UTILISATION RATIONNELLE DE L'ENERGIE DANS LE BATIMENTcregen.free.fr/Guides/Manuel%20du%20Diagnostic%20Energ%E9tique/chap1... · U.R.E. Bâtiment : Guide d’audit énergétique 1999

UTILISATION RATIONNELLE DE L'ENERGIE

DANS LE BATIMENT

GUIDE D'AUDIT

ENERGETIQUE

1999

U.R.E. Bâtiment : Guide d’audit énergétique 1999 1. PRESENTATION GENERALE

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GUIDE D’AUDIT ENERGETIQUE 1999

SOMMAIRE 1. PRESENTATION GENERALE 1.1. Organisation du diagnostic 1.2. Bilans d’intervention 1.3. Calculs des bilans 2. LES ENERGIES 2.1. L’électricité et ses tarifs 2.2. Les combustibles gazeux et leurs tarifs 2.3. Les combustibles liquides et leurs tarifs 2.4. Les combustibles solides et leurs tarifs 2.5. Les énergies naturelles (dites renouvelables) 3. EAU CHAUDE SANITAIRE 3.1. Les services d’eau chaude sanitaire 3.2. Les bilans d’eau chaude sanitaire 3.2.1. Combustible 3.2.2. Electricité 3.3. Les interventions sur l’eau chaude sanitaire 3.3.1. Combustible 3.3.2. Electricité 3.3.3. Eau chaude sanitaire solaire 4. VENTILATION ET INFILTRATIONS 4.1. Les éléments de la ventilation 4.2. Les bilans de la ventilation 4.3. Les interventions sur la ventilation 5. BATI 5.1. Les éléments de l’isolation du bâti 5.2. Les bilans sur le bâti 5.3. Les interventions sur le bâti 6. CHAUFFAGE 6.1. Les systèmes de chauffage 6.2. Les besoins terminaux de chauffage 6.3. Les bilans et interventions de chauffage 6.3.1. Combustible 6.3.2. Electricité 7. PRODUCTION DE CHALEUR 7.1. Les systèmes de production de chaleur 7.2. Les bilans de production de chaleur 7.3. Les interventions sur la production de chaleur


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8. LES APPLICATIONS SECTORIELLES 8.1. Les maisons individuelles 8.2. L’habitat collectif 8.3. Le tertiaire 9. ECLAIRAGE 9.1. Les services de l’éclairage 9.2. Les bilans de l’éclairage 9.3. Les interventions sur l’éclairage 10. VENTILATION MECANIQUE 10.1. Les systèmes de ventilation mécanique 10.2. Les bilans de ventilation mécanique 10.3. Les interventions sur la ventilation mécanique 11. INFORMATIQUE 11.1. Les services de l’informatique 11.2. Les bilans en informatique 11.3. Les interventions sur l’informatique 12. AUTRES USAGES DE L’ELECTRICITE 12.1. Auxiliaires de l’équipement technique : circulateurs ECS 12.2. Cuisines 12.3. Eclairage public 13. GESTION DE L’ENERGIE ELECTRIQUE 13.1. Présentation 13.2. Analyse des factures 13.3. Gestion de l’électricité GLOSSAIRE BIBLIOGRAPHIE ANNEXES 14.1 MEMENTO 14.2 COMPORTEMENT ET MAITRISE DE L’ENERGIE 14.3 CLIMAT ET MAITRISE DE L’ENERGIE 14.4 REGULATION D’AMBIANCE ET MAITRISE DE L’ENERGIE 14.5 DETERMINATION DES COEFFICIENTS HK 14.6 DETERMINATION DES COEFFICIENTS DE REPARTITION 14.7 RECUPERATION DES APPORTS GRATUITS 14.8 CONSOMMATION CHAUFFAGE ET TEMPERATURE EXTERIEURE 14.9 RENDEMENT DES GENERATEURS 14.10 INSTRUMENTATION DU DIAGNOSTIC 14.11 FICHES DESCRIPTIVES DES TRAVAUX


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1. PRESENTATION GENERALE

1.1. Organisation du diagnostic

1.2. Bilans d’intervention

1.3. Calculs des bilans


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1.1 ORGANISATION DU DIAGNOSTIC

Objectifs du guide Ce guide de diagnostic thermique concerne les bâtiments existants les plus courants des secteurs résidentiels et tertiaires. Le guide a pour objet : - de fournir des éléments de base concernant : l'isolation du bâti, la ventilation et les infiltrations, les installations de chauffage et d'eau chaude dite sanitaire, - de fournir ces éléments sous une forme permettant leur reprise par des logiciels informatiques, ou à la rigueur par des procédés de calculs plus légers, avec l'aide de calculettes, - de constituer un exemple de méthodes fiables pour l'évaluation des améliorations les plus courantes, tout en laissant au diagnostiqueur la possibilité de développer ou d'affiner les méthodes utilisées, - d'indiquer les interventions essentielles à envisager, tout en offrant la facilité d'en inclure d'autres. L'objectif n'est donc pas d'introduire une méthode normalisée mais de fournir une méthode cohérente de départ. Il n'est pas non plus envisagé d'en faire un outil pédagogique à l'intention des débutants. Il est donc, à priori, admis que le lecteur de ce guide possède déjà des connaissances suffisantes en thermique du bâtiment.

L'organisation du diagnostic Le diagnostic comporte trois grandes phases : le relevé, les calculs, l'établissement du rapport.

• Le relevé est indispensable et implique une visite des locaux et installations, et un entretien avec les occupants ou gestionnaires. La visite peut être plus ou moins détaillée selon les besoins. Ceci implique la notation des points essentiels. Même si des plans existent a priori (ce qui est toujours préférable), il est nécessaire de vérifier sur place la validité de ces plans et d'effectuer tous les relevés complémentaires correspondant aux besoins.

• Les calculs qui suivent ce relevé, et qui seront généralement informatisés (sans que cela soit strictement obligatoire) comportent 5 étapes : 1) La première étape que l'on peut appeler le bilan consiste : - à calculer, compte tenu des caractéristiques des bâtiments et des installations de chauffage, la consommation probable correspondante, - à comparer les résultats ainsi obtenus aux consommations réelles et à en déduire un bilan de départ aussi représentatif que possible de la réalité ; 2) La seconde étape consiste à effectuer la même opération sur l'eau chaude : consommation probable, et confrontation à la consommation réelle ; 3) La troisième étape consiste à analyser les consommations électriques des différents usages et à comparer le global à la consommation réelle issue des factures EDF ; 4) La quatrième étape porte sur l'analyse des coûts, économies, et rentabilités individuelles des diverses interventions envisageables, qui seront ensuite classées par ordre de rentabilité décroissante ; 5) La dernière étape consiste à analyser les ensembles d'interventions cumulées les plus raisonnables pouvant être proposées aux décideurs, ces regroupements étants assortis de leurs coûts, des économies à en attendre, et des rentabilités globales qui en découlent.


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Ces calculs sont généralement exécutés au bureau, à partir des relevés effectués in situ.

• La troisième phase (rédaction et édition du rapport) n'est pas une phase secondaire, l'objectif à atteindre étant de déclencher des décisions, et d'induire une certaine rationalité dans ces décisions. La forme donnée au rapport, sa présentation, sa rédaction, sa clarté et sa facilité d'interprétation seront essentielles pour la majorité des décideurs auxquels le diagnostic est destiné.

Les garanties de résultats Le diagnostic peut parfois s'accompagner de garanties de résultats, les économies prévues pour chaque poste étant garanties par la société ou l'organisme qui effectue le diagnostic. Il y a généralement association à la procédure, d'entreprises susceptibles d'effectuer les travaux. Dans le cas d'une présentation globale, il s'agit du "service complet d'économies d'énergie". Il appartiendra à l'entreprise, ou au groupement d'entreprises garantissant les résultats, d'apprécier les économies sur lesquelles elle peut s'engager. Cette entreprise ou ce groupement d'entreprises ne pourront, en aucun cas se prévaloir des méthodes de ce guide, qui ne leur sont fournies qu'à titre indicatif.

Les aspects réglementaires Il convient de souligner - et ceci doit être répété dans le rapport de diagnostic - que la procédure ne vise absolument pas à vérifier la conformité réglementaire du bâtiment et des installations. Le diagnostiqueur ne saurait donc être engagé sur ce point, non plus que l’ADEME (Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l'Energie). Il appartiendra au maître d'ouvrage, et aux entreprises et personnes chargées de l'exécution des travaux, de prendre, à cet égard, toutes les précautions nécessaires.

Le choix des interventions à examiner Le guide fournira par la suite une liste des principales améliorations pouvant être envisagées. Cette liste ne doit être considérée ni comme strictement obligatoire ni comme exhaustive. Il appartiendra au diagnostiqueur de ne retenir que les améliorations valables, éliminant ainsi de la liste des interventions mal adaptées. Mais il appartient aussi au diagnostiqueur d'étendre éventuellement cette liste, en incluant des interventions qui n'y figurent pas. Dans ce cas, la méthode adoptée pour calculer les économies probables devra être, dans le rapport de diagnostic, soit clairement référencée à une publication du domaine public, soit spécifiée par ses points essentiels dans une annexe au rapport lui-même. Il est recommandé qu'il en soit de même pour toutes les interventions de la liste précitée pour lesquelles le diagnostiqueur estimerait devoir utiliser une autre méthode que celle du guide. Toutes les précautions étant prises en ce qui concerne la validité des évaluations, il convient de souligner que le choix des interventions à examiner est généralement meilleur : - si la liste des interventions à étudier est établie lors du relevé, durant l'examen des bâtiments et des installations (au moins pour l'essentiel),


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- si le releveur possède effectivement les connaissances et l'expérience nécessaires pour effectuer ce choix à priori, les analyses de rentabilité ultérieures étant essentiellement destinées à contrôler la validité du premier choix. L'une des difficultés que peut rencontrer le diagnostiqueur concerne l'évaluation du prix probable de l'intervention envisagée. Sur ce point, il convient que le diagnostiqueur s'entoure du maximum d'informations. D'une manière générale, les prix prévus ne sont pas des engagements, et le diagnostiqueur ne peut être recherché pour des écarts entre ses prévisions et des devis ultérieurs. Mais il est bien évident que la validité du diagnostic - qui repose avant tout sur une analyse de rentabilité - est largement dépendante de la validité des estimations de prix. D'une manière générale, le diagnostiqueur aura intérêt à disposer d'une liste de prix unitaires éventuellement paramétrés, pour la presque totalité des interventions de ses listes, tout en se laissant une possibilité de réajustement lors du diagnostic proprement dit.


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1.2 BILANS D’INTERVENTION

Les consommations d'énergie Le diagnostic visant à étudier la rentabilité des diverses interventions rationnelles possibles, chaque éventualité doit faire l'objet d'un bilan. Ce bilan consiste à traduire en coûts les consommations probables d'énergie, avant et après intervention. Il est généralement possible de représenter les différentes "consommations" sous la forme du schéma suivant. La seule consommation qui nous intéresse au plan du bilan est la consommation primaire (notée COPRIM). Généralement, elle ne sera connue qu'à travers l'analyse des consommations terminales, puis des consommations secondaires. Mais ces éléments intermédiaires interviendront uniquement dans les calculs. Ils seront examinés au chapitre suivant. Dans le présent chapitre, nous nous limitons aux consommations primaires. Celles-ci sont soit de l'électricité, soit du combustible, soit de la chaleur provenant d'un réseau de chaleur. Les énergies "naturelles" (soleil, vent, hydraulique) sont décomptées comme consommations "gratuites" : elles n'interviennent pas, au sens de la présente analyse, dans la consommation primaire.

Le problème des unités Les puissances étant désormais indiquées en watts [W] quelle que soit la source d'énergie, les consommations seront mesurées en kilowattheures [kWh]1, en fait en kilowattheures par an [kWh/an]. Etant entendu que pour l'eau chaude la production dure toute l'année, alors que pour le chauffage elle est limitée à une durée que nous fixerons conventionnellement à 8 mois, durée qui varie en fait selon les régions et l'utilisation. Afin d'effectuer des comparaisons générales entre sources d'énergie, les bilans nationaux français n'utilisent pas le kilowattheure mais la "tonne d'équivalent pétrole", unité hors norme, dont l'abréviation la plus courante est "tep". Pour convertir des kilowattheures ou autres unités en "tep", il faut utiliser désormais les équivalences suivantes :

1 Bien noter l'orthographe : on dit 10 kilowattheures ou 10 kWh (attention aux majuscules, minuscules, et signes du pluriel). Bien noter également qu'une puissance se mesure en watts ou kilowatts (faute trop souvent commise : kWh/h), et qu'une consommation se mesure en kilowattheures par an (et pas en kW!)

Energies payantes

Consommation secondaire

COPRIM consommation primaire

Consommation terminale

Production de chaleur

Distribution de chaleur

Besoins terminaux


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Pour transformer...

en kWh multiplier par

en tep multiplier par

kilocalorie thermie

kilowattheure

0.001163 1,163 1

0,258.10

-6

0,258.10-3

0,222.10-3

L'étude des interventions Avant d'étudier chacune des améliorations possibles, le diagnostic établit un premier bilan fixant la consommation de référence, que nous noterons COPRIM0 (kWh/an), à partir de laquelle toutes les interventions possibles vont être examinées. A cette situation, compte tenu du coût actuel de l'énergie, correspond une dépense annuelle d'exploitation X0 (F/an)2.

Comme indiqué au chapitre précédent, chaque intervention est examinée séparément. S'il y a par exemple 3 interventions possibles, chacune d'entre elle devra faire l'objet d'un bilan conduisant aux consommations primaires probables (après intervention) suivantes :

COPRIM1 après l'intervention 1, COPRIM2 après l'intervention 2 (seule), COPRIM3 après l'intervention 3 (seule).

Après chacune de ces interventions (séparées), les dépenses annuelles d''exploitation deviennent : X1, X2, X3. Si les coûts de réalisation des interventions 1, 2 et 3 sont respectivement l1, l2 et l3, les temps de retour de chaque intervention prise individuellement sont :

1X0X

1l1TR

−= pour l'intervention 1,

2X0X

2l2TR


3X0X

3l3TR


C'est à partir de ces temps de retour, convenablement classés, que sont proposées les solutions sur lesquelles nous reviendrons par la suite. Auparavant, il faut examiner quelques détails du calcul.

2 Bien noter que francs (sans majuscule quand le mot est écrit en entier) s'écrit F (quand il s'agit d'abréviation), et non Fr ou Frs.


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Remarques sur le calcul des économies Pour faciliter les calculs, il est souvent procédé à une simplification, qui peut être plus ou moins valable, selon la méthode utilisée. Le tableau ci-dessous fait ressortir deux éléments importants : 1°. Quand on parle de "kilowattheure combustible", il faut préciser la catégorie de pouvoir calorifique (voir ci-après). 2°. Les combustibles ne sont généralement pas vendus au kilowattheure, mais sur une autre base unitaire : litre, tonne, etc., qui obligera à expliciter la consommation primaire en unités autres que le kilowattheure, une fois tous les bilans faits. La nuance introduite plus haut, à propos des combustibles, tient à ce que le pouvoir calorifique de ceux-ci, qui exprime la quantité de chaleur maximale que peut produire 1 kg de combustible, peut être mesurée de deux manières : - soit en évitant de condenser la vapeur d'eau produite, ce qui donne le pouvoir calorifique inférieur, (ou "P.C.I."), - soit en condensant cette vapeur dans des conditions normalisées, ce qui donne le pouvoir calorifique supérieur (ou "P.C.S."). Depuis longtemps, la tradition internationale était d'utiliser le pouvoir calorifique inférieur. Mais la France, il y a une cinquantaine d'années, ayant recommandé le pouvoir calorifique supérieur, Gaz de France (et lui seul) s'est rallié à cette option. De sorte que le gaz distribué a pour caractéristique marchande le "P.C.S.", et non le "P.C.I.", utilisé pour les autres combustibles. Ici, nous ramenons toutes les énergies, gaz distribué compris, au "P.C.I.". Les éléments suivants permettent de faire les conversions entre les différentes unités rencontrées en pratique et le "kilowattheure P.C.I.", de façon approchée.

kWh (P.C.I.)

électricité :

gaz naturel :

gaz propane :

fioul domestique :

fioul lourd :

charbon : très variable (en cas d'incertitude)

bois : assez variable (en cas d'incertitude)

1 kWh =

1 kWh (PCS) : ≈

1 kg =

1 litre =

1 tonne = 1 kg = 1 stère =

1

0,9

12,8

10

11 100

7,8

1 400

Schématiquement, les deux méthodes les plus utilisées sont les suivantes. La première méthode consiste à traduire les consommations sous forme d'économies physiques. Cela revient à dire, dans le cas de la première intervention, que le rapport des dépenses d'exploitation est égal au rapport des consommations :

0COPRIM

1COPRIM

0X

1X=


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Ceci permet d'éliminer le calcul direct du coût X1. Malheureusement, pour certaines énergies, en particulier l'électricité, mais aussi le gaz, cela conduit à supposer que le coût du kilowattheure est indépendant de la consommation, ce qui n'est pas exact, surtout quand il existe des primes fixes. Il faut donc utiliser cette première méthode simplifiée avec beaucoup de circonspection. La seconde est encore plus brutale. Elle consiste à prendre un prix uniforme, et à priori, du kilowattheure pour chaque énergie pour toute une catégorie d'utilisations, prix adopté comme référence générale sans préoccupation du tarif utilisé. Cette formule ne peut correspondre qu'à des cas très particuliers, exigeant en principe une autorisation de l'ADEME (cas de certaines opérations groupées).

Le cumul des interventions Ayant classé toutes les interventions envisagées par temps de retour individuel

croissant, le diagnostiqueur ne va généralement retenir que les plus rentables, par exemple celles qui ont un temps de retour inférieur à 12 ans, pour présenter des recommandations globales. Ces regroupements peuvent être gradués. Par exemple (il ne s'agit que d'un exemple) : a) une première solution ne retenant que les interventions ayant un certain coût maximal ou un temps de retour inférieur à 6 ans, b) une seconde solution retenant les interventions de temps de retour inférieur à 12 ans. Chacune de ces solutions (a et b) sera présentée successivement. Dans chaque cas, il va falloir faire le bilan. Malheureusement, les économies des interventions regroupées ne s'additionnent pas. Une fois les groupes d'interventions choisis (exemple : a et b ci-dessus) il faut, pour chaque groupe, calculer la consommation primaire correspondant à l'ensemble des interventions envisagées dans le groupe. On aura par exemple, pour le groupe a, une consommation primaire COPRIMa, à laquelle correspondra un coût d'exploitation Xa, et un investissement la. Chacune des éventualités a et b fera l'objet d'une évaluation de rentabilité, sous forme de temps de retour (globaux) :

Xa0X

laaTR

−=

Xb0X

lbbTR

−=

Ce sont finalement les regroupements a et b qui seront proposés à l'utilisateur, chacun caractérisé par les éléments suivants : la : le coût d'intervention (F), X0-Xa : l'économie annuelle probable (F/an), Tra : le temps de retour (an). Le temps de retour sera exprimé en années et dixièmes d'année.


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Le cas des énergies multiples Les formules et les exemples précédents sont basés implicitement sur l'utilisation d'une seule énergie. Il en sera parfois autrement, soit que le chauffage et l'eau chaude n'utilisent pas la même énergie, soit que le chauffage soit biénergie. Il faudra donc calculer deux consommations primaires, ou plus. Sous cette réserve, les calculs précédents restent valables : il y aura un coût d'exploitation de toutes les énergies et, un coût des interventions qui se traduiront par des temps de retour globaux, toutes énergies confondues. On prendra spécialement garde, dans ce cas, aux méthodes "simplifiées" signalées au paragraphe précédent "Remarques sur le calcul des économies", qui sont inapplicables dès qu'il y a substitutions, au moins partielles, d'énergie.


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1.3 CALCULS DES BILANS

La stratégie proposée S'il est aisé de définir et préciser les phases d'un bon diagnostic, comme nous venons de le faire au chapitre précédent, il n'est pas du tout facile de formaliser les détails des analyses à effectuer. Il est nécessaire de laisser une large place à l'initiative et à l'expérience du diagnostiqueur, surtout quand l'ensemble à diagnostiquer est important ou complexe. Dans ces conditions, il n'est pas actuellement viable de normaliser la méthode à adopter. La plupart des organisations pratiquant le diagnostic utilisent d'ailleurs des décompositions et formules qui leur sont propres, sans qu'il en résulte obligatoirement des inconvénients. Il ne serait pas, non plus, adéquat de décrire toutes ces méthodes, et le choix s'est porté sur une procédure de référence, qui pourra être utilisée telle quelle, ou qui pourra éventuellement être adaptée par l'utilisateur, à moins qu'il ne préfère maintenir une autre méthode, déjà expérimentée, et éventuellement amodiée.

La décomposition en "volumes" Lorsque l'ensemble à diagnostiquer devient tant soit peu important, il est souhaitable de le décomposer en volumes homogènes. Il n'est généralement pas question de pousser l'analyse jusqu'à l'examen détaillé de chaque local, et il est alors nécessaire de regrouper les locaux dans ce que nous appellerons des volumes. Il s'agira le plus souvent du volume chauffé, cloisons et refends inclus pour faciliter les calculs et surtout les relevés. Plusieurs exemples illustreront cette notion. Le premier est celui d'une maison individuelle dont l'ensemble des locaux chauffés constituera le volume à examiner. Autre exemple, celui d'un ensemble de bâtiments d'habitation. A chaque bâtiment correspondra un volume. Par contre, si dans un bâtiment tertiaire existent une grande surface commerciale et des étages de bureaux, il sera souhaitable de décomposer le bâtiment en deux volumes : le volume commercial d'une part, le volume de bureaux d'autre part. La notion de volume ne doit pas être systématiquement confondue avec celle de bâtiment. D'où la nécessité d'un vocable spécial. Le volume constitue donc un tout thermiquement homogène, que le diagnostiqueur aura à définir pour asseoir son analyse. L'homogénéité seule suffit. Il n'est pas nécessaire qu'il y ait indépendance. Le volume sera global pour une maison individuelle avec chauffage divisé, le volume pourra être global pour un immeuble dont les appartements auront chacun le chauffage central individuel.

Principes de calcul des consommations primaires :

l'eau chaude Dans la suite du texte, les consommations seront exprimées en kilowattheures par an, que l'énergie consommée soit électrique, qu'elle soit reçue d'un réseau de chaleur, ou qu'il s'agisse de combustible les précautions à prendre dans ce dernier cas étant précisées au paragraphe 1.2. Cette consommation primaire est destinée soit à la fourniture d'eau chaude, soit au chauffage.


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Pour calculer ces consommations primaires, il est possible d'utiliser différentes méthodes. Celle illustrée aux paragraphes et chapitres suivants a l'avantage de distinguer clairement les différentes composantes. Elle facilite ainsi l'analyse des améliorations éventuelles. La consommation primaire d'eau chaude est exprimée de la manière suivante :

(1.3) 1 BEDECCOPECCOPRIMEC ×=

COPRIMEC : consommation primaire d'eau chaude (kWh/an), COPEC : coefficient de production eau chaude (sans dimension), BEDEC : besoins de distribution eau chaude (kWh/an). Les besoins de distribution "servent" à couvrir ce que nous appelons les besoins terminaux et les pertes de distribution :

(1.3) 2 PERECTERECBEDEC +=

TEREC : besoins terminaux d'eau chaude (kWh/an), PEREC : pertes de distribution d'eau chaude (kWh/an). Les deux formules précédentes peuvent évidemment être regroupées en une seule :

(1.3) 3 ( )PERECTERECCOPECCOPRIMEC +×=

Si l'on répète la procédure, on aura le schéma suivant : Dans la méthode proposée, le calcul des besoins terminaux d'eau chaude (TEREC) se base sur des données statistiques de consommation, en l'absence - très générale - de mesures sur le cas particulier3. Les besoins d'eau chaude apparaîtront donc dans le bilan comme une donnée à priori.

3 S'il est possible d'avoir des données, il faudra - bien entendu - en tenir compte.

Besoins terminaux [kWh/an]

Pertes de distribution [kWh/an]

Besoins de distribution [kWh/an]

Coefficient de production (sans dimension)

Consommation primaire [kWh/an]

sur les besoins (ex. : robinetterie) TEREC

PEREC

BEDEC

COPEC

COPRIMEC

=

x

=

+

sur les pertes (ex. : isolation des tuyauteries)

sur la production de chaleur (ex. : chauffe-eau)

EAU CHAUDE INTERVENTIONS


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Principes de calcul des consommations primaires :

le chauffage Il est possible d'utiliser, pour le chauffage, une procédure analogue à celle adoptée pour l'eau chaude, sauf pour l'évaluation des besoins terminaux qui sera particulière, et exposée au paragraphe suivant.

Si l'on répète la procédure, on aura le schéma suivant : Au schéma précédent correspondent les formules suivantes :

(1.3) 4 BEDCHAxCOPCHACOPRIMCHA =

(1.3) 5 PERCHATERCHABEDCHA +=

(1.3) 6 ( )PERCHATERCHACOPCHACOPRIMCHA +×=

COPRIMCHA : consommation primaire de chauffage [kWh/an], COPCHA : coefficient de production chauffage (sans dimension), BEDCHA : besoins de distribution chauffage [kWh/an], TERCHA : besoins terminaux de chauffage [kWh/an], PERCHA : pertes de distribution chauffage [kWh/an]. Cette procédure peut être étendue à des cas complexes. Par exemple, si le chauffage dessert 3 volumes ayant chacun des besoins terminaux : TERCHA 1, TERCHA 2, TERCHA 3, le calcul de la consommation primaire aura la forme :

(1.3) 7 ( )[ ].3TERCHA2TERCHA1TERCHAPERCHACOPCHACOPRIMCHA +++×=

Autre exemple, plus complexe a priori, celui d'une production mixte de chaleur

(chauffage - eau chaude). La formule sera :

(1.3) 8 ( )BEDCHABEDECCOPCOPRIM +×=

COPRIM : consommation primaire chauffage - eau chaude [kWh/an], COP : coefficient de production chauffage - eau chaude, BEDEC et BEDCHA : voir formules (1.3) 2 et (1.3) 5.

Besoins terminaux [kWh/an]

Pertes de distribution [kWh/an]

Besoins de distribution [kWh/an]

Coefficient de production (sans dimension)

Consommation primaire [kWh/an]

sur les besoins (bâti, régulation) TERCHA

PERCHA

BEDCHA

COPCHA

COPRIMCHA

=

x

=

+

sur les pertes (ex. : isolation des tuyauteries)

sur la production (ex. : amélioration de chaudière)

CHAUFFAGE INTERVENTIONS


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Les besoins terminaux de chauffage La méthode proposée pour les besoins terminaux de chauffage repose sur la formulation suivante : (1.3) 9 TERCHA = (U x HK) - AUT TERCHA : besoins terminaux chauffage d'un volume [kWh/an], U et HK : coefficients examinés plus loin, AUT : apports gratuits [kWh/an], ou plus exactement fraction utile des apports gratuits

d'hiver (voir chapitres ultérieurs) dus aux occupants, à l'éclairage, à l'ensoleillement.

Le coefficient U représente, en watts par degré, les déperditions du volume pour 1 degré d'écart de température entre l'intérieur et l'extérieur. En notation plus traditionnelle :

(1.3) 10 VGU ×=

Le coefficient U caractérise le bâti et sera nommé coefficient global de déperditions. Le coefficient HK, exprimé en kilodegréheures par an est une caractéristique à la fois du climat et des conditions de fonctionnement : comportement des usagers, ralentis, régulation, etc. Son choix sera expliqué en détail dans les chapitres ultérieurs. On trouvera, aux chapitres 5 et 6, l'explication de la formulation adoptée, et le raccordement à d'autres méthodes plus classiques.

Consommations probables et consommations réelles Il n'est pas souhaitable de baser un diagnostic :

• sur la consommation "théorique" seule,

• ou sur la consommation "réelle" seule, la consommation théorique étant celle qui résulte des calculs à priori, et la réelle des relevés ou factures. La consommation "théorique" implique, pour son calcul, trop d'hypothèses sur la réalité pour qu'elle soit totalement sûre. Il ne faut donc l'adopter que si elle est seule accessible. Ou si elle est seule significative face à des incertitudes futures, par exemple lors de la transformation d'une résidence secondaire en résidence principale. La consommation "réelle" n'est pas non plus sans défaut. D'abord parce qu'elle présente des risques d'oublis, mais aussi parce qu'elle ne fournit pas tous les éléments d'analyse. De ce fait, la méthode adoptée consiste à confronter, dans toute la mesure du possible, les consommations calculées à priori (après relevé) et les consommations indiquées par l'usager ou le gestionnaire. Nous ne décrirons pas ici en détail la procédure à adopter, qui dépend des situations. Les recommandations de détails relatives à ce sujet sont traitées au chapitre 8 (applications sectorielles). Nous nous contenterons d'en donner ici l'esprit général, pour le cas le plus fréquent. Le diagnostiqueur recueille les éléments suivants : a) les données du bâtiment et des installations, les indicatifs de comportement, qui lui permettront - grâce à la méthodologie précédemment citée - de calculer une consommation primaire théorique COPRIT (et non plus COPRIM), b) les données (factures, etc.) qui lui permettent de supputer les consommations réelles, qui après correction climatique (voir chapitres ultérieurs) permettront de calculer la consommation réelle moyenne COPRIR (et non plus COPRIM), c) faisant le rappochement entre COPRIT et COPRIR, le diagnostiqueur cherchera à défimir la consommation probable (cette fois-ci COPRIM) qu'il prendra ensuite pour référence dans les bilans. Il est recommandé de ne faire apparaître que la consommation probable dans le rapport de diagnostic et d'éviter de parler de consommation "théorique", terme souvent très mal compris par les décideurs.


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Synthèse des éléments du bilan Si nous récapitulons les formules déjà présentées, le bilan s'établit comme l'indique le schéma ci-dessous, bilan que nous complétons par un schéma des grandes catégories d'interventions.


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Spécificités du diagnostic électrique

Occupation, intermittences et ralentis Dans ce paragraphe sont regroupés les profils d’occupation des locaux ou les horaires de fonctionnement pour les différents types de bâtiments. C’est sur ces bases que les calculs sont menés pour déterminer les coefficients HK utilisés pour les consommations d’électricité.

Pour les logements, les usages informatique et l’éclairage ne sont pas concernés.

Figure 1.3. 1 - Scénarios pour les logements


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Figure 1.3. 2 - Scénarios pour les bureaux


20

Pour l’enseignement, le poste informatique n’est pas concerné.

Figure1.3. 3 - Scénarios pour les locaux d’enseignement


21

Pour les établissements de soins, le poste informatique n’est pas concerné.

Figure1.3. 4 - Scénarios pour les établissements de soins


22

Pour les hôtels, le poste informatique n’est pas concerné.

Figure1.3. 5 - Scénarios pour les hôtels


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Principe de calcul du coût d’exploitation Les consommations sont calculées suivant le principe exposé au paragraphe 1.2. Les calculs détaillés sont exposés dans les chapitres concernés. Nous expliquons dans ce paragraphe, à l'aide d'un exemple, la méthode utilisée pour passer de la consommation énergétique à la consommation financière.

EXEMPLE : Prenons le cas d'une ventilation mécanique contrôlée pour un immeuble de logements. La consommation d'énergie électrique annuelle COPRIMVMC a été déterminée par la méthode. La VMC fonctionnant dans ce cas, 24 heures sur 24 et tous les jours de l'année, tous les types d'heure de la tarification EDF sont concernés. La consommation en francs FCOPRIMVMC est obtenue en multipliant le nombre d'heures de chaque tranche tarifaire par le prix du kWh correspondant.

CAS DU TARIF JAUNE EN BASE Le paragraphe 2.1, concernant la tarification, indique le nombre d'heures de chaque tranche tarifaire. Heures pleines d'hiver (HPH) = 2 416 h/an Heures creuses d'hiver (HCH) = 1 208 h/an Heures pleines d'été (HPE) = 3 424 h/an Heures creuses d'été (HCE) = 1 712 h/an

soit, en simplifiant : FCOPRIMVMC = COPRIMVMC x (0,276 PKHPH + 0,138 PKHCH + 0,391 PKHPE + 0,195 PKHCE) FCOPRIMVMC : coût annuel d’électricité pour la VMC en FHT COPRIMVMC : consommation annuelle de la VMC en kWh/an PKHPH : prix du kWh en Heures Pleines d'Hiver en FHT PKHCH : prix du kWh en Heures Creuses d'Hiver en FHT PKHPE : prix du kWh en Heures Pleines d'Eté en FHT PKPCE : prix du kWh en Heures Creuses d'Eté en FHT

PKHCE x

8760

1712 + PEPKH x

8760

3424 +

HCPKH x

8760

1208 + HPHPK x

8760

2416 x COPRIMVMC = FCOPRIMVMC


24

CAS DU TARIF VERT EN BASE Le nombre d'heures de chaque tranche tarifaire est donné au chapitre 2.1. Pointe (P) = 312 h/an Heures pleines d'hiver (HPH) = 1 768 h/an Heures creuses d'hiver (HCH) = 1 544 h/an Heures pleines d'été (HPE) = 2 935 h/an Heures creuses d'été (HCE) = 2 201 h/an

soit, en simplifiant : FCOPRIMVMC = COPRIMVMC x (0,036 PKP + 0,202 PKHPH + 0,176 PKHCH + 0,335 PKHPE + 0,251 PKHCE)

NOTA : Pour certaines applications de l’électricité interviennent en plus des coefficients de répartition, car la consommation ne se répartie pas uniformément sur les heures de la journée. En effet, pour le chauffage par exemple, la température extérieure est plus basse la nuit que le jour et les apports sont plus importants le jour que la nuit. Pour l’éclairage, l’utilisation des appareils est surtout réalisée pendant la nuit, …

PKHPH x

8760

1768 + PKP x

8760

312 x COPRIMVMC = FCOPRIMVMC

+ 1544

8760 x PKHCH PKHPE PKHCE +

2935

8760 x +

2201

8760 x


25

Tableau récapitulatif des consommations Le schéma suivant présente le principe de calcul des d’énergie et le passage au coût total d’exploitation.

CHAUFFAGE ECS ECLAIRAGE VMC INFORMATIQUE DIVERS

U

X

HK

-

AUT

=

TERCHA TEREC+ +

PERCHA PEREC PUILUM PUIVMC PUIINFO PUIDIV

= = X X X X

BEDCHA BEDEC NHJLUM NHJVMC NHJINFO NHJDIV

X X X X X X

COPCHA COPEC NJLUM NJVMC NJINFO NJDIV

= = = = = =COPRIMCHA COPRIMEC COPRIMLUM COPRIMVMC COPRIMINFO COPRIMDIV

COPRIMREP

X

COPRIM PRIELEC

X +

PRICOMBU ABOELEC

= =

COUCOMBU COUELEC

ELECTRICITE

ou COMBUSTIBLE ELECTRICITE

tranches horaires

COUENERG

HPH HCH HPE HCEP


26

BIBLIOGRAPHIE - Anonyme, Amélioration thermique de l’habitat existant, Ed. Du Moniteur, 1977, 180 p. - CEGIBAT, Les ratios énergétiques dans l’habitation, le tertiaire et l’industrie, Cegibat, 1978,

16 p. - UNHLM, Economies d’énergie, énergies nouvelles dans l’habitat, Unhlm, 1979, 115 p. : - L. VOILLOT, Pratique de l’économie d’énergie, Ed. Parisiennes, 1981 ; - CATED-MUL, Economies d’énergie : le service complet, Ed. Du Moniteur, 1982, 185 p. ; - F. SUBRA, J. HRABOVSKY, Contribution à l’élaboration d’un guide de diagnostic thermique

dans l’habitat existant, Cated éd., 1983, 46 p. ; - MIN. INTERIEUR ET DECENTRAL., Comment maîtriser l’énergie dans la commune, Ed.

Du Moniteur, 1984, 192 p. : - MULT, Les charges de A à Z, Albin Michel, 1985.

Documents

UTILISATION RATIONNELLE DE L'ENERGIE DANS LE BATIMENTcregen.free.fr/Guides/Manuel%20du%20Diagnostic%20Energ%E9tique/chap1... · U.R.E. Bâtiment : Guide d’audit énergétique 1999