Garantie de performance énergétique · sur une méthode de calcul en régime permanent ou sur un calcul dynamique. ... énergétique d’un bâtiment est faible, ... R+1 Logement

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Fondation Bâtiment-Energie

Garantie de performance énergétique

Test du dispositif de M&V : Synthèse sur les dispositifs testés et proposition d'amélioration

Tâche 5.3

Myriam Humbert, Bassam Moujalled -Cerema, Julien Caillet – COSTIC

Version 2.1

30 octobre 2014

Garantie de performance énergétique –Tâche 5.3–octobre 2014

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Sommaire

1 Identification des stratégies à tester et à analyser ................................................................ 3

1.1 Test et calage du dispositif pour identification de la cause des écarts par rapport à l’engagement ..................................................................................................................................... 3

1.2 Suivi des variables statiques : occupation et climat pour vérification de l’engagement . 3

1.3 Test et calage du dispositif pour vérification de l’engagement .......................................... 4

2 Etude de cas .............................................................................................................................. 5

3 Test du dispositif de M&V pour les systèmes du cas de Feyzin ........................................ 7

3.1 Précision intrinsèque de la métrologique ............................................................................. 7

3.2 Procédures de mesures pour lECS ........................................................................................ 9

3.3 Corrélation DJU / besoin thermique de chauffage ............................................................. 13

3.4 Impact de la précision des données mesurées sur la consommation ............................. 18

3.5 Synthèse ................................................................................................................................. 22

4 Test du dispositif pour la caractérisation de l’enveloppe de Feyzin ................................ 23

4.1 Méthodologie ......................................................................................................................... 23

4.2 Apport de chaleur .................................................................................................................. 23

4.3 Apports solaires .................................................................................................................... 23

4.4 Températures de l’air intérieur et extérieur ......................................................................... 24

4.5 Apports internes .................................................................................................................... 24

4.6 Débits de ventilation .............................................................................................................. 26

4.7 Déperditions dues à l’étanchéité à l'air ............................................................................... 27

4.8 Bilan thermique ...................................................................................................................... 28

5 Etude de cas M&V pour un ajustement simplifié ................................................................. 33

5.1 Exemple d’équation d’ajustement pour un bâtiment rénové ............................................ 33

5.2 Application au logement rénové avec les DJU ................................................................... 34

5.3 Application au logement rénové avec des DJ adaptés ...................................................... 35

Conclusion ........................................................................................................................................... 37

Références ........................................................................................................................................... 38



1 Identification des stratégies à tester et à analyser

L’objectif initial de cette tâche était d’implémenter et de tester sur des « bâtiments expérimentaux » un ou plusieurs dispositifs de mesure et de vérification adaptés à différentes typologies de bâtiments définis au cours de la tâche n°5.2. Ce test devait permettre de vérifier la faisabilité technique et économique de mise en œuvre des dispositifs de mesure et de vérification. Le retard pris sur le planning n’a pas permis de tester le dispositif sur une opération réelle. Par ailleurs, les tâches 5.2, 5.3 et 5.4 ont dû être menées en parallèle pour réduire le retard du projet GPE dans son ensemble. Ainsi le travail de cette tâche a fait l’objet d’un recadrage dans les réunions de travail du 15 janvier 2014 et 19 février 2014.

1.1 Test et calage du dispositif pour identification de la cause des écarts par rapport à l’engagement

Un dispositif de mesure de vérification ne peut être considéré indépendamment de la méthode de calcul qui va permettre d’analyser les mesures (voir confrontation calcul/mesure). Un modèle est associé à l’instrumentation pour qualifier ce qui ne peut être mesuré directement :

• modèle « direct » : modèles physiques (STD à permanent) • « Hybride » (dénomination américaine) ou « inverse avec modèle » (dénomination

européenne) • « Inverse » (dénomination américaine) ou « inverse sans modèle » (dénomination

européenne) : régression multilinéaire à partir des mesures Il est proposé d’analyser dans un premier temps les dispositifs de mesure et vérification basé sur une méthode de calcul en régime permanent ou sur un calcul dynamique. Il s’agira de déterminer les grandeurs à mesurer, leur fréquence, la précision nécessaire, la période opportune de mesure et d’analyse, et d’expliciter les hypothèses (équations et hypothèses du modèle de calcul). Une dégradation de l’instrumentation sera testée pour savoir jusqu’où il doit être nécessaire d’instrumenter après travaux.

1.2 Suivi des variables statiques : occupation et climat pour vérification de l’engagement

L’influence des variables statiques a été testé par simulation thermique dynamique sur le cas d’étude de logement collectif de Feyzin en tâche 4.3.L’analyse de sensibilité après travaux montre l’influence, par ordre d’importance :

• Du scénario d’ouverture des fenêtres, le plus influent ici, à relativiser par rapport à la marge choisie (entre aucune ouverture et un scénario d’ouverture à 10%) ;

• Du scénario et niveau d’apports internes ; • Importance de la température d’air intérieure mesurée, incertitude de mesure

difficilement compressible ; • Importance des caractéristiques inchangées du bâti (caractéristiques thermiques des

fenêtres), dans la même mesure que la température d’air ; • Dans une moindre mesure, dans ce cas, importance non négligeable de la météo, si

elle n’est pas mesurée ; • Importance de certaines hypothèses de modélisation (Vide sanitaire), de même ordre

que la météo ; • Débits de ventilation ici peu influente car nous avions des mesures.



Figure 1: Visualisation des effets de chaque facteur sur la consommation de chauffage après travaux

Dans le cas d’étude testé, la seule influence qui est plus importante après travaux est l’ouverture des fenêtres. Ce résultat était prévisible. En effet, plus la consommation énergétique d’un bâtiment est faible, plus les facteurs considérés comme secondaires comme l’étanchéité à l’air, la ventilation, le comportement des occupants ont un impact important [Fery, 2012]. Cela implique donc, sur le suivi des facteurs statiques, un suivi de l’ouverture des fenêtres avant/ après et des horaires d’occupation moyens, par enquête par exemple (voir avec tâche 4.2 ?), de la consommation électrique (apports internes), sur facture par ex, et des températures intérieures et extérieure. Concernant les débits de ventilation, qui dans notre cas étaient mesurés, et dont l’influence du coup était de moindre importance, en l’absence de mesure, l’incertitude induite devient non négligeable (c. tâche 2.2) : il est recommandé pour l’analyse de la cause des écarts de la suivre. A voir si le suivi des consommations électriques des ventilateurs et une vérification ponctuelle des pressions/débits est suffisante.

1.3 Test et calage du dispositif pour vérification de l’engagement

Est-il possible de vérifier l’engagement après travaux dans la situation pauvre en mesure avant travaux (en estimant l’incertitude additionnelle d’une méthode sans instrumentation avant travaux)

• Travaux sur bâti uniquement : quel serait l’impact sur le rendement de la chaudière : tester la méthode d’identification après travaux et voir dans quelle mesure en déduire avant travaux

• Travaux sur la chaudière uniquement : ? • Travaux complets

0,00



2 Etude de cas

L’étude de cas de logement collectif est un bâtiment construit en 1978 en région Lyonnaise faisant partie d’un ensemble de 5 bâtiments semblables. Sa surface habitable SHAB est égale à 1048 m². Le bâtiment de 4 niveaux est composé de 16 logements allant du T1 au T4 (cf. Tableau 1)

R+3 Logement 13

Type : 3 Nb de personnes : 3 SHAB : 66 m2

Logement 14 Type : 2 Nb de personnes : 2 SHAB : 57 m2



R+2 Logement 9 Type : 3 Nb de personnes : 2 SHAB : 66 m2




R+1 Logement 5 Type : 3 Nb de personnes : 1 SHAB : 66 m2




RDC Logement 1 Type : 3 Nb de personnes : 4 SHAB : 66m2




Tableau 1 : Superficie et nombre d'occupants par logement

Figure 2 : implantation du bâtiment Figure 3: façade sud du bâtiment

Les caractéristiques du bâtiment sont détaillées dans le Tableau 2. Le bâtiment est équipé d’un plancher chauffant électrique (système collectif) et d’appoint par convecteurs électriques (individuel) et d’une VMC simple flux auto-réglable. Le bâtiment a déjà connu plusieurs projets de rénovation. L’ensemble des fenêtres a été changé en 2004. De plus, l’isolation et l’étanchéité en terrasse ont été refaites en 2006. L’audit réalisé avant réhabilitation montre également une dégradation de l’isolation avec 50% environ de l’isolation du vide sanitaire décollée. Pour plus de détails, on pourra se reporter au Tableau 2 et à l’Annexe B du livrable 3.2.



Tableau 2 : Caractéristiques du bâtiment (source : Diagnostic SE&EM sarl en 2006)



3 Test du dispositif de M&V pour les systèmes du cas de Feyzin

La production de chaleur pour l’étude de cas du collectif de Feyzin est assurée par : Une cascade de 2 chaudières

• Un chauffe eau solaire collectif avec appoint réalisé par la cascade. • Le chauffe eau solaire n’a pas été modélisé. En effet, des disfonctionnements ont été

décelés lors de l’analyse des mesures. L’étude menée se concentre sur l’ajustement potentiel de la consommation de la production de la cascade de 2 chaudières.

Les analyses menées se concentrent sur : • La précision intrinsèque des instruments de mesure (compteurs de chaleur et compteur

gaz) • La précision de procédures de mesure :

o Du besoin ECS : simplification de plans de comptage, traitement de données; o Du besoin de chauffage :

• L’impact de la précision de ces procédures sur la consommation gaz des chaudières. La précision intrinsèque du modèle n’est pas traité dans ce livrable mais des enseignements sont tirés dans le livrable de la tâche 4.3.

3.1 Précision intrinsèque de la métrologique

3.1.1 Comptage gaz

La relation pression température d’un gaz parfait permet d’ajuster le volume mesuré d’un compteur gaz pour connaître la consommation. L’analyse de l’étude de cas de logements en collectif a permis de quantifier les écarts pour la conversion volume / énergie à partir des éléments suivants :

• Pression d’alimentation de référence : 300mbar +/- 10% • Altitude du lieu (min max moyenne sur internet) • Température de distribution : s’agissant de canalisations enterrées moyen 15°C max

20°C • PCS moyen min et max relevés sur le site de GrDF

La figure suivante rassemble les résultats obtenus pour les variations.



Figure 4 : Les impacts de l’altitude, de la pression d’alimentation, de la température et du PCS sur la conversion volume / énergie d’un compteur gaz

L’altitude a un impact négligeable sur la conversion pour la ville de Feyzin. Néanmoins, la pression d’alimentation et la température devraient être mesurées dans le temps pour les plus grosses installations. En effet, le coût marginal d’un compteur disposant de la mesure de la température et de la pression est réduit pour les installations de taille importante comme le suggère les pratiques en matière de facturation par GrDF (voir tableau ci-dessous).

Figure 5 : Règles de conversion de volume de gaz pratiquées par GrDF (Extrait de « Méthode de détermination des énergies livrées aux PCE raccordés au réseau de GrDF, à partir des volumes

mesurés par les compteurs »).

-25%

-20%

-15%

-10%

-5%

0%

5%

10%

15%

20%

25%

Ecart/référence(zmoy/Tmoy/300mbar/PCSmoy)

Impactdel’altitude

Impactdelapression

d’alimentation

ImpactduPCS

Impa

cttempé

rature

Mau

vaise

pression

« Sous estimation » kWh



3.1.2 Précisions intrinsèque d’un compteur thermique en usage

Le tableau suivant synthétise les résultats d’une analyse effectuée sur l’étude de cas du logement collectif. Connaissant l’EMT par classe de précision, les calculs de l’erreur annuelle sont effectués par une pondération des erreurs pour chacune des données d’acquisition (pas de temps de 10 minutes), et ce pour trois compteurs thermiques :

• placé sur le réseau de distribution de chauffage du bâtiment E (« chauffage E » • placé sur le réseau de distribution d’ECS (« ECS E ») ; • placé sur le bouclage d’ECS du bâtiment E (« bouclage ECS »).

La colonne « idéal » représente l’erreur minimale qu’un compteur pourrait théoriquement atteindre d’après la classe de précision normative.

Tableau 3

L’erreur annuelle de chaque compteur est fortement impactée par les conditions de fonctionnement rencontrées.

3.2 Procédures de mesures pour lECS

3.2.1 Évaluation des besoins ECS

Lorsque la production ECS impacte la performance de la production, plusieurs méthodes d’ajustement peuvent être possibles. Ainsi, différents niveaux de M&V comme ceux proposés en tâche 5.1 impliquent des méthodes de comptage différentes pour le besoin thermique. Différentes techniques de mesure sont à élaborer. Les incertitudes associées à ces techniques sont présentées dans ce paragraphe. Par exemple, la consommation gaz d’une chaudière est impactée en fonction du besoin d’ECS des occupants (voir figure suivante). Par conséquent, l’estimation de ce besoin peut engendrer des incertitudes sur l’estimation du rendement et donc des consommations gaz.

IdéalChauffageE ECSE bouclageE -

Erreurannuelle%(classe1) 5,0 2,1 7,3 2,0Erreurannuelle%(classe2) 6,1 3,2 8,6 3,0Erreurannuelle%(classe3) 7,2 4,7 10,5 4,0

Compteurdechaleurinsitu



Figure 6 : Variation du rendement des chaudières en fonction de la part des besoins ECS

Pour établir en toute connaissance de cause la situation de référence contractuelle, il est donc nécessaire de connaître la quantité d’énergie associée à l’ECS. Cette quantité d’énergie peut être mesurée au niveau de deux périmètres de mesure :

• Au niveau de la production • Au niveau de l’utilisation d’ECS des occupants.

Les pertes de distribution et de stockage, et un appoint solaire éventuel, permettent par bilan énergétique de passer d’un niveau à l’autre. Dans cette partie, les analyses menées se limitent à l’évaluation de la quantité d’énergie fournie aux occupants. Deux approches peuvent être utilisées pour évaluer les besoins d’ECS des occupants :

1. Le relevé de compteurs de chaleur : • Une estimation sur la base d’un relevé annuel des compteurs de chaleur, en

supposant que la consommation est répartie au prorata du nombre de jours pour chacune des périodes;

• Une estimation sur la base du relevé périodique des compteurs de chaleur : ce cas est le cas de référence utilisé pour la comparaison aux trois procédures définies ci-dessus.

2. Le relevé de compteurs d’eau froide : • La mesure annuelle du volume d’eau froide : la consommation est répartie au

prorata par période, la température d’utilisation et d’eau froide sont supposées être constantes;

• La mesure périodique du volume d’eau froide : la température d’utilisation et d’eau froide sont supposées être constante.

Ces quatre exemples de procédures de mesure sont comparés dans les parties suivantes.

50%55%60%65%70%75%80%85%90%95%100%

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%

Rend

emen

tchaud

ières

Partdebe

soinECS

PartECS

Rendementchaudières



3.2.2 Estimations du besoin en ECS par compteurs de chaleur

La part de production ECS par rapport à la production totale de chaleur (chauffage et ECS) a été évaluée mensuellement à partir des mesures effectuées sur le bâtiment E. Une estimation pourrait également être menée sur la base d’un relevé annuel du compteur de chaleur d’ECS, en supposant que la consommation est répartie au prorata du nombre de jours pour chacune des périodes. Les deux méthodes employées sont comparées à la figure suivante.

Figure 7 : Comparaison des parts ECS estimées à partir d’un relevé annuel du compteur de chaleur

d’ECS par rapport aux parts mesurées

L’usage et le climat concourent à des écarts importants entre la consommation thermique mesurée et celle estimée à partir d’une mesure annuelle (en hiver le besoin ECS est plus important).

3.2.3 Estimations simplifiées

Les répartitions par période du besoin d’ECS sont données pour chacune de ces procédures à la figure suivante.

0100020003000400050006000700080009000

DistributionECSkWhth

PartmesuréeECSbâtimentE

PartestiméeECSbâtiment E



Figure 8 : Répartition par période du besoin d’ECS selon les quatre méthode d’estimation

Les répartitions sont principalement différentes hors saison de chauffe (du 21/05 au 12/10). Les 3 procédures de mesure simplifiées sont comparées au cas de référence à la figure suivante.

Figure 9 : Les écarts des besoins ECS estimés par ceux mesurés selon un relevé périodique

En fonction des moyens métrologiques utilisés, le besoin thermique d’ECS varie de l’ordre de 10% sur l’année de mesure mais jusqu’à 70% hors saison de chauffe.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Mesureannuellevolume

Mesurepériodiquevolume

Mesureannuellecompteurchaleur

Mesurepériodiquecompteurchaleur

Répa

ritiondu

besoinECS

20/12/2012-13/02/2012

12/10/2012-20/12/2012

21/05/2012-12/10/2012

03/05/2012-21/05/2012

14/02/2012-03/05/2012

-40%

-30%

-20%

-10%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

EcartbesoinECSestimé/mesure

périodique

Mesurevolumeannuel

Mesurevolumepériodique

Mesurecompteurannuel



Ces écarts importants proviennent probablement de l’absence des occupants en été donc d’un besoin ECS moindre.

3.2.4 Synthèse

Au premier ordre (hypothèse de rendement de la chaufferie constant), il peut être estimé que la consommation gaz calculée et dédiée à l’usage ECS :

• hors saison de chauffe est sur estimée jusqu’à 70% (si l’ajustement le plus simple est utilisé);

• annuellement sera sous-estimée sur estimée de l’ordre de 10%. Cette étude de cas a permis de mettre en évidence qu’en fonction de la complexité des moyens métrologiques employés pour évaluer le besoin d’ECS, la consommation gaz estimée hors saison de chauffe peut varier jusqu’à 70% par rapport à la réalité (et ce sans compter les pertes de rendement pendant cette période : le rendement de la chaudière est le plus faible hors saison de chauffe pour le cas d’étude). Autrement dit la cible de consommation contractuelle et les conditions d’ajustements (annuel / périodiques) doivent être examinés vis-à-vis des moyens mis en œuvre pour définir la situation de référence.

3.3 Corrélation DJU / besoin thermique de chauffage

3.3.1 Détermination d’une corrélation DJU / besoin thermique(cas idéal)

3.3.1.1 Méthode de calcul

Dans le cas de Feyzin, c’est à dire un logement collectif situé en région Lyonnaise et rénové en 2011, il est possible d’utiliser une fonction affine pour exprimer la consommation thermique mensuelle en fonction du nombre de DJU (base 18°C). Pour rechercher cette corrélation, le besoin thermique de chauffage a été mesurée mensuellement et les DJU calculés avec la mesure de la température extérieure obtenue sur site. Cette corrélation est établie à partir :

• de la mesure du besoin thermique aux bornes de la cascade de chaudière pour la sous station chauffage du bâtiment D et E : la mesure effectuée au pas de temps de 10 minutes a été sommée pour chaque mois de l’année ;

• des DJU (base 18°C) calculés à partir de la mesure de la température extérieure effectuée sur site.



Figure 10 : Corrélations des besoins de chauffage mensuels en fonction du DJU base 18°C

3.3.1.2 Sensibilité de la base de calcul des degrés jour de chauffage

La sensibilité du calcul à la température de non chauffage est examinée : • Par le calcul des degrés heures base 16°C • Par le calcul des degrés heures base 20°C

Les corrélations obtenues sont présentées sur les 2 graphiques suivants.


y=0.0308x- 0.3825R²=0.9927

y=0.0224x+2.3285R²=0.937

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 100 200 300 400 500

kWh/m²the

rmique

scon

sommés

NbDJU(°C.joursbase18°C)/mois

BâtimentEBâtimentDLinéaire(BâtimentE)Linéaire(BâtimentD)

y=0.033x+0.8471R²=0.9963

y=0.0236x+3.3016R²=0.9103

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

kWh/m²the

rmique

scon

sommés

NbDJ(°C.joursbase16°C)/mois





En fonction du bâtiment considéré (D ou E), la précision de la corrélation est plus ou moins impactée par la variation de la base de calcul des degrés jours. En effet, les orientations des deux bâtiments sont différentes et donc les températures de non chauffage sont différentes. Pour un bâtiment fortement rénové (ajout de surface vitrée, bâtiment fortement isolé), il pourrait être de considérer une base de calcul des degrés jour différente entre l’avant travaux et l’après travaux pour gagner sur la précision de l’ajustement.

3.3.1.3 Précisions de la régression

Pour ces 2 bâtiments, les écarts entre la consommation thermique mesurée et les résultats provenant des corrélations peuvent être évalués mensuellement, pour chacun des bâtiments, avec les 2 corrélations précédentes (selon les DJU). La consommation thermique annuelle mesurée, de chacun des bâtiments, peut alors être comparée à la somme des besoins estimés mensuellement (noté « bilan somme » dans le graphique).

Figure 13 : Les écarts des consommations thermiques calculées à partir des corrélations avec le DJU

par rapport aux consommations mesurées

y=0.0298x- 0.9231R²=0.9893

y=0.0218x+1.89R²=0.9474

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 100 200 300 400 500 600

kWh/m²the

rmique

scon

sommés

NbDJ(°C.joursbase19°C)/mois


-40%

-20%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

Ecartà

lam

esure

ConsoestiméeE

ConsoestiméeD



Les écarts aux mesures se compensent sur l’année de mesures. L’écart le plus important, hors saison de chauffe a peu d’incidence sur le bilan car durant cette période les besoins de chauffage sont faibles.

3.3.1.4 Ajustement aux DJU mesurés annuellement

Pour faciliter l’ajustement contractuel, il pourrait être tentant d’utiliser la corrélation formulée précédemment en utilisant directement le nombre de DJU annuel. Cependant, cette méthode conduit à sur estimer la consommation thermique annuel du bâtiment E de 17%. Pour ce cas d’étude, il est essentiel d’effectuer un calcul mensuel pour estimer annuellement la consommation.

3.3.2 Intérêt du sous comptage de bâtiments :cas d’un ilot d’immeubles

La consommation thermique du bâtiment D peut aussi être estimée avec la corrélation du bâtiment E (au prorata des surfaces des immeubles). Les écarts à la mesure sont donnés dans la figure suivante.

Figure 14 : Les écarts des consommations thermiques du bâtiment D estimées avec la corrélation du

bâtiment E par rapport aux mesures

Pour ce cas d’étude, il aurait été possible de ne pas prévoir un compteur dédié à chaque bâtiment car l’écart est faible sur l’année de mesure (3%). En effet, d’un point de vu thermique, architectural et social, ces deux bâtiments sont semblables.

3.3.3 Impact de la station météo sur la mesure du besoin thermique

Pour vérifier l’impact de la procédure de mesure des DJU, l’utilisation des DJU pour une station météorologique proche du site est possible. En effet, le climat mesuré à un endroit plus éloigné pourrait modifier le nombre de DJU et donc augmenter l’incertitude de l’équation. Les relevés de station de Lyon Bron ont été utilisés. La corrélation obtenue est donnée à la figure suivante.

-20%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Ecartà

lam

esure

SanssouscomptageD

SanssouscomptageD



Figure 15 : Corrélations des besoins de chauffage mensuels en fonction du DJU base 18°C calculé à

partir de la station météo de Lyon Bon

Les coefficients de corrélation sont semblables. Les écarts relatifs de la consommation thermique mesurés à l’estimation obtenue par la régression pour le bâtiment E de la station de Lyon Bron sont donnés mensuellement à la figure suivante.


de Lyon Bron par rapport aux consommations mesurées

Les besoins thermiques étant faibles en Mai et en Octobre, la station météo utilisée a un impact faible sur l’année de mesure.

y=0.0323x- 0.8813R²=0.9899

y=0.023x+2.0927R²=0.8968

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 100 200 300 400 500

kWhthermique

scon

sommés

NbDJU(°C.joursbase18°C)/mois


-30%

-20%

-10%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

Ecartà

lam

esure

Impactdelamétéo



3.3.4 Impact de la période de mesure

Dans tous les paragraphes précédents, toutes les données disponibles ont été exploitées. Dans cette partie, une analyse est menée pour connaître la précision obtenue pour établir une signature en fonction des périodes de mesures :

• Pendant « le printemps » (hypothèse : mars / avril / mai) • Pendant « l’automne » (hypothèse : octobre / novembre / décembre) • Pendant « l’hiver » (hypothèse : décembre / janvier / février)


selon les périodes de mesure par rapport aux consommations mesurées

Une campagne de mesures ponctuelle menée en hiver aurait entrainée une sous estimation de la consommation thermique annuelle de 11%. Cette exemple montre que la disponibilité de mesures suffisamment représentatives des différents fonctionnements peut être utile pour augmenter la précision d’une corrélation entre degrés heures et besoins thermiques.

3.4 Impact de la précision des données mesurées sur la consommation

3.4.1 Modèle utilisé

Le modèle mathématique de la RT 2012 permettant de modéliser la consommation des chaudières gaz a été programmé selon la méthode Th-BCE 2012. Les 2 principales données d’entrées, pouvant être mesurées sont les suivantes

• Le besoin thermique; • La température moyenne d’eau aux bornes des chaudières.

Pour rappel, la consommation gaz de l’ensemble des 2 chaudières n’est connue que périodiquement.

-450%-425%-400%-375%-350%-325%-300%-275%-250%-225%-200%-175%-150%-125%-100%-75%-50%-25%0%25%50%75%

100%125%150%175%200%

Janvier Février Mars Avril Mai Octobre Novembre Décembre bilan(somme)

Ecartàlamesure

Printemps

Automne

Hiver



Les écarts d’estimation, entre les deux types d’entrée (moyenne horaire / moyenne périodique) du modèle RT 2012 sont donnés au tableau suivant.

3.4.2 Impact du pas de temps des relevés

Des données d’entrée mesurées et pour un pas de temps périodique / annuel ont été utilisées pour alimenter le modèle de la RT 2012 :

• Le besoin thermique mesuré; • La température moyenne d’eau aux bornes des chaudières mesurée.

Pour rappel, la consommation gaz de l’ensemble des 2 chaudières n’est connue que périodiquement. Les écarts d’estimation, entre les deux types d’entrée (moyenne horaire / moyenne périodique) du modèle RT 2012 sont donnés au tableau suivant.

Ecarts entre les résultats suivant le pas de temps

Chauffage seul

Cascade avec priorité Cascade sans priorité

Périodes de relevé de la conso. gaz

Comparaison

Horaire / Période

Comparaison

Horaire/ Période

14/02/2012-03/05/2012 0,53% 0,12%

03/05/2012-21/05/2012 0,03% 0,45%

21/05/2012-12/10/2012 1,30% 2,61%

12/10/2012-20/12/2012 0,18% -0,04%

20/12/2012-13/02/2012 -0,22% 0,04%

Période totale d’étude 0,23% 0,24%

Tableau 4 : Les écarts de calcul de la consommation des chaudières avec le modèle de la RT2012 selon les deux types d’entrée (moyenne horaire/moyenne périodique)

La température d’eau est relativement constante entre les différents calculs (horaire, mensuel et annuel). L’impact est donc négligeable pour ce type de système de production.

3.4.3 Impact de l’estimation du besoin de chauffage

La consommation gaz de la chaufferie peut être calculé à partir : 1. Du besoin thermique mesuré au niveau global de la chaufferie 2. Du besoin thermique mesuré sur le bâtiment E et la température extérieure mesurée

sur la station Lyon Bron 3. Du besoin thermique mesuré sur le bâtiment E et la température extérieure mesurée

sur site 4. Du besoin thermique mesuré pendant l’hiver et la température extérieure mesurée sur

site



Pour calculer la production thermique aux bornes de la cascade pour les trois derniers cas, des hypothèses supplémentaires sont nécessaires1 :

• La consommation surfacique de chauffage du bâtiment E est supposée être égale à celle des autres bâtiments;

• La consommation ECS est supposée être invariante entre les 3 bâtiments. Les écarts entre le calcul 1 et chacun des 3 autres cas sont donnés à la figure suivante. Les écarts sur le bilan annuel sont plutôt réduits. La procédure de mesure sous-estime de maximum 8% la consommation gaz de la chaufferie. Les plus grands écarts se situent en intersaison et en été. Mais, les poids de ces consommations sont faibles. Pour ce cas d’étude, les procédures de mesures proposées ont un impact faible sur l’évaluation de la consommation gaz de la chaufferie.

Figure 18 : Impact de l’estimation du besoin de chauffage sur la consommation

3.4.4 Impact de l’estimation du besoin d’ECS

Dans cette partie, les différentes procédures de mesures explorées à la partie précédente sont réutilisées pour alimenter le modèle RT 2012 de la cascade de chaudières.

3.4.4.1 Chaudière double service : chauffage et ECS (cas réel)

Il est également supposé que le besoin thermique de chauffage est connu, ce qui permet d’estimer l’impact unitaire de la procédure de mesure du besoin thermique d’ECS.

1Compte tenu du plan de comptage utilisé dans cette étude de cas, il n’est pas possible de valider ces hypothèses. Les compteurs installés ne permettent pas de réaliser le bilan complet de la chaufferie.

-70%

-60%

-50%

-40%

-30%

-20%

-10%

0%

10%

20%

Ecarte

ntreca

lculs

MétéoLyonBron

Météoréelle

Mesuresponctuelles(hiver)



Les écarts entre la consommation gaz estimée avec la besoin thermique ECS mesurée à chaque période et les différentes procédures simplifiées de mesure sont donnés à la figure suivante.

Figure 19 : Impact de l’estimation du besoin d’ECS sur la consommation dans le cas d’une chaudière

double service (cas réel)

En été, des écarts importants (de 25% à 53%) sont identifiés. La procédure de mesure du besoin ECS a un impact négligeable sur le bilan annuel de la consommation gaz. En effet, la part ECS ne représente que 24% du besoin thermique annuel.

3.4.4.2 Chaudière ECS seule (hypothèses)

Les calculs menés à la partie précédente sont remmenés en supposant que les chaudières ne fournissent que de l’ECS. Les écarts entre la consommation gaz estimée avec la besoin thermique ECS mesurée à chaque période et les différentes procédures simplifiées de mesure sont donnés à la figure suivante.

-10%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

Ecartcon

sommationgaz

ChauffageetECS


Mesurepériodique




Figure 20 : Impact de l’estimation du besoin d’ECS sur la consommation dans le cas d’une chaudière ECS seule (hypothèses)

Le profil d’écart est semblable au cas réel étudié au paragraphe précédent. Ces écarts se compensent sur le bilan annuel. Comme, le rendement de la cascade dépend du besoin, l’incertitude provenant de la procédure de mesure se propage sur la consommation gaz. La précision de la mesure du besoin ECS est donc différente de celle obtenue sur la consommation gaz.

3.5 Synthèse

Les différents calculs menés sur le cas d’étude de logement collectif avec chaudières ont permis de dresser certaines conclusions sur le dispositif de M&V :

• La précision « normative » d’un compteur n’est pas à l’image de la précision obtenue sur le terrain.

• Un relevé périodique des compteurs de chaleur pour le chauffage semble être un bon compromis pour réaliser le relevé des grandeurs d’ajustement mais l’ajustement doit s’effectuer de façon annuelle.

• Le sous comptage (par bâtiment pour un îlot de bâtiments) peut s’avérer inutile lorsque les bâtiments sont semblables à tous points de vue (localisation, sociologique, architectural,…)

• La consommation thermique a été corrélée avec une précision suffisante au nombre de DJU pour ce cas de rénovation de l’enveloppe

• Les niveaux de M&V les plus complexes proposé en tâche 5.1pour l’évaluation du besoin ECS, n’ont pas permis d’augmenter notablement la précision de l’évaluation de la consommation gaz sur le bilan annuel.

-30%

-20%

-10%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%Ecartcon

sommationgaz

ECS


Mesurepériodique




4 Test du dispositif pour la caractérisation de l’enveloppe de Feyzin

4.1 Méthodologie

La méthodologie proposée ci-après est celle utilisée dans les suivis démonstrateurs Prébat réalisés par le Cerema pour évaluer un Ubât (coefficient de transmission thermique de l’enveloppe) expérimental [Berger, 2010]. La qualité de l'enveloppe est estimée à partir du coefficient de déperdition thermique du bâtiment Ubât, reconstitué à partir d'un bilan thermique des mesures sur une semaine. Les apports solaires, les apports internes, les déperditions liées à la ventilation et à l’étanchéité de l'air et les apports du système de chauffage sont estimés heure par heure à partir des mesures. Cela peut se traduire par l’équation suivante pour chaque heure, en négligeant le stockage.

𝑄"ℎ#$%% + 𝑄#''.)*+ + 𝑄#''.,-. + 𝑄'/0+.1/*+). + 𝑄'/0+.'/02é# + 𝑈5â+ 𝑇)*+ − 𝑇/9+ ×𝐴/*1 = 0 Avec 𝑄"ℎ#$%% la production de chauffage délivrée en zone chauffée au bâtiment 𝑄#''.)*+ les apports internes du bâtiment 𝑄#''.,-. les apports solaires reçu au sein du bâtiment 𝑄'/0+.1/*+). les pertes liée au renouvellement de l’air par ventilation 𝑄'/0+.'/02é# les pertes liés au renouvellement de l’air dû aux défauts d’étanchéité à l’air du bâtiment 𝐴/*1 la surface déperditive de l’enveloppe du bâtiment Pour s’affranchir de l’inertie, le bilan thermique est effectué sur une semaine telle que :

• une semaine en régime permanent (avec occupation la semaine précédent) ; • une des semaines les plus froides, pour que ce soient les déperditions qui régissent le

bilan et pour négliger l'éventuelle ouverture des fenêtres par les occupants. Il est à noter toutefois que le Ubât reconstitué traduit la performance de l'enveloppe modulo les actions de l'occupant non prises en compte.

4.2 Apport de chaleur

Nous nous sommes basés sur les apports de chaleur mesurés au niveau de la sous-station du bâtiment E du 4 novembre 2012 au 10 février 2013.

4.3 Apports solaires

Les apports solaires globaux sont estimés à partir : • de la mesure de rayonnement global horizontal et diffus de la station météo de

l’ENTPE ; • et du calcul de la « surface d'ouverture équivalente horizontale » en prenant en compte

les surfaces vitrées et opaques de chaque façade, leur facteur solaire, leur orientation et la présence de masques (ici les balcons).

La gestion des protections solaires n’est dans notre cas présent pas pris en compte (volets supposés ouverts de jour en période froide). Nous testerons aussi une situation dégradée de mesure : pas de mesure de rayonnement et en se basant sur les données de l’atlas solaire de la ville la plus proche.



4.4 Températures de l’air intérieur et extérieur

La température de l’air intérieur prise en compte est la moyenne des températures d'air intérieure mesurées dans les logements pondérées par leurs volumes respectifs. La température d'air extérieur prise en compte est celle mesurée pendant la période considérée par la station de l'ENTPE, à Vaulx-en-Velin (même département).

4.5 Apports internes

Les gains internes dus à l’occupation et aux équipements sont estimés à partir d’un scénario d’occupation et des données de consommations d'électricité spécifique. En l’absence d’enquête auprès des occupants, nous avons pris en compte le nombre total des occupants (43 dont 32 adultes pour 16 logements) selon les scénarios définis dans les tableaux ci-dessous :

Tableau 5 : scénario occupation adulte

Tableau 6 : scénario occupation logement

Pour les apports internes dus aux équipements électriques, il est à noter que ces mesures ne semblent pas fiables : pour certains capteurs la mesure est nulle tout le temps. En effet, il ne s’agit pas de compteurs électriques, mais de cellules optiques placées sur un compteur, certaines n’ont pas fonctionnées. Ainsi les comptages nuls sont remplacés par la moyenne de la consommation des deux seuls logements semblant fonctionner sur toute l’année de suivi après travaux. On obtient ainsi les apports internes sur tout le bâtiment récapitulé par semaine dans le tableau suivant :



Tableau 7 : apports internes obtenus d’après la mesure de consommation d’électricité

NB : les valeurs obtenues sont un tiers plus faible que le ratio utilisé dans la STD dans la tâche 2.2. Il y a donc une forte incertitude sur les apports internes.

Nous testerons une situation sans mesure en se basant sur des données statistiques de consommations d’électricité spécifiques, récapitulées dans le

Tableau 8.



Tableau 8 Apport interne moyen par logement dû à la consommation électrique

4.6 Débits de ventilation

Dans notre cas, nous avons la mesure des débits extraits au niveau de la CTA. A partir des débits et des températures extérieures et intérieures, on déduit les déperditions horaires liées à la ventilation. Nous testerons aussi une situation dégradée de mesure, basée sur une estimation uniquement des consommations horaires des ventilateurs. Les débits de ventilation sont alors déduits des consommations du ventilateur à partir de ses caractéristiques puissance/débit avec l’équation suivante : Pventilateur= 0,34*Débit*(Tentrant-Tsortant)/1000. Dans notre cas, le ventilateur est de marque ALDES microwatt 382 B, d’après la liste de matériel fourni. Le niveau de consommation mesuré varie entre 280 et 320 Wh. Les relevés de mesure de pression aux bouches fournis sur le bâtiment E montrent une variation de la pression entre 89 et 122 Pa. Dans notre cas, la courbe caractéristique n’est pas directement applicable, le niveau de pression minimum proposé étant de 130Pa (cf. Figure 21). Toutefois, on retiendra pour 130 Pa, un couple (puissance, débit) de (300 W, 2000m3/h). Nous testerons également l’hypothèse RT du couple (puissance, débit) en l’absence d’information sur les caractéristiques des ventilateurs.



4.7 Déperditions dues à l’étanchéité à l'air

Les déperditions liées à l’étanchéité à l'air du bâtiment sont normalement calculées selon les règles Th-CE à partir de la mesure d'étanchéité à l'air du bâtiment et des vitesses du vent mesurées.

Figure 21 : caractéristiques aérauliques Aldes VEC 382 Microwatt B

Dans notre cas la perméabilité à l'air et la SMEA, les valeurs n’étant pas précisées dans la note de calcul RT fournie, nous avons pris les valeurs de référence (1,2 m3/h.m² pour le Qp4Pasurf). La vitesse du vent est celle mesurée par la station de l'ENTPE, Vaulx-en-Velin sur la période considérée. En l’absence de mesure deux couples Ubât/Q4p-surf peuvent être proposés. Dans l’idéal, pour évaluer indépendamment la performance thermique de l’enveloppe de celle de son étanchéité, il faudrait disposer d’une mesure de l’étanchéité à l’air à réception.



4.8 Bilan thermique

4.8.1 Évaluation du Ubât expérimental d’après les mesures

Pour caler le Ubât expérimental, on choisit la semaine avec le plus de consommation de chauffage mesurée (généralement la plus froide) pour limiter les perturbations liées à une éventuelle ouverture des fenêtres, ou pour que leur effet soit du moins négligeable.

Pour la semaine la plus froide de la période d’observation la température extérieure moyenne était de -0,4°C.

Avec notre hypothèse de Q4psurf de 1,2m3/h.m², on obtient un Ubât expérimental de 0,57 W/m².K contre un Ubât théorique de 0,552 (cf. Figure 22). Avec un Q4psurf de 1,7m3/h.m², on obtient un Ubât expérimental de 0,55 W/m².K, soit égal au théorique. La réalité se situe certainement entre les deux. Il reste toutefois que dans notre cas d’étude l’enveloppe semble performante, car l’écart observé est faible.

Figure 22 : Comparaison besoin mesuré et besoin calculé d’après estimation du bilan thermique

Le bilan thermique (cf. Figure 23) sur la semaine la plus froide montre l’importance du poste des déperditions thermiques, suivi des déperditions liées à la ventilation. Les déperditions liées à l’étanchéité à l’air sont très faibles. Les apports de chauffage constituent le principal apport, mais les apports internes arrivent en second. Les apports solaires ne sont pas très importants, sans être négligeables.



Figure 23 : Bilan thermique

4.8.2 Test de dispositifs de mesure « dégradés »

4.8.2.1 Absence de mesure de débit

En absence de mesure de débits-ventilation, on s’appuie sur le couple (puissance, débit) déduit d’après les caractéristiques de la ventilation (cf.4.6). Dans notre cas, cela conduit à une sur-estimation des débits de l’ordre de 2000 m3/h au lieu de 900m3/h, et à une sous-estimation du Ubât, soit 0,33 W/m². K. Cela est dû à un fonctionnement à pression différentes de la courbe caractéristique (de 90 à 120 Pa au lieu de 130 Pa)

On voit en effet dans le bilan thermique, la part importante prise par les déperditions de ventilation (cf. Figure 24).

Si toutefois, l’on s’appuie sur les caractéristiques de la ventilation du calcul RT avec (puissance, débit) = (356 W, 900m3/h), on est situé dans des débits plus réalistes, et on obtient un Ubât expérimental de 0,58 W/m².K, peu éloigné de l’Ubât expérimental obtenu avec les mesure de débits. Le bilan thermique (cf. Figure 24) est aussi semblable. Par contre, si dans notre cas, l’approche (puissance, débit) issue du calcul RT donne de bons résultats, on ne sait pas si c’est une coïncidence ou si c’est généralisable. Un cas supplémentaire avec mesure de débits aurait été le bienvenu pour conclure.



(P,Q)= (300w, 2000m3/h) (P,Q)=(356W, 900m3/h) Figure 24 : bilan thermique sans mesure des débits :

4.8.2.2 Absence de mesure de consommation électrique

En absence de la mesure de consommation électrique des logements, nous n’avons pas d’indicateur sur les apports internes dus aux équipements électriques. On s’appuie sur les données statistiques de campagnes de mesures pour estimer ces apports (cf.4.5).

A partir des données du

Tableau 8, on obtient les apports hebdomadaires du Tableau 9 : apports internes du bâtiment estimé sans mesure :



Tableau 9 : apports internes du bâtiment estimé sans mesure

L’impact est non négligeable, car comme on l’a vu les apports internes sont le second poste d’apport. On obtient un Ubât expérimental de 0,65W/m².K pour un Q4p_surf de 1,2 m3/(h.m²) (et un Ubât de 0,63 pour un Q4p_surf de 1,7). Il reste réaliste, même si beaucoup plus important que le Ubât expérimental obtenu avec les « mesures » par lecture optique des consommations (entachée d’erreur). Si cela se trouve les apports internes estimés sont plus réalistes, sans que l’on ait le moyen de le vérifier ici.

Les proportions du bilan thermique restent inchangées (cf. Figure 25).

Figure 25 : Bilan thermique sans mesure de consommation d’électricité des logements

4.8.2.3 Absence de mesure du rayonnement solaire

Avec les données de l’atlas solaire de la ville la plus proche (ici en l’occurrence Lyon), on n’observe qu’un très faible impact sur l’évaluation du Ubât expérimental (0.575 au lieu de 0,57). Dans notre cas les apports solaires sont effet très faibles dans le bilan thermique, parce que les baies vitrées sont protégées par les masques solaires que forment les balcons. Le bilan thermique reste inchangé (cf. Figure 26 ).



Figure 26 : Bilan thermique avec évaluation des apports solaires à partir des données climatiques de l’atlas solaire

4.8.3 Synthèse

Il est possible d’estimer un Ubât expérimental en limitant les mesures à la température extérieure, un échantillon de températures intérieures en période de chauffage et à la production de chauffage.

Toutefois, deux sources d’incertitudes importantes peuvent subsister qui ont une influence certaine sur le résultat : les apports internes et les débits de ventilation.

Dans notre cas, c’est plutôt la mesure des consommations électriques (et donc la déduction des apports internes) qui semble moins fiable que une estimation à partir de données statistiques. Pour un bâtiment d’un nombre plus faible de logement, la question de la mesure des consommations électriques (fiable) peut se poser.

S’il y avait une mesure complémentaire à réaliser, ce serait les débits de ventilation (en continue) et ponctuellement les pressions aux bouches. En effet, il est certes possible de proposer une valeur (débit, puissance), mais sa détermination nécessite des précautions, les courbes caractéristiques n’étant pas toujours directement applicables (ici valeurs à 130 Pa, alors que l’on est autour de 90/120 Pa). En l’absence de mesures, dans notre cas, le couple (débit ; puissance) format RT donne de meilleurs résultats que les caractéristiques données par le constructeur. Des cas supplémentaires avec mesure de débits pourraient nous éclairer, pour voir dans quelle mesure, ce serait généralisable.

Enfin dans notre cas, le recours aux données climatiques de l’atlas solaire (plus précises que les données climatiques RT) semble suffire pour avoir une bonne estimation des apports solaires. Une évaluation sur un bâtiment de logement collectif avec une part importante d’apport solaire aurait pu nous éclairer quand à une généralisation possible.

La mesure d’étanchéité s’avère nécessaire dans un bâtiment peu étanche, d’un autre côté, souvent lorsqu’un bon niveau étanchéité est visé, elle est mesurée pour vérification de l’attente de l’objectif, ce qui devrait l’être dans ne démarche de GRE facteur 4.



5 Etude de cas M&V pour un ajustement simplifié

5.1 Exemple d’équation d’ajustement pour un bâtiment rénové

Pour illustrer une procédure d’ajustement sur l’étude de cas, il est proposé d’utiliser une équation du type :

𝐶+? = 𝐵𝐵 − 𝐴𝑝𝑝𝑜𝑟𝑡𝑠$+)./,,#),-*

𝐶+? = 24𝐷𝐽 𝑈5â+𝐴/*1 + 0.34𝑄1/*+). − 𝐴𝑝𝑝𝑜𝑟𝑡𝑠$+)./,,#),-*

Avec 𝐶+? le besoin thermique net à fournir au bâtiment pour le chauffage sur la saison de chauffe (Wh), BB les besoins bruts de chauffage par période (Wh), DJ le nombre de degrés jour (°C.jour), 𝑈5â+ le coefficient surfacique de pertes de l’enveloppe (W/K), 𝐴/*1 la surface déperditive (m²), 𝑄1/*+). le débit d’air de la ventilation mécanique (m3/h) 𝐴𝑝𝑝𝑜𝑟𝑡𝑠$+)./, les apports valorisés (interne et solaire) (Wh)

L’équation contractuelle d’ajustement pourrait être la suivante :

𝐶+?#L$,+ = 24𝑫𝑱𝒎𝒆𝒔𝒖𝒓é 𝑼𝒃â𝒕𝒕𝒉é𝒐𝒓𝒊𝒒𝒖𝒆𝐴/*1 + 0.34𝑸 𝒗𝒆𝒏𝒕𝒊𝒍𝒕𝒉é𝒐𝒓𝒊𝒒𝒖𝒆

− 𝑨𝒑𝒑𝒐𝒓𝒕𝒔𝒖𝒕𝒊𝒍𝒆𝒔,#),-*

𝑆𝑖𝐴𝑝𝑝𝑜𝑟𝑡𝑠 ≤ 0,5𝐵𝐵𝑎𝑙𝑜𝑟𝑠𝐴𝑝𝑝𝑜𝑟𝑡𝑠$+)./, = 𝐴𝑝𝑝𝑜𝑟𝑡𝑠

𝑆𝑖𝑛𝑜𝑛𝐴𝑝𝑝𝑜𝑟𝑡𝑠$+)./, = 𝐵𝐵𝑒𝑥𝑝 −1.4 𝐴𝑝𝑝𝑜𝑟𝑡𝑠 𝐵𝐵

Le code couleur pourrait correspondre :

• En rouge : aux facteurs d’ajustement périodique • En vert : aux facteurs d’ajustement statique • En violet : aux facteurs permettant de rechercher une responsabilité interne au

groupement (système / enveloppe)

Ce type d’équation pourrait être déterminé à partir d’une simulation effectuée avec un logiciel de STD (régression multinomiale) ou à partir d’une approche analytique mensuelle comme celle proposée dans NF EN ISO 13790 ou une méthode statique s’en approchant (par exemple la méthode des HK du COSTIC).

Les degrés jours sont à calculer comme suit :

𝑆𝑖𝑇/9+ ≤ 𝑇*"𝑎𝑙𝑜𝑟𝑠𝐷𝐽 = 𝑇)*+é0)/$0/ − 𝑇/9+𝑆𝑖𝑛𝑜𝑛𝐷𝐽 = 0

La température de non chauffage est déterminée par résolution du bilan thermique du bâtiment pour un besoin de chauffage nul. La température de non chauffage dépend donc de la température intérieure.

De façon simplifiée, il est possible de supposé :

𝐷𝐽 = 𝐷𝐽𝑈

Mais dans ce cas il n’est pas possible de prendre en compte la variabilité de la température intérieure par exemple entre l’avant et l’après travaux.



5.2 Application au logement rénové avec les DJU

Pour la période considérée, la consommation thermique de l’immeuble de logements collectifs mesurée est de 60 kWh/m².

5.2.1 Cible prévisionnelle de consommation

Pour calculer la cible prévisionnelle, il est proposé d’utiliser les informations suivantes :

• Les apports internes sont estimés à 965 kWh/semaine (valeur avant travaux mesurée)

• Les apports externes sont évalués à partir des données de l’Atlas Solaire de la ville la plus proche et par la prise en compte de l’exposition du site.

• Le Ubât est estimé à 0,55 W/K.m² (valeur prévisionnelle) • Le débit est de 672 m3/h (valeur prévisionnelle égale à la valeur réelle) • Les DJ sont les DJU trentenaire

Dans ces conditions la cible de consommation thermique a été évaluée à 29.94 kWh/m².an.

5.2.2 Ajustements idéaux

Pour tous les ajustements, il est supposé que le débit d’air a été mesuré et qu’il est conforme à la valeur prévisionnelle.

L’impact des ajustements suivant sont évalués :

• L’ajustement au climat est effectué par rapport au DJU mesurés sur site puis combiné à celle de la mesure du rayonnement sur un site proche

• L’ajustement des charges internes à la valeur mesurée. En effet, il apparait que la consommation des logements a évoluée, la consommation moyenne électrique est plus faible que celle décrite contractuellement (650 kWh/semaine)

Le tableau ci dessous synthétise l’ensemble des résultats (pour rappel la consommation de chauffage a été mesurée à 60 kWh/m²).

kWh/m²Consommationprévisionnelle 29.94

Consommationajust.DJUmesurés 30.00

Consommationajust.Climat(DJUmesurés+apportssolaires)

30.55

Consommationajust.Climat+Chargeinterne 37.06

Consommationajust.Climat+Chargeinterne+Ubâtmesuré

38.88

Tableau 10



Quelque soit les ajustements effectués, l’écart entre la consommation réelle et les consommations ajustés sont très importants (au minimum près de 40%) et donc l’objectif de consommation n’aurait pas été atteint.

Les résultats indiquent que le principal ajustement ayant un impact non négligeable est celui portant sur les charges internes, le climat et les apports solaires ont un impact négligeable sur la consommation.

5.3 Application au logement rénové avec des DJ adaptés

5.3.1 Cible prévisionnelle de consommation

Pour calculer la cible prévisionnelle, il est proposé d’utiliser les informations suivantes :

• Les apports internes sont estimés à 965 kWh/semaine • Les apports externes sont évalués à partir des données de l’Atlas Solaire de la

ville la plus proche et par la prise en compte de l’exposition du site. • Le Ubât est estimé à 0,55 W/K.m² (valeur prévisionnelle) • Le débit est de 672 m3/h (valeur prévisionnelle égale à la valeur réelle) • Les DJ sont calculés en prenant en compte une température intérieure de

20.5°C (température mesurée avant travaux). La température extérieure de base est estimée à 17.5°C.

Dans ces conditions la cible de consommation thermique a été évaluée à 34,63 kWh/m².an.

5.3.2 Ajustements d’un cas idéal

L’impact des ajustements suivant sont évalués :

• L’ajustement au climat est effectué par rapport au DJ mesurés sur site : o Soit pour une température intérieure de 20,5°C o Soit pour une température intérieure de 22,5°C

• L’ajustement des charges internes à la valeur mesurée. En effet, il apparait que la consommation des logements a évoluée, la consommation moyenne électrique est plus faible que celle décrite contractuellement (650 kWh/semaine)



kWh/m² Tint=20.5°C Tint=22.5°C

Consommationprévisionnelle 39.3

Consommationajust.DJmesurés 42.9 54.2

Consommationajust.Climat(DJmesurés+apports

solaires)43.5 54.8

Consommationajust.Climat+Chargeinterne 51.0 62.8

Consommationajust.Climat+Chargeinterne+Ubât

mesuré53.3 65.6

Le meilleur compromis coût /précision correspond vraisemblablement aux ajustements classés par ordre prioritaire suivant:

1. DJ mesurés adaptés à la température moyenne intérieure mesurée 2. Charge interne mesurée



Conclusion

Différents dispositifs de mesure opérationnels ont été testé sur le cas d’étude de Feyzin, soit pour vérifier l’engagement (et pour l’ajustement) soit pour évaluer la performance de l’enveloppe.

Sur la vérification de l’engagement, les conclusions principales sont les suivantes :

• La précision terrain d’un compteur thermique ne correspond pas à la précision déclarée de l’industriel, mais dépend fortement des conditions de fonctionnement.

• Un relevé périodique des compteurs de chaleur pour le chauffage semble être un bon compromis pour réaliser le relevé des grandeurs d’ajustement mais l’ajustement doit s’effectuer de façon annuelle.

• Le sous comptage (par bâtiment pour un îlot de bâtiments) peut s’avérer inutile lorsque les bâtiments sont semblables à tous points de vue (localisation, orientation, sociologique, architectural,…)

• La consommation thermique a pu être corrélée avec une précision suffisante au nombre de DJU pour ce cas de rénovation de l’enveloppe

• Les niveaux de M&V les plus complexes proposé en tâche 5.1 pour l’évaluation du besoin ECS, n’ont pas permis d’augmenter notablement la précision de l’évaluation de la consommation gaz sur le bilan annuel.

Concernant l’évaluation de la performance de l’enveloppe, il a été que possible d’estimer un Ubât expérimental sur le cas de Fezyzin, en limitant les mesures à la température extérieure, un échantillon de températures intérieures en période de chauffage et à la production de chauffage

Des investigations supplémentaires seraient nécessaire pour généraliser les conclusions du cas de Feyzin, concernant l’enveloppe, avec un cas supplémentaire avec mesure en continue des débits et apports solaires plus important.

Au niveau contractuel de la GRE, l’utilisation d’une équation simplifiée est prometteuse pour des bâtiments performants. D’après l’étude de cas, sous réserve d’un contrôle du débit d’air, l’utilisation d’une telle équation requière par ordre de priorité (compromis coût précision) :

• la mesure de la température moyenne des logements pour permettre de calculer des degrés jours adaptés au niveau de confort réel des occupants. Les degrés-jour doivent être calculés par la mesure de la température extérieure d’une station météorologique proche ou sur site.

• la mesure de la consommation électrique des usages spécifiques des logements (électroménager, éclairage, multimédia,…)



Références

Fery, R. Lahrech, S. Laurenceau, Analyses des enjeux de la réhabilitation pour 5 familles de bâtiments franciliens, 2012 J. Berger, S. Tasca-Guernouti , M. Humbert, Experimental method to determine the energy enveloppe performance ofBuildings, 10th International Conference for Enhanced Building Operations, ICEBO Kuwait oct 2010

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Garantie de performance énergétique · sur une méthode de calcul en régime permanent ou sur un calcul dynamique. ... énergétique d’un bâtiment est faible, ... R+1 Logement