HABITAT OPTIMISÉ, MAÎTRISE DE LÉNERGIE & SERVICES Le programme HOMES Objectifs, résultats et perspectives COFHUAT – 21 octobre 2011

HABITAT OPTIMISÉ, MAÎTRISE DE L’ÉNERGIE & SERVICESHABITAT OPTIMISÉ, MAÎTRISE DE L’ÉNERGIE & SERVICES

Le programme HOMES Objectifs , résultats et perspectives

COFHUAT – 21 octobre 2011

Division - Name - Date - Language 2

Les données techniques et/ou informations contenues dans les présents documents ne sont pas libres de droit et appartiennent aux membres du groupement HOMES suivant les termes des accords qui lient ces membres

Agenda : resultats , enjeux et perspectives

Carte d’identité du programme

Les solutions d’efficacité énergétique Mesurer la performance énergétique réelle Architecture Prototypes “concept”

Les sites pilotes : Objectifs Resultats Ce qu’il reste à faire

Enjeux et perspectives

S&I - HCT – 2010 09 28 - FR 3


Bâtiments résidentiels et tertiaires : Neuf et existant Europe

Le plus important programme d’innovation dans le domaine de l’Efficacité Energétique Active des bâtiments en Europe

> 4 ans : septembre 2008 > septembre 2012> 26 Work Packages – 88 M€ > Equivalent de 120 chercheurs

« Doter chaque bâtiment de solutions d’Efficacité énergétique active pour atteindre la meilleure performance énergétique »

Financé par OSEO

HOMES fait partie des5 premiers projets 2006

de l’AII

S&I - HCT – 2010 09 28 - FR 4


Un programme collaboratif d’innovation avec un consortium couvrant l’écosystème concerné

Laboratoires de recherche

Ecosystème technologies/composants

Ecosystème des usages

HOMES parmi les 5 premiers projets

AII en 2006Démarrage : Septembre 2008

Soutenu par OSEO

+7

coopérateurs Pour le moment…

Ecosystème du bâtiment ( coopérateurs)

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Le programme couvre le cycle de vie complet d’une innovation








HOMES - 7- Olivier Cottet –


Les solutions d’efficacité énergétique●Les enveloppes et le bâti

● Isolation

● Inertie

● Etanchéité à l’air

● Apport lumineux ( vitrage

●Choix des équipements techniques ● Production (< rendement)

● Distribution (> pertes)

● Consommation (> consommation)

●L’Efficacité Energétique Active●L’optimisation des fonctionnements●La mesure et l’information



La performance énergétique d’un batiment et ses indicateurs

Elec

Gaz

Fuel

…

Production renouvelables

Eolien, solaire

Vecteurs de distribution

Fils elec

tuyaux

gaines

OCCUPANT

Confort physique température luminosité QAI accoustique accessibilité

Confort psychologique Securité Protection Esthétique,ergo. Acceptabilité des automatismes

Activité efficace Disponibilité Flexibilité Communication Ambiance process

Energieapprovisionnée

€CO²kWh/m²/an

Energie renouvelables

%

Energy utilisée

kWh/m²/an

Apports

gratuits

Energie utile ou « Demande en énergie » des différents locaux

+ + ==

production

Chaudiere

PAc

Compteur elec

Compteur gaz

Heat

OUE

Light

Cool

DHW

Occupant

Consommations

activité

1 énergie approvisionnées par type services rendus =confort2 consommations des locaux par applications (résolution incrémentale)3 énergies utilisées par vecteur OUE auxiliaires pour le rendement4 les 3composantes exogènes =>

meteo

occupation

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Optimiser l’approvisionnement

énergétique des différents vecteurs pour servir ces besoins

Réduire les besoins énergétiques dans

les différents locaux en prenant en compte confort et activité

Impliquer les personnes pour chaque profil : sensibilisation, amélioration, maintenance dans le temps

Occupant Propriétaire Maintenance Energy Manager

Les leviers de l’Efficacité Energétique Active

Adapter à la présence et au type d’activité

Prendre en compte les apports gratuits

Optimiser par le contrôle multi-applicatif

Améliorer les performances de génération et de distribution,

Gérer les sources d’énergie sous contraintes du réseau (smart Grid)



structure générique

EffecteursConfort

Occupation

Lien amont

IHB

OCI*

*OCI = Outil Commissionnement Intégrateur



Notre façon de concevoir l’efficacité énergétique active

Hier Aujourd’ huiIntegration amont

Connectivity

HOMESControle multifonctionnel

Par zone/local

EXTERIEURS

ARCHIVES

SALLE REUNION

CUISINE

OPEN SPACE

BUREAU DU CHEF

RESTAURANT

CORRIDOR

IT ROOM

HALL D ENTREE

VECTEUR ELEC

AMPHITHEATRE

VECTEUR TUYAU

Niveau supérieur



● HOMES est le Smart building : 3 microgrid cohérents (elec, eau , air)

● Consommateurs : les différents locaux● Réduire la demande en prenant en compte confort et activité ● optimiser les 3 réseaux d’approvisionnement● Gérer les énergies

● Intégrant la problématique production renouvelable

● Et le véhicule électrique et ses interactions à la maison, sur le lieu de travail et sur l’équilibre des réseaux elec

Intégration dans d’autres eco-systèmes

● Au niveau ecoquartier ou ecocampus ( smart block – ecocities)

● Consommateurs : les différents bâtiments● Mutualisation :

●de production ex: réseaux de chaleur, ●De transport ●De renouvelable..

● Au niveau du réseau national (smart GRID)● Consommateurs : bâtiments , villes, régies, quartiers● Equilibrer la production en fonction de la consommation● Gérer la protection et la disponibilité du réseau● Gérer l’équilibre du réseau en sollicitant éventuellement des effacements

P

R

D

S

P

R

D

S

P

R

D

S

S

R

P: productionR : renouvelableS : StockageD : réseau de distribution



La maison de demain sera intelligente mais surtout obéissante

● Pilotage automatique des équipements « techniques »

● Adaptation à l’occupant des équipements « de confort »

● Le bon compromis confort - économies :● Je gère mon confort perçu quand je rentre● La maison gère les économies quand je

sors

● Mesures et affichages . A quoi ca sert?● Comportement● Achats d’amélioration

Schémas de l’architecture multifonctionnelle



Pourquoi le monitoring est du controle actif

●Mesure

●savoir

●Comprendre

●Connaitre

●Décider

●Agir

OwnerOperatorOccupant

TenantFM

KPI :CO²

€KWh

comforts



Efficacité du monitoring occupantSpatialité =>

Temporalité

v

Bâtiment;

Population dénombrable

Étage/ zone locative: population connue

Zone restreinte:

Population identifiée

Mon espace:

Que moi

Annuelle ou saisonniere

0% 0% 0% Epsilon

Mensuelle ou hebdomadaire

0% 1% 2% 3%

Quotidienne

Ou horaire

0% 2% 4% 6%

Instantanée ou précise 5’

Epsilon 3% 6% 10%

Nota : Ces coefficients statistiques s’appliquent sur le périmètre de responsabilité énergétique des actions des occupants considérés



IHB : Exemple de comportement différencié en fonction du type d’affichage sur 10 gérants d’hotel

Par local : centré sur les besoins d’usage (7/10)

Par application : centré sur les moyens techniques (0/10)



Quelques exemples de prototypes

Capteurs de confort sans fil sans pile

Contrôleur de zone multi-applicatif : la Roombox

Collecteur de mesures : sera testé sur le site Lama

Outil de commissionnement










Critères de choix : la diversité en 5 sites

Energies:Pompe à chaleur,

Gaz, tout électrique

Activités :Bureau

RésidentielEnseignement

Hôtel

Taille: entre

500 et 3000 m²

Ancienneté : 1890, 1970, 1990, 2007,

Neuf

Climat : MéditerranéenOcéaniqueContinentalMontagnard



Evaluer le potentiel de gains des fonctions de contrôle.

Définir le plan de mesure de la

performance énergétique effective des bâtiments

Développer les techniques de

traitement de données:Analytics

Améliorer la simulation pour

bâtiments existants

Evaluer l’impact du monitoring sur les comportements

Réduire complexité et couts de la mesure

Catalogue optimisé de composants et de fonctions de contrôle et d’affichage

Créer méthodologies outils et compétences pour l’ EE

Pilotes HOMES: 6 objectifs et 2 finalités



Instrumentation : installations des capteurs

Confort & occupation

Air

Eau

Météo

Electricité

Energies



« Réduire la demande » sur les sites pilotes

- 56 %

Ecole 1990 Bureau 2007

Hotel Nice 1890

Residentiel THPE ENR

- 36 %

- 37 %

- 22 %

Hotel elec 1970

Simulation results : Energy consumptions per applications

0

50

100

150

200

250

kW

h/m

²/year

Heating Cooling Auxiliairies Lighting Ventilation DHW OUE

- 30 %

S&I - HCT – 2010 09 28 - FR 23


HOMES : Ce qu’il reste à faire

MonitoringPour chaque utilisateur

Gestion des sources d’énergie Connexion au smart grid et aux smart citiesStockage et déstockage d’énergieProduction de Negawatts (capacité)Intégration de l’impact des véhicules électriques

Outils filières L’énergie dans la maquette numériqueUn simulateur de bâtiments existantsOutils de commissionnement simples

Optimisation dans chaque pièceCapteurs : CO2 , occupation , activitéNouveaux algorithmesAuto adaptativité ( réduction de paramétrage)



Conclusion rapport d’expertise du programme HOMES d’avril 2011

6 octobre 2011 : l’étape clef et le jalon sont acceptés par OSEO










L’amélioration de l’enveloppe , sans contrôle , fait progresser la performance Quelle que soit la qualité de l’enveloppe, le potentiel de gain du contrôle actif est du

même ordre de grandeur Avec contrôle actif , l’amélioration de l’enveloppe n’apporte plus de gain.

Conclusions : l’ordre dans lequel on mène des opérations d’amélioration n’a pas d’importance. Il est préférable de jouer sur les 3 piliers de l’EE que d’essayer de saturer un seul.

TRAPPES

0

100

200

300

400

500

600

BeforeHOMES

With HOMES BeforeHOMES

With HOMES BeforeHOMES

With HOMES

Insulation increasing

kWh

/m² OUE

DHW

Ventilation

Lighting

Heating

NICE

0

100

200

300

400

500

600

BeforeHOMES

WithHOMES

BeforeHOMES

WithHOMES

BeforeHOMES

WithHOMES

Insulation increasing

kWh

/m²

OUE

DHW

Ventilation

Lighting

Heating

Résultats sur le lab virtuel résidentiel



Evaluation des potentiels de gain

Heat

OUE

Light

Cool

DHW

Analyse statistiques des 280M de bat: Par pays (27) Par secteur d’activité (12) Par taille (10)

Collecte de données : Nb et surface des bâtiments Evolution dans le temps Consommation par énergie Poids énergétique par application

Simulation des 3 familles de solutions Batiments performants : 45% Equipements performants : 40% Contrôle actif et monitoring : 55%

Secteurs

Pays

Taille



Efficacité comparée en fonction du taux d’occupation

Performance énergétique en % de la demande

Taux d’occupation24/7/3658H/J1H/J5H/mois

Isolation externe

Réduire la demande






Potentiel de gain par secteur

% reduction

,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

Studio flat House Retail Logistics Hotels Offices Education

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Les potentiels de gain par taille de batiments



Potentiel du contrôle actif sur le parc Efficacité énergétique

ROI/Capex

Europe : 9300TWh 300kWh/m²/a

20%

30%

40%

50%

2 ans 5 ans 10 ans 50 ans30 ans

10%

Monitoring par profil

Réduire le besoin des locaux

Gerer les approvisionnements

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Comment choisir ses priorités d’actions d’efficacité énergétique

Efficacité énergétique

Mesure globale

Complexité,

coût

Refaire l e

batiment

InertieDaylight

factor

Ctrl vecteur

Eqpt de production

Étanchéité à l’air

Monitoring gestionnaire

Eqpt de distribution

Monitoring occupant

Gestion des énergies

!

Eqpt de consommatio

n

Ctrl au niveau batiment

Ctrl au niveau zone

Ctrl au niveau piece

Ctrl au niveau poste de T

Confort physique Confort psychol. Activité efficace

Monitoring

Qualité du Bâti

Controle actif

Qualité des eqpts

isolation

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Conclusions sous forme de recommandations

Parc Mesurer simplement la performance intrinseque du site Inciter à l’amélioration permanente plutot qu’à l’atteinte

d’une valeur absolue. Beaucoup sont économiquement performantes.

Neuf Construire des batiments “controlables” Ne pas construire de voiture sans le compteur de

vitesse. Ne pas confondre qualité du bati et peformance du site Ou alors rédiger une règlementation énergétique

embarquant les niveaux de pilotage et les niveaux de controle de l’EN15232.

Documents

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