Le programme HOMES Objectifs , résultats et perspectives COFHUAT – 21 octobre 2011

Agenda : resultats , enjeux et perspectives Carte d’identité du programme Les solutions d’efficacité énergétique Mesurer la performance énergétique réelle Architecture Prototypes “concept” Les sites pilotes : Objectifs Resultats Ce qu’il reste à faire Enjeux et perspectives

Le plus important programme d’innovation dans le domaine de l’Efficacité Energétique Active des bâtiments en Europe Financé par OSEO HOMES fait partie des 5 premiers projets 2006 de l’AII > 4 ans : septembre 2008 > septembre 2012 > 26 Work Packages – 88 M€ > Equivalent de 120 chercheurs « Doter chaque bâtiment de solutions d’Efficacité énergétique active pour atteindre la meilleure performance énergétique » Slide + specificities of a collaborative project (large one here) Levers (partners) and constraints (agreement) Timing + & - Mid Term Commitment + & - Bâtiments résidentiels et tertiaires : Neuf et existant Europe 3

HOMES parmi les 5 premiers projets Un programme collaboratif d’innovation avec un consortium couvrant l’écosystème concerné Laboratoires de recherche + 7 coopérateurs Pour le moment… HOMES parmi les 5 premiers projets AII en 2006 Démarrage : Septembre 2008 Soutenu par OSEO Ecosystème technologies/composants Ecosystème des usages Ecosystème du bâtiment ( coopérateurs)

Le programme couvre le cycle de vie complet d’une innovation 5

Agenda : resultats , enjeux et perspectives Carte d’identité du programme Les solutions d’efficacité énergétique Mesurer la performance énergétique réelle Architecture Prototypes “concept” Les sites pilotes : Objectifs Resultats Ce qu’il reste à faire Enjeux et perspectives

Les solutions d’efficacité énergétique Les enveloppes et le bâti Isolation Inertie Etanchéité à l’air Apport lumineux ( vitrage Choix des équipements techniques Production (< rendement) Distribution (> pertes) Consommation (> consommation) L’Efficacité Energétique Active L’optimisation des fonctionnements La mesure et l’information

La performance énergétique d’un batiment et ses indicateurs = + + = OCCUPANT Confort physique température luminosité QAI accoustique accessibilité Confort psychologique Securité Protection Esthétique,ergo. Acceptabilité des automatismes Activité efficace Disponibilité Flexibilité Communication Ambiance process Occupant Energie approvisionnée € CO² kWh/m²/an Energie renouvelables % Energy utilisée kWh/m²/an Energie utile ou « Demande en énergie » des différents locaux Apports gratuits production Chaudiere PAc Compteur elec Compteur gaz Vecteurs de distribution Fils elec tuyaux gaines Consommations Cool DHW Elec Heat Light Gaz OUE Production renouvelables Eolien, solaire Fuel … 1 énergie approvisionnées par type  services rendus =confort 2 consommations des locaux par applications (résolution incrémentale) 3 énergies utilisées par vecteur  OUE auxiliaires pour le rendement 4 les 3composantes exogènes => meteo occupation activité

Les leviers de l’Efficacité Energétique Active Réduire les besoins énergétiques dans les différents locaux en prenant en compte confort et activité Optimiser l’approvisionnement énergétique des différents vecteurs pour servir ces besoins Adapter à la présence et au type d’activité Optimiser par le contrôle multi-applicatif Prendre en compte les apports gratuits Gérer les sources d’énergie sous contraintes du réseau (smart Grid) Améliorer les performances de génération et de distribution, Impliquer les personnes pour chaque profil : sensibilisation, amélioration, maintenance dans le temps Occupant Propriétaire Maintenance Energy Manager

structure générique OCI* Lien amont Effecteurs Confort Occupation IHB *OCI = Outil Commissionnement Intégrateur

Notre façon de concevoir l’efficacité énergétique active Hier Aujourd’ hui Integration amont HOMES Controle multifonctionnel Par zone/local Connectivity EXTERIEURS BUREAU DU CHEF SALLE REUNION CUISINE OPEN SPACE RESTAURANT HALL D ENTREE CORRIDOR IT ROOM ARCHIVES AMPHITHEATRE If look at the story of schneider. Three circles. Ecostruxture world. Efficient Home approach. Grid automation. Mission of the company would come from EM/ecostruxture to Smart Grid. VECTEUR TUYAU VECTEUR ELEC Niveau supérieur

Intégration dans d’autres eco-systèmes HOMES est le Smart building : 3 microgrid cohérents (elec, eau , air) Consommateurs : les différents locaux Réduire la demande en prenant en compte confort et activité optimiser les 3 réseaux d’approvisionnement Gérer les énergies Intégrant la problématique production renouvelable Et le véhicule électrique et ses interactions à la maison, sur le lieu de travail et sur l’équilibre des réseaux elec R P D S Au niveau ecoquartier ou ecocampus ( smart block – ecocities) Consommateurs : les différents bâtiments Mutualisation : de production ex: réseaux de chaleur, De transport De renouvelable.. Au niveau du réseau national (smart GRID) Consommateurs : bâtiments , villes, régies, quartiers Equilibrer la production en fonction de la consommation Gérer la protection et la disponibilité du réseau Gérer l’équilibre du réseau en sollicitant éventuellement des effacements R P D S R P D S R P: production R : renouvelable S : Stockage D : réseau de distribution S

La maison de demain sera intelligente mais surtout obéissante Schémas de l’architecture multifonctionnelle Pilotage automatique des équipements « techniques » Adaptation à l’occupant des équipements « de confort » Le bon compromis confort - économies : Je gère mon confort perçu quand je rentre La maison gère les économies quand je sors Mesures et affichages . A quoi ca sert? Comportement Achats d’amélioration Les équipements techniques doivent se piloter automatiquement Chaudières, pompes, ventilateurs, filtration,……. Collecte automatique des énergies extérieures gratuites et renouvelables (air, sol, eau, soleil). La reprise manuelle est toujours possible Les équipements de confort doivent s’adapter à l’utilisation Faire, ou laisser faire La maison doit être en situation stable , l’ordre est simple Le bon compromis confort - économies semble être : Je gère mon confort perçu quand je rentre La maison gère les économies quand je sors; Les mesures et affichages Mesurer , savoir, comprendre, décider , agir

Pourquoi le monitoring est du controle actif Mesure savoir Connaitre Comprendre Décider Owner Operator Occupant Tenant FM KPI : CO² € KWh comforts Agir

Efficacité du monitoring occupant Spatialité => Temporalité v Bâtiment; Population dénombrable Étage/ zone locative: population connue Zone restreinte: Population identifiée Mon espace: Que moi Annuelle ou saisonniere 0% Epsilon Mensuelle ou hebdomadaire 1% 2% 3% Quotidienne Ou horaire 4% 6% Instantanée ou précise 5’ 10% Nota : Ces coefficients statistiques s’appliquent sur le périmètre de responsabilité énergétique des actions des occupants considérés

IHB : Exemple de comportement différencié en fonction du type d’affichage sur 10 gérants d’hotel Par application : centré sur les moyens techniques (0/10) Par local : centré sur les besoins d’usage (7/10)

Quelques exemples de prototypes Collecteur de mesures : sera testé sur le site Lama Contrôleur de zone multi-applicatif : la Roombox Le bâtiment du futur de 2013 Capteurs de confort sans fil sans pile: humidité, température, luminosité et bientôt CO² / autonome en énergie / communique sans fil (ZigBee) / Très faible consommation (5μ watts) Contrôleur de zone multi-applicatif : la Roombox Contrôle-commande décentralisé et multi-applicatif. alimente, protège et contrôle à la fois l’éclairage, les volets et les stores, le chauffage, la ventilation, la climatisation (CVC). distribution électrique, mesure de la consommation, contrôle de chaque circuit électrique, protection individuelle des circuits électriques. Contrôleur d’émission CVC haute efficacité énergétique contrôle l’alimentation en eau et la vitesse du moteur de la ventilation des besoins augmente le confort, en adaptant la ventilation et en minimisant le bruit met à disposition des informations détaillées de consommation Capteurs de confort sans fil sans pile Outil de commissionnement

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Critères de choix : la diversité en 5 sites Activités : Bureau Résidentiel Enseignement Hôtel Ancienneté : 1890, 1970, 1990, 2007, Neuf Energies: Pompe à chaleur, Gaz, tout électrique Taille: entre 500 et 3000 m² Climat : Méditerranéen Océanique Continental Montagnard

Pilotes HOMES: 6 objectifs et 2 finalités Créer méthodologies outils et compétences pour l’ EE Définir le plan de mesure de la performance énergétique effective des bâtiments Développer les techniques de traitement de données: Analytics Améliorer la simulation pour bâtiments existants Evaluer l’impact du monitoring sur les comportements Réduire complexité et couts de la mesure Evaluer le potentiel de gains des fonctions de contrôle. Catalogue optimisé de composants et de fonctions de contrôle et d’affichage 20

Instrumentation : installations des capteurs Confort & occupation Energies Météo Electricité Air Eau

« Réduire la demande » sur les sites pilotes - 30 % Hotel elec 1970 - 37 % Hotel Nice 1890 - 22 % - 56 % - 36 % Ecole 1990 Bureau 2007 Residentiel THPE ENR

HOMES : Ce qu’il reste à faire Gestion des sources d’énergie Connexion au smart grid et aux smart cities Stockage et déstockage d’énergie Production de Negawatts (capacité) Intégration de l’impact des véhicules électriques Optimisation dans chaque pièce Capteurs : CO2 , occupation , activité Nouveaux algorithmes Auto adaptativité ( réduction de paramétrage) Monitoring Pour chaque utilisateur Fonctions de monitoring et affichage pour aider à une bonne gestion énergétique Pour l’occupant Pour le gestionnaire Gestion des sources d’énergie Connexion au smart grid et aux smart cities Stockage et déstockage d’énergie Production de Negawatts Intégration de l’impact des véhicules électriques Réduction des consommation énergétiques dans les différentes pièces Capteurs de confort Capteurs d’occupation et activité Contrôleurs intégrant de nouvelles fonction algorithmiques (confort + efficacité énergétique) Outils filières L’intégration de la dimension énergétique dans le BIM Un simulateur dans les outils filière pour modéliser la vraie vie Des outils de commissionnement simple Outils filières L’énergie dans la maquette numérique Un simulateur de bâtiments existants Outils de commissionnement simples

Conclusion rapport d’expertise du programme HOMES d’avril 2011 6 octobre 2011 : l’étape clef et le jalon sont acceptés par OSEO

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Résultats sur le lab virtuel résidentiel L’amélioration de l’enveloppe , sans contrôle , fait progresser la performance Quelle que soit la qualité de l’enveloppe, le potentiel de gain du contrôle actif est du même ordre de grandeur Avec contrôle actif , l’amélioration de l’enveloppe n’apporte plus de gain. Conclusions : l’ordre dans lequel on mène des opérations d’amélioration n’a pas d’importance. Il est préférable de jouer sur les 3 piliers de l’EE que d’essayer de saturer un seul.

Evaluation des potentiels de gain Pays Analyse statistiques des 280M de bat: Par pays (27) Par secteur d’activité (12) Par taille (10) Collecte de données : Nb et surface des bâtiments Evolution dans le temps Consommation par énergie Poids énergétique par application Simulation des 3 familles de solutions Batiments performants : 45% Equipements performants : 40% Contrôle actif et monitoring : 55% Secteurs Heat OUE Light Cool DHW Taille

Efficacité comparée en fonction du taux d’occupation 24/7/365 8H/J 1H/J 5H/mois Performance énergétique en % de la demande Isolation externe Réduire la demande Taux d’occupation Les données techniques et/ou informations contenues dans les présents documents ne sont pas libres de droit et appartiennent aux membres du groupement HOMES suivant les termes des accords qui lient ces membres

Potentiel de gain par secteur

Les potentiels de gain par taille de batiments

Potentiel du contrôle actif sur le parc Efficacité énergétique Europe : 9300TWh 300kWh/m²/a 50% 40% Gerer les approvisionnements 30% 20% Réduire le besoin des locaux 10% Monitoring par profil 2 ans 5 ans 10 ans 30 ans 50 ans ROI/Capex

Comment choisir ses priorités d’actions d’efficacité énergétique Complexité, coût Refaire l e batiment Inertie Daylight factor isolation Étanchéité à l’air Monitoring Ctrl au niveau poste de T Qualité du Bâti Eqpt de distribution Ctrl vecteur Controle actif Ctrl au niveau piece Eqpt de production ! Qualité des eqpts Monitoring occupant Ctrl au niveau zone Ctrl au niveau batiment Gestion des énergies Monitoring gestionnaire Eqpt de consommation Mesure globale Efficacité énergétique Confort physique Confort psychol. Activité efficace

Conclusions sous forme de recommandations Parc Mesurer simplement la performance intrinseque du site Inciter à l’amélioration permanente plutot qu’à l’atteinte d’une valeur absolue. Beaucoup sont économiquement performantes. Neuf Construire des batiments “controlables” Ne pas construire de voiture sans le compteur de vitesse. Ne pas confondre qualité du bati et peformance du site Ou alors rédiger une règlementation énergétique embarquant les niveaux de pilotage et les niveaux de controle de l’EN15232.