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Comment réussir un bâtiment d’activité à Energie Positive

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Présentation au sujet: "Comment réussir un bâtiment d’activité à Energie Positive"— Transcription de la présentation:

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2 Comment réussir un bâtiment d’activité à Energie Positive
Points clés de la conception d'un bâtiment à structure métallique à énergie positive. L’exemple des bureaux de l’Agence Rennaise de SOPREMA ENTREPRISES Emmanuel de SURY

3 Objectifs Bâtiment à Energie Positive ( BEPOS )
« Un bâtiment produisant plus d’énergie qu’il n’en consomme. » Minimisation des besoins énergétiques Compensation par une production de photovoltaïque Bâtiment Basse Consommation ( BBC ) sans production photovoltaïque « Un bâtiment réellement économe en énergie. » Renforcement de l’enveloppe thermique du bâtiment Choix d’équipements faiblement énergivores Démarche HQE Intégration lors de la conception de cibles HQE telles que: - Gestion de l’énergie - Qualité sanitaire des espaces - Qualité sanitaire de l’air

4 Une Conception Énergétiquement Sobre
COMMENT RÉUSSIR UN BÂTIMENT D’ACTIVITÉ À ÉNERGIE POSITIVE? Une Conception Énergétiquement Sobre Orientation du bâtiment Rechercher une orientation de la façade principale au sud dans la mesure du réalisable Espaces tampon au Nord Exposition nord des pièces de service (Sanitaires, local technique, archives, …) Optimisation des ouvrants au Sud Favoriser les apports solaires gratuits par l’implantation des fenêtres sur la façade sud le plus possible Réduire les déperditions thermiques en minimisant les surfaces vitrées au nord Compacité du bâtiment. Concevoir une forme de bâtiment compacte pour réduire les surfaces déperditives Isolation Minimiser les déperditions des parois extérieures.

5 Il n’y avait pas de contrôle a posteriori L’étanchéité à l’air
La RT 2012 – Attention aux écarts/dérives constatés sur les bâtiments BBC Extrait de l’article du moniteur du 18 février 2011 « des écarts parfois gigantesques entre les calculs des bureaux d’études et la réalité du terrain » « les anomalies techniques , au premier rang desquelles les ponts thermiques non pris en compte et les défauts d’ étanchéité à l’air » Il n’y avait pas de contrôle a posteriori

6 L’étanchéité à l’air Objectifs Bilan : Q4>>3
Impact de la perméabilité Malgré une très bonne isolation thermique : L’étanchéité à l’air n’est pas bonne Exemple d’un ouvrage performant construit en 2002 Bilan : Q4>>3 Les principaux points de fuite : Angles de bardage Liaison bardage / toiture / longrine Lanterneaux et voûtes Portes sectionnelles Jonction bardage / menuiserie Menuiserie Lèvres de plateaux

7 Impact de la perméabilité
Perte énergétique : besoin en chauffage multiplié par 2 ou 3 Qualité de l’air intérieur médiocre Le rendement de la VMC double flux passe de 0,9 à 0,5 voir 0 Les débits de VMC calculés à 20Pa sont impossibles à garantir Risque important de condensation dans la paroi

8 Une Conception Énergétiquement Sobre
COMMENT RÉUSSIR UN BÂTIMENT D’ACTIVITÉ À ÉNERGIE POSITIVE? Une Conception Énergétiquement Sobre Etanchéité à l’air Eviter l’entrée incontrôlée d’air neuf dans le bâtiment et la fuite d’air chaud dans l’environnement extérieur. Maîtrise du coefficient d’infiltration d’air du bâtiment: Q4 Influence du coefficient Q4 sur les consommation énergétiques: L’exigence sur le coefficient Q4 entraine un gain de l’ordre de 70% sur le bilan énergétique par rapport au même bâtiment présentant une étanchéité plus conventionnelle. Une isolation de bâtiment de qualité doit être accompagnée d’un bon traitement de l’étanchéité pour optimiser les gains énergétiques. Consommations de chauffage Bâtiment SOPREMA Bâtiment Standard Coefficient i4 [m3/m².h] 0,3 3 Consommations (Chauf+ écl+aux) [kWhep/m².an] 43 74 Gain énergétique (Energie primaire) kWhep/an Gain énergétique (Energie finale) 7 450 kWhep/an Bâtiment SOPREMA Bâtiment Standard

9 Une Conception Énergétiquement Sobre
COMMENT RÉUSSIR UN BÂTIMENT D’ACTIVITÉ À ÉNERGIE POSITIVE? Une Conception Énergétiquement Sobre Etanchéité à l’air Exemple de traitement de l’étanchéité à l’air Bâtiment Standard Bâtiment SOPREMA Problèmes de continuité au droit des refends et des dalles intermédiaires Risques d’association scotch/parement Risques d’oubli non visible après la pose des plaques de plâtres Risques de détériorations Coordination entre les lots Parfaitement hors d’air Indépendant des autres lots Essai de la perméabilité à l’air en cours de chantier Gain planning; travaux de bardage indépendants des travaux de plâtrerie / peinture

10 Des matériaux performants
COMMENT RÉUSSIR UN BÂTIMENT D’ACTIVITÉ À ÉNERGIE POSITIVE? Des matériaux performants Isolation thermique Ponts thermiques traités au maximum par le principe de double isolation → Ubat = 0,465 W/m².K soit plus de 30% de gain par rapport à la référence. Ventilation Ventilation double flux haute efficacité. Récupération de plus de 90 % de la chaleur de l’air extrait. Eclairage LED pour l’éclairage des circulations et des sanitaires Consommation très faibles Sondes de détection de présence Murs Extérieurs mm de laine de roche R=9,17 m².K/W Isolation périph verticale 80 mm de polystyrène extrudé sur 50 cm de hauteur R=2,30 m².K/W Toiture terrasse végétale mm de polyuréthane + substrat de culture R=7,58 m².K/W Toiture bac acier mm de laine de roche R=7,75 m².K/W Vitrages Double vitrage Aluminium à rupteurs de ponts thermiques Uw= 1,5 W/m².K

11 Un dimensionnement adapté
COMMENT RÉUSSIR UN BÂTIMENT D’ACTIVITÉ À ÉNERGIE POSITIVE? Un dimensionnement adapté Prise en compte des apports solaires gratuits Favoriser les apports solaires en hiver afin de réduire les consommations de chauffage Se protéger des apports solaires en été afin de garantir un confort thermique sans besoin de climatisation Ventilation Un réglage fin des débits de renouvellement d’air Chauffage Un système de chauffage venant en appoint étant donné la performance de l’enveloppe et la prise en compte des apports gratuits. Simulation thermique Dynamique Accepte le bâtiment comme un objet vivant, réactif aux éléments extérieurs, et non comme un objet inerte. Mesure la réaction des matériaux à des variations d’apports thermiques internes ou externes (inertie thermique). Permet une maîtrise des apports solaires en évaluant les gains solaires utiles et en contrôlant la surchauffe estivale: Contrôle de la température intérieure heure par heure. Surchauffe Apports Solaires Besoins de Chauffage

12 Une Gestion énergétique intelligente
COMMENT RÉUSSIR UN BÂTIMENT D’ACTIVITÉ À ÉNERGIE POSITIVE? Une Gestion énergétique intelligente Mise en place d’une GTB « Gestion Technique du Bâtiment » Mutualisation de la gestion des équipements énergétiques. Ventilation Réduit nocturne de ventilation ou sur ventilation nocturne l’été pour rafraichir le bâtiment Un renouvellement d’air adapté à l’utilisation des locaux Mise en place de détecteurs de présence contrôlant les débits de ventilation Mise en place de sonde à détection de CO2 dans les locaux à occupation multiple (type salle de réunion) Contrôle des consommations de la centrale Eclairage Un éclairage des locaux à luminosité constante, s’adaptant aux variations de l’éclairage naturel Un éclairage régulé par détection de présence et de luminosité Maitrise des consommations d’éclairage Chauffage Gestion automatique de la température intérieure des locaux Réduit nocturne permettant une baisse des consommations Relance programmable afin d’assurer un confort thermique

13 Les résultats de la simulation énergétique
COMMENT RÉUSSIR UN BÂTIMENT D’ACTIVITÉ À ÉNERGIE POSITIVE? Les résultats de la simulation énergétique Consommations en chauffage Soit 9,7 kWh d’énergie finale par m² par an Consommations d’éclairage Consommations auxiliaires Consommations Totales Le bâtiment SOPREMA présente un gain énergétique d’environ 48% par rapport à un bâtiment similaire présentant des équipements de référence moyens L’objectif de bâtiment Basse consommation est respecté, avec une marge très confortable. Référence Bâtiment Théorique Bâtiment réel Gain 68 kWep/m²/an 27 kWhep/m².an 39 kWhep/m².an 42 % Référence Bâtiment Théorique Bâtiment réel Gain 35 kWhep/m²/an 8 kWhep/m².an 16 kWhep/m².an 54 % Référence Bâtiment Théorique Bâtiment réel Gain 15 kWhep/m².an 8 kWhep/m².an 6 kWhep/m².an 60 % Référence Bâtiment Théorique Bâtiment réel Gain 118 kWhep/m².an 43 kWhep/m².an 61 kWhep/m².an 48 %

14 Les résultats de la simulation énergétique
COMMENT RÉUSSIR UN BÂTIMENT D’ACTIVITÉ À ÉNERGIE POSITIVE? Les résultats de la simulation énergétique Intégration de la production Photovoltaïque. Mise en place de 130 m² de capteurs photovoltaïques intégrés en toiture et en façade. Production annuelle estimée: kWh /an Soit 89 kWhep/m².an théorique (108 en réel) En tenant compte de la production d’électricité par les capteurs photovoltaïques, le bilan énergétique du bâtiment devient positif. Le bâtiment produit environ 2 fois plus d’énergie qu’il n’en consomme. Référence Bâtiment Théorique Bâtiment réel Gain 118 kWhep/m².an -47 kWhep/m².an -46 kWhep/m².an 140 %

15 Un Bâtiment à ENERGIE POSITIVE Etanchéité à l’air
La nouvelle Agence SOPREMA ENTREPRISES de Rennes Orientation plein Sud Toiture photovoltaïque Brise soleil et pergola horizontaux au Sud Brise Soleil extérieurs orientables À l’Est et à l’Ouest Etanchéité à l’air de l’ensemble des façades Terrasse végétalisée bardage photovoltaïque

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18 Power Management System
Application de gestion active de la demande d’énergie Jean-Noël DESNE SCHNEIDER ELECTRIC

19 Objectifs du démonstrateur
Effacement des pointes (auto-alimentation) Fonctionnement iloté du bâtiment en cas de black-out Lissage de la courbe de charge réseau Détourer toutes les contraintes (techniques, économiques, juridique…) Utilisation des batteries pour fournir de la puissance au réseau de distribution Aspect économique Autoconsommation le plus souvent possible Revente du surplus d’énergie Identifier les nouveaux modèles économiques Industrialisation de l’innovation

20 Power Management System Charges non prioritaires
PMS: Architecture de principe Fournisseur Energie 126 kWc 4,1 kW PV Eolien Power Management System Charges prioritaires Charges non prioritaires Véhicule to grid Stockage réversible 45 kWh Bornes de recharge Charges sécurisées Batteries Saft Li Ion 56 kWh

21 Gestion optimisée de la production PV

22 Optimisation de la puissance souscrite

23 Pilotage et valorisation des effacements

24 Gestion et pilotage de la surconsommation

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28 Rénovation énergétique de logements sociaux dans le cadre du Pacte Electrique Breton
Douarnenez Habitat Jan DE HOOG

29 Sommaire Contexte Présentation du projet Mission du BET RT Existant
Scénarios de rénovation Analyse technico-économique

30 Contexte Pacte Electrique Breton
Partenaires : Etat, Région Bretagne, RTE, ADEME & ANAH 3 Constats : Situation péninsulaire bretonne Faible autoproduction (8%) Dynamisme démographique et économique 3 Actions : Renforcer la maîtrise de la demande en électricité (MDE) Développer les EnR Sécurisation de l’alimentation électrique (production et réseaux) Appel à Projet FEDER (Fonds Européen de développement régional) « Réhabilitation thermique des logements sociaux en chauffage électrique » Diminution de 40% des consommations Consommation après travaux Cep < 230 kWhEP/m².an

31 Présentation du projet
16 Logements - Gourlizon (29) Construction : 1988 Typologie : 6 T2 (70 m²), 6 T3 (90 m²) et 4 T4 (100 m²) Mode constructif : Dalle béton sur TP avec isolation périphérique Murs en maçonnerie traditionnelle, isolation intérieure Plafonds (rampants et combles), isolation laine minérale Menuiseries PVC, double vitrage Equipements techniques Chauffage effet joule (convecteurs et accumulateurs) ECS Electrique VMC Simple Flux Autorèglable

32 Mission du BET Etudes préliminaires Maîtrise d’œuvre
Diagnostic de l’existant Définitions de scénarios travaux Analyse technico-économique Maîtrise d’œuvre Etudes de conception (AVP & PRO) Analyse des offres (ACT) Suivi de chantier (VISA, DET & AOR)

33 RT Existant Evaluation de 3 critères avant et après travaux :
Ubât : Coefficient de déperditions du bâti (W/m².°C) Cep : Consommation d’énergie primaire (kWhEP/m².an) Usages : Chauffage, ECS, Climatisation, Eclairage et Auxiliaires Tic : température conventionnelle intérieure (°C) Etat initial : Logement Type 2 Logement Type 3 Logement Type 4

34 Scénarios de rénovation
Scénarios 1 : Travaux d’isolation d’enveloppe Remplacement des menuiseries et portes d’entrée Isolation extérieure Renforcement isolation des combles Mise en place d’une ventilation simple flux hygro B Scénarios 2 : Changement d’énergie Mise en place de PAC Air/Eau pour le Chauffage & ECS avec réseau de chauffage BT

35 Scénarios de rénovation
Scénarios 1 : Performance après travaux Scénarios 2 : Performance après travaux: T2: T3: T4: T2: T3: T4:

36 Analyse technico-économique
Investissements : Scénario 1 : € HT (soit € HT/logement) Scénario 2 : € HT (soit € HT/logement) Consommations énergétiques (Chauffage, ECS & Auxiliaires) : Référence : kWh/an € TTC/an Scénario 1 : kWh/an € TTC/an Scénario 2 : kWh/an € TTC/an Temps de retour actualisé : Scénario 1 : > 30 ans Scénario 2 : 15 ans

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