Les défis énergétiques de la construction : réalités, objectifs et rêves Louis DEMILECAMPS Directeur Technique JOURNEES UPSTI 2009.

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1 Les défis énergétiques de la construction : réalités, objectifs et rêves Louis DEMILECAMPS Directeur Technique JOURNEES UPSTI 2009

2 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 2 VINCI… en bref (en 2007) 1er groupe mondial de construction et de concessions 158 000 collaborateurs CA : 30,4 milliards d’euros 260 000 chantiers Présent dans 90 pays… de façon inégale

3 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 3 VINCI… en bref 4 métiers ConcessionsEnergiesRoutesConstruction VINCI Park,VINCI EnergiesEuroviaVINCI Construction Cofiroute, ASF Solétanche-BachyFreyssinetNorwest HolstVINCI ConstructionVINCI ConstructionVINCI Construction Filiales InternationalesGrands ProjetsFrance

4 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 4 Les données du problème Le patrimoine, c’est (à peu près) : 31 millions de logements, soit 2,3 milliards de m² (y compris maisons individuelles) 875 millions de m² de bureaux et tertiaire Soit 3,2 milliards de m² Le renouvellement du parc est estimé à 1 %, et son accroissement à 1 % par an Consommation énergétique du parc : 735 tWh/an ! (240 kWh EP/m²/an)

5 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 5 Les données du problème Le bâtiment, premier consommateur d’énergie Le bâtiment, ¼ des émissions de GES

6 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 6 L’énergie, quelle énergie ? Postes considérés pour le C réf (et l’appréciation de la performance): Chauffage Refroidissement ECS Eclairage Ventilation BESOINS (Energie utile) = Déperditions – (apports internes + apports solaires) CONSOMMATIONS (Energie finale) = Facture énergétique ENERGIE PRIMAIRE = énergie disponible dans la nature avant toute transformation Type d’énergie Rendement d’installation Les facteurs de conversion (Fc) de l’énergie finale en énergie primaire sont les suivants : - 2.58 pour l’électricité (1 kWhEF = 2,58kWhEP) - 1 pour les énergies combustibles - 0,6 pour le bois La réglementation parle en Energie Primaire Utilisation Construction Energie « grise »

7 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 7 GES : protocole de Kyoto et réglementation Kyoto : ramener les émissions de GES au niveau de 1990

8 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 8 La norme ISO 14064 GES / CO2 : définir le périmètre d’analyse

9 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 9 GES / CO2 : … et les périodes de référence

10 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 10 GES / CO2 : la phase construction CIMENT : CaCO3  CaO +CO2

11 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 11 Informer le client utilisateur Diagnostic de performance énergétique : habitations ETIQUETTE ENERGIE Consommations énergétiques (en énergie primaire) Chauffage Production d’Eau Chaude Sanitaire Refroidissement Consommation conventionnellekWhep/an.m²HAB ETIQUETTE CLIMAT Emission de Gaz à Effet de Serre (GES) Chauffage Production d’Eau Chaude Sanitaire Refroidissement Estimation des émissionskg éqCO2 /an.m²HAB Dates d’application Textes officiels - Décret n°2006-1147 du 4 septembre 2006 - Arrêté du 21 septembre 2007 Bâtiments tertiaires : même principe + éclairage et auxiliaires. 2 niveaux supplémentaires (H et I)

12 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 12 Informer (?) le client utilisateur : les labels énergétiques - Les consommations sont exprimées en énergie primaire - Les surfaces considérées sont des m² SHON

13 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 13 Source : Effinergie Informer (?) le client utilisateur : les labels énergétiques

14 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 14 Informer (?) le client utilisateur : les labels globaux PERIMETRE CADRAGE DU CONCEPT INITIATIVE PUBLIQUE CASBEE BREAM LEED GRI (ISR, RATING) H&E PRIVEE HQE ® NRE NF HQE LENSE ISO 28 000 (RSE) ISO TC 59 SC17 HPE P01.20.3 CEN TC 350 PARTIEL GLOBAL

15 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 15 Informer (?) le client utilisateur : focus sur la démarche HQE Composition SMO Système de Management de l’Opération Indicateurs Environnementaux QEB Qualité Environnementale du Bâtiment Bâtiment NEUF Bâtiment EXPLOITATION SMEX Système de Management de l’Exploitation Indicateurs Environnementaux QEB Qualité Environnementale du Bâtiment QEP Qualité Environnementale Pratique

16 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 16 Informer (?) le client utilisateur : focus sur la démarche HQE Eco-construction Cible 1 :Relation du bâtiment avec son environnement extérieur Cible 2 : Choix intégrés des produits, systèmes et procédés de construction Cible 3 : Chantier à faible impact environnemental Eco-gestion Cible 4 : Gestion de l’énergie Cible 5 : Gestion de l’eau Cible 6 : Gestion des déchets d’activités Cible 7 : Maintenance – Pérennité des performances environnementales Volonté de maîtriser les effets dus à l’existence même du bâtiment Volonté de maîtriser les effets dus à l’exploitation du bâtiment Confort Cible 8 : Confort hygrothermique Cible 9 : Confort acoustique Cible 10 : Confort visuel Cible 11 : Confort olfactif Santé Cible 12 : Qualité sanitaire des espaces Cible 13 : Qualité sanitaire de l’air Cible 14 : Qualité sanitaire de l’eau Volonté de créer un environnement intérieur satisfaisant La QEB : Qualité Environnementale du Bâtiment

17 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 17 Informer (?) le client utilisateur : focus sur la démarche HQE BASE PERFORMANT TRES PERFORMANT 1 2 3 4 5 6 7 Nombre de cibles traitées au minimum La QEB : Qualité Environnementale du Bâtiment 14 cibles déclinées en 38 sous-cibles

18 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 18 Informer (?) le client utilisateur : focus sur la démarche HQE Exemple : la tour Granite

19 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 19 Informer (?) le client utilisateur : focus sur la démarche HQE Cible 4 : l’obtention d’un Cbât. < 0,92 Créf. a fait l’objet d’une optimisation importante qui a nécessité la collaboration des équipes d’AURIGA et d’ORCADIM avec le CSTB. De par sa configuration, le projet ne se prête pas à l’utilisation des énergies renouvelables. Une étude de simulation thermique dynamique a été réalisée afin d’optimiser le couple « niveau de confort et consommations » pour compenser le fait de ne pas avoir recours aux énergies renouvelables sur le projet Cible 10 : l’étude du facteur de lumière du jour, menée par la Maîtrise d’Oeuvre, a permis de mettre en lumière la difficulté pour un bâtiment de type « tour à noyau central » de répondre à l’objectif imposé dans le référentiel technique de certification. Cependant, l’étude a permis d’améliorer sensiblement le niveau de confort visuel des espaces. De même une communication a été réalisée vis-à-vis du CSTB pour que ce point soit pris en compte par les auditeurs. Exemple : la tour Granite

20 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 20 Améliorer les performances du bâti : l’isolation Nature et épaisseur des isolants Suppression des ponts thermiques linéaires Isolation par l’extérieur Retour sur toutes les faces Fenêtres performantes : huisseries à rupture de pont thermique double et triple vitrage, faible émissivité

21 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 21 Améliorer les performances du bâti : l’architecture Réduire les quantités de matériaux Architectures plus compactes Choix de l’orientation (si possible)

22 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 22 Utiliser les ENR : le bois Doté d’un coefficient d’équivalence EP de 0,6 Renouvelable, valorisation sous-produits forestiers Formes et filières industrielles en développement Mais : Risque pollution particulaire non nul (cf. Paris) Infrastructure conséquente Fonctionnement à charge constante (faible latitude de pilotage)

23 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 23 Utiliser les ENR : ECS Ressource disponible partout Technologie mature Financement presque raisonnable Mais Disponibilité incertaine Stockage tampon important Installation de « secours » identique au nominal Photos : Maïa Vigon

24 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 24 Utiliser les ENR : photovoltaïque Coûts encore très élevés Modèle économique artificiel Encore trop souvent utilisé en « green-washing » Dé-corrélation production-utilisation Technologies matures et fiables Rendements variables

25 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 25 Utiliser les ENR : géothermie, géorégulation Conception et mise en œuvre peuvent se révéler délicates Le résultat peut être négatif dans certains cas Utilisateur de l’inertie des couches sub-superficielles du sol : Pré-chauffage air en hiver Pré-rafraîchissement air en été Optimal si couplé à une pompe à chaleur Fonctionne en régulateur des oscillations (-> bien définir la période)

26 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 26 Maîtriser les autres sources ou puits d’énergie Apports solaires :- orientation - taille des ouvertures - nature des verres - brise-soleil Eclairage :- basse consommation Régulation commune :- gestion centralisée du bâtiment et de ses parties communes Régulation individuelle :- compteurs individualisés - semi-automatisation du pilotage - information de l’usager Electroménager :- choix des appareils basse consommation

27 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 27 La tour Elithis : bâtiment à énergie positive

28 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 28 La tour Elithis : bâtiment à énergie positive Effets des brise-soleil suivant les saisons Hiver Mi-saison Eté

29 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 29 Mise en place du bouclier solaire selon les taux d’ensoleillement les plus élevés Solution retenue : métal déployé, effet brise-soleil 65 % de visibilité horizontale 95 % de visibilité en plongée La tour Elithis : bâtiment à énergie positive

30 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 30 La tour Elithis : bâtiment à énergie positive Ventilation naturelle contrôlée Gestion de la température en fonction du temps T° Temps Aspiration statique ou dynamique

31 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 31 La tour Elithis : bâtiment à énergie positive Eclairage nomade alloué aux postes de travail

32 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 32 La tour Elithis : bâtiment à énergie positive

33 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 33 Les besoins en Recherche et Développement Matériaux :- matériaux à changement de phase - isolants minces - isolants sous vide Gestion-supervision :- nouvelles architectures énergétiques - systèmes intelligents de gestion- régulation et logiciels associés Outils économiques :- optimisation multi-options - analyse coût-bénéfice - analyse en environnement économique incertain (énergie) Implications des utilisateurs :- sensibilisation-éducation - formation - information et aide au pilotage

34 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 34 Le défi de la décennie : la réhabilitation Toutes les exigences et les solutions du neuf… sous les contraintes de l’existant ! Quelques étapes essentielles Qualité du diagnostic Elargissement du programme à la révision du programme fonctionnel Analyse économique en coût global

35 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 35 Conclusion La quasi-totalité des solutions technologiques est disponible Le véritable enjeu est de les combiner et mettre en œuvre sous forte contrainte économique Dans le tintamarre et la confusion généraux, il faut : Savoir ce que recouvrent chiffres et unités Garder conscience de l’imprécision des données et des calculs Ne pas perdre de vue les objectifs essentiels Recourir à toutes les disciplines, notamment aux sciences humaines

36 JOURNEES UPSTI 2009 – 14 mai 2009 36 La tour CMA CGM