Maîtrise de l’énergie dans les bâtimentscregen.free.fr/Guides%20d'audit/Ma%EEtrise%20d'%E9nergie%20dan… · mation d’énergie dans les bâtiments est responsable d’émissions

Maîtrise de l’énergie dans les bâtiments

Techniquespar Robert ANGIOLETTI

Diplômé de l’École supérieure d’ingénieurs de Marseille (ESIM)Chef du Département maîtrise de la demande d’électricité à ADEME

et Hubert DESPRETZIngénieur de l’École centrale de LyonCoordonnateur secteur bâtiment à ADEME

1. Aspects économiques et environnementaux ................................... BE 9 021 - 21.1 Confort des occupants ................................................................................ — 21.2 Conservation des bâtiments et des biens.................................................. — 21.3 Préservation de l’environnement ............................................................... — 2

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a maîtrise des consommations d’énergie dans les bâtiments repose, d’unepart, sur des actions comportementales qui relèvent principalement de

l’information et de la formation des acteurs et, d’autre part, sur la mise en œuvrede techniques ou procédés spécifiques qui, tout en préservant le service ou leconfort rendu, visent à réduire les consommations d’énergie de façon pérenne.Ces techniques sont présentées pour chacun des usages de l’énergie, et leurintérêt ainsi que leur rentabilité peuvent être appréciés selon différents critèreséconomiques et environnementaux.

L’étude complète du sujet comprend les articles :

— BE 9 020 – Maîtrise de l’énergie dans les bâtiments. Définitions. Usages.Consommations ;

— BE 9 021 – Maîtrise de l’énergie dans les bâtiments. Techniques (le présentarticle) ;

— Form. BE 9 022 – Maîtrise de l’énergie dans les bâtiments. Tarifs del’énergie ;

— Doc. BE 9 023 – Maîtrise de l’énergie dans les bâtiments.

2. Techniques de maîtrise de l’énergie ................................................... — 32.1 Économies d’énergie................................................................................... — 32.2 Économies liées aux tarifs .......................................................................... — 162.3 Approche « système »................................................................................. — 17

3. Aide à la décision..................................................................................... — 173.1 Réglementation énergie des constructions neuves.................................. — 173.2 Audit énergétique des bâtiments ............................................................... — 183.3 Gestion énergétique.................................................................................... — 19

4. Rentabilité des investissements d’économie d’énergie ................ — 204.1 Temps de retour brut................................................................................... — 204.2 Coût global actualisé ................................................................................... — 20

Pour en savoir plus ........................................................................................... Doc. BE 9 023

L

MAÎTRISE DE L’ÉNERGIE DANS LES BÂTIMENTS ______________________________________________________________________________________________

1. Aspects économiques et environnementaux

1.1 Confort des occupants

Le confort des occupants comporte plusieurs aspects liés directe-ment à la consommation d’énergie pour traiter l’ambiance thermi-que, l’ambiance lumineuse, la qualité de l’air et, plus globalement,les impacts sur santé. On aborde ici essentiellement la notion de« confort thermique ». Il s’agit d’une notion physiologique quis’appuie sur les définitions et éléments suivants.

■ Conservation des bâtiments et de leurs installations

Certaines contraintes nécessitent un conditionnement des locauxafin d’assurer le maintien en bon état du bâtiment et de ses installa-tions.

La plus fréquente est le maintien hors gel : la plupart des bâti-ments comportent des circuits de distribution d’eau ; en cas d’inoc-cupation, il faut donc soit ajouter de l’antigel dans les canalisations,soit vidanger, soit maintenir la température des locaux au-dessus de0 ˚C.

Les activités humaines génèrent de la vapeur d’eau (respiration,toilette, cuisson, etc.). Si cette génération dépasse les possibilitésd’évacuation par ventilation, le taux d’humidité de l’air augmente etil y a condensation sur les parois froides, ce qui entraîne la dégrada-tion de ces dernières. Cela nécessite une ventilation suffisante(mécanique si nécessaire) et l’élimination ou l’isolation renforcée decertains points plus froids de la paroi appelés ponts thermiques.

1.3 Préservation de l’environnement

La consommation d’énergie pour satisfaire les besoins dans lesbâtiments, outre son impact financier sur le revenu des ménages ou

L’humidité : la teneur en eau de l’air d’un local est un élémentdu confort ; ses limites dépendent cependant du niveau de tem-pérature requis et sont habituellement présentées sous la formed’une zone sur un diagramme, par exemple celui de Mollier (cf.article Air humide dans le traité).

Les taux d’humidité couramment rencontrés dans les locauxsont variables ; ils augmentent avec la température extérieure,

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Sous nos climats, le confort thermique le plus usuel entraîne deuxbesoins essentiels :

— le chauffage en hiver et en mi-saison (environ 7 mois au total) ;— la ventilation dans les locaux petits, afin d’y maintenir un taux

d’humidité et de dioxyde de carbone suffisamment bas, et d’élimi-ner les odeurs.

À ces deux besoins s’ajoutent parfois :

— le rafraîchissement en période de canicule, surtout dans le Suddu pays ;

— le rafraîchissement dans les locaux fermés comportant denombreux apports thermiques inévitables (grands bâtiments telsque tours, magasins, salles de spectacles, ateliers avec de nombreu-ses machines, etc.) ;

— le conditionnement d’air dans des bâtiments de prestige oud’usage spécifique (grands hôtels, magasins, hôpitaux, etc.).

1.2 Conservation des bâtiments et des biens

■ Conservation des biens abrités

On rencontre cette exigence dans des entrepôts de matériels oude produits fragiles (musées, bibliothèques...) où la températuredoit être maintenue entre certaines limites par une installation dechauffage ou de climatisation.

les charges d’exploitation des entreprises, a des conséquences surl’environnement qui justifient à elles seules que des mesures d’éco-nomie soient prises dans une logique de préservation des ressour-ces et de développement durable. Les principaux impacts globauxsur l’environnement sont les suivants :

1.3.1 Effet de serre

L’effet de serre est causé par la présence, dans l’atmosphère, degaz qui absorbent et réémettent une partie du rayonnement infra-rouge émis par la surface de la terre, conduisant ainsi à un échauffe-ment de la partie basse de l’atmosphère. Ce phénomène n’est pasnouveau et sans lui aucune vie ne serait possible sur terre. Mais lerisque potentiel d’augmentation est dû à la présence accrue dansl’atmosphère de dioxyde de carbone, de méthane, de composéschlorés (CFC, HCFC) ou d’oxyde nitreux NO2 (le seul CO2 est passéd’une concentration de 310 p.p.m. en 1960 à 350 p.p.m. en 1993 etcette concentration croît à un rythme de 0,5 % par an). La consom-mation d’énergie dans les bâtiments est responsable d’émissions degaz à effet de serre, principalement CO2, et cette contribution peutêtre estimée sur la base des équivalences du tableau 1.

(0)

le nombre d’occupants et certaines activités telles que la cuissonou les soins sanitaires.

L’effet de paroi : les parois d’une pièce rayonnent de l’énergie,laquelle contribue largement à la sensation de confort thermi-que. Les parois intérieures, sensibles à la température du local,introduisent peu de perturbation. Il n’en est pas de même desparois extérieures : leur température dépend de leur isolation ;cela est particulièrement vrai pour les parois vitrées.

Un tel effet, généralement appelé effet de paroi froide,entraîne, par manque de rayonnement de la paroi, un malaisequi conduit à augmenter la température ambiante.

Le gradient thermique : sans brassage suffisant, l’air chauds’accumule près du plafond et la température moyenne du localest supérieure à celle de la zone effectivement occupée.

Tableau 1 – Bilan des émissions de CO2 selon les énergies

Combustible CO2

(g/kWh)

Fioul domestique ........................ 266

Fioul lourd ................................... 281

Gaz naturel .................................. 198

Propane ....................................... 252

Charbon ....................................... 356

Bois .............................................. 0 (1)

Électricité :

– pointe ........................................ 383

– autres ........................................ 66

(1) Par convention, il est considéré que le bilan d’émission de CO2 du boisest nul compte tenu du stockage pendant la croissance du végétal.Sources : CEA/DSE, CITEPA - ADEME

_____________________________________________________________________________________________ MAÎTRISE DE L’ÉNERGIE DANS LES BÂTIMENTS

1.3.2 Pluies acides

Lors de la combinaison, dans la haute atmosphère, des oxydesd’azote (et de soufre) avec de l’eau, il se forme des composés acidesqui retombent sous forme de pluies « acides ». Ces précipitationssont responsables de dommages aux plantes, à la vie aquatique etaux bâtiments. Les générateurs à combustion du secteur du bâti-ment utilisent des combustibles contenant très peu de soufre et sontdonc seulement responsables d’émissions d’oxydes d’azote (NOx).Les NOx sont générés durant la combustion lorsque l’azote atmos-

— la convection sur la paroi en contact avec l’extérieur.

On ne tient pas compte, du fait des températures considérées, deséchanges par rayonnement (ce qui ne serait plus vrai, par exemple,pour le calcul de l’isolation d’un four de cuisson domestique) :

Dp = hint S (θi − θpi) = λ S/e (θpi − θpe) = hext S (θpe − θe)

avec S surface de la paroi,

e épaisseur de la paroi,

λ coefficient de conductivité thermique,

θi, θe respectivement températures des ambiancesintérieures et extérieures,

θpi, θpe respectivement températures de surface de laparoi côté intérieur et côté extérieur,

hint, hext respectivement coefficients d’échanges parconvection de la paroi à l’intérieur et l’extérieur.

■ En pratique, on utilise des paramètres globaux.

● Le coefficient de transfert global K :

Figure 1 – Émissions de NOx selon le type de chaudière, source BRE (Building Research Establishment)

Chaudière àcondensation bas NOx

Chaudière àcondensation

Chaudière standard

Chaudière bas NOx

NOx (mg/kWh)

400300200

1000

300 240110 90

1K----

1hint---------

eλ---

1hext----------+ +=


phérique se combine à l’oxygène sous l’effet des hautes températu-res du brûleur. La quantité de NOx générée par une chaudière estprincipalement fonction de la conception du brûleur. Les différencessont illustrées (pour une chaudière de 300 kW fonctionnant 1 200 h/an) sur le graphique de la figure 1.

1.3.3 Couche d’ozone

Les chlorofluorocarbones (CFC), les hydrochlorofluorocarbones(HCFC) et les halons sont des composés chimiques utilisés à diverstitres dans les bâtiments et principalement :

— pour les halons, dans les extincteurs et équipements de luttecontre les incendies ;

— pour les composés carbonés chlorés ou chlorofluorés, commeagents de moussage pour la fabrication d’isolants, et comme fluidesréfrigérants dans les installations de froid domestique, industriel etcommercial, les installations de conditionnement d’air et les pom-pes à chaleur.

Ces composés, lorsqu’ils sont relâchés dans l’atmosphère, détrui-sent la couche d’ozone stratosphérique qui protège la terre durayonnement UV. L’ODP d’une substance (ozone depletion poten-tial) est le pouvoir destructeur relatif de la substance, sachant qu’aété attribuée la valeur 1 au CFC 11.

2. Techniques de maîtrise de l’énergie

2.1 Économies d’énergie

2.1.1 Isolation de l’enveloppe

■ Le calcul des déperditions thermiques à travers les parois Dp (enW) repose sur la loi générale du transfert de chaleur à travers uneparoi. Les déperditions sont dues à trois modes de transferts qui ontlieu en cascade :

— la convection sur la paroi intérieure du local ;— la conduction à travers la paroi ;

qui permet d’écrire :

Dp = KS (θi − θe)

et qui caractérise une paroi donnée, simple ou complexe, la formulepouvant comporter plusieurs termes en e/λ, pour chaque couche dematériau homogène.

● Le coefficient volumique de déperditions thermiques G com-porte la somme de deux déperditions :

— la première relative à la déperdition de l’enveloppe et calculéeà partir de la somme des déperditions de chaque paroi ; on calculeces déperditions en sommant celles de chacune des parois (Ki x Si),puis en rapportant cette somme au volume V du local :

— la seconde relative à la déperdition thermique due à la ventila-tion (§ 2.1.4.2 et [BE 9 020] § 2.2).

En pratique, le coefficient G permet d’avoir un accès rapide à lapuissance maximale P (en W) nécessaire au chauffage d’un bâti-ment de volume V (en m3) à la température extérieure minimale θbpar la relation :

P = G · V (θi − θb) x 10−3

On peut aussi avoir une estimation de la consommation annuelleQ (en kWh/an) nécessaire au chauffage du même bâtiment, pour unclimat de degrés-heures DH (en K · h), par la relation :

Q = B · V · DH x 10−3

Le coefficient B, qui exprime les besoins nets du bâtiment, c’est-à-dire tenant compte des apports gratuits, s’obtient, à partir du coeffi-cient G précédemment défini, par la relation :

B = [G − 1,5/(θi − θe)](1 − F )

Le premier terme tient compte des apports gratuits internes ; θeest la température extérieure moyenne en saison de chauffe.

Le second terme tient compte des apports solaires ; F est un coef-ficient de couverture solaire. On se reportera aux méthodes de cal-cul réglementaires pour la construction neuve, publiées par le CSTBdans les Cahiers techniques du bâtiment, pour la détermination dece coefficient.

G1 Ki Si⋅

V---------------

i∑=


2.1.1.1 Parois opaques

Pour toutes les parois opaques, la plupart des isolants employésdoivent leur faible conductivité thermique à la présence d’air empri-sonné dans leur masse :

— soit sous forme de bulles fermées (mousse expansée) ;— soit sous forme d’un entrelacs de fibres, ce qui leur confère

une grande légèreté, mais une résistance mécanique faible les ren-dant impropres au support de charges.

Le Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB) classe lesparois, en fonction de leur coefficient K, en neuf classes. Ce coeffi-cient augmente de classe en classe avec une progression d’environ0,3 W · m−2 · K−1 :

— la classe I va de 1 à 1,3 W · m−2 · K−1 ;— la classe IX va de 3,41 à 3,7 W · m−2 · K−1.

2.1.1.1.1 Construction neuve

■ Mur homogène

Le mur est construit en employant des matériaux suffisammentisolants pour en limiter l’épaisseur à une valeur acceptable.

Pour un mur de classe IV (1,9 à 2,1 W · m−2 · K−1), le tableau 2donne, en fonction du matériau utilisé, une épaisseur e de matériauà mettre en œuvre.

2.1.1.1.2 Construction existante

■ Isolation par l’extérieur (prix de revient en 2000 de l’isolation parl’extérieur : de 500 à 800 F/m2)

Sur le plan technique, c’est la façon la plus satisfaisante de procé-der car :

— elle assure une isolation complète et supprime la plupart desponts thermiques ;

— elle conserve une bonne inertie au local.

Par contre, elle modifie souvent l’aspect de la façade.

Sur le plan économique, cette solution est onéreuse et nécessitela mise en place d’un échafaudage ; elle est donc difficilement renta-ble sauf si un ravalement de façade s’impose.

On y parvient de différentes façons :— par un isolant en plaques collées au mur ou empalées sur des

tiges ; le tout est alors protégé par un bardage (tôles métalliques ouplastiques, ardoises, bardeaux, etc.) fixé à distance sur une ossatureafin qu’une lame d’air permette la respiration du mur ;

— par un isolant en plaques collées au mur et recouvertes d’unenduit plastique armé de toile de verre ;

— par revêtement d’un isolant projeté, plus épais qu’un simpleenduit de façade.

■ Isolation par l’intérieur (prix de revient en 2000 de l’isolant posé :


(0)

Seuls les matériaux très isolants sontencore employés dans ce mode de construction.

■ Mur hétérogène

Le mur est composé d’une paroi support, généralement en béton,doublée de parois isolantes ; ce type de réalisation est très employéactuellement, car il permet des isolations de haut niveau avec uneépaisseur faible et un coût raisonnable. On y parvient :

— par construction au moyen de matériaux différents accolés ;— par montage d’éléments composites préfabriqués.

En cours de mise en œuvre, un contrôle du bon raccordement desdifférents éléments isolants est indispensable. Dans les deux cas,une attention particulière devra être accordée à certains points degrande transmission thermique (abouts de dalle ou de refends,poteaux, linteaux de poutres, balcons, bardeaux d’acrotères, etc.),que l’on nomme ponts thermiques, afin d’en limiter les déperdi-tions.

de 250 à 400 F/m2)

La réalisation de l’isolation, techniquement plus accessible etmoins onéreuse que la précédente, rencontre d’autresinconvénients :

— elle diminue la surface du local ;— elle nécessite la réfection de la décoration intérieure ;— elle dérange les occupants ;— elle diminue l’inertie thermique du local, ce qui rend plus diffi-

cile la régulation de son chauffage.

On a le choix entre deux techniques :— des plaques en plâtre intégrant l’isolant et le parement ;— un isolant caché par une cloison en carreaux de plâtre ou de

briquettes, ce qui conduit à des épaisseurs plus grandes.

Dans les deux cas (isolation par l’extérieur ou l’intérieur) pour uneconstruction existante, l’isolation de l’ensemble des murs n’est pastoujours nécessaire. Un calcul des déperditions permet souvent delimiter cette action aux façades Nord ou ventées, surtout si ce sontdes murs pignons dépourvus de fenêtres, cas où la mise en œuvrede l’isolation est beaucoup plus facile.

2.1.1.1.3 TerrassesDeux techniques sont employées :— un isolant placé sous l’étanchéité soit directement sur le plan-

cher support, soit directement sous l’étanchéité ;— un isolant placé au-dessus de l’étanchéité. Seuls certains iso-

lants peuvent convenir.

Les déperditions du dernier étage d’un bâtiment dépendent forte-ment de cette isolation et sa mise en place facilite l’équilibrage ther-mique de l’installation.

2.1.1.1.4 ComblesS’il s’agit de combles perdus, l’isolation sur plancher est

préférable : la surface est plus faible, la pose est plus facile et l’iso-lant est moins exposé à se détériorer ; de plus, la ventilation descharpentes reste bien assurée. On utilise alors très généralementdes fibres minérales en rouleaux.

S’il s’agit de combles habités, l’isolant est placé sous la toiture etprotégé de la condensation par un pare vapeur (feuille étanche enplastique) placé sous l’isolant. On utilise alors soit des isolants defibres minérales en rouleaux placés sous le rampant, soit des pla-ques de mousse expansée.

Tableau 2 – Conductivité thermique et épaisseur équivalente pour divers matériaux de construction

MatériauConductivité λ(W · m−1 · K−1)

Épaisseur e(cm)

Granit ........................................... 3,5 170

Calcaire ........................................ 1,5 70

Maçonnerie tout venant ............. 0,9 40 à 50

Béton banché .............................. 0,6 30

Béton en blocs :

– creux ......................................... 0,45 22

– alvéolaires ................................ 0,38 20

Briques :

– pleines ...................................... 0,5 25

– creuses ...................................... 0,42 20

Bois .............................................. 0,15 7 à 8

λ 0 45 W · m 1 Ð · K 1 Ð , < ( )


2.1.1.1.5 Plancher basIl s’agit du plancher inférieur sur sous-sol, vide sanitaire ou terre-

plein. L’isolation se fait de deux façons :— entre le plancher porteur et la chape ;— en sous-face du plancher porteur, éventuellement intégré

comme voûtain isolant.

Les matériaux généralement employés sont alors des plaques demousse expansée. Une autre possibilité est le flocage (projection)de laine minérale.

2.1.1.2 Parois vitrées

2.1.1.2.1 OuvrantsLes parois vitrées constituent une zone particulière dans l’enve-

loppe du bâtiment :— d’une part, ce sont des points faibles pour l’isolation, inconvé-

nient limité par l’ampleur de leur surface habituelle (15 à 20 % desparois) ; les constructions des années 1955 à 1975 ont souvent dessurfaces très supérieures (baies vitrées) ;

— d’autre part, elles permettent des échanges de rayonnementavec l’extérieur, globalement bénéficiaires au bâtiment (apportsgratuits).

Il y a donc lieu de bien analyser ce phénomène. Les déperditions

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5

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dépendent :— de la structure du vitrage :

simple vitrage

(

K

= 3,6 à3,8 W · m

−

2

· K

−

1

),

double vitrage

(

K

= 0,9 à 1,3 W · m

−

2

· K

−

1

) ;— du matériau de l’encadrement : bois ou plastique sont

satisfaisants ; le métal introduit un pont thermique non négligeable ;— de la qualité de l’étanchéité : les ouvrants modernes répondent

à des classes de qualité, les ouvrants anciens sont souvent trèsdéfectueux.

Deux échanges thermiques opposés traversent les vitrages :— le rayonnement solaire, qui est une source d’apport gratuit soit

par action directe, soit par action réfléchie ou diffusée sur d’autresimmeubles ;

— en période froide, un rayonnement à effet inverse qu’ilconvient d’atténuer par des voilages ou des persiennes.

De nuit, il est donc bon de se rapprocher de l’isolation d’une paroiopaque par l’emploi de rideaux ou mieux de volets étanches.

2.1.1.2.2 Vérandas

Le phénomène décrit pour les ouvrants (§ 2.1.1.2.1) est alorsamplifié : l’apport gratuit et le rayonnement déperditif peuventdevenir importants, voire excessifs, et poser de sérieux problèmesde confort, nécessitant l’emploi de vitrages isolants ou de moyensd’occultation efficaces. Sinon, cela conduit à la fermeture et à l’inoc-cupation périodique de la véranda.

2.1.1.2.3 Immeubles largement vitrés

Leur conception doit alors intégrer correctement ces phénomènesafin de s’en prémunir de façon efficace : gestion centralisée, éven-tuellement complétée par une climatisation.

2.1.1.3 Ponts thermiques

Les ponts thermiques sont fortement dépendant du nombre deplanchers ou murs de refend ainsi que du procédé constructif et del’isolation associée. Les possibles ponts thermiques sont répertoriéssur l’exemple de maison individuelle de la figure

2

.

2.1.2 Générateurs

2.1.2.1 Pertes thermiques

Les principales causes de pertes thermiques des générateurs ther-miques à combustion sont indiquées sur le graphique de la figure

3

.

Figure 2 – Recensement des ponts thermiques sur un logement (source CSTB)

Figure 3 – Pertes d’un générateur à combustion

Taux de charge en hiver

Taux de charge mi-saison

100

90

80

70

Rendement et pertes sur PCSRendement et pertes sur PCI

107

100

90

0 50 100

80

70

Pertes par eau non condensée

Fumées

Excès d'airbalayage

RayonnementConvection

Taux de charge (%)

Taux de charge =charge utile

puissance nominale


2.1.2.1.1 Pertes par les parois (rayonnement, convections)

Elles sont inévitables, sauf dans le cas du générateur divisé,lequel est lui-même émetteur.

On les minimise :— en calorifugeant au mieux le générateur (gain de 3 à 6 % pour

les chaudières récentes, on va jusqu’à une épaisseur de 10 cm, cequi réduit les pertes à 1 % de la génération ;

— en baissant le plus possible la température de fonctionnementdu générateur, ce qui nécessite de grandes surfaces d’émission etun retour de distribution à basse température.

2.1.2.1.2 Pertes par les produits de combustion ou fuméesOn les minimise en maintenant au plus bas la température de sor-

tie des fumées (gain de 2 à 4 %) :— vers 180 ˚C avec une chaudière classique ;— vers 150 ˚C avec une chaudière basse température ;— vers 40 à 50 ˚C avec une chaudière en période de condensation

totale ; dans ce cas, on récupère en plus la chaleur de condensationd’une partie plus ou moins importante de la vapeur d’eau contenuedans les fumées : le gain dépend alors du combustible utilisé et dela température de sortie des fumées avec un maximum de 9 % avecle gaz naturel, 8 % avec le propane et 6 % avec le fioul domestique.

La limite dans ce domaine est donnée par :

— des panneaux rayonnants à infrarouge ;— des panneaux rayonnants à basse température et grande sur-

face dont la version la plus répandue est un film plastique en rou-leau, d’origine nordique.

L’intérêt énergétique majeur de ces générateurs réside dans le faitqu’ils sont localisés, ce qui leur permet une grande souplesse defonctionnement et autorise une forte intermittence. De plus, les pan-neaux radiants de grande surface conduisent, généralement, à unetempérature ambiante plus faible. À confort égal, ces générateurspermettent une économie de consommation comprise entre 5 et15 % à condition d’utiliser une régulation ayant un thermostatadapté à ce type d’émission.

Il existe également des chaudières à résistance électrique pourchauffage central ; leur encombrement et l’entretien qu’elles néces-sitent sont faibles mais elles ne procurent pas les avantages ci-des-sus.

2.1.2.3 Générateurs thermodynamiques

Ce sont les pompes à chaleur pour le chaud et les groupes frigori-fiques pour le froid (cf. articles spécialisés dans ce traité). Un mêmeappareil peut assurer les deux fonctionnements successivement.

Deux grandes catégories sont actuellement utilisées :— les générateurs à compression, entraînés par un moteur élec-

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— la capacité du matériau de la chaudière à résister à la corrosionsulfurique, au-dessous de la température de rosée ;

— les possibilités de tirage de la cheminée.

2.1.2.1.3 Pertes par balayage

Au cours de l’arrêt de fonctionnement du brûleur, le tirage de lacheminée entraîne un balayage du foyer qui le refroidit. L’installationd’un clapet coupe-tirage peut éliminer une grande partie de ces per-tes (de 3 à 10 %).

2.1.2.1.4 Pertes par les imbrûlés

On les minimise par une adaptation du brûleur : optimisation del’excès d’air et fragmentation la meilleure possible des combusti-bles concernés :

— pour le fioul domestique, le gicleur doit être adapté à la puis-sance désirée ;

— pour le charbon, il faut utiliser, des grains de bonne taille ;— pour le bois, il faut une découpe adaptée au foyer de la chau-

dière.

Le gain peut être variable, de

2 à 5 %

selon les cas.

Dans le cas d’un matériel domestique trop usagé

, son remplace-ment s’impose, car les chaudières modernes procurent des gains derendement parfois spectaculaires (de 0,7 à 0,9 pour le générateur).

Il existe également des

générateurs à combustion localisée

, sousdes formes diverses :

— poêles ou radiateurs de cheminées , fonctionnant avec diffé-rents combustibles : gaz naturel, propane, fioul domestique, char-bon ou bois. Ces appareils sont de plus en plus réservés auxrésidences secondaires ;

—

radiateurs à ventouse

, fonctionnant au gaz naturel ou aupropane.

Ces générateurs ont l’avantage d’être localisés et de permettrefacilement un chauffage adapté à chaque pièce, d’où une économiede consommation.

2.1.2.2 Générateurs à résistance électrique

Les plus courants sont les

convecteurs

. Leur avantage principalprovient de leur simplicité et de leur qualité de générateur émetteur,laquelle procure d’excellents rendements.

Il existe également des

générateurs radiants

sous deux formesprincipales :

trique (petites et moyennes puissances) ou thermique (moyennes etgrandes puissances) ; dans ce dernier cas, la récupération de la cha-leur perdue est importante ;

— les générateurs à

absorption

, nécessitant une source de cha-leur à température moyenne ou élevée.

La deuxième famille d’appareils est nettement moins répandueque la première.

Pour assurer leur fonctionnement, il est nécessaire de disposerd’une

source thermique extérieure

froide pour la pompe à chaleur(sol, eau, air extérieur ou extrait, capteur statique, etc.) ou chaudepour le groupe frigorifique (condenseur à eau ou à air).

Cycle thermodynamique et source thermique entraînent desappareils de complexité plus grande et donc des coûts plus élevés.Ces coûts sont compensés par :

— une performance nettement supérieure à 1 ; par exemple, 2,4 à2,8 pour une pompe à chaleur sur air extérieur et 2,6 à 3,5 pour unepompe à chaleur sur eau ;

— une possibilité de réversibilité, c’est-à-dire une générationalternative de chaud ou de froid.

La performance de ces machines est très sensible à leurs condi-tions d’installation, la meilleure étant obtenue pour une faible diffé-rence de température des sources : source froide la plus chaudepossible [de 10 à 25 ˚C

(1)

] et source chaude (distribution) la plusfroide possible (de 30 à 45 ˚C) [cas du chauffage].

Nota (1) :

un tel niveau de température est rarissime (cas de stations thermales parexemple) et, à ce niveau de température, on peut utiliser directement et simplement unéchangeur).

2.1.2.4 Générateur par échange

2.1.2.4.1 Sous-station

Il s’agit alors d’un échangeur de chaleur interposé entre un réseauprimaire de transport de chaleur (par eau ou par vapeur) et le circuitde distribution du bâtiment. La seule économie possible réside dansune bonne isolation de la sous-station.

La sous-station fait en général partie du réseau de chaleur et uncompteur placé sur la distribution de l’immeuble permet la factura-tion de la chaleur fournie (cf. articles spécialisés dans ce traité).

2.1.2.4.2 Récupérateur de chaleur sur les déperditions

Les pertes thermiques du bâtiment peuvent faire l’objet d’unerécupération ; celle-ci viendra en diminution de la génération.


Capteurs

Sonde capteur

Soupape

Clapetantiretour

Clapetantiretour

PompePompe

Vase d'expansion

Soupape

Sonde extérieure

Régulationdu chauffaged'appoint

Sondetempératuredépart

Chaudièred'appoint

Sonde detempératuremaximalede la dalle

Sonde dalle

Bouteille Régulation


BE 9 021

−

7

Les systèmes les plus employés portent sur les

déperditions del’air extrait avec récupération

:

—

par échangeur avec l’air neuf

: cette technique est d’autantplus efficace que l’air extérieur est plus froid. Pour les petites puis-sances, on utilise des échangeurs à plaques ; pour les puissancesplus importantes, on utilise également des échangeurs à caloducsou des échangeurs rotatifs à silicagels ou à saumure ;

—

par évaporateur de pompe à chaleur sur air extrait

: la récupé-ration est plus importante en climat tempéré, mais elle nécessiteune bonne constance de la température de l’air extrait (occupationpermanente du bâtiment).

Certains systèmes se développent pour la récupération de chaleurà travers l’enveloppe ; on parle alors d’isolation dynamique . Pour yparvenir, on fait circuler un fluide à l’intérieur de cette paroi, généra-lement de l’air ; selon le mode de circulation de ce fluide, on lesdivise en deux catégories :

—

isolation pariétodynamique

qui comporte des cavités parallè-les à la paroi ;

—

isolation perméodynamique

où le mouvement du fluide estperpendiculaire à la paroi, au travers d’un isolant poreux.

2.1.2.5 Générateurs par rayonnement solaire

Les capteurs utilisés dans le bâtiment sont des capteurs plans dedeux types principaux.

Les

capteurs vitrés

, de construction soignée, sont conçus pourproduire de l’eau à une température comprise entre 40 et 80 ˚C, des-tinée essentiellement à la fourniture d’eau chaude sanitaire.

Les

capteurs nus

, de construction simplifiée, sont soit en tubes,soit en tapis plastique. Ils sont conçus pour fournir de l’eau à unetempérature comprise entre 15 et 50 ˚C, destinée plutôt au préchauf-fage d’eau chaude sanitaire ou au chauffage de bassin de piscine.

Ils peuvent également servir de source froide pour pompe àchaleur ; on en rencontre alors de deux sortes :

— de véritables capteurs solaires nus ;— des capteurs à tubes, généralement métalliques, exposés à la

ventilation naturelle ; leur captation provient alors plus de l’air exté-rieur que du solaire proprement dit.

Beaucoup fonctionnent à l’eau glycolée mais certains sont devéritables évaporateurs où circule directement le fluide frigorigène.Certains de ces capteurs sont enterrés et récupèrent la chaleur accu-mulée dans le sol durant la saison chaude.

Un système de recours à l’énergie solaire est particulièrementbien adapté au chauffage des logements, il s’agit du plancher solairedirect. Dans le principe, il repose sur une circulation directe du fluide(eau glycolée), chauffé par les capteurs, dans les tuyauteries noyéesdans les dalles des planchers. Le schéma de la figure

4

illustre cedispositif avec un appoint par chaudière.

2.1.2.6 Bi-énergie

Les énergies sont de types différents : stockable ou de réseau, àtarif constant ou périodique, fossile ou renouvelable, etc. De même,les générateurs ont leur qualité propre ; par exemple, complexemais performant, simple et bon marché, etc.

Figure 4 – Schéma de principe de plancher solaire direct avec appoint chaudière

Vased'expansion

Sonde ballon

Compteurvolumétrique

casse-pression différentielle

Réseaude plancherchauffant

Ballon destockage

eauchaudesolaire

Exemple :

l’air extérieur se réchauffe dans cette circulation avantd’être introduit dans le local ou de venir céder sa chaleur à un évapora-teur de pompe à chaleur.


Les combiner peut apporter des avantages car on met à profit cesdifférences pour employer chaque générateur et chaque énergiedans les meilleures conditions :

— 1er cas : on utilise le générateur le plus performant en base,c’est-à-dire pour assurer, durant toute la saison de chauffage,l’essentiel de la génération ; on utilise l’autre en appoint, durant lasaison. Avec 40 % de la puissance de base, on peut assurer 80 % dubesoin utile. Par exemple : chaudière à condensation en base etchaudière normale en appoint ;

— 2e cas : on utilise une chaudière en pointe lorsque sa chargeest élevée et une pompe à chaleur sur air extérieur en relève lorsquesa performance est élevée ;

— 3e cas : on utilise en fond un chauffage central à eau chaude etl’on évite de rencontrer des problèmes d’équilibrage thermique parl’emploi en complément de convecteurs électriques.

2.1.3 Distribution et émission de chaleur ou de froid

La distribution s’effectue à l’aide d’un fluide caloporteur dontle débit est inversement proportionnel à la capacité thermiquevolumique du fluide : deux fluides simples sont courammentemployés pour cet usage : l’eau (1 160 Wh · m−3 · K−1) et l’air

−3 −1

2.1.3.2 Inertie de la distribution

On prend en compte une inertie volumique IV (Wh · m−3 · K−1). Savaleur dépend des paramètres suivants :

— volumes et capacités thermiques du fluide contenu et du maté-riau contenant ;

— différence de température entre fluide de distribution etambiance à traiter.

Elle dépend donc beaucoup de la structure de la distribution (pareau ou par air).

Cependant, sa valeur relativement faible par rapport à l’inertiestructurelle limite son influence aux variations de température rapi-des que la régulation impose à la distribution. Cela peut entraînerune émission plus ou moins pulsée, avec une période de l’ordre dequelques dizaines de minutes.

2.1.3.3 Émission

Les émetteurs de chaleur sont de plusieurs types : certains fonc-tionnent par convection naturelle ou forcée, d’autres par radiation etbeaucoup combinent les deux.

Le choix d’un émetteur est capital ; il conditionne la bonne adap-


(0,38 Wh · m · K ).

À cause de sa grande capacité thermique volumique, le fluide leplus employé, notamment en France, est l’eau en raison de sa miseen œuvre facile, de la détection rapide de ses fuites et d’une longuehabitude.

L’air nécessite des débits beaucoup plus importants, ce quientraîne des conduites de plus gros diamètre dont les fuites sontplus difficilement décelables et il peut générer des bruits gênants ;par contre, il supprime la fonction émission et son inertie thermiquerelativement faible est avantageuse dans les locaux très isolés.Cependant, le système est ouvert sur l’extérieur, ce qui le rend trèssensible aux perturbations (ouvrants, vent, etc.) et diminue grande-ment sa stabilité de fonctionnement.

La vapeur d’eau et l’eau surchauffée sont des fluides parfoisemployés à cause de leurs grandes capacités thermiques ; elles sontplutôt utilisées dans les réseaux de chaleur.

2.1.3.1 Pertes dans le circuit

Compte tenu des surfaces de conduites très importantes, les per-tes devraient être énormes : en fait, dans tout le volume chauffé, lesconduites ne sont pas isolées et jouent partiellement le rôle d’émet-teur.

En dehors des volumes chauffés, il y a lieu :— de limiter la longueur des conduites ;— de les isoler soigneusement (gains de 2 à 4 % en maison indi-

viduelle et de 4 à 8 % en bâtiment collectif) ;— de veiller à leur bonne étanchéité, surtout avec l’air (pertes

potentielles très importantes) ;— enfin, de distribuer à la température la plus basse possible.

Le chauffage à basse température (de 25 à 40 ˚C) est une tendancequi se répand rapidement. Il présente de nombreux avantages : uti-lisation de générateurs modernes à haut rendement, diminution depertes en distribution, facilité de régulation et augmentation duconfort due à une température plus régulière.

Un circuit de distribution est souvent complexe ; il comporte desvannes qui permettent un équilibrage correct des débits. On peutainsi répartir les débits afin d’assurer un niveau de températureconvenable dans toutes les pièces du bâtiment ; cette opération sedénomme équilibrage thermique. En immeuble collectif et dans lesbâtiments du tertiaire, cette opération délicate à réaliser, doit êtrerelativement fréquente, mais peut améliorer sensiblement les résul-tats (gains de 3 à 8 %).

tation de l’installation de chauffage au besoin utile et à ses varia-tions. Le choix doit se faire en fonction des caractéristiques du localà chauffer (volume, hauteur, inertie, etc.) et de l’activité qui s’yexerce (sédentaire, mobile, bruyante, selon les conditions d’habille-ment, etc.). Cette remarque est d’autant plus vraie que l’activité estplus spécifique (entrepôt, élevage, piscine, etc.).

En règle générale, il y a lieu de rechercher, selon le local :

— l’homogénéité de température, par convection, si la hauteur deplafond est basse ;

— le chauffage des objets et des personnes par rayonnement si lahauteur de plafond est élevée, afin de ne pas y accumuler, desmasse d’air plus chaud (gradient vertical de température). Cet objec-tif peut être atteint par l’emploi de grandes surfaces d’émission àbasse température (plancher, ou plafond chauffant, à eau chaude ouélectrique). L’effet de rayonnement permet de baisser un peu la tem-pérature de l’air de la pièce et conduit alors à une légère économiede chauffage ;

— une inertie d’émission adaptée aux variations de besoin utile :si ces dernières sont lentes, une forte inertie (plancher chauffant ougros radiateurs) favorise le confort par un maintien de latempérature ; si elles sont rapides, une faible inertie est préférable(petits radiateurs, convecteurs ou chauffage par air) ;

— une émission à basse température diminue le gradient d’émis-sion et rend cette dernière plus sensible à toute variation de tempé-rature du local, d’où une autorégulation de l’émission favorable àson rendement et au confort de l’occupant ;

— un niveau sonore de l’émetteur adapté à celui du milieu : toutlocal de séjour (lieu de passage, bureau, salle de séjour, etc.) tolèreun léger niveau sonore à l’émission [30 à 35 dB(A), ventilation parexemple] ; dans un local calme (chambre à coucher), il faut l’éviter.

Parmi les générateurs-émetteurs, on peut signaler deux grandescatégories de matériels :

— les appareils de faible puissance, destinés au chauffage d’uneseule pièce, tels que les convecteurs électriques ;

— les appareils plus puissants, qui assurent en plus, surtout endemi-saison, le chauffage des pièces voisines : poêles, radiateurs àgaz (avec cheminée ou à ventouse), pompe à chaleur réversible air-air, etc. Ce mode de chauffage, très utilisé dans les maisons indivi-duelles campagnardes, impose certaines contraintes (ouverture per-manente des portes) et n’assure par une distribution de chaleur trèséquilibrée, ce qui n’est pas forcément un inconvénient.


2.1.4 Ventilation économe

Le renouvellement d’air d’un local est nécessaire afin d’y mainte-nir la qualité de l’air, surtout s’il y a des occupants. Les principauxdéfauts à combattre sont :

— l’accumulation de dioxyde de carbone et de vapeur d’eau dueà la respiration, à la combustion, à la cuisson ou aux soinssanitaires ;

— l’accumulation de mauvaises odeurs.

D’autres contraintes peuvent également intervenir : par exemple,risques de fuite de gaz combustible.

Le taux de renouvellement d’air suscite un débat qui n’est pasachevé : diminuer les débits de ventilation permet de réduire lesdéperditions thermiques, mais nuit à la qualité de l’air intérieur. Denombreux travaux internationaux sont en cours mais aucune posi-tion définitive n’est retenue. Il importe, du point de vue des écono-mies d’énergie, de maîtriser le débit de renouvellement d’air et de lemaintenir le plus exactement possible, à chaque moment, au mini-mum hygiénique fonction de la présence des occupants.

Ce renouvellement d’air se fait de diverses façons.

2.1.4.1 Ventilation naturelle

La ventilation est dite naturelle si elle est simplement due à de

Dans le cas de la ventilation mécanique, un abaissement nocturnedu débit d’air (par exemple de 30 %) se justifie par la diminution desactivités ; il est souvent réalisable et procure des économies d’éner-gie intéressantes (de 5 à 10 %).

Renouveler, en permanence, un débit d’air de 1 m3/h consomme25 kWh/an (déperditions thermiques plus consommation électriquedu ventilateur). Cela représente une part non négligeable des déper-ditions thermiques d’un bâtiment : de 10 à 30 % selon le degré del’isolation de l’enveloppe. Dans bien des cas, à l’exception de celuides petits logements, les débits d’air renouvelés peuvent être dimi-nués de 20 à 30 %.

Modifier l’état de la ventilation d’un local coûte très cher ; en par-ticulier, y installer des gaines techniques non prévues à l’origine esttrès difficile. On peut cependant signaler qu’il existe des expériencesoù des gaines ont été installées à l’extérieur des bâtiments, à l’occa-sion d’une réhabilitation de façades.

2.1.4.3 Interventions sur la ventilation

Les interventions ont été évoquées (§ 2.1.4.1 et § 2.1.4.2). Ellessont de deux types essentiellement, interventions sur les bouches etinterventions sur l’extracteur.

Les interventions sur les bouches consistent au nettoyage ou auremplacement des unités terminales lorsqu’elles sont encrassées


BE 9 021

−

9

petites ouvertures spécialement aménagées à cet effet, reliées ounon à des gaines, et complétée par les défauts d’étanchéité desouvrants (portes ou fenêtres) ou par leur ouverture temporaire ; elleest donc variable et très sensible au vent.

Pour fixer les idées, on peut retenir les ordres de grandeur sui-vants, pour une ouverture de 1 cm

2

:— 0,3 m

3

/h en site urbain ;— 0,5 m

3

/h en site rural ;— 1 m

3

/h en site venté.

L’amélioration de l’étanchéité des ouvrants se fait aisément et àpeu de frais à l’aide de

joints

:— soit en injectant des pâtes élastiques au silicone ;— soit avec des lames métalliques souples clouées, de fiabilité

meilleure.

Quant aux parois opaques hétérogènes, leur étanchéité n’est pastoujours bonne ; des fuites se décèlent souvent aux joints et en par-ticulier dans les angles. Dans ce cas, des points froids apparaissent,avec condensation et dégradation rapide.

2.1.4.2 Ventilation mécanique

Dans un

local très étanche

, la ventilation doit être mécanique,soit :

— par

extraction simple

placée dans les pièces de service avecentrée d’air dans les pièces principales au moyen de petitesouvertures ;

— par insufflation d’air placée dans les pièces principales et éva-cuation par les pièces de service ;

— par double flux (insufflation et extraction) au moyen d’un dou-ble circuit de gaines et de ventilateurs ; on parle alors de ventilationmécanique contrôlée (VMC). Celle-ci n’a de sens que si l’étanchéitédu bâtiment est suffisante et l’ouverture des ouvrants limitée austrict minimum. Cette disposition est nécessaire dans le cas d’unlocal climatisé.

Les déperditions thermiques par ventilation Dv, sont importanteset données par la relation :

Dv = QCp (θi − θe)

avec Q débit d’air renouvelé,

θi température intérieure,

θe température extérieure,

Cp capacité thermique de l’air.

ou hors d’usage. Ces interventions ne sont pas chiffrées, simple-ment parce que l’état des bouches varie d’un local à l’autre, et que lavisite d’un expert n’aura pas permis d’affecter un coefficient de mau-vais fonctionnement à chacune d’entre elles. Plus qu’une économie,il s’agit par cette intervention de conserver en bon état le bâti : unemauvaise aération des locaux porte préjudice à la conservation dubâtiment, et par là même au moral et à la santé des occupants.

Les interventions sur l’extracteur, mis à part ici aussi l’entretiennécessaire au bon fonctionnement, concernent d’abord la marchede l’appareil. La possibilité d’arrêter la marche du ventilateur ou deréduire son débit pendant certaines périodes ne peut s’appliquerqu’à des locaux à usage intermittent, c’est-à-dire les bureaux et leslocaux d’enseignements. Ces interventions, surtout l’arrêt, entraî-nent des économies non négligeables sur la consommation électri-que du ventilateur et sur la consommation de chauffage.

Le remplacement des appareils anciens avec un mauvais cosinusϕ, ou la pose de condensateurs, entraîne une diminution de l’éner-gie réactive.

Une économie financière est réalisable dans le cas d’un tarif vert[Form. BE 9 022] avec une tangente ϕ supérieure à 0,40. On peuttrouver le cas, la nuit lorsque la VMC est seule à fonctionner.

La récupération de chaleur obtenue par l’installation d’un échan-geur sur l’air extrait offre de l’énergie thermique gratuite pour leréchauffage de l’air introduit (échangeur air/air) ou le préchauffagede l’eau (échangeur air/eau), mais la consommation électrique duventilateur est majorée à cause de l’augmentation de perte decharge due à l’échangeur.

2.1.5 Eau chaude sanitaire (ECS)

Hors une réduction des besoins, les économies d’énergie sur leservice d’eau chaude sanitaire proviendront d’une intervention oud’une combinaison des interventions sur les systèmes (encadré 1).

Comme pour le chauffage, la génération peut être :— divisée, c’est-à-dire située près des points de puisage ;— centralisée par logement ou individuelle ;— centralisée par immeuble ou collective ;— centralisée et distribuée à chaque immeuble par un réseau.

Il est souvent pratique de lier la production d’eau chaude sanitaireà celle du chauffage, sur le plan du choix de l’énergie et aussi surcelui de la génération. En fait, pour les petites installations (généra-tion individuelle ou collective en petit immeuble), on utilise un


générateur mixte afin de diminuer les investissements. Son choixdépend de la disponibilité et du coût de l’énergie.

2.1.5.2 Distribution

Comme pour le chauffage, les pertes sont proportionnelles à lalongueur du circuit de distribution. En saison de chauffe, ces pertessont récupérées pour le chauffage des locaux dans la mesure où cecircuit passe dans le volume chauffé. En dehors de cette période ethors du volume chauffé, ces pertes ne sont pas récupérées.

Pour réduire les pertes, les mesures suivantes sont conseillées :

— pour la partie privative de la distribution, limiter la longueurdu circuit : au-delà d’une longueur de 10 m environ, il est préférabled’installer un générateur instantané proche du point de puisage (parexemple, cas d’un évier situé loin de la salle de bain) ;

— pour la partie collective, la boucle de distribution constitue lasource principale de pertes thermiques, surtout si elle est localiséedans les parties communes (cage d’escalier) ; ces pertes représen-tent de 30 à 60 % de l’énergie consommée. Afin de les minimiser, ilconvient :

• de calorifuger soigneusement les tuyauteries de distributionsoit par des coquilles, soit par insufflation de mousse ou empilagede granulés dans les gaines de passage des tuyauteries,

• de colmater les gaines pour éviter une circulation d’air, partirage naturel,

Encadré 1 – Interventions eau chaude sanitaire

1. Sur la tarification• Autorisation de marche par horloge tarifaire• Accumulation de nuit• Fonctionnement du brassage en fin de période nuit2. Sur la production• Abaissement de la température de production• Détartrage des épingles chauffantes• Calorifugeage des ballons• Adaptation du stockage aux besoins• Décentralisation suivant les usages ou les principes• Comptage eau froide du ballon ECS• Comptage électrique• Remplacement des appareils vétustes• Systèmes de récupération de chaleur3. Sur la distribution• Calorifugeage des tuyauteries• Remplacement du bouclage par le traçage• Séparation du réchauffage de la boucle• Température de boucle autorisée pendant l’inutilisation


Le deuxième critère retenu dans ce choix est celui du confort,lequel s’apprécie par les caractéristiques souhaitées pour lepuisage : débit, fréquence, niveau et constance de la température.

Le troisième critère pris en compte est celui de la longueur de ladistribution : mieux vaut un générateur supplémentaire qu’une lon-gue distribution. On peut même envisager une solution mixte :génération, stockage et distribution à température faible (35 à 40 ˚C)et surchauffe près du point de puisage.

Les rendements de génération sont très variables ; en particulier,ceux des générateurs instantanés sont assez faibles car il y a despertes importantes à la fin de chaque puisage. Pour les générateursmixtes :

— en période de chauffage, les pertes à l’arrêt sont récupéréespar le chauffage ;

— en période de non-chauffage, ce sont de véritables pertes.

2.1.5.1 Stockage

Son volume doit être calculé en fonction des caractéristiques dupuisage (débits et périodicité) et des tarifs de l’énergie (heures creu-ses). Dans l’habitat, on constate deux grandes périodes de pointepour l’utilisation : le matin et le soir, avec une petite pointe complé-mentaire en milieu de journée.

En stockage individuel, un ballon de forme cylindrique vertical,avec une arrivée d’eau froide à la base et un départ d’eau chaude entête, permet un fonctionnement du stockage avec effet piston : l’eaufroide déplace l’eau chaude avec un front à fort gradient de tempé-rature et sans mélange ; cette disposition permet une fourniturecontinue d’eau à la température désirée malgré un chauffage pério-dique de durée limitée.

En stockage collectif, un effet voisin peut être obtenu par l’emploide deux ballons en série, le premier servant au préchauffage et lesecond au chauffage définitif.

L’isolation du ballon de stockage est le principal élément dont ilfaut tenir compte dans l’appréciation du rendement ; l’isolation soi-gnée des points de fixation et celle des tuyauteries de raccordementsont également des éléments importants. Enfin, ces déperditionsétant, en gros, proportionnelles à la surface, elles sont proportion-nelles à V 2/3 ; les stockages de grand volume ont donc des pertesrelativement plus faibles que ceux de petit volume.

• dans la mesure où l’on accepte une fourniture d’eau tiède oufroide la nuit, de diminuer, ou de supprimer le bouclage nocturne,ce qui apporte une économie proportionnelle à la durée de cettediminution.

Si de telles mesures ne peuvent être prises, il convient alorsd’envisager de remplacer la boucle par une production individuelle.

Un traçage de la boucle par un cordon électrique permet d’endiminuer, voire d’en annuler le débit, tout en conservant une fourni-ture rapide d’eau chaude. Cela réduit ou annule la consommation dela pompe de circulation mais diminue peu les pertes thermiques decette boucle.

2.1.5.3 Émission

Deux techniques sont possibles :

— produire l’eau chaude sanitaire à la température désirée ;encore faut-il que cette demande soit identique pour chaquepuisage ;

— produire l’eau chaude à une température plus élevée et adap-ter cette dernière par mélange avec de l’eau froide. Le rendementglobal sera un peu plus faible, mais le service rendu sera meilleur ;les mitigeurs thermostatiques modernes sont précis et fiables.

Une cause importante de pertes est constituée par les fuites aurobinet (ou ailleurs) : une goutte par seconde correspond à uneconsommation de 1 à 2 m3/an, soit 2 à 5 % d’une consommationfamiliale ; un entretien périodique de l’installation est nécessaire.

Le coût de production d’eau chaude sanitaire dépend de l’énergieemployée ; elle est également liée à la consommation de chauffage.

Pour fixer les idées, on peut citer les chiffres (en F TTC/m3, horscoût de l’eau) concernant l’habitat (tableau 3).

2.1.5.4 Contrôle

2.1.5.4.1 Régulation

En production instantanée au gaz, la régulation comporte unevanne qui règle le débit du gaz selon la température désirée. Un sys-tème aussi rudimentaire s’adapte mal aux variations des débitsd’eau et la température obtenue est assez variable, d’où un rende-ment et un confort moyens.

• Pose d’un mitigeur thermostatique au départ• Production terminale ou décentralisée


(0) — ne pas dépasser 160 à 180 ˚C comme température de cuissonpour une friteuse, etc.

2.1.6.2 Appareils performants

Récupérateurs de chaleur : placés sur la gaine d’extraction d’airde la cuisine, ils récupèrent une quantité de chaleur importante. Ladifficulté rencontrée est celle de leur encrassement par les graisses ;les échangeurs à plaques de verre paraissent les mieux adaptés àcet usage.

La chaleur récupérée peut servir à réchauffer l’air frais de renou-vellement ou à préchauffer l’eau chaude sanitaire, en particulier enutilisant une pompe à chaleur air/eau.

Four à convection forcée : l’action du ventilateur favorise l’homo-généité de la température et la rapidité de la cuisson. Cette techni-que permet une économie d’énergie allant jusqu’à 50 %.

Brûleur séquentiel à gaz : il permet de bien maîtriser l’apport dechaleur tout en conservant un rendement optimal car le rapportcombustible sur comburant est peu modifié.

Machine à laver la vaisselle avec récupérateur de chaleur : l’airextrait est très humide ce qui rend efficace une récupération pour lepréchauffage de l’eau.

Tableau 3 – Coût (1995) de l’ECS en logement individuel

(en F TTC/m3)

Caractéristiques

Maison individuelle

(70 m2)

Habitat collectif

(65 m2)

Bâtiment construit avant 1955 ; production :

– par ballon électrique .......... 36 39

– au gaz individuel ................ 18 16

– au fioul domestique ........... 22 24

Bâtiment construit depuis 1983 ; production :

– par ballon électrique .......... 37 39

– au gaz individuel ................ 21 15

– au fioul domestique ........... 20 22

Source : fiches ADEME


En production à accumulation électrique, c’est un thermostat quicommande le fonctionnement du générateur : selon l’abonnementsouscrit, ce dernier est susceptible :

— d’un fonctionnement potentiel continu ;— d’un fonctionnement potentiel discontinu, par exemple en

heures creuses.

La sonde de température se recouvre peu à peu d’un dépôt de cal-caire et le point de consigne du stockage dérive vers le haut, ce quientraîne une baisse du rendement si, de temps en temps, on ne pro-cède pas soit à un nettoyage du capteur, soit à un réajustement dupoint de consigne.

2.1.5.4.2 ProgrammationEn génération individuelle électrique, il devient avantageux d’uti-

liser le tarif heures creuses dès que la consommation devient suffi-sante (supérieure à 35 L/j). De plus, il peut être intéressant deprogrammer la période de chauffage à l’aide d’un relais-décaleurpour assurer la mise en température optimale juste avant la fin decette période ; les déperditions du ballon seront alors limitées leplus possible, ce qui optimise le rendement (gains de 2 à 3 %).

2.1.6 Cuisson

2.1.6.1 Bonnes pratiques de gestion

Les économies les plus importantes peuvent être obtenues parune bonne utilisation des appareils existants, au moyen des recom-mandations suivantes :

— arrêter le fonctionnement des appareils en dehors des pério-des de cuisson ;

— limiter la durée de préchauffage des appareils, de 5 à 20 minselon le cas ;

— donner la priorité à la propreté des appareils : nettoyer les fil-tres toutes les semaines, les ailettes des échangeurs tous les mois,et périodiquement les gaines de ventilation ;

— ne pas laisser la porte du four à rôtir ouverte ;— vérifier périodiquement le bon fonctionnement du ventilateur

du four à convection forcée et le garnir au maximum en enchaînantles cuissons ;

— mettre en veilleuse la marmite dès l’ébullition ;— respecter exactement le temps de cuisson pour un cuiseur à

vapeur et l’utiliser pour la cuisson de divers aliments en mêmetemps ;

2.1.7 Usages spécifiques de l’électricité

2.1.7.1 Éclairage performant

Il est aisé de classer les interventions conduisant à un éclairageperformant en six familles :

— le remplacement des lampes et des luminaires ;— la réduction des temps de fonctionnement ;— l’optimisation de l’éclairage en fonction de la lumière

naturelle ;— l’adaptation du tarif électrique ;— le remplacement du matériel de distribution et de commande ;— le comptage.

2.1.7.1.1 MaintenanceL’efficacité des systèmes d’éclairage n’est pas constante dans le

temps : elle diminue pour les raisons suivantes :— salissure des lampes et luminaires : de la poussière plus ou

moins grasse selon l’activité du local se dépose et absorbe le fluxlumineux de façon importante : de 25 % par an dans les pièces pro-pres (habitat, bureaux, etc.) jusqu’à 50 % par an dans les ateliers ;

— baisse de l’efficacité des lampes par vieillissement, essentielle-ment due à des dépôts internes.

Dans les grands bâtiments, un programme de maintenance systé-matique pour nettoyage et remplacement des lampes en fonctionde leur durée de vie est nécessaire pour le maintien du confort sansaugmentation de la consommation des lampes.

2.1.7.1.2 ContrôleEn production de lumière, les perturbations ne constituent pas un

phénomène essentiel ; aussi la régulation est-elle peu développée.

Dans le bâtiment, on pourrait adopter des techniques récentespour adapter la génération de lumière à l’éclairement, au moyen dephotomètres. Une telle régulation permettrait d’intégrer les apportsgratuits naturels et fluctuants tout en conservant un éclairementconstant.

La programmation est, par contre, très utilisée ; elle peut générerdes économies d’énergie importantes :

Exemple : on peut retenir, comme durée d’usage d’une lampe,1 000 h pour une lampe à incandescence, 2 500 h pour un tube fluores-cent.


— par l’emploi de minuteries qui enregistrent une demande delumière et l’accordent durant une période prédéterminée de quel-ques minutes (couloirs, escaliers, etc.) ;

— par la division en zones d’un bâtiment complexe dont l’éclai-rage est assuré, au moyen d’une horloge, durant des périodes pré-déterminées.

Les économies d’énergie obtenues par de telles méthodes sontdifficiles à chiffrer car elles dépendent beaucoup des comporte-ments.

Certaines économies ne nécessitent aucune modification del’installation ; pour cela, il suffit d’appliquer des notions simples :

— utiliser au mieux l’éclairage naturel ;— éteindre l’éclairage inutile ;— régler et entretenir les minuteries ;— maintenir l’efficacité des luminaires par un entretien régulier.

Certaines font appel à un investissement léger, telles que :— fractionner les circuits pour limiter le nombre de lampes allu-

mées pour un usage donné ;— limiter la durée d’éclairage par des minuteries ou des

horloges ;— installer des luminaires bien adaptés à l’éclairement recherché.

D’autres, enfin, nécessitent des modifications notables de l’instal-lation telles que le remplacement de lampes à incandescence par

tionnant au R22 pour un sous-refroidissement de liquide de 5 K etune surchauffe utile à l’entrée du compresseur de 10 K.

Figure 5 – Influence des températures d’évaporation et de condensation sur l’efficacité du système frigorifique (d’après Les meubles frigorifiques de vente, G. RIGOT chez PYC édition)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9Coefficient de performance

-- 30 -- 25 -- 20 -- 15 -- 10 -- 5 0 5 10Température d'évaporation (°C)

Température decondensation 50 °C




des lampes fluorescentes. La puissance comparée des lampes pourun même éclairement est donnée [BE 9 020], tableau 5.

2.1.7.2 Froid alimentaire

Pour le froid domestique (réfrigérateur, congélateur ménager) leséconomies d’énergies, outre l’entretien régulier des surfacesd’échanges – dégivrage de l’évaporateur, nettoyage dépoussiéragedu condenseur – et les précautions d’installation (éloignement dessources chaudes, fours de cuisson, vitrages fortement ensoleillé...),résident essentiellement dans le choix des appareils qui se trouvemaintenant facilité par l’étiquette énergie (voir [BE 9 020], § 3.4,« Best practice » – Pratiques performantes).

Les installations de froid alimentaire professionnelles (souventdénommées froid alimentaire commercial) se trouvent principale-ment dans les commerces et les activités de restauration. Ellesrecouvrent deux familles distinctes :

— les équipements à « groupe logé », qui sont des systèmesautonomes et s’apparentent de ce fait aux appareils domestiques etpour lesquels on fera les recommandations analogues (mais iln’existe pas encore de système d’étiquetage des performancesénergétiques) ;

— les systèmes centralisés où divers équipements (meubles fri-gorifiques de vente) sont raccordés à un système unique de com-pression par un large circuit de distribution de froid.

Pour ces derniers systèmes les voies de réalisation d’économiesd’énergie sont (hors modification profonde de l’installation (2)) detrois types :

— action sur les températures d’évaporation : mise en place devolets ou rideaux sur les meubles frigorifiques de vente (MFV) ;

— action sur les températures de condensation : haute pressionflottante ;

— amélioration du cycle frigorifique : accroissement du sous-refroidissement.

Nota (2) : l’examen de l’ensemble des paramètres de dimensionnement et de fonction-nement des installations de froid alimentaire commercial centralisées, ainsi que des confi-gurations alternatives à la solution dite « à détente directe » dépasse le cadre de cet article ;on n’abordera ici que les actions d’économies d’énergie qu’il est possible de mettre enœuvre sur des installations existantes et sans modification des principes généraux de fonc-tionnement ni des organes ou composantes principales (compresseurs, condenseurs,MFV...).

Le coefficient de performance du système frigorifique est directe-ment lié à l’écart de température entre évaporateur et condenseurcomme illustré sur la figure 5. Ce graphique est caractéristique d’ungroupe motocompresseur hermétique ouvrable du commerce fonc-

2.1.7.2.1 Volet ou rideau en protection nocturne

La température d’évaporation maximale est déterminée par lanature des produits à conserver et l’efficacité de l’échangeur. Toute-fois, dans la distribution alimentaire, comme il est fait appel à desmeubles réfrigérés ouverts, les transferts de chaleur de l’ambiances’en trouvent augmentés ce qui impose d’abaisser la températured’évaporation ; en outre dans les magasins, les produits sont sou-mis à d’importants apports par rayonnement (du fait de l’éclairagenotamment). Un moyen de lutter contre ces différents apports, etdonc d’éviter d’avoir à abaisser inutilement la température d’évapo-ration, consiste à mettre en place, en période d’inoccupation, dessystèmes de volets ou de rideaux isolants pour fermer les meublesune partie du temps (tableau 4).

(0)

Tableau 4 – Utilisations préconisées des protections nocturnes (1)

Type de MFV Application Type de protections

Économie d’énergie (durant

l’utilisation)

Horizontal Froid négatif Rideau de nuit à enrouleur manuel

15 à 25 %

Couverture souple 8 à 15 %

Couverture rigide non isolée

15 à 30 %

Couverture rigide isolée

25 à 45 %

Vertical Froid positif Rideau de nuit à enrouleur manuel

12 à 30 %

Rideau de nuit motorisé

10 à 25 %

Couverture rigide non isolée

5 à 8 %

(1) D’après Les meubles frigorifiques de vente. RIGOT (G.), PYC Édition.


2.1.7.2.2 Haute pression flottante

Comme on l’a vu précédemment (figure 5), la température decondensation a aussi une influence notable sur l’efficacité du sys-tème frigorifique. Cette température dépend essentiellement decelle du médium de rejet et, dans le cas de l’air extérieur, peut varierselon la saison. Toutefois, la variation de la température de conden-sation a des répercussions sur le cycle frigorifique – modification dela haute pression – qui ne sont pas compatibles sans modificationavec le fonctionnement des compresseurs, la bonne alimentationdes évaporateurs, etc. Pour mettre en œuvre cette haute pressionflottante, il est nécessaire de remplacer les détendeurs thermosta-tiques classiques :

— par des détendeurs à orifices multiples qui permettent desvariations de la section de l’orifice de détente en fonction de l’évolu-tion de la haute pression ;

— par des détendeurs électroniques qui offrent le même serviceque les précédents mais avec une variation progressive plus fine(mais à un coût supérieur).

Les économies entraînées par ces dispositifs sont de 15 à 20 %des consommations des systèmes frigorifiques avec des économiesfinancières allant jusqu’à 25-30 %, car l’électricité est surtout écono-misée en hiver et en demi-saison, au moment où l’énergie élec-trique est au tarif le plus élevé.

Pression p

6

pcondensation

CompressionRefroidissement

Condensation

Fluide réfrigérant

234

1u

4u

4u 2u

Xu

3u

3u

1u


2.1.7.2.3 Accroissement du sous-refroidissement

L’accroissement du sous-refroidissement du liquide frigorigèneentrant dans le détendeur d’un cycle à compression est toujoursbénéfique à ce cycle (voir figure 6). En effet cet accroissement(θ3 − θ4) est obtenu par une diminution de la température θ4 donc del’enthalpie. La variation utile d’enthalpie dans l’évaporateur (h6 − h5)est donc accrue alors que le point 6 étant inchangé, le débit aspirépar le compresseur reste le même. La puissance frigorifique a doncaugmenté alors que les conditions de fonctionnement du compres-seur sont les mêmes, c’est-à-dire que la puissance qu’il absorbe estinchangée. Le coefficient de performance est augmenté et ce gainest d’autant plus important que l’enthalpie avant vaporisation du fri-gorigène est plus réduite. Pour un frigorigène donné et un écart detempérature entre condensation et évaporation fixé, le gain croît àpeu près linéairement avec le sous-refroidissement.

Il convient cependant d’insister sur le fait que le raisonnement ci-dessus n’est valable qu’à la condition de garder une température decondensation constante pour une température d’évaporation don-née. Augmenter le sous-refroidissement impose alors d’augmenterla surface d’échange du condensateur ou l’efficacité du transfertthermique par des processus divers. Sans intervenir dans ce sens,l’augmentation du sous-refroidissement se traduit par une augmen-tation de la température de condensation donc une augmentationde la puissance de compression. Le gain est alors aléatoire.

2.1.7.3 Moteurs et auxiliaires

De nombreux moteurs électriques sont en usage dans les bâti-ments. Il est possible d’envisager des économies d’énergie sur lesconsommations de ceux dont le fonctionnement est permanentcomme, par exemple, les pompes de circulation de chauffage ou lespompes de bouclage des circuits d’ECS.

Toutes les installations modernes comportent une distributionaccélérée au moyen d’un circulateur (pour l’eau) ou d’un ventilateur(pour l’air). Bien que la puissance électrique de ces appareils soit fai-ble (de 50 à 150 W par logement), leur fonctionnement ininterrompudurant 4 000 à 5 000 h entraîne une consommation non négligeable(de 300 à 600 kWh/an par logement).

Le fonctionnement d’un circulateur de bouclage d’ECS est égale-ment continu : 24 h sur 24 et 365 j/an. Sa consommation d’énergieest donnée figure 7 pour l’habitat collectif et pour les hôtels.

En immeuble collectif, leur consommation peut être réduite parl’emploi de deux circulateurs de puissance différente fonctionnantsimultanément ou alternativement selon l’importance du besoinutile.

À cela s’ajoute, dans le cas du fioul, le fonctionnement du brûleur(de 200 à 500 kWh/an par logement) et, s’il s’agit de fioul lourd, leréchauffage des bacs et des lignes. Pour des combustibles solides(bois ou charbon), il convient également d’alimenter la chaudière etd’en extraire les cendres ; cela entraîne aussi une consommationélectrique.

2.1.7.4 Autres usages

On décrit essentiellement ici, les interventions d’amélioration dela performance énergétique relatives à la bureautique.

2.1.7.4.1 Interventions sur l’informatiqueLes interventions sur l’informatique classées par familles sont :— le remplacement des matériels ;— la mise en place d’un dispositif de compensation de l’énergie

réactive ;— la réorganisation des réseaux de distribution ;— la mise en place d’un onduleur centralisé ;— la mise en place de dispositifs « antigaspillages » ;— le comptage.

■ Remplacement des matériels

Des constructeurs proposent des matériels répondant à un label« économie d’énergie » désigné « Energy Star » (§ 2.1.7.4.2). Ce label

Exemple : pour du R22 dans un cycle à compression monoétagéentre − 10 ˚C et + 30 ˚C, le gain (en %) est :

g = 0,75∆θ

avec ∆θ le sous-refroidissement (en K).

Figure 6 – Cycle thermodynamique monoétagé dans le diagramme enthalpie/pression

Enthalpie massique h

h5

p0

h6

Évaporation

5

6

0u


Figure 7 – Pompe de bouclage ECS

0,2Puissance (kW)

0,15

0,1

0,05

00 50 100 150 200 250 300

0 120 240 380

Habitat

Hôtels

Nombre de logements

Nombres de chambres


fixe la puissance maximale appelée en mode « veille » d’un micro-ordinateur et celle d’une imprimante « standard » (matricielle, lasernoir et blanc...).

Le choix de ce type d’équipement en micro-informatique estconseillé lors de l’achat de nouveaux matériels. Des gains sensiblespeuvent, en particulier, être apportés dans le cas d’une utilisationponctuelle du matériel (environ 50 % d’économie d’énergie pour 4 hd’utilisation discontinue dans la journée).

■ Mise en place de dispositifs « antigaspillages »

Des programmateurs « antigaspillages » peuvent être mis enplace dans les zones où l’équipement informatique est groupé et oùl’alimentation électrique le permet (réseaux de distribution élec-trique spécifiques pour l’informatique).

■ Mise en place d’un onduleur centralisé

Des gains sur les consommations électriques de l’ordre de 10 %sont envisageables par la mise en place d’un onduleur centralisé. Eneffet, son rendement est meilleur que ceux d’onduleurs de faiblepuissance installés sur chacun des postes.

Il faut envisager une telle solution lorsque les équipements infor-matiques sont groupés sur un réseau de distribution électriqueréservé à cet usage.

■ Comptage

Pour des équipements groupés, il est conseillé de mettre en placeun compteur divisionnaire pour mieux suivre les consommationsélectriques à mesure que le parc d’équipements bureautiques croîtdans le bâtiment.

2.1.7.4.2 Label « Energy Star »

EPA (Environnemental Protection Agency), l’agence pour la Pro-tection de l’Environnement des États-Unis a lancé en 1992 le pro-gramme « Energy Star Computer » en partenariat avec desconstructeurs d’appareils informatiques afin de fixer des spécifica-tions au niveau des puissances maximales à atteindre en mode« veille ».

Les matériels se référant à ce label doivent se mettre en mode« veille » au bout d’un temps d’inactivité paramétrable par l’opéra-teur.

Les niveaux à ne pas dépasser dans ce mode sont de :

— 30 W pour les boîtiers contenant l’unité centrale des micro-ordinateurs ;

— 30 W pour les écrans ;

— 30 W pour les imprimantes à capacité d’impression de15 pages par minutes ;

— 45 W pour les imprimantes de capacité supérieure à 15 pagespar minutes ainsi que pour les imprimantes couleurs « haut degamme » (lasers, sublimation...).

Pour information, en octobre 1994 la pénétration des produits« Energy Star », en terme de ventes, sur le marché nord-américainétait de 40 % pour les micro-ordinateurs et de 85 % pour les impri-mantes. En 1999, la quasi-totalité des appareils proposés à la ventesur ce même marché est « Energy Star ».

2.1.7.4.3 Label « Énergie 2000 »

Un autre label élaboré par la Suisse pourrait prévaloir sur le label« Energy Star ». En 2000, tous les matériels informatiques commer-cialisés doivent être conformes aux valeurs de puissance suivantesen mode « veille » :

— 10 W pour les boîtiers contenant l’unité centrale des micro-ordinateurs ;

— 30 W pour les écrans ;

— 2 W pour les imprimantes.

2.1.7.4.4 Recommandations STEM (ex NUTEK)

Depuis 1990, NUTEK (maintenant STEM), l’agence suédoise deDéveloppement Industriel et Technique, met en œuvre des program-mes de maîtrise de la demande en électricité (MDE).

L’un de ces programmes s’appuie sur la labellisation des maté-riels informatiques. Le tableau 5 présente les valeurs maximales depuissance proposées pour les deux modes suivants : « veille » et« extinction ».


(0) quelques semaines. De plus, la loi de chauffe n’est plus linéaire ettient mieux compte des courbes d’émission de chaleur.

2.1.8.2 Programmation d’intermittence

Pour de nombreuses raisons, on peut désirer changer le point deconsigne d’un local chauffé : c’est le phénomène d’intermittence.

■ Si le changement est périodique, on peut utiliser une horlogemécanique à programme journalier et/ou hebdomadaire ; des cava-liers permettent alors de déclencher la commande désirée. Ce typede programmateur convient bien à un ralenti nocturne ou de fin desemaine. Il est cependant souhaitable de tenir compte de l’inertie dubâtiment pour anticiper judicieusement la commande.

■ Si les changements sont complexes, soit que le bâtiment pos-sède plusieurs zones chauffées à usages différents, soit que la pério-dicité est plus compliquée, il faut faire appel à une horloge

Tableau 5 – Les deux alternatives du label NUTEK concernant les puissances des écrans en mode « veille »

et « extinction »

AlternativeDélai

de déclenchementPuissance maximale

et souhaitée

1re alternative :

– mode veille ............ 5 à 60 min après la dernière opération

30 W maxi, 15 W souhaités

– mode extinction .... 70 min après la dernière opération


2e alternative :

– mode veille ............ 5 à 30 min après la dernière opération


– mode extinction .... 70 min après la dernière opération


Les valeurs recommandées par NUTEK pour les autres équipements infor-matiques sont identiques à celles fixées dans le label « Energy Star ».

Le coût de ces différents systèmes va croissant, de 250 F pourun thermostat d’ambiance à 2 000 F-3 000 F pour une régulationpar loi de chauffe et jusqu’à plusieurs dizaines de milliers defrancs pour une régulation complexe (prix 2000). Dans ce der-nier cas, ils sont réservés aux bâtiments à usage tertiaire.


2.1.8 Régulation et gestion

Adapter la production au besoin n’est pas simple. Si l’on est exi-geant, on ne peut plus se contenter des automatismes simples misen place lors de l’apparition du chauffage central et l’on doit faireappel à une régulation, à une programmation, voire à une centraleprogrammable de contrôle.

2.1.8.1 Régulation

■ Système par tout ou rien

Les régulations anciennes comportent un thermostat placé sur legénérateur, maintenant sa température au niveau désiré ; une modi-fication manuelle de la consigne permet d’adapter sa puissance aubesoin saisonnier.

Les régulations plus récentes ont ajouté un thermostat dans lelocal chauffé, qui maintient la température entre les deux niveaux decoupure (différence de 0,5 à 1,5 K selon sa qualité).

■ Système par loi de chauffe

Il s’agit d’un système qui fait correspondre la température dufluide de chauffage à une température de référence, généralement latempérature de l’air extérieur, au moyen d’une sonde de tempéra-ture. Le générateur fonctionne en circuit fermé à température cons-tante et l’on règle la température du fluide distribué au moyen d’unevanne trois voies.

L’amélioration obtenue provient du fait que le système est continuet réagit à la source, à partir de la température extérieure. Cepen-dant, il ne tient aucun compte des apports gratuits, lacune que l’onpeut corriger en ajoutant une autre sonde sur la température inté-rieure ou par l’utilisation de robinets thermostatiques sur les émet-teurs à eau chaude.

La détermination des paramètres de la loi de chauffe est délicate,car on doit tenir compte de l’influence de l’inertie du bâtiment ; lameilleure façon d’y parvenir est l’expérience et le réglage parapproximations successives en hiver et en mi-saison.

Avec l’apparition des microcalculateurs, on peut aisément mettresur pied un système qui réalise de lui-même ces tests et se règle en

électronique complétée d’un microcalculateur programmable.

Dans un tel cas, il importe de tenir compte soigneusement desinerties du bâtiment et de l’installation ainsi que du supplément depuissance demandé au générateur par les remontées en tempéra-ture. Si ce dernier utilise une bi-énergie ou un tarif multiple, ilconvient également d’en tenir compte pour consommer en utilisantau mieux les possibilités tarifaires.

Une alimentation du programmateur sur batterie autochargeableest indispensable pour assurer un fonctionnement continu de l’hor-loge en cas de coupure de secteur.

2.1.8.3 Suivi de gestion

Tout système présentant un microcalculateur permet, à moindrecoût, d’apporter une aide précieuse à la gestion de l’exploitationpar :

— la détection automatique des défauts de fonctionnement avecémission d’une alarme ou déclenchement de l’installation ; la miseen mémoire de l’état antérieur au défaut autorise même une recher-che accélérée des causes de la panne ;

— l’enregistrement de chiffres clés (température, débit, pression)caractérisant le fonctionnement de l’installation, et qui permet d’enassurer un suivi efficace, aussi bien en exploitation qu’enmaintenance ;

— l’édition de journaux, qui permet d’assurer plus aisément lacomptabilité de l’exploitation et, éventuellement, d’aider à la factu-ration des dépenses partielles zone par zone et période par période.

Une telle utilisation de la micro-informatique n’est d’ailleurs quepartielle ; elle s’intègre peu à peu dans une gestion plus vaste desactivités du local ; on parle alors de domotique et cela concerne tousles aspects de la vie quotidienne.

■ Télégestion

L’exploitation d’installations énergétiques à distance, en particu-lier des chaufferies, et leur télégestion sont de plus en plus

L’économie d’énergie apportée par une intermittence dépendessentiellement de la durée de celle-ci et de l’inertie thermiquedu bâtiment :

— de 1 à 3 % pour une intermittence journalière,— de 3 à 5 % pour une intermittence de fin de semaine.Par contre, le coût d’une horloge est faible : quelques cen-

taines de francs.


pratiquées ; cela est rendu possible, depuis quelques années, par unensemble de progrès récents :

— qualité technique des matériels modernes dont le taux depanne est faible ;

— maintenance systématique des installations : mise au pointd’appareils automatiques locaux, présence de réseaux capables detransmettre ces informations (téléphone, réseau Transpac, liaisonsradio, etc.) ;

— mise au point de postes centraux capables de traiter les don-nées d’exploitation (télésurveillance), les données de gestion et defacturation (télégestion) et les alarmes (téléalarme).

2.2 Économies liées aux tarifs

flux de chauffage constant (nul par exemple) ; les régulateursmodernes procèdent de cette façon.

On classe parfois les bâtiments au moyen de leur inertie ; le CSTButilise les évolutions parallèles de l’inertie IS, et de la masse surfa-cique ρS, des structures courantes des bâtiments pour les répartir entrois classes :

— inertie faible ...................... ρS < 150 kg/m2 de surface habitable,— inertie moyenne ...... 150 < ρS < 400 kg/m2 de surface habitable,— inertie forte ........................ ρS > 400 kg/m2 de surface habitable.

L’inertie du bâtiment s’exprime alors par une pondération surfaci-que de chaque paroi de la forme :

À l’exception de bâtiments très légers et compte tenu du mobilier,la plupart des bâtiments ont une inertie moyenne ou forte. Cetteinertie doit être prise en compte dans la mise en œuvre d’une régu-lation.

On peut, en particulier, constater deux comportements inertielsdes bâtiments selon l’origine de la perturbation :

— si elle est d’origine extérieure (variation rapide de la tempéra-ture), l’inertie concerne essentiellement l’enveloppe des bâtiments ;le phénomène se traduit par une constante de temps plus ou moins

Tout cet ensemble, d’un coût d’investissement élevé, se renta-bilise par des résultats plus rigoureux, avec une baisse des fraisde maintenance (gain de 4 à 7 %) et une économie d’énergiedue à cette meilleure gestion.

Cette pratique se développe de plus en plus chez les exploi-tants assurant la maintenance d’un grand nombre de chauffe-ries.

ρS ρSi Si⋅( ) S⁄∑=


2.2.1 Optimisation tarifaire

Il est possible de réaliser des économies financières par un choixjudicieux du tarif de l’énergie, principalement dans le cas de l’élec-tricité. En effet l’alimentation électrique suppose un choix de com-promis entre la puissance nécessaire à souscrire en fonction desbesoins maximaux et la durée et le moment de l’utilisation des équi-pements. Cet exercice d’optimisation ne génère pas forcément deséconomies d’énergie, il peut même induire des surconsommations(pertes de stockage pour une consommation différée...) mais, dansla mesure où le tarif reflète les coûts économiques (voire environne-mentaux) de production et de distribution de l’énergie considérée, laminimisation du coût total est aussi bénéfique pour la collectivité.

2.2.2 Stockage, inertie, comportement dynamique

La plupart des descriptions précédentes sont statiques car ellessont relatives à des fonctionnements en régime permanent.

Or, des phénomènes inévitables viennent perturber la productionthermique :

— le besoin utile et la génération correspondante ne sont pas for-cément simultanés. Il se peut également que la génération ne puissepas suivre le besoin, par excès temporaire, voire par apparition debesoin négatif (ensoleillement important en période de chauffage) ;

— les matériaux utilisés pour la construction du bâtiment, pourson installation thermique et pour son ameublement, possèdentune capacité thermique non négligeable. En régime permanent,cette capacité ne joue aucun rôle mais, en régime transitoire, elleralentit toute variation de température intérieure ; on la désignesous le terme d’inertie thermique ;

— certains bâtiments ont un usage tel que le niveau de tempéra-ture demandée n’est pas constant, ce qui entraîne une variation dubesoin utile ;

— enfin, pour répondre à tous les besoins, les inerties peuventêtre insuffisantes ; il peut être alors utile d’en ajouter une supplé-mentaire sous forme de stockage.

2.2.2.1 Inertie

La mesure de l’inertie d’une structure est faite expérimen-talement : par exemple, en laissant dériver la température du local à

longue, mais a peu d’influence sur la consommation ou le confortdes occupants ;

— si elle est d’origine intérieure (apport gratuit, défaut de régula-tion, etc.), l’inertie concerne essentiellement la structure interne dubâtiment (y compris le mobilier) ; elle amortit plus ou moins bien lesvariations de température.

Quantitativement, l’effet de l’inertie mal prise en compte aug-mente la consommation par surchauffe ; cette perte n’excède pas3 % en saison froide, mais peut atteindre de 10 à 20 % en mi-saison.

2.2.2.2 Stockage

Pour le stockage, on considérera une inertie volumique IV(Wh · m−3 · K−1) qui se caractérisera par :

— sa capacité thermique volumique CV (Wh · m−3 · K−1) ;— sa puissance ou capacité de restitution (W · m−3), laquelle

s’exerce à court terme (heure), à moyen terme (jour) ou à long terme(mois) ;

— son rendement, qui est lié à sa forme (laquelle doit être com-pacte), à son isolation et à sa période d’utilisation.

Les techniques les plus employées utilisent la capacité thermiquevolumique d’un fluide ou de matériaux connexes :

— pour l’eau, on emploie un ballon cylindrique vertical isolé ;— pour l’air, on emploie une cavité remplie de matériaux solides

(galets, par exemple).

Certaines techniques utilisent l’enthalpie de changement d’état(ou chaleur latente) :

— stockage par congélation de l’eau : c’est le cas de certainespompes à chaleur où l’on stocke ainsi de l’énergie thermique, sousforme de glace, dans la source froide ;

— utilisation de boules remplies d’un liquide congelable : paraf-fine, cryolithe, etc.

Le rendement d’un stockage augmente avec son volume et sonisolation. Par contre, il diminue avec sa durée ; en pratique, on uti-lise des cycles :

— horaires, surtout dans l’industrie ;— journaliers, pour s’adapter à des variations tarifaires (produc-

tion d’eau chaude sanitaire la nuit) ;— hebdomadaires, pour les capteurs solaires.

On commence à utiliser les structures du sous-sol comme lieu destockage thermique saisonnier en nappe aquifère immobile – parinjection et prélèvement successif d’eau chaude – dans deux zonespeu éloignées servant respectivement de source froide ou chaude à


une pompe à chaleur réversible ; cette technique en améliore la per-formance.

2.2.3 Autoproduction d’énergie

Il existe des systèmes permettant une production « sur place »d’énergie, réduisant ainsi les pertes liées à la distribution et permet-tant également une valorisation maximale de l’énergie (cogénéra-tion) ou d’énergies locales (énergies renouvelables, réseau dechaleur...). Ces options font l’objet de développement particuliersdans d’autres articles de ce traité.

2.3 Approche « système »

Un bâtiment ne peut être considéré comme un empilage d’équi-pements, de composants ou de technologies et, par voie de consé-quences, le choix d’un ensemble d’optimums localisés ne conduitpas nécessairement, en matière de performance énergétique, à un

Figure 8 – Effet des réglementations sur la « qualité » d’un parc de bâtiments

Nombre debâtiments

Recherche etdéveloppement

Performance énergétiqueNiveauréglementaire

Situationactuelle

Situation future


optimum global.

Toute modification apportée à un bâtiment devra entraîner une ré-appréciation de l’ensemble des causes et consommations d’énergie.

C’est dans cet esprit qu’a été développée l’aide à la décision quiconduit à une prise en compte intégrée des différents paramètresinfluant sur la consommation énergétique d’un bâtiment.

3. Aide à la décision

L’aide à la décision dans le secteur du bâtiment se décline en deuxdémarches selon qu’il s’agit :

— de bâtiments neufs où la réglementation, en fixant des niveauxminimaux d’exigence, indique au maître d’ouvrage et aux concep-teurs les orientations de performance énergétique ;

— de bâtiments existants où il faut passer par des études préala-bles particulières : diagnostic, audit...

3.1 Réglementation énergie des constructions neuves

L’ensemble des éléments constitutifs d’un parc – ou segment deparc – de bâtiments peut être représenté, pour ce qui est de ses per-formances énergétiques selon une courbe en cloche du type courbede Gauss. Le réglementation vise à faire évoluer les caractéristiquesde l’ensemble du parc comme indiqué sur la figure 8 et pour cela àsupprimer d’abord les moins bons bâtiments offerts (ou présents)sur le marché. Toutefois, l’augmentation de la performance ne serépercutera sur les meilleurs qu’à condition que des actions deRecherche et développement les y amènent.

3.1.1 Voies d’expression réglementaire

En matière de réglementation, deux écoles s’affrontent : celle quiprône l’obligation de résultats par opposition aux défenseurs del’obligation de moyens. Dans le secteur du bâtiment ces deux voiesréglementaires se traduisent par un ensemble de choix qui ont leursavantages et inconvénients respectifs tels que représentés sommai-rement dans le tableau 6.

En France c’est l’option « obligation de résultat » qui a été choisieaprès une large concertation avec l’ensemble des acteurs concernésainsi qu’on peut le constater sur le rappel chronologique des régle-mentations énergétiques dans le bâtiment (cf. tableau A [Doc. BE9 023]).

(0)

Exemple : l’isolation renforcée de l’enveloppe d’un bâtiment peutconduire, même avec une chaudière de très bonnes performances, àun fonctionnement de cette dernière loin de sa puissance nominale,donc dans des conditions de rendement dégradées.

Tableau 6 – Comparaison des voies d’expression réglementaire

Voie réglementaire Mode d’expression Avantages Inconvénients

Obligation de résultats – Niveau d’isolation minimal pour l’enveloppe du bâtiment– Valeur maximale de consommation d’énergie

– Grande liberté de conception– Porte ouverte aux produits nouveaux

– Plus complexe de mise en œuvre et d’application– Plus difficile à contrôler

Obligation de moyens – Épaisseur minimale par paroi et par type d’isolant...

– Simplicité d’application et de contrôle– Outil de diffusion industriel

– Limitant pour la conception et pour l’innovationtechnologique


3.1.3 Résultats observés

Le traitement statistique des bases de données CEREN(5 200 logements sur les années 1990-1993) permet de constaterque l’on retrouve, sur les échantillons de logements construits auxdifférentes périodes réglementaires, les gains attendus pour chaqueétape (figures 10 et 11).

3.1.4 Rappel chronologique détaillé des différentes étapes réglementaires

Suite aux premiers chocs pétroliers, diverses mesures réglemen-taires ont été prises pour réduire les consommations d’énergie desconstructions neuves. Les étapes de renforcement successif des exi-gences, tant pour le secteur résidentiel que pour les bâtiments ter-tiaires sont énumérées dans le tableau A [Doc. BE 9 023].

3.2 Audit énergétique des bâtiments

Dans le secteur résidentiel et tertiaire, l’aide à la décision s’estprincipalement appuyée sur le diagnostic thermique, outil déve-

Figure 9 – Évolution des exigences relatives de consommation d’énergie du fait des réglementations énergie dans les logements neufs

1958 1974 1982 1989 2001 Années

100 %

50 %

-- 25 %

-- 25 %

-- 25 %

-- 5 à 10 %


3.1.2 Situation réglementaire actuelle

La réglementation française actuelle différencie les bâtiments delogements des autres bâtiments. Pour le secteur résidentiel, et dufait d’un dispositif d’encadrement important (ministère du loge-ment, Fédération des organismes de logements sociaux...) les per-formances minimales exigées ont fait l’objet de réajustementspériodiques tels qu’indiqués sur la figure 9.

À chacune des « étapes » réglementaires, les exigences en perfor-mance énergétique ont été renforcées par rapport à la situation deréférence précédente.

loppé et promu par l’ADEME dès sa création en 1982.

Le diagnostic thermique vise à établir une étude objective, com-plète et indépendante de considérations commerciales, destinée àaider le maître d’ouvrage dans le choix d’un programme de travauxadapté à l’état de son patrimoine et à ses possibilités financières. Uncahier des charges précis a été proposé afin, d’une part, de définirles critères d’attribution des aides publiques, d’autre part, de fixerdes limites claires et cohérentes de la prestation à réaliser. On trou-vera dans l’encadré 2 (situé en fin d’article) les éléments et conceptsde base du diagnostic énergétique qui doit couvrir toutes les éner-gies et tous les usages du bâtiment analysé, le diagnostic thermiquen’étant qu’une déclinaison de l’exercice, limitée aux usages chauf-fage et eau chaude sanitaire.

Figure 10 – Comparaison des consommations théoriques et observées de chauffage et d’ECS en maison individuelle équipée en chauffage central gaz ou électrique années 1990 à 1993, source CEREN, ADEME

4000

3000

2000

1000

0Avant 1975 Rég. 75 Rég. 77 Rég. 82 HPE 1*, 2* Rég. 89 HPE 3*, 4*

Consommation(kWh PCI/logement)

Surface = 100 m2, climat normal

CCI chauffage central individuelCEI chauffage électrique intégré

HPE = haute performance énergétique. Dénomination d'un label recompensant des constructionsprésentant une performance améliorée de 10 à 30 % par rapport à la référence réglementaire.

Réglementation

Consommation unitaire théorique CCI gaz

Consommation unitaire observée CCI gaz

Consommation unitaire théorique CEI

Consommation unitaire observée CEI


Figure 11 – Comparaison des consommations théoriques et observées de chauffage et d’ECS en logements collectifs équipés en chauffage central

4 000

3 000

2 000

1 000

0Avant 1975 Rég. 75 Rég. 77 Rég. 82 HPE 1*, 2* Rég. 89 HPE 3*, 4*

Consommation(kWh PCI/logement)

Surface = 70 m2, climat normal

HPE = haute performance énergétique

Réglementation

Consommation unitaire théorique CCI gaz

Consommation unitaire observée CCI gazConsommation unitaire théorique CEI

Consommation unitaire observée CEI


3.3 Gestion énergétique

La gestion énergétique comme outil d’économie et d’utilisationrationnelle de l’énergie repose sur deux principes généraux : suivrel’évolution des consommations (facturées, mesurées...) et les rap-procher de valeurs de référence (conventionnelles) ou cibles (moni-toring and targetting). Différentes démarches sont supportées parles pouvoirs publics pour contribuer à cette gestion :

— l’affichage des consommations ;— la comptabilité énergétique.

3.3.1 Affichage des consommations

L’objectif est d’informer le futur acquéreur ou locataire avant toutesignature de contrat de vente ou de location afin qu’il puisse orien-ter son choix vers des logements ou locaux à usage tertiaire deconception performante sur le plan énergétique. Il ne s’agit doncpas d’estimer avec précision quelle sera la consommation exacte dulogement ou du local, mais bien de pouvoir le comparer avec unautre. Les principes retenus pour l’affichage sont les suivants :

— les consommations affichées sont calculées sur la base deconventions. Seules les consommations d’énergie liées plus parti-

culièrement au bâtiment sont prises en compte dans la méthode decalcul : chauffage, eau chaude sanitaire, ventilation, climatisation ;

— en outre, pour l’habitat, il est aussi prévu d’afficher les autresusages pour un ensemble d’équipements type par logement, demanière globale et forfaitaire, pour que soit possible un affichage dela consommation totale ;

— pour les locaux à usage tertiaire, la consommation d’éclairagesera prise en compte ;

— l’affichage doit être exprimé en francs, les abonnementsseront pris en compte de façon conventionnelle dans le calcul ducoût du kilowattheure ;

— les vendeurs ou bailleurs seront responsables des informa-tions fournies pour la bonne application de la méthode.

■ Les principes des méthodes de calcul envisagées sont lessuivants.

● Pour le logement neuf :

— constructions conçues suivant les nouvelles règles ThC, optionC de la nouvelle réglementation thermique (NRT) : une estimationconventionnelle du coût des consommations d’énergie sera possi-ble au moyen d’une méthode de calcul de type DEL (adaptée parbâtiment) qui exploitera les données d’entrées des règles ThC ;

— des données climatiques locales seront appliquées pour le cal-cul des consommations ;

— le calcul des consommations sera effectué par bâtiment puisrapporté en francs par mètre carré. L’information sera donnée auconsommateur par logement avec une indication des limites de vali-dité et des amplitudes possibles de variation (position du logementdans le bâtiment, comportements extrêmes...) ;

— les maîtres d’ouvrage choisissant les solutions techniquesauront recours à des tableaux conventionnels basés sur la typologiede la construction (année de construction de l’immeuble, taille dulogement, type de chauffage, énergies utilisées, zones climatiques).

● Pour le logement existant : une méthode de calcul simplebasée sur la méthode de calcul des consommations d’énergie dechauffage utilisant des degrés-heures par décade pourra être utili-sée.

Pour les locaux à usage tertiaire proposés à la vente ou à la loca-tion, le champ d’application devrait concerner les bureaux dans unpremier temps :

individuel gaz ou électrique années 1990/1993, source CEREN, ADEME

La loi sur l’air et l’utilisation rationnelle de l’énergie du30 décembre 1996 prévoit l’obligation d’information sur lesdépenses d’énergie des bâtiments dans les conditions rappe-lées ci-après :

« Art. 22.Les décrets prévus à l’article 21 fixent les conditions dans les-

quelles les autorités administratives compétentes sont habili-tées à :

– [...]3˚ prescrire l’obligation de fournir une estimation normalisée

du montant annuel des frais de consommation d’énergie deslogements ou locaux à l’usage tertiaire proposés à la vente ou àla location et préciser les règles d’élaboration de cetteestimation. »


Encadré 2 – Les principes de base du diagnostic énergétique

Le diagnostic énergétique est un préalable. Préalable à l’avant-projet sommaire, préalable à la mission d’ingénierie, préalable à la mise enplace d’une comptabilité énergétique, il aide le maître d’ouvrage à décider, en connaissance de cause, chiffres en main, le programme desinterventions que nécessite son bâtiment. À lui ensuite de choisir des intervenants compétents, de faire réaliser les travaux et de les récep-tionner et enfin de gérer ses consommations énergétiques.

Loin d’être une analyse sommaire d’améliorations évidentes, ou un devis de travaux, le diagnostic est une méthode d’étude qui doit êtredéroulée dans sa totalité et qui se décompose en trois phases indissociables.

Cette méthodologie participe de la bonne collaboration de deux interlocuteurs coresponsables du résultat final attendu : le demandeur,maître d’ouvrage, et son conseil, appelé souvent diagnostiqueur.

1. Description de la prestationAfin que le maître d’ouvrage bénéficie d’un regard d’expert extérieur à l’établissement, le diagnostic devra être réalisé par un intervenant

ci-après dénommé le prestataire, ayant l’indépendance, la compétence nécessaire et les références attestant de cette compétence. Dans unsouci de qualité, ce prestataire s’attachera à respecter les règles suivantes :

— évaluer avec précision les économies d’énergie réalisables sur le bâtiment faisant l’objet d’une étude d’aide à la décision, et en chiffrerles conditions économiques de réalisation ;

— suivre une démarche rigoureuse explicitée et justifiée dans ses rapports d’études ;— être exhaustif dans ses recommandations et fournir toutes les informations objectives nécessaires au maître d’ouvrage pour décider

des suites à donner ;— ne pas privilégier a priori un type d’énergie ni certaines modalités de fourniture d’énergie ou de tout autre service (vapeur, froid, chaud,

air comprimé, électricité...) ;


— ne pas intervenir dans un établissement vis-à-vis duquel il ne présenterait pas toute garantie d’objectivité, notamment sur des instal-lations conçues, réalisées ou gérées pour l’essentiel par lui-même ;

— n’adjoindre aucune démarche commerciale concernant des biens ou services (ayant un lien avec les recommandations) au cours deson intervention.

Lors de ce diagnostic, le prestataire fera l’analyse de l’existant, en prenant en compte les modalités d’occupation et d’exploitation du bâti-ment, la nature des activités hébergées et les équipements en découlant, ainsi que tout autre paramètre pouvant peser sur les bilans ther-miques et énergétiques.

2. Modalités de réalisation du diagnosticCette approche nécessitera des mesures et une instrumentation de base (mesures de combustion, éclairement moyen, températures...) ;

elle s’appuiera également sur les données existant dans l’établissement et sur la compétence et l’expérience du prestataire.

2.1. Trois phases

La prestation devra toujours comporter les trois phases suivantes :— le relevé sur le site, examen et description précis et minutieux des locaux (utilisation, état du bâti et des installations, exploitation, usa-

ges spécifiques des énergies, équipements particuliers, consommations facturées...), examen des modes de gestion, contrats ;— exploitation et traitement des données recueillies : calculs et interprétations de ces derniers pour mettre en évidence les améliorations

à envisager, indication pour chaque intervention de son coût, des économies à attendre et du temps de retour brut des investissements ;— proposition(s) de programmes de travaux cohérents : adaptés aux caractéristiques propres de chaque bâtiment étudié, ces proposi-

tions sont présentées à part, dans le rapport de synthèse directement utilisable par le maître d’ouvrage, pour lui permettre d’orienter sonchoix de travaux dans les meilleures conditions de coût, de rentabilité et de délai, accompagnées d’un outil de suivi des consommations per-mettant d’apprécier les résultats.

2.2. Quatre points

En matière de diagnostic (couramment dénommé audit) énergétique, quatre points méritent d’être soulignés :— la phase initiale du diagnostic, le relevé (examen et description des locaux, entretien avec le maître d’ouvrage) représente la partie fon-

damentale de l’étude. La qualité des relevés, l’analyse rigoureuse des informations saisies, la pertinence des observations, la recherche despossibilités d’intervention, déterminent la justesse des calculs et des simulations ultérieurs et, par voie de conséquence, l’intérêt des inter-ventions techniques proposées... ;

— la phase centrale du diagnostic (exploitation et traitement des données) doit utiliser des méthodes de calcul adaptées aux bâtiments etaux équipements considérés. La méthode de calcul bien maîtrisée et le recours à l’informatique sont pratiquement indispensables ;

— le diagnostic ne préconise pas seulement des solutions pour réduire les consommations, mais doit également examiner des substitu-tions d’énergie possibles (biomasse, solaire, réseaux...) ;

— certaines interventions complexes ne sont que globalement évaluées au stade du diagnostic, les études complémentaires nécessairesdoivent alors être mentionnées. Lorsque les actions préconisées consistent à faire réaliser une étude complémentaire, le prestataire établiraen outre un court document correspondant au cahier des charges technique de l’étude proposée.


3. Qualités impérativesCette étude préalable doit réunir des qualités indispensables : rigueur du raisonnement et des calculs, exhaustivité des analyses et des

propositions et indépendance vis-à-vis de considérations commerciales, qu’il s’agisse de marques d’équipements ou de nature d’énergie.

3.1. Qualités du rapport

Le rapport, qui doit comporter deux parties, l’une à destination du maître d’ouvrage (rapport de synthèse et analyse de propositions),l’autre à destination de son responsable technique (rapport détaillé d’audit, outils de suivi et gestion), devra :

— être clair et lisible, la forme est importante, elle facilite la décision et incite aux travaux ;— donner l’avis de l’énergéticien, un conseil d’individu à individu par quelqu’un qui a passé du temps sur place, qui a rencontré les hom-

mes chargés de l’entretien ou de la gestion ;— fournir des informations suffisantes pour la réalisation des travaux préconisés et donc pour la consultation d’entreprises devant fournir

des devis ;— comporter des annexes techniques suffisamment complètes (pour vérifier un métré par exemple) ;— proposer des améliorations compatibles avec les possibilités financières du maître d’ouvrage ;— être remis en mains propres et commenté.

3.2. Qualités des méthodes de calcul

Ces méthodes et outils doivent :— être explicites : on donnera impérativement les références de la méthode, les détails des étapes et des hypothèses de calcul ;— être cohérentes et adaptées : il est illusoire de traiter tel ou tel point avec force détail et d’utiliser des éléments forfaitisés par ailleurs.

Les méthodes conventionnelles de type calcul réglementaire ne sont pas adaptées au bâtiment existant, elles ne doivent pas être utilisées

Encadré 2 – Les principes de base du diagnostic énergétique (suite)


— bureaux neufs : les solutions retenues pour le logement neufseraient applicables : tableaux conventionnels pour les bâtimentsde surface inférieure à 170 m2 et méthode de type DEL (dépensesd’énergie des logements) pour les autres ;

— bureaux existants : l’obligation d’un diagnostic par un techni-cien est à étudier ; cette disposition s’imposerait au-delà d’un cer-tain seuil de surface.

3.3.2 Comptabilité énergétique

De nombreuses approches sont possibles :

— suivi comptable et comparaisons pluriannuelles des factures ;

— suivi des consommations électriques et des abonnements,adaptation des puissances aux besoins ;

— examen des contrats et de leur fonctionnement ;— révision des choix énergétiques ;— présentation de bilans et de résultats avec indication des

efforts consentis ;— approche technique : diagnostic énergétique, comptage, choix

de matériels, examen des performances ;— mise en œuvre de systèmes automatisés de suivi et de comp-

tage, etc.

La gestion énergétique, c’est le recueil et le traitement d’unensemble d’informations et la mise en œuvre de moyens pour tirerle meilleur parti possible des installations et équipements tout en

pour le diagnostic ;— utiliser des grandeurs physiques : coefficients et ratios peuvent constituer des points de repère utiles mais ne peuvent remplacer mesu-

res et calculs ;— offrir la rigueur et la souplesse nécessaires pour permettre d’effectuer une comparaison des consommations dites réelles (celles fac-

turées ou mesurées), avec les consommations calculées et pour la simulation des combinaisons d’améliorations possibles ;— être automatisées : sans être impératif, le traitement informatique des données recueillies est plus fiable, plus rapide et plus souple.

3.3. Qualités du diagnostiqueur

Les meilleurs méthodes et outils ne sont rien sans le discernement du diagnostiqueur qui doit avoir :— une bonne connaissance technique et pratique des bâtiments existants et de leurs équipements techniques, notamment énergétiques ;— la compétence, l’esprit critique et une bonne dose d’imagination pour proposer des améliorations opportunes, évoquer les finance-

ments et les mécanismes administratifs de prise de décision... ;— un bon contact humain, les données à recueillir sont à la fois qualitatives et quantitatives, et cela requiert de la psychologie pour ne

pas faire naître de conflit avec les interlocuteurs ;— enfin une rigoureuse indépendance de considération commerciale est indispensable.

3.4. Devoirs du maître d’ouvrage

Le maître d’ouvrage, demandeur de l’étude a également des obligations à remplir ; elles se situent, par rapport à la prestation.

Avant : bien connaître le cahier des charges et donc l’étendue de la prestation à exiger du professionnel, le choisir avec soin en ayant déjàrassemblé toutes les informations et les documents utiles.

Pendant : accompagner ou faire accompagner le prestataire par la ou les personnes impliquées au quotidien dans la gestion techniqueet/ou énergétique du bâtiment considéré.

À la remise du rapport : vérifier la conformité de la prestation au cahier des charges, valider les hypothèses retenues.

Après :— retourner à l’ADEME la fiche de synthèse dûment complétée ;— mettre en œuvre rapidement les interventions préconisées ne nécessitant que peu d’investissements ;— faire chiffrer, par des entreprises, les travaux rentables nécessitant des investissements plus conséquents ;— faire vivre les éléments de suivi par la mise en place d’une comptabilité énergétique.


conservant au moins le même niveau de service, voire en l’amélio-rant.

4. Rentabilité des investissements d’économie d’énergie

4.1 Temps de retour brut

Le temps de retour brut permet de comparer entre elles des solu-tions ayant des durées de vie analogues et il doit évidemment êtreinférieur à la durée de vie de l’équipement ou de la solution consi-

ques éléments, pour une première réponse à cette question, peu-vent être trouvés dans le tableau 7 [tiré de Promoclim A du 10 mars1978 (COSTIC)].

(0)

Le temps de retour brut est le rapport du montant de l’inves-tissement au montant des économies de charges d’exploitation(économies d’énergies augmentées ou diminuées des coûts demaintenance par rapport à la solution initiale).

Tableau 7 – Durée de vie moyenne des équipements pour le calcul économique

ÉquipementDurée de vie moyenne

(an)

Chaudière :

– en fonte .................................................. 30 à 50

– en acier .................................................. 10 à 20

– murale à gaz .......................................... 10

– générateur d’air chaud ......................... 15

– brûleur ................................................... 8 à 12

Corps de chauffe :

– en acier .................................................. 15 à 20

– en fonte .................................................. 50


déré.

4.2 Coût global actualisé

Sa principale difficulté découle de la détermination d’une duréede vie raisonnable pour chacun des matériels de l’installation. Quel-

C’est la somme, en unité monétaire, sur un horizon économi-que donné, des coûts initiaux et différés convenablement actua-lisés.

Convecteur électrique ............................. 10

Ventiloconvecteur ................................... 8

Ventilateur ................................................ 5

Réservoir à fioul ....................................... 15 à 20

Production d’eau chaude sanitaire :

– ballon électrique ................................... 12

– chauffe-eau électrique instantané ....... 8 à 12

– chauffe-eau à gaz .................................. 10

Systèmes de régulation .......................... 12 à 15

Documents

Maîtrise de l’énergie dans les bâtimentscregen.free.fr/Guides%20d'audit/Ma%EEtrise%20d'%E9nergie%20dan… · mation d’énergie dans les bâtiments est responsable d’émissions