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COMPARAISON INTERNATIONALE Les Innovations Technologiques

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1 COMPARAISON INTERNATIONALE Les Innovations Technologiques
Programme de Recherche et d’expérimentation sur l’Energie dans le Bâtiment (PREBAT) COMPARAISON INTERNATIONALE BATIMENT ET ENERGIE: Les Innovations Technologiques daniel quenard Dpt Enveloppe & Revêtements Séminaire ADEME PUC CSTB Valbonne 12 octobre 2007

2 Sommaire Recensement des Innovations
Sélection des Innovations (« briques technologiques ») Les 13 sélectionnées - Rappel – SWOT – Transposition en France Conclusion Prospective

3 Définition Une "brique technologique" désigne un élément ou un sous-ensemble nécessaire à la réalisation du système bâtiment. Une brique technologique peut donc être un composant, un équipement ou un sous ensemble.

4 Recensement Etudes et Sites Nord-Américains
- ACEEE (American Council for an Energy-Efficiency Economy) 72 technologies et bonnes pratiques - Le site TOOLBASE du NAHB (National Association of Home Builders) 150 technologies référencées, analysées et classées - Le site du DOE - Le site canadien ADVANCED BUILDINGS 90 technologies émergentes et pratiques - … Programmes PassivHaus, Minergie, Zero-Energy-Home.

5 Energy Technology Futures – Canada
Un exemple Energy Technology Futures – Canada 1 Fenêtre Haute Performance 2 Panneaux Isolants sous Vide 3 Panneaux Isolants avec gaz “lourds” (argon, xénon, krypton) 4 Bâtiment "Intelligent" 5 Production d'Energie Locale (PV, éolien) 6 Construction Modulaire Préfabriquée (Plug & Play) 7 Approche Intégrée 8 Maison Zéro-Energie 9 Système Eclairage T5 / lampe fluorescente haute performance 10 Lampe “Metal Halide” / lampe fluorescente haute performance 11 Lampe “2-photon” / lampe à industion haute fréquence 12 Système Gestion de l’Eclairage 13 Peintures “Intelligentes” (PV)

6 Dans le neuf … PASSIVHAUS EnR Bâti CVC Eqmt

7 … et la rénovation

8 MINERGIE Equipements : Chauffage - ECS

9 Bâti + Eqmt Modes de Vie + Eqmt Sélection

10 Bâti EnF-HP EnR N° "Briques Technologiques" Experts CSTB
Expert Extérieur 1 Parois Opaques (murs, toitures, planchers …) Hafiane Cherkaoui Marc Colombart-Prout Svend Svendsen - DK Fritz Oettl - AT Robert Schild – AT 2 Parois Transparentes (Fenêtres, Baies Vitrées…) François Olive JF Arenes Robert Schild - AT 3 Systèmes Constructifs Comparés Jean-Luc Salagnac Svend Svensen (DTU – DK) 4 Ventilation Double Flux avec Récupération d'Energie Bernard Collignan Orlando Catarina Anne Tissot CETIAT 5 Systèmes Compacts Ventilation/Chauffage/ECS Emmanuel Fleury 6 Micro-Cogénération Ahmad Husaunndee Christian Feldmann (COSTIC) 7 Climatisation/Rafraîchissement - Basse Consommation EMP – D. Marchio 8 Systèmes Solaires Combinés Dominique Caccavelli Nadine Roudil Jean-Christophe Hadorn (Base Consultant – CH) 9 Stockage de Chaleur Peter Riederer 10 Systèmes Photovoltaïques Rodolphe Morlot Univ. Australie - South Wales 11 Réseaux de Chaleur Chantal Laumonier Robin Wiltshire (BRE) 12 Eclairage Michel Perraudeau Arnaud Deneyer (CSTC) 13 Approche Intégrée Daniel Quenard Robert Hastings (AEU Gmbh – CH) Bâti EnF-HP EnR

11 Parois Opaques … encore loin de l’optimum
Source IEA HDD : Heating Degree Day CDD : Cooling Degree Day Isolation Thermique Augmentation des épaisseurs d’isolants : 15, 20, 30 voire 40 cm Importance du climat local Apparition d’isolants d’origine végétale (chanvre, lin, …) ou animal (mouton …) ou issus du recyclage : ouate de cellulose Panneaux Isolants sous Vide pour la rénovation

12 Parois Opaques Importance du climat local

13 Parois Opaques SWOT Forces Faiblesses
Réponse efficace à une forte réduction des besoins de chauffage Solution qui diminue ou supprime les ponts thermiques et bénéficie de la tendance au renforcement de la réglementation thermique, en particulier dans le neuf. Retour sur investissement intéressant (variable selon épaisseur du mur et le coût de l’énergie) Soutien d’un lobby industriel actif Retours d’expériences étrangères (Allemagne, Autriche, Suisse, pays scandinaves …) Nécessité d’une mise en œuvre de qualité assurant une bonne étanchéité à l’air : liens mur-toiture et mur-fenêtres notamment. Baisse de la surface utile. Importance d’une vision d’ensemble du bâtiment (parois opaques, parois transparentes, équipements…) dès l’amont du projet, intégrant le confort thermique d’été Opportunités Menaces Développer un marché pour le neuf et la réhabilitation lourde. Développer un marché pour les ossatures bois et métalliques Mettre en œuvre des qualifications et des formations liées à ces produits Innovation : fixations, isolants sous vide Concurrence de solutions centrées sur l’offre d’énergie et non sur l’économie d’énergie Culture insuffisante d’une mise en œuvre de qualité.

14 Parois Transparentes Vitrages - Fenêtres
Double Vitrage Triples Vitrage Double Vitrage + films Fenêtre vue comme un « système » : Pertes/Gains

15 Parois Transparentes Vitrages - Fenêtres
Fenêtre : Premier Composant à Energie Positive Bilan énergétique d’un m² de fenêtre en tableau sur la saison de chauffage(absence de masque) en kWh/m² établi pour une fenêtre bois avec coefficient de clair de 0,7. Sud SE et SO Est et Ouest Nord U W/m².K 1 2 Simple vitrage 4,95 - 59 -48 -100 - 102 - 172 - 194 - 183 Double vitrage 2,95 + 29 + 49 - 6 + 4 - 66 - 73 - 84 D.V. + volets 2,25 + 75 + 101 + 40 + 57 - 20 - 21 - 39 D.V. peu émissif 1,8 + 85 + 111 + 53 + 71 - 1 D.V. peu émissif volets 1,50 + 104 + 134 + 73 + 93 + 18 + 23 1 : Plaine / Vallée : Chambéry (saison de chauffe : du 1/10 au 10/5) 2 : Montagne : Bourg-St-Maurice (saison de chauffe : du 20/9 au 25/5) Source : O. Sidler - Enertech

16 Parois Transparentes Vitrages - Fenêtres
+ - Source : DHV-PEP Chiel Boonstra

17 Parois Transparentes SWOT – Triple Vitrage
Forces Faiblesses Mise en œuvre peu différente du double vitrage Adaptabilité du produit : taille, couleur, forme Bon retour des utilisateurs (sentiment de confort, température de paroi plus élevée) Intérêt croissant pour les bâtiments à très faible consommation d’énergie Retours d’expériences étrangères (Allemagne, Autriche, Finlande…) Prix élevé Poids et épaisseur élevés Nécessité d’une mise en œuvre de qualité (interface parois opaques - parois transparentes notamment) Concerne les régions avec un climat rigoureux Pas de soutien réglementaire à ce jour Retour sur investissement long Opportunités Menaces Action possible du lobby verrier Innovation sur produits associés, notamment les cadres (avec système de ventilation…) Forte concurrence du double vitrage à isolation renforcée (basse émissivité + gaz rare) surtout dans le sud de l'Europe. Culture insuffisante d’une mise en œuvre de qualité. Risque de développement lent du marché des bâtiments à très basse consommation

18 Systèmes Constructifs Comparés
Ossature Bois 70 % des Maisons Passives Ossature Acier Cavity Wall – Double Mur BEDZED

19 Systèmes Constructifs Comparés
Une évolution des systèmes plutôt qu’une révolution Etanchéité à l’Air / Ponts Thermiques Continuité des pare-air (membrane pour MOB) Etanchéité des passages des réseaux (électricité, ventilation, eau, écoulement …). Interfaces isolation/structure/fenêtre/baies Intégration des épaisseurs d’isolants plus importantes L’étape de conception est primordiale car aucune modification  dégradante ne doit être réalisée sur le chantier en particulier pour passer les réseaux et gaines des ventilation …

20 Systèmes Constructifs Comparés SWOT
Forces Faiblesses Evolution des systèmes existants Savoir faire existant pour les blocs béton ou briques Mises en œuvre moins exigeantes pour les parois lourdes Construction de qualité = plus value du bâtiment Systèmes à ossature peu développés en France Inertie faible des maisons à ossature (confort d'été) Energie grise accrue (plus de matériaux) Impact environnemental Plus ou moins difficile à appliquer en rénovation Opportunités Menaces Action possible des fabricants de bloc béton ou de briques. Intérêt pour la bois et action de lobbying Innovation avec des solutions mixtes Lenteur du développement Equipements de plus en plus performants Energies Renouvelables plus séduisantes

21 Parois Opaques Parois Transparentes Systèmes Constructifs Comparés
Transposition Possible avec des adaptations suivant les zones climatiques Nécessité d’un accompagnement : réglementation (Th, COS, permis de construire …), labellisation, formation, information, sensibilisation … Des possibilités innovantes en rénovation Avant Après

22 Solaire : PV intégré La production photovoltaïque est une des solutions les plus élégantes avec un grand pouvoir de fascination car parfaitement intégrable au bâti mais le coût d'investissement reste très pénalisant Produits Industrialisés « mass customization » Source MISAWA-Home Pays les plus actifs : Japon, Allemagne, Etats-Unis, Espagne

23 Solaire : PV intégré SWOT
Forces Faiblesses Contexte énergétique favorable Production locale d’énergie Contribue à diminuer la demande lors des pics de consommation d’électricité. Marché en expansion (nombreuses applications) Bonne capacité d’intégrer des capacités de faible puissance en toiture et façade Compétitif avec les aides et les coûts de rachat actuelles Expériences étrangères (Japon, Etats-Unis, Allemagne) avec savoir-faire industriel et R&D forte Energie durablement plus chère et temps de retour long (> 20 ans) Pour le photovoltaïque isolé, non relié à un réseau : absence de possibilité de stockage Produit tributaire d’équipements en courant continu à très faible consommation Fabrication des batteries consommatrice d’énergie Opportunités Menaces Politique volontariste - aides - rachat Solution technique pour éviter les pics de demande et diversifier la production Possibilité de créer des entreprises indépendantes de production et des sociétés de services ou de location Ouvre la perspective de bâtiments à consommation nulle ou à énergie positive Pas de signalement fort du point de vue environnemental Les aides publiques peuvent être une menace si les objectifs du montage financier sont trop rapidement atteints Victime de son succès

24 Solaire : SSC Les Systèmes Solaires Combinés (SSC) répondent
simultanément aux besoins de Chauffage et d'ECS. Allemagne – Autriche – Suisse - France PSD Capteurs Stockage Dalle Béton – Ballon

25 Solaire : SSC SWOT Forces Faiblesses
Solution complète : Chauffage +ECS Potentiel d'économie important : 25 à 40 % Technologie maîtrisée et applicable partout. Technologie encadrée par des textes réglementaires et certifiée (Quali'ENR) Une forte acceptation sociale. Mais partiellement solaire : nécessité d'un appoint Technologie encore chère Offre trop large : trop de configurations Performances encore perfectibles Marché segmenté : SSC plutôt pour le neuf individuel Environnement normatif à créer Opportunités Menaces Contexte énergétique favorable Incitations financières attractives Dispositifs réglementaires sur mesure Directive européenne contraignante Marché des bâtiments basse consommation Mécanismes d'aide discontinus Forte concurrence : PAC, Bois, Maison Passive Fiabilité sous réserve en période estivale Attitude attentiste

26 Solaire : Stockage L'intérêt porté au stockage de chaleur a beaucoup varié au cours des 25 dernières années. Le stockage court terme est la clé de l’efficacité des technologies intermittentes mais la vision est désormais plus systémique que par composants. Les trois principaux types de stockage sont les suivants : Stockage court terme (solaire …) Stockage tampon (réseaux de chaleur …) Stockage saisonnier (Quartier …)

27 Solaire : Stockage Les principales raisons du stockage :
Utilisation optimale des énergies renouvelables et intermittentes, surtout l'énergie solaire Récupération de chaleur ou de froid Utilisation d'un tarif préférentiel (stockage de froid pour la climatisation) Réduction de la puissance installée Ecrêtage des pics de puissance Réduction du nombre d'enclenchements/déclenchements

28 Solaire : Stockage SWOT
Forces Faiblesses Taux de couverture solaire proche de 100% : le solaire monovalent devient possible ou avec un appoint minimum en terme d’énergie annuelle Productivité annuelle des capteurs double d’une installation avec stockage diurne seulement (env 500 kWh/m2 an), ce qui permet de mieux rentabiliser les capteurs Stockage d’énergie gratuit ou moins cher. Peut alléger la maintenance de systèmes de production en limitant le nombre d’enclenchement/déclenchement d’appareils Diminution de la puissance installée Système auxiliaire, qui sera utilisé en appoint ou en sécurité dans le meilleur des cas Investissement initial élevé, notamment pour les MI Marché de niche surtout pour l’habitat neuf, d’une certaine taille (100 logements) et à isolation très poussée Technologies souterraines difficilement reproductibles telles quelles dans un autre site Technologies non souterraines consomment de l’espace en surface à coût non négligeable Stockage saisonnier : pertes thermiques assez importantes du fait de la longue durée du stockage, marché limité, Pas de profession identifiée et structurée, réflexion très en amont, études lourdes Le stockage n’enthousiasme ni les professionnels, ni les clients par rapport à des techniques considérées plus "nobles", comme le solaire. Opportunités Menaces Augmentation du prix des énergie fossiles, taxes CO2 sur les fossiles ? Aides pour le développement du solaire thermique ou des réseaux de chaleur bois Développement des PAC dans les grands ensembles Profession est de plus en plus sensible à la vision systémique et aux notions de performance de système. Le développement des réseaux de chaleur est une opportunité de développer le stockage. Bas prix relatif des fossiles pour le chauffage pour longtemps encore. Marché du solaire thermique avec stockage court terme a encore tout le futur devant lui avant que le stockage saisonnier ne soit considéré comme vraiment important. Concurrence des pompes à chaleur air/eau pour la villa Durcissement de la législation sur la qualité sanitaire de l’eau.

29 Solaire : PV - SSC/Stockage Transposition
PV : Possible …à l’image du Japon Volonté politique, Aide sur le long terme Industriels innovants (cellules/toitures/façades) Produits Standards Certifiés Sensibilisation des clients Baisse des Coûts annoncés Solution pour aller vers de Bâtiments à Energie Positive Opportunités d’innovations SSC : Possible Contexte Politique et Economique Favorable Produits Standards pour le bâtiment Mais il est peu probable que les SSC s’imposent comme une solution de référence Stockage Sûr pour les CESI Peu probable pour le stockage saisonnier

30 Ventilation Mécanique Contrôlée 2F/Rnrj Systèmes Compacts : CV/ECS
La ventilation : un des postes les plus important pour les BBC Etanchéité à l’air de l’enveloppe / Qualité de l’Air Impact sur le bâti (condensation) Comment assurer la qualité de l'air dans les logements sans voir la contribution de la ventilation, aux déperditions thermiques, augmenter dramatiquement Systèmes Compacts Chauffage Ventilation ECS (PAC) VMC 2F-Rnrj Echangeur

31 Ventilation Mécanique Contrôlée 2F/Rnrj SWOT
Forces Faiblesses Solution efficace pour une économie importante d’énergie Intérêt croissant pour les bâtiments à très faible consommation d’énergie Améliore la qualité de l’air intérieur Solution applicable à plusieurs marchés : maison individuelle, commerces, petits bâtiments de bureaux Le plus souvent bien apprécié par des utilisateurs Produit fiable (certifications allemandes) Retours d’expériences étrangères (Allemagne, Suisse, Pays-Bas…) Prix élevé, volume important des centrales Mise en œuvre, peu complexe, mais nécessitant une bonne maîtrise du produit par l’installateur. Importance d’une maintenance de qualité (remplacement des filtres…) Nécessité d’une bonne imperméabilité à l’air du bâtiment (difficile dans la réhabilitation) Produits peu présents en France Marché encore immature (instabilité de l’offre) Opportunités Menaces Evolution de la réglementation pouvant favoriser le produit Possibilité de mise en place d’aides fiscales et financières. Innovation sur des fonctions complémentaires : filtration de l’air, ventilation pour améliorer le confort d’été, unités compactes avec chauffage et refroidissement … Forte concurrence de la ventilation mécanique contrôlée en particulier Hygro-Réglable. Tendance de maîtres d’ouvrage à privilégier la ventilation naturelle. Risque de développement lent du marché des bâtiments à très basse consommation

32 Systèmes Compacts : CV/ECS SWOT
Forces Faiblesses Compacité : libère de la place avec la suppression des radiateurs Faible puissance et faible consommation Pas de recyclage de l’air : le bâtiment est chauffé par le chauffage de l’air neuf Produit rapide à mettre en œuvre car système intégré Alimentation électrique peu émettrice de CO2 en France Produit fiable (certification allemande) Retours d’expériences étrangères (Allemagne, Autriche, Suisse…) Prix élevé Nécessite un métier nouveau pour l’installation et la maintenance Nécessite la régulation de manière fine à la fois du confort thermique et de la qualité de l’air intérieur (en adaptant le système aux besoins de chaque pièce, éventuel besoin d’apport de chauffage dans la salle de bains) Les utilisateurs doivent être bien informés et formés à la gestion du système (ouverture des fenêtres et lenteur de la mise en régime notamment) et accoutumés à un chauffage aéraulique Nécessité d’adapter le produit à la réglementation française Opportunités Menaces Opportunité d’un nouveau marché de niche pour une clientèle aisée, informée et motivée Accompagne le développement des bâtiments basse consommation Exigences croissantes de la réglementation thermique Produit complexe et de haute technologie contribuant à augmenter les compétences dans le bâtiment Favorise la diminution du nombre de corps d’état Possibilité de raccordement à une PAC réversible pour le rafraichissement l’été à une production photovoltaïque Forte concurrence de systèmes double flux avec ECS solaire et convecteurs électriques ou des éléments séparés moins chers du système (pompe, double flux…) Risque de développement lent du marché des bâtiments à très basse consommation Développement difficile en l’absence d’aide financière Marché encore immature avec forte concurrence entre producteurs Résistance possible des chauffagistes

33 Ventilation Mécanique Contrôlée 2F/Rnrj Systèmes Compacts : CV/ECS
Actuellement, la VMC 2F dans le résidentiel est très peu développée en France mais il existe un développement important de la VMC HygroRéglable, contrairement aux autres pays. On peut ainsi imaginer que les systèmes de VMC 2F/Rnrj rencontreront une concurrence plus forte avec un coût d’investissement pour ces derniers beaucoup plus important. Ce système tend à se généraliser en Allemagne Les unités compactes ayant été conçues pour les maisons passives, leur développement est intimement lié à celui de ce type de maisons à très faible consommation d’énergie.

34 Micro-Cogénération < 10 kWe
Ecopower Senertec Honda chaudière qui produit de l’électricité La technologie dominante est le moteur à combustion externe et la très grande majorité des micro-cogénérateur utilise le gaz naturel comme combustible primaire Pays Moteurs : Japon, Allemagne, RU, Pays-Bas

35 Micro-Cogénération < 10 kWe
Forces Faiblesses Diminue la consommation en énergie primaire et réduit la facture énergétique de l’utilisateur Système facile à mettre en œuvre et à utiliser, vient en remplacement des chaudières existantes Réduit les coûts d’électrification en zone rurale par production décentralisée d’électricité Réduit faiblement l’impact environnemental car fonctionne aujourd’hui avec des énergies fossiles qui émettent des GES Faible rentabilité à cause des faibles durées de fonctionnement par rapport à une chaudière fonctionnant avec le même combustible et à cause de la faible capacité électrique des produits Investissement très élevé Produits pas encore à maturité. Prix du gaz peut être soumis à de nombreuses tensions Opportunités Menaces Ouverture du marché de l’énergie. Réponse à la croissance de la demande électrique. Solutions innovantes pour respecter les obligations d’économie d’énergie - CEE Innovation pour les industriels Electrification en zone rurale pour les syndicats d’électrification Soutien de la Communauté Européenne Peut éviter la construction de centrales électriques à énergie fossile Raccordement au réseau électrique : formalités longues, complexes et chères. Concurrence avec des technologies subventionnées : PAC, solaire thermique et photovoltaïque, chaudière à condensation … Concurrence de l'électricité à faible contenu carbone, Manque d'installateurs et de société de maintenance. MCHP à granulés bois : dépend de la structuration de la filière bois et, pour le marché des particuliers, de la filière « granulés bois » plus précisément.

36 Micro-Cogénération bois
Classe A CO2 Bilan carbone du bâtiment tous usages inclus (chauffage, ECS, usages électriques spécifiques, cuisson) par type de chaudière en France

37 Micro-Cogénération < 10 kWe Transposition
La micro-cogénération à partir d’énergie fossile, en référence à une chaudière performante fonctionnant avec la même énergie fossile, ne fait qu’augmenter les émissions de GES en France alors qu’elle les réduit dans les autres pays. Par contre, en France, elle peut être une alternative à la construction de nouveaux moyens de production centralisée d’électricité à partir d’énergie fossile, ce qui devrait arriver avec l’ouverture du marché de l’énergie. Par ailleurs, l’utilisation de la biomasse est une option intéressante pour la micro-cogénération car elle permettrait de développer cette filière mal valorisée en France et produirait de l’électricité encore moins carbonée que l’électricité française actuellement.

38 Micro-Cogénération < 10 kWe … pas de solution universelle
(c€/kWh) Situation de la MCHP  bois dans l’échelle des technologies de production d’électricité décentralisées et renouvelables en France (Sourec AMOES)

39 Climatisation/Rafraîchissement Basse Consommation
Les solutions de climatisation basse consommation (BC) ne sont envisageables que dans le cas de bâtiments à inertie élevée, bien protégés des apports solaires et avec des apports internes faibles. Un système de rafraîchissement sera défini par : l’absence de système à puissance garantie pour la production de froid. Il en résulte : une impossibilité de respecter une température de consigne dans certains cas une température intérieure dépendante des conditions extérieures. A l’inverse, un système de climatisation : garantit la production de froid s’il est correctement dimensionné peut donc respecter une température de consigne

40 Climatisation/Rafraîchissement Basse Consommation
Référence : cycle à compression mécanique de vapeur performant Puits provençal ou canadien : développement actuel et existence d’une offre sur ce produit en France Sur-ventilation ("free cooling" ) relativement facile à mettre en œuvre et éprouvé, approche de climatisation hybride. Climatisation par évaporation : "evaporative-cooling" : Seul le système par évaporation directe (gainée ou non) a été retenu. Circulation d’eau fraiche : mériterait d’être appréhendé en tant que tel dans le cadre des réseaux urbains. Climatisation solaire : Un produit de "climatisation solaire par absorption" existe et c’est pourquoi cette technique a été retenue Climatiseur hautes performances avec des capteurs photovoltaïques "district cooling" : eau de lac ou de nappes phréatiques

41 Climatisation/Rafraîchissement Basse Consommation
Forces Faiblesses Solutions qui consomment peu d’énergie "payante" (essentiellement électrique) et qui n’utilisent pas de fluide frigorigènes (sauf la solution de référence) Offres commerciales pour certains produits tels que : "evaporative cooling", puits canadiens et absorption solaire. L’offre "evaporatif cooling" est sans doute un exemple de produit complet, prêt à l’emploi et de mise en œuvre optimisée, financièrement abordable, simple et fiable. Large éventail de solutions (pas de solution universelle, pas de produit parfaitement "clé en main" et peu d’offre pour le particulier) et donc difficulté de choix. Marché potentiels : marchés de niche, bâtiments à faibles exigences de confort ou optimisés du point de vue de architectural. Technologies non-matures : systèmes "complexes" et souvent "coûteux". Technologies partielles qui nécessite un système complémentaire pour respecter les exigences Peu de données et de retours d’expérience sur les opérations conduites. Peu compétitifs aujourd'hui par rapport à des systèmes de climatisation traditionnels Opportunités Menaces D’un point de vue global, l’installation en masse de systèmes de climatisation BC contribuerait à réduire la consommation énergétique compte tenu du niveau de performance moyen observé sur le parc. Augmentation du prix de l’énergie de façon générale favorise le développement de ces technologies en diminuant les temps de retour sur investissement. Pour les industriels, la climatisation BC et un champ de développement de nouveaux produits. Réglementation et préoccupations liées à l’hygiène de l’air peuvent alourdir la maintenance des systèmes évaporatifs. Dispositifs potentiels très nombreux et donc pas véritablement de profession porteuse de la climatisation BC. Difficile à installer dans l'existant sans réhabilitation lourde Manque clair de compétitivité en termes d’efficacité et de rentabilité économique de ces systèmes sans subvention. Systèmes traditionnels très performants et qui évoluent (électricité PV +PAC ?)

42 Climatisation/Rafraîchissement Basse Consommation Transposition
L’utilisation de systèmes de climatisation traditionnels à compression, qui plus est utilisés pendant une partie de l’année seulement, n’implique pas une facture énergétique élevée. De plus, dans les bâtiments tertiaire climatisés, les consommations électriques sont majoritairement dues à l’éclairage et la bureautique. Parmi les systèmes BC matures on peut citer le puits provençal, les systèmes évaporatifs et la circulation d’eau fraîche.

43 Les Micro Réseaux de Chaleur µRC
µRC : système de production d’énergie central qui dessert, par l’intermédiaire d’un réseau, un grand nombre de bâtiments individuels, de telle manière que ces bâtiments n'exigent pas leur propre installation de production de chaleur. N'importe quelle source d'énergie peut être utilisée La puissance globale est souvent suffisante pour utiliser les technologies qui ne pouvaient pas efficacement fonctionner au niveau d’un seul bâtiment. En particulier ceci permet d’utiliser des système à haute performance énergétique. Les µRC se développent dans beaucoup de pays européens (RU, Suède, Pays-Bas, Allemagne …) alimentés principalement par des systèmes de cogénération (gaz, solaires, biomasse …)

44 Les Micro Réseaux de Chaleur SWOT
Forces Faiblesses Plus d’espace disponible à l’intérieur du logement, pas de chaudière Pas ce connexion à un réseau de gaz mais à un réeau de "chaleur". Pas de souci d'entretien des équipements de chauffage (service rendu) Sécurité dans le logement : pas de risque de dégagement de polluants tel que le CO ou d’explosion de la chaudière individuelle ; ECS disponible instantanément et en grande quantité ; Recours aux énergies renouvelables possible : solaire, biomasse. Coût d’opération plus faible que les systèmes classiques. Montage difficiles car implique de nombreux acteurs. Système centralisé qui nécessite un bâtiment de service : espace au sol pour la centrale de MRC, impact visuel pour les riverains (NIMBY) Installation des réseaux : contraintes en termes de prise d’espace, de maintenance (perte par les réseaux …). Pannes sur le réseau = panne sur tous les bâtiments connectés Contrats souvent à long terme, pas de retour arrière possible Pas de profession identifiée et structurée en charge de promouvoir l’innovation ; Emissions de polluants plus "concentrées" qu’en cas de chauffage individuel ; Investissement important Opportunités Menaces Politiques d’aménagement local qui privilégient la concentration de l’habitat Réhabilitation peut conduire à une réflexion plus globale sur le mode de production du chauffage et d'ECS Aides des Pouvoirs Publics ; Ouverture du marché de l’électricité : cogénération de moyenne puissance et MRC. Développement des services : chauffage et ECS plutôt que fioul, gaz et électricité … Equipements individuels performants Réseaux d'énergie primaire (gaz) ou secondaire (électricité)

45 Les Micro Réseaux de Chaleur SWOT
A priori, il n'a pas d'incompatibilité notable avec le cadre légal français pour les µRC Néanmoins, pour favoriser le développement des µRC, il faut prévoir de réaliser des évaluations des opérations pilotes Par ailleurs un certain nombre de questions se pose sur les sociétés en mesure d’exploiter et de faire la maintenance des µRC. Avec la diversification des sources d'énergie (biomasse …) et le développement des systèmes de cogénération, le développement des µRC peut s’inscrire dans le courant porteur des économies d’énergie, la protection de l’environnement et développement durable.

46 Eclairage 19 % de la consommation électrique

47 Eclairage Meilleure utilisation des apports en lumière naturelle
Evolution de la technologie des lampes Réduction de la durée d'utilisation de l'éclairage artificiel par l'amélioration des techniques de régulation Nouveaux principes d'éclairage Combinaison d'un éclairage de fond diffus, associé à des éclairages « personnalisés » plus directifs et localisés Eclairage distribué par fibres optiques.

48 Eclairage Lampes Lampes basse consommation "fluocompactes"
Lampes fluorescentes compactes à cathode froide Lampes fluorescentes à induction Lampes à décharge « haute pression » ou HID (high intensity discharge) Diodes électroluminescentes (light emitting diodes ou LED) Lampes minces et étendues : les OLED (organic light emitting diodes) Eclairage par fibres optiques Eclairage par tubes de lumières

49 Eclairage Evolution de l'efficacité lumineuse des lampes (Source IEA annexe 45)

50 Eclairage LED Forces Faiblesses
Eléments non polluants, sans mercure ni plomb (conformité à la directive RoHS) Durée de vie importante / Solidité Composants adaptés au montage automatique robotisé Contrôle possible de la couleur de la lumière émise Coût global élevé car les luminaires doivent utiliser beaucoup de LED Rendu médiocre des couleurs Dispersion des caractéristiques électriques et optiques Vieillissement erratique Nécessité d'avoir des optiques très précises Gestion complexe de l'évacuation de la chaleur Opportunités Menaces Efficacité lumineuse en progrès constant Amélioration programmée des procédés de fabrication (méthode MOCVD pour les structures GaN) Développement de la production locale d'électricité photovoltaïque qui fournirait du courant continu, mieux adapté aux LED. Progrès dans la co-intégration de fonctions électroniques de contrôle dans les composants Progrès des OLED pour l'éclairage général qui confineraient les LED blanches aux applications ponctuelles (signalisation, indication, balisage, accentuation architecturale) Pollution générée par les industries des semiconducteurs

51 Eclairage OLED Forces Faiblesses Eclairage étendu sans éblouissement
Luminaires minces, légers et souples Gradation possible Faible coût des matériaux de base (polymères) Composants non polluants Matériaux polymères liés à l’industrie pétrochimique (utilisation d’énergie fossile et dégagement de CO2) Pas adaptées aux fortes puissances Durée de vie et efficacité lumineuse à améliorer Plusieurs technologies actuellement en compétition (small molecules OLED, structures p-i-n, etc.) Polymères sensibles à l’humidité. Encapsulation nécessaire, coût élevé pour des grandes surfaces. Opportunités Menaces Développement de nouveaux matériaux organiques dopés pour un meilleur rendement de conversion lumineuse Maîtrise de la pureté des polymères Acceptation par les utilisateurs de nouveaux principes d’éclairage (éclairage réparti) Incompatibilité avec les systèmes d’éclairage actuels

52 Eclairage Fibre Optique
Forces Faiblesses Utilisation d’une source lumineuse puissante et efficace, déportée Aspect sécurité (pas d’échauffement, pas d’infrarouge ni d’ultraviolet) Contrôle de la distribution de la lumière Fonctionnement des fibres optiques à basse température Le couplage entre la source et les fibres nécessite des composants optiques spécifiques, précis et chers. Flexibilité des fibres optiques Procédé d’extrusion de fibres plastiques de section importante (~10 mm) et de faibles pertes à mettre au point Coût total de la solution d’éclairage Opportunités Menaces Demande croissante pour de nouveaux concepts d’éclairage des espaces commerciaux et de restauration Concurrence des LEDs qui peuvent être assemblées linéairement de manière dense.

53 Eclairage Lamelles Mobiles
Forces Faiblesses Concept architectural innovant Amélioration considérable du confort visuel et du confort thermique Conception complexe Mise en œuvre coûteuse Acceptation par l’utilisateur de la gestion automatique de ces systèmes Opportunités Menaces Montée en puissance de la notion de confort et de bien-être dans les bâtiments tertiaires Evolution de la « mode » architecturale : désintérêt des architectes Impact négatif de ces systèmes sur l’aspect extérieur des bâtiments

54 Eclairage Transposition
Le marché de l’éclairage est mondial : Philips, Siemens/Osram, GE Différentes initiatives qui peuvent favoriser le développement en France d’un éclairage efficace et économe dans le bâtiment. Développer de nouveaux standards pour la qualité de l’éclairage Sensibiliser les acteurs professionnels impliqués dans le choix des solutions d’éclairage Promouvoir l’innovation industrielle dans le domaine des nouvelles technologies de l’éclairage

55 Approche Intégrée … pour sortir du cercle vicieux

56

57 Approche Intégrée (Globale – Holistique)
"Building Team" Architecte-BE-Promoteur Constructeur Banquier/Assureur Occupants-Utilisateurs Manuel – Livret Maintenance Tableau de Bord Banquier/Assureur

58 Approche Intégrée … impliquer tous les acteurs
Quelques pistes : Propriétaires : Trouver des arguments pour les convaincre : confort, valeur immobilier supérieure ( en particulier pour la revente), marketing important, risque d'accroissement brutal du coût de l'énergie, coupures de courant … Constructeurs/Promoteurs : valeur immobilier supérieure, qualité des logements, meilleure rentabilité et taux d'occupation plus élevé, mais exigence d'entretien Banques : prêts à taux réduits, Assurances : le développement des BBC est une des solutions pour réduire les effets du changement climatique et le risque de catastrophes naturelles liées aux facteurs climatiques. Un effort des grands groupes d'assurance et de ré-assurance est nécessaire. Les primes d'assurance pourraient être réduites pour les BBC ! Architectes : éducation, formation, sensibilisation (presse, formation initiale), clients exigents, travail en partenariat avec les BE Ingénieurs-BE : valoriser l'innovation pour aller au-delà de la réglementation, travail en partenariat avec les architectes dès la conception …

59 Aider les utilisateurs
B u i l d i n g e n e r g y e f f i c i e n c y : e v e r y b o d y c a n Win - IRC-ORAL V e i t c h , J . A . - A p r i l 2 5 ,

60 Conclusion Classement ENERGIE
Parois Opaques Parois Transparentes Systèmes Constructifs SSC/Stockage PV Eclairage Micro-Réseaux VMC-2F/Rnrj Systèmes Compacts : CV-ECS Rafraîchissement BC Micro-Cogénération

61 Approche Système - Ecosystème
Parois Opaques Parois Transparentes Systèmes Constructifs Bâti Eqmt SSC/Stockage PV Eclairage VMC-2F/Rnrj Systèmes Compacts : CV-ECS Rafraîchissement BC Micro-Cogénération

62 A cost-curve for GHG reduction
Source : The McKinsey Quarterly-Vattenfall Air Conditionning

63 Conclusion Une approche système voire écosystème
Structure-Enveloppe-Equipements-Climat Local - Optimisation du Bâti Incontournable et Primordial Enveloppe : Interface & Surface Des principes généraux déclinés localement Réduire les pertes/Augmenter les gain Exploiter le spectre solaire (Chaleur-Lumière) Qualité de la Mise en œuvre - Les techniques constructifs bouleversent le génie climatique traditionnelle Hybrides : EnF-EnR (PAC, CESI …) Multifonctionnels : CVC-ECS Compacts : individuel - Intérêt des micro-réseaux à l’échelle d’un quartier biomasse, cogénération, stockage … Nécessité d’un approche intégrée : implication de tous les acteurs Volonté Politique / Industriels Innovants / Information/Formation

64 Perspective Site www.toolbase.org
Créer un Observation des Innovations Technologiques et des Bonnes Pratiques Site

65 Site Canadien Advanced Building Technologies & Practices

66

67 The Next Industrial Revolution From Cradle to Cradle
William Mc Donough Merci de votre attention


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