économique.

Toutefois, nous n’avons pas pris en compte dans le cas de VBAT0 et de VBAT1 le coût de la chaudière à mazout déjà existante. Sachant que l’installation d’une chaudière à mazout coûte entre 10'000 et 20'000 CHF, on peut conclure que VBAT2 est aussi rentable que VBAT0, et ce, de manière plus écologique !

Forces et faiblesse des variantes

Les deux variantes proposées, VBAT1 et VBAT2, proviennent de deux concepts différents. Si la variante 1 se fonde sur le principe d’une amélioration du bâtiment existant, la variante 2 sous-entend une démolition de la villa existante jusqu’à la structure porteuse. De plus, la variante 2 a recours à l’installation d’une PAC sol-eau. Ainsi, VBAT2 nécessite des travaux beaucoup plus importants, ce qui est une des faiblesses majeures de cette variante.

VBAT0 VBAT1 VBAT2

Réduction de la consommation nette d’énergie finale

0 (consommation nette de référence = 102184 MJ/an)

-57198 MJ /an

-79622 MJ/an

Production d’énergie renouvelable sur le site

0 737.8 [kWh] 6276 [kWh]

Energie grise rapportée à la SRE [MJ/]

- 77,2 [MJ/m²an] 96,6 [MJ/m²an]

Coût actualisée (sur 20 ans)

66'691 CHF 56'890 CHF 84'580 CHF

Tableau 8 Comparaison finale

Tout d’abord, on observe dans ce tableau de comparaison que VBAT 2 réduit la consommation nette d’énergie finale davantage que VBAT1. Ceci est dû à une meilleure isolation et au choix d’installations avec une meilleure efficacité


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énergétique. Ensuite, nous voyons que VBAT2 produit presque 10 fois plus d’énergie renouvelable que VBAT1. VBAT2 est un bâtiment à énergie positive, c’est-à-dire qu’il produit plus d’énergie qu’il n’en consomme sur l’année. Grâce aux panneaux photovoltaïques et à la pompe à chaleur, nous pouvons produire 6276 kWh par an.

On trouve une valeur de l’énergie grise plus élevée pour VBAT2 que pour VBAT1. Cet écart vient principalement du fait que nous n’avons pas considéré l’énergie grise lié à la production d’énergie hors du bâtiment mais aussi des installations techniques plus nombreuses pour VBAT2 pour devenir à énergie positive.

Enfin, du point de vue économique, on voit que VBAT1 est plus avantageuse que VBAT0. Ainsi, même une rénovation légère est rentable d’un point de vue économique que de garder la villa dans son état actuel. En revanche, VBAT2 est moins avantageux que VBAT1, et revient à 25% plus cher que le bâtiment sans rénovation. En effet, les investissements nécessaires afin d’avoir un bâtiment à énergie positive ne sont pas négligeables. Cependant nous n’avons pas pris en compte les subventions attribuées par la confédération, le canton et éventuellement la commune. Ceci réduirait les coûts de la variante VBAT2. Toutefois, cette comparaison se base sur l’optimisation des coûts économiques.

Or, le choix de la meilleure variante dépend de la priorité que l’on attribue à chacun des paramètres (économique, environnemental).

Ainsi, si VBAT 2 nécessite davantage de travaux et est légèrement moins rentable que VBAT1, elle permet à la villa de devenir une maison à énergie positive, ce qui peut être un critère psychologique important pour les utilisateurs de cette villa, et qui peut dépasser l’aspect économique.


Groupe 26 52

Conclusion du rapport

Dans cette étude d'une maison individuelle, nous avons réussi à proposer les deux variantes de rénovation respectant la norme en vigueur (SIA 380/1) et les critères imposés (les trois critères de chaque variante) en nous basant sur le logiciel LESOSAI. Ces variantes sont de surcroît fondées sur les options stratégiques de la Suisse pour réduire ses émissions de gaz à effet de serre dans le parc immobilier : l’efficacité énergétique et le recours aux énergies renouvelables.

Afin d'agir efficacement, nous avons considéré en premier lieu les éléments qui semblaient les plus déterminants en termes de pertes thermiques. De plus, afin d’agir de manière rationnelle, nous avons décidé de n'isoler que le compartiment chauffé, à savoir le rez-de-chaussée et le premier étage. Nous avons ainsi isolé de manière optimale le plafond de la cave et des combles. Nous avons également fait l'hypothèse que la structure porteuse de la toiture permet une liaison directe de l'isolation de la dalle vers comble à l'isolation extérieure de la façade. La déperdition à travers le sol a été diminuée pour les deux variantes avec une isolation des murs extérieurs du sous-sol, ce qui élimine le pont thermique vers la dalle du rez et le mur de brique porteuse située au rez. Dans le cadre de cette étude, nous avons négligé les ponts thermiques provenant des supports de l'isolant et également des supports de la façade ventilée de la variante VBAT2. Nous avons également, fait l'hypothèse que les détails constructifs sont optimums, de façon à ce que l'étanchéité thermique entre les cadres et l'isolation extérieure de façade soit excellente et ne permette pas l'existence de ponts thermiques.

Avec des choix techniques judicieux, réalisables et économiquement acceptables, nous avons réussi à répondre aux critères demandés. Ainsi, à partir du besoin en chaleur pour le chauffage de l'ouvrage existant (VBAT0) qui dépassait de 91 % la valeur limite exigible par la SIA380/1, nous obtenons un besoin en chaleur pour la variante 1 qui vaut 85% de la valeur limite exigible. Ceci en agissant uniquement sur l'enveloppe thermique de la maison. Pour la variante 2, afin de répondre aux critères plus contraignants imposés, nous proposons une enveloppe thermique complètement revue et construite avec des matériaux possédant des très bonnes caractéristiques thermiques et écologiques, et nous parvenons ainsi à un besoin en chaleur de 148.3 [MJ/m2]. De surcroît, grâce aux installations thermiques exploitant des énergies renouvelables, nous avons réussi à obtenir une maison à énergie positive.

Par conséquent, nous avons montré qu’en appliquant les principes de base de l’énergétique du bâtiment, comme : le recours à une isolation périphérique, la séparation des zones chauffées et des zones froides, l’utilisation d’installations techniques plus efficaces et l’approvisionnement en énergies renouvelables, il est possible de transformer une villa peu performante en une maison à énergie positive.


Groupe 26 53

Toutefois, afin d'optimiser d’avantage nos rénovations, nous aurions pu proposer un système de ventilation à double flux, afin de diminuer les pertes de chaleur provenant de la ventilation. Un système qui se régule en fonction de l’occupation de la villa est également envisageable. En effet, une bonne maîtrise du renouvellement d’air et la valorisation des rejets thermiques sont des éléments clés pour diminuer les pertes thermiques. Ceci permettrait d'être moins contraignant, par exemple, sur l'enveloppe isolante de la façade qui dans notre cas est assez importante, avec une épaisseur de 24 cm d'isolant et une épaisseur total des murs extérieurs de 46 cm pour la variante la plus contraignante, VBAT2.

De plus, une étude moins optimiste qui prendrait en compte les ponts thermiques, négligées ici, permettrait d’avoir une évaluation plus réaliste du bilan thermique de la villa.

D’autres dispositions pourraient également être améliorées, comme un système d’éclairage ou un système de régulation pour adapter le fonctionnement des appareils en fonction de l’occupation de la villa. Toutefois, ceci ne rentrait pas dans le cadre de ce projet.

Enfin, pour obtenir une comparaison plus significative des variantes, il faudrait optimiser non pas le critère économique seul, mais également prendre en compte les performances environnementales des bâtiments en intégrant, par exemple, une taxe carbone.

Somme toute, ce projet nous a permis de mettre en évidence les problématiques liées à l’énergétique du bâtiment. Dans une logique de réduction de la consommation, nous avons tout d’abord analysé les pertes thermiques afin de mettre en évidence les points critiques de notre villa. Ensuite, nous avons cherché des solutions d’amélioration.

Cette étude nous a permis de nous rendre compte de l’importance d’une approche généralisée en ce qui concerne le bilan thermique d’un bâtiment en vue d’une rénovation. Dans l’optique d’une conception durable, les questions de consommation énergétique, de confort thermique et d’impacts économiques ne sont pas négligeables. En effet cela nous ramène aux trois aspects fondamentaux du développement durable qui sont l’aspect environnemental, l’aspect social et l’aspect économique.


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Energétique du bâtiment · Energétique du bâtiment – Rapport final Groupe 26 8 Par ailleurs, l’isolation par l’extérieur présente de nombreux avantages mis à part la