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Dans le cadre des projets de rénovation énergétique dans le bâtiment, les donneurs d’ordre ont besoin d’outils et de méthodes pour atteindre une performance énergétique réelle et mesurable après travaux.

La première partie de ce guide présente les différents types de GRE et les étapes clés de leur mise en œuvre. Les questions de l’analyse des risques, du financement et de l’assurabilité sont également abordées.

La garantie de résultats énergétiques (GRE) permet de répondre à cette exigence car elle fait l’objet d’un contrat qui permet de dédommager le client en cas de non-atteinte de l’objectif de consommation contractuel.

La deuxième partie détaille les outils de la GRE : la démarche d’audit énergétique approfondie (audit, analyse et gestion des risques), le commissionnement et le suivi qualitatif des phases d’étude et de travaux, le plan de mesure et vérification de la performance énergétique, un clausier type.

La mise en œuvre de la GRE s’inscrit également dans le cadre d’une politique plus globale de développement patrimonial.

La Fondation Bâtiment-Énergie, reconnue d’utilité publique en 2005, a pour but de favoriser l’émergence de méthodologies et de technologies innovantes permettant de réduire très fortement les consommations d’énergie et les émissions de gaz à effet de serre. Elle sélectionne puis soutient en priorité des projets de recherche jugés d’intérêt général relatifs à la réhabilitation performante des bâtiments existants, réalisés par des groupements constitués d’acteurs de la construction et de l’énergie et des laboratoires publics ou privés. Elle assure l’évaluation des travaux soutenus et leur valorisation au moyen de colloques et d’ouvrages techniques.

Photographies de couverture En haut : Fotolia Au centre : lycée G. Courtois, Dreux / Crédit Eiffage En bas : ICF Habitat Schiltigheim

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En troisième partie, des études de cas récentes viennent illustrer l’application de la méthodologie. Les principes proposés dans cet ouvrage sont applicables dans la plupart des cas de rénovation (immeubles de bureaux, établissements de santé, d’enseignement, centres commerciaux, logements collectifs…) et sont utiles aux maîtres d’ouvrage, propriétaires occupants ou gestionnaires, aux AMO, aux maîtres d’œuvre et aux entreprises.

L’Ademe (Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie) est l’opérateur de l’État pour accompagner la transition écologique et énergétique. Afin de leur permettre de progresser dans leur démarche environnementale, l’Ademe met à disposition des entreprises, des collectivités locales, des pouvoirs publics et du grand public ses capacités d’expertise et de conseil. Elle aide en outre au financement de projets, de la recherche à la mise en œuvre, dans les domaines suivants : la gestion des déchets, la préservation des sols, l’efficacité énergétique et les énergies renouvelables, la qualité de l’air et la lutte contre le bruit.

ISBN 978-2-281-11987-9

Bâtiments tertiaires et collectifs

Ademe 8618

Résultat du travail d’un atelier regroupant seize organismes, laboratoires de recherche, bureaux d’études et entreprises, ce guide fournit la méthodologie et les solutions techniques, financières et organisationnelles pour développer la GRE dès la phase d’études.

Méthodes et outils de la garantie de résultats énergétiques

Méthodes et outils de la garantie de résultats énergétiques

Méthodes et outils de la garantie de résultats énergétiques

04/02/16 15:16


Sommaire

Préface de l’Ademe..................................................................................................................................................................................................... 7 Préface de la Fondation Bâtiment-Énergie...................................................................................................................................... 8 Auteurs..................................................................................................................................................................................................................................... 9 Avant-propos..................................................................................................................................................................................................................11 Liste des sigles et abréviations...................................................................................................................................................................13 Objectifs du projet de recherche sur la garantie de résultats énergétiques (GRE)............................15

Partie 1 Le projet de garantie de résultats énergétiques............................................................................21 1.1

Fondements de la méthodologie......................................................................................................................................23

1.2

Typologie des GRE.............................................................................................................................................................................31

1.3

Étapes clés et principales tâches associées...........................................................................................................39

1.4

Analyse et prise en compte des risques..................................................................................................................75

1.5

Financement de projets de GRE.......................................................................................................................................79

1.6

Assurabilité des projets...............................................................................................................................................................89

1.7

Insertion d’un projet de GRE dans une politique de développement patrimonial...........................................................................................................................................93

Partie 2 Les outils de la GRE...........................................................................................................................................................................97 2.1

Outil n° 1 : audits et GRE, exigences minimales.............................................................................................99

2.2

Outil n° 2 : l’analyse et la gestion des risques............................................................................................... 129

2.3

Outil n° 3 : le commissionnement............................................................................................................................... 141

2.4 Outil n° 4 : mesure et vérification de la performance énergétique............................................................................................................................................................................................. 159

5


Sommaire

2.5

Outil n° 5 : outils d’assistance.......................................................................................................................................... 191

2.6

Outil n° 6 : clausier type......................................................................................................................................................... 205

Partie 3 Études de cas................................................................................................................................................................................................ 219 3.1

Étude de cas type chez un bailleur social........................................................................................................... 221

3.2

Services industriels de Genève....................................................................................................................................... 229

3.3

ICF Habitat, opération de Schiltigheim.................................................................................................................. 233

3.4

Démarche de la ville de Nîmes....................................................................................................................................... 237

3.5

Région Centre, CPE sur 18 lycées.............................................................................................................................. 243

Glossaire........................................................................................................................................................................................................................... 253 Bibliographie................................................................................................................................................................................................................. 261 Index...................................................................................................................................................................................................................................... 265 Table des matières................................................................................................................................................................................................ 269

6


1.1 Fondements de la méthodologie

Nécessité d’une approche adaptée à la garantie de résultats

rigoureuse permettant une définition plus précise du niveau réel de performance atteignable et une organisation optimisée du rôle des différents acteurs d’un projet.

Dans les schémas habituels de conduite de projet et de contractualisation, la répartition des responsabilités de programmation, conception, construction et exploitation entre les différents acteurs impose des interfaces. La maîtrise de celles-ci revient, dans la pratique et au final, au donneur d’ordre.

La méthodologie de garantie de résultat énergétique (GRE) permet en effet l’affinement d’un « tunnel de risque  » et de précision de l’engagement énergétique (fig.  1). Étape après étape, le niveau d’identification des risques, d’une part, et le niveau d’exigence en matière de précision de l’engagement énergétique, d’autre part, vont s’accroître.

1.1.1

Le résultat attendu de tels schémas est, le plus souvent, une performance théorique (qui est prévue par le concepteur) et conventionnelle (qui est conditionnée par les textes et règlements applicables). Ce résultat ne constitue pas, en règle générale, une preuve précise de l’amélioration effective de la performance énergétique. En effet, les différents acteurs ne peuvent pas toujours appréhender ou quantifier, à un moment ou un autre du cycle de vie du bâtiment, un certain nombre de facteurs. Ces facteurs dits d’influence, comme la météorologie, le comportement des usagers ou l’occupation, ont un impact sur la performance énergétique. La gestion des interfaces entre les différents intervenants et une prise en compte insuffisante des facteurs d’influence constituent pour le maître d’ouvrage des risques de non-atteinte des objectifs de performance énergétique qu’il s’est fixés. Il apparaît ainsi souhaitable de modifier le mécanisme habituel de contractualisation, qui fixe des objectifs « techniques constructifs » et impose le respect des obligations de moyens, par une approche à la fois plus flexible dans les moyens à mettre en œuvre et plus rigoureuse dans la prise en compte des retours du terrain. La volonté de garantir le résultat, de se confronter au réel nécessite la mise en œuvre de nouveaux outils (commissionnement, mesure et vérification) dans le cadre d’une méthodologie

L’intérêt de la GRE est de proposer au donneur d’ordre une couverture de certains risques. Une GRE a donc plutôt vocation à s’appliquer à des opérations dans lesquelles l’atteinte des résultats escomptés présente une incertitude élevée, due à la multiplicité des facteurs à prendre en compte pour la prévision d’amélioration de la performance et à l’état imparfait de la connaissance de la situation initiale. Le terme APE désigne toute activité mesurable(1) (ou ensemble mesurable d’activités), conçue pour maintenir ou augmenter l’efficacité énergétique d’un site, d’un système ou d’un équipement. Par exemple, une APE peut consister en une ou plusieurs modifications du bâti ou des systèmes physiques du site, une révision des procédures de fonctionnement et d’entretien, un remplacement de logiciels ou la mise en place de nouveaux moyens de formation ou de gestion des utilisateurs, du personnel d’entretien et/ou d’exploitation. Une liste non exhaustive d’APE est fournie en encadré (p. 30). Cette démarche permet d’engager des coûts de manière progressive et de pouvoir envisager l’abandon du projet (1) Au sens de mesure de la variation d’efficacité énergétique, générée par l’activité (ou l’ensemble des activités) constitutive de l’APE. Le terme d’AAPE est également utilisé (ISO 50015).

23


1 – Le projet de garantie de résultats énergétiques

Étapes de précision croissante

Préétudes

Conception

Suivi

Tunnel de risque

Figure 1. Processus d’affinement du tunnel de risque

à un coût raisonnable en cas d’identification de points bloquants. La méthodologie de GRE s’applique également à une démarche plus globale de gestion du patrimoine dans le temps.

1.1.2

Obligation de résultats mesurés : approche en « boucle fermée »

La GRE se distingue des approches moins contraignantes, telles que la garantie de performance énergétique intrinsèque (GPEI), par le fait que l’évaluation de l’atteinte d’un objectif de performance est mesurée de manière continue et permanente durant la période d’engagement retenue pour le projet. L’évaluation – continue – des résultats de la mesure de la performance énergétique réelle introduit, dans les faits, une boucle fermée. Celle-ci permet, par la quantification d’écarts à la cible de performance énergétique, de s’interroger sur les raisons des dérives constatées et, par conséquent, sur la qualité de l’ensemble des travaux et des services. 24

Ce bouclage quasi permanent représente l’un des intérêts principaux de la GRE. Boucle qualité de l’exploitation grâce à la M&V

Par principe, toute dérive constatée entre la mesure et l’objectif prévu doit faire l’objet d’une recherche des causes et d’une correction de cet écart (fig. 2). Pour qu’une telle approche fonctionne, la mesure de la performance doit être juste et équitable. Elle doit notamment intégrer l’effet des facteurs d’influence sur la consommation d’énergie : par exemple, des changements d’occupation ou de conditions de confort, au-delà des valeurs convenues, ou des conditions météorologiques différentes. Ainsi, un hiver doux a pour effet une diminution de la consommation d’énergie, qui pourrait être indûment attribuée au prestataire portant la garantie. À l’inverse, une diminution de la consigne de température en été – par rapport à la consigne de température prévue contractuellement à l’intérieur des locaux – a un effet de réduction des économies envisagées. Cet accroissement de la consommation est alors perçu, à tort, comme une dérive imputable au prestataire portant la garantie.


Fondements de la méthodologie – 1.1

Boucle de calage du modèle de simulation

Exploitation des APE et du bâtiment Corrections de l'exploitation, voire des APE

Comparaison de la performance mesurée à celle garantie

Mesure de la performance

Ajustement aux conditions réelles d'exploitation

Figure 2. Boucle qualité de l’exploitation Principe de processus bouclé en phase d’exploitation

Les techniques de mesure et vérification (M&V) permettent d’assurer cette équité par des dispositifs dits « d’ajustement » (voir § 1.3.1). Elles constituent l’un des trois piliers de la garantie de résultats énergétiques. La boucle qualité de l’exploitation permet de disposer des informations nécessaires pour identifier et mettre en œuvre les actions correctives d’exploitation voire la reprise des APE, pour satisfaire les exigences et les engagements pris lors de la contractualisation. Deux autres aspects très importants de la GRE font appel au même principe et donnent lieu à deux autres « boucles » de contrôle : – la boucle « de calage du modèle de simulation » afin d’assurer la qualité de la prévision de consommation ; –  la boucle «  études-travaux  » qui vise la qualité de la conception et de la réalisation. La combinaison des résultats de ces trois «  mesures  » va ainsi permettre de produire un jugement circonstancié quant à l’atteinte ou non des objectifs, et donner de précieuses indications sur les causes probables de dérive, donc de corrections à apporter.

La faisabilité d’économies au moyen de solutions techniques est traitée, dans les audits énergétiques conventionnels, avec plus ou moins de « précision ». La garantie de résultats énergétiques nécessite un mécanisme de contrôle, par la comparaison entre des prédictions de la consommation d’énergie observable, avant travaux, et des mesures effectuées sur site. Cette étape comprend une simulation énergétique des bâtiments. L’intérêt de ce mécanisme de contrôle est d’inclure : – l’évaluation de l’incertitude sur la prédiction aux différents moments des études ; – la détermination des principaux paramètres impactant l’incertitude (quelque 20 % des paramètres impactent 80 % de l’incertitude, selon la loi de Pareto), grâce à l’analyse de sensibilité. Cette dernière permet de réduire le coût du calcul et des mesures ; – la formulation de l’impact de cette incertitude dans l’analyse de risques effectuée en amont du projet. La figure  3 illustre le principe du calage. Celui-ci vise à modifier les paramètres d’entrée du modèle, afin que les consommations simulées correspondent (au plus près) aux consommations réelles mesurées avant travaux. Modèle du bâtiment existant Affinage des données incertaines

Estimation de l'impact de l'incertitude

Confrontation aux données mesurées

Évaluation de l'incertitude sur les données

Figure 3. Calage du modèle de simulation Processus de réduction de l’impact des incertitudes sur la prédiction de l’observable avant travaux

25


1 – Le projet de garantie de résultats énergétiques

Garantie de résultats énergétiques d’optimisation Objet de la garantie

– les opérations d’exploitation sous contrainte d’optimisation. En

Il y a réparation financière ou reprise des travaux si la performance énergétique mesurée en conditions réelles d’exploitation n’atteint pas, pour cette GREo, l’objectif fixé dans le programme performanciel.

règle générale, ces opérations se font en site occupé avec un mi-

Prestations incluses

– l’élaboration du reporting du suivi d’optimisation, permettant de

Étude – la révision de l’audit détaillé et l’analyse du DOE et du DIUO de l’ensemble des GRE précédentes ; – la révision de la situation de référence décrivant et quantifiant l’ensemble des paramètres fixes et l’influence des paramètres variables sur la consommation d’énergie de la période initiale, considérée comme référence des mesures ; – la reprise du modèle d’ajustement de la consommation énergétique du bâtiment ; – l’examen et la validation du modèle par la mesure des conditions après travaux ; – la modélisation des APE de service (optimisations), visées par cette phase de GREo ; – l’expression du niveau de risque de l’engagement ; – les études de projet des solutions de services, par exemple : travaux partiels d’isolation en maintenance curative, équilibrage et désembouage des réseaux, réglages des boucles de régulation, affinements des algorithmes GTB et/ou MCR avec services distants, gestion de la demande, gestion de l’intermittence, comportements des usagers, etc. ; –  l’élaboration d’un (ou de plusieurs) plans de M&V applicable(s) à chaque APE ou groupe d’APE pour la durée et les objectifs de la GREo. Services et travaux La maintenance corrective de rétablissement de la performance initiale et évolutive met en œuvre des fournitures ou des services de configuration complémentaires destinés à augmenter le niveau de performance d’origine, comprenant les six mêmes étapes que celles décrites dans la section travaux de la GREi.

36

nimum d’impact sur l’usage du bâtiment. L’occupation du bâtiment (qualité, quantité, usages) est celle prévue dans la situation de référence ou doit faire l’objet d’un ajustement de situation de référence correspondant ; garantir le contrôle et la détection précoce de toute déviation des conditions d’exploitation optimales. Ce point est particulièrement critique en site occupé, dans la mesure où l’on cherche à minimiser l’impact sur l’usager ; – la mise à jour de la base documentaire des opérations de maintenance (mise à jour des plans de maintenance préventive, révision des gammes de maintenance). Exploitation courte de preuve de performance De la même manière que pour la GREi, il est nécessaire de disposer d’une période stable destinée à apporter la preuve de l’atteinte de la performance garantie pour la GREo. Sa durée est fixée par le programme performanciel particulier. Elle dépend de la durée du cycle opération complet des APE réalisées, afin de permettre de vérifier l’atteinte des objectifs définis pour la GREi. Elle comprend : – les opérations d’exploitation normale dans des conditions de réglages optimaux (automatismes réglés pour une mise en système définitive, comprenant l’intégralité des interactions entre organisation occupante, processus et bâti) ; – le rapport de fin de période, comprenant la mesure du gain cumulé ajusté et l’expression de l’indice GRE ; – le recalage du modèle de simulation dynamique énergétique, pour la situation après optimisation (à des fins d’aide au suivi de la performance ou d’élaboration d’une future GRE (optionnel) ; – l’expression de l’incertitude pour la détermination du gain due aux APE ; – la préparation de la situation de référence de la phase suivante. Conditions d’atteinte du niveau de performance Le contrat de GREo reprend les cinq mêmes conditions que le

Optimisation

contrat de GREi.

La durée de la période d’optimisation est fixée dans le programme performanciel de la GREo, de manière à permettre la mesure du niveau de performance en conditions d’exploitation réelles, afin de déterminer l’atteinte des objectifs définis. Elle comprend :

Un phasage des GRE types est possible. La figure 3 illustre un exemple de phasage d’opérations de GRE (GREi, GREe, GREo), ainsi que le représente la figure 1, représenté déplié selon un axe de temps.


Typologie des GRE – 1.2

PMV2 Niveau de performance initial

Objectif de gain planifié MOA

Objectif de gain contractuel GREi

Objectif GRE phase initiale, post-travaux Objectif moyen GRE phase initiale

GRE optimisation recommissionnement

GRE exploitation maintenance

Période de récep- Période Période de tion de révérifi- glage stabilisation cation

Objectif de gain contractuel marché phase GREe 1

Objectif de gain contractuel marché phase GREo

Objectif de performance final planifié

réel ance m r rfo e pe au d Nive

GRE exploitation maintenance Transition (transfert de responsabilité)

GRE initiale avec optimisation Transition (transfert de responsabilité)

Référence initiale

Phase travaux

PMV1

Niveau de performance (adapté aux conditions d'usage et d'environnement)

Objectif de gain contractuel marché phase GREe 2

Période de stabilisation Temps

Figure 3. Évolution du niveau de performance tout au long d’un projet associant plusieurs GRE : GRE initiale, GRE d’exploitation, GRE d’optimisation

GREi, GREe ou GREo. Dans ce cas, la responsabilité est entièrement confiée au titulaire d’une telle mission de GRE combinant construction, exploitation, optimisation, exploitation, etc.

Toutefois, le processus de qualité associé à la démarche générale de la GRE rend fortement recommandable, pour assurer la transparence vis-à-vis du donneur d’ordre, de maintenir la distinction de ces GRE types. Elles peuvent alors, à l’intérieur du groupement d’entreprises, représenter à la fois des phases et des dispositions commodes pour gérer les responsabilités devant être attribuées à chacun des partenaires.

1.2.5 Conclusion La répartition en différentes phases distinctes, proposée dans la figure 1, constitue un premier jeu d’outils de GRE pour le décideur. Ce découpage d’un projet de rénovation en actions indépendantes permet : – d’une part, de cibler des groupes d’actions selon les compétences des familles d’acteurs pouvant intervenir : entreprises de travaux ou de services, associées à des bureaux d’études et des architectes ; – d’autre part, des assemblages divers, en fonction des périmètres sur lesquels elles agiront. Il est ainsi possible de créer un ensemble de GRE initiales qui se fondront par la suite en une seule GRE d’exploitation. 37


1 – Le projet de garantie de résultats énergétiques

Études et contractualisation

État des lieux énergétique et situation de référence par objet cible

Programme

Moment de la consultation entreprises

Programme performanciel prévisionnel et PMV type

Programme

Missions SSE (Société de services énergétiques)

Missions maîtrise d'ouvrage

Identification des opportunités / potentiels de gains APS, APD, projet

Élaboration et calibrage du modèle de simulation (phase itérative)

Comparaison des résultats entre études de détails et programme performanciel définitif, expression de la précision de l'engagement, et des facteurs de risque

EXE ← Projet ← APD ← APS

Contrat GRE

EXE ← Projet ← APD ← APS

Engagement intermédiaire

Travaux/exploitation

Le contrat GRE inclut le programme performanciel définitif et le PMV définitif : performance garantie /risques et sensibilité (conception, mesure, M&V, exploitation-maintenance, durabilité) /nature, phasage et calendrier des APE /exigences techniques et maintenabilité /exigences de transfert de phase

Figure 6. Schéma contractuel 1 : GRE portée à 100 % par la SSE

(PPS), puis une proposition prévisionnelle détaillée (PPD) et enfin une offre finale. Chaque proposition est accompagnée d’un programme performanciel amendé par le prestataire, mais répondant a minima au programme prévisionnel inclus dans les documents de consultation. Seuls les candidats non retenus et ayant proposé une offre finale sont indemnisés. 58

Déclinaison B

Dans ce schéma, assez semblable à la déclinaison A, le candidat retenu est sélectionné sans dialogue compétitif. Domaine d’application

Déclinaison A : schéma le plus utilisé à l’heure actuelle. Déclinaison B : peu utilisé actuellement, mais peut s’envisager dans un marché mature. Existe actuellement en


Étapes clés et principales – 1.3 tâches associées

Études et contractualisation Missions SSE (Société de services énergétiques)

État des lieux énergétique et situation de référence par objet cible Programme performanciel prévisionnel et PMV type

Programme

Programme

Missions maîtrise d'ouvrage

Identification des opportunités / potentiels de gains APS, APD, projet

Élaboration et calibrage du modèle de simulation (phase itérative)

Comparaison des résultats entre études de détails et programme performantiel définitif, expression de la précision de l'engagement, et des facteurs de risque

EXE ← Projet ← APD ← APS

Contrat GRE

EXE ← Projet ← APD ← APS

Moment de la consultation entreprises

Travaux /exploitation

Le contrat GRE inclut le programme performanciel définitif et le PMV définitif : performance garantie /risques et sensibilité /nature, phasage et calendrier des APE /exigences techniques et maintenabilité /exigences de transfert de phase

Figure 7. Schéma contractuel 2 : GRE partagée

conception/réalisation, avec un programme performanciel bien défini. Intérêt

Déclinaison A : équilibre dans le partage des responsabilités, moins d’asymétrie en matière d’informations et de compétences. Déclinaison B : moins cher, plus facile que la déclinaison A.

Points de vigilance

Déclinaison A : une attention particulière doit être portée à la préparation de la situation de référence, dont la responsabilité incombe au donneur d’ordre. L’AMO doit disposer de fortes compétences en matière de commissionnement et de M&V. Déclinaison B : peut limiter l’innovation et disqualifier des candidats compétents, qui auraient mal interprété le pro59


1 – Le projet de garantie de résultats énergétiques

Exemple d’un bâtiment tertiaire On considère le cas d’un bâtiment de bureaux rénové lourdement, bénéficiant d’un contrat de GREi d’une durée totale de 3 ans après l’achèvement des travaux, portant sur l’ensemble de la consommation d’énergie du bâtiment. La période de stabilisation corres-

pond contractuellement aux deux dernières années. Suite à des problèmes non identifiés, un défaut de performance de 10 % en moyenne est constaté durant cette période de stabilisation. Le calcul de la pénalité est le suivant (tab. 1).

Tableau 1. Calcul de la pénalité Situation avant travaux et engagement contractuel • Coût des travaux(1) (€/m²sp)

600 €

dont performance énergétique (€/m²sp)

400 €

dont bâti

300 €

dont systèmes

100 €

• Consommation d’énergie avant travaux (kWhef/m²sp par an)

300

• Coût de l’énergie (€/kWh)

0,08 €

• Charges énergie avant travaux (€/m²sp par an)

24 €

• Économies garanties

50 %

• Consommation d’énergie garantie après travaux (kWhef/m²sp par an)

150

• Charges énergie garantie après travaux (€/m²sp par an)

12 €

• Durée de vie contractuelle des travaux sur le bâti

30 ans

• Durée de vie contractuelle des travaux sur les systèmes

10 ans

• Part de responsabilité bâti(2)

75 % (= 300/400)

• Part de responsabilité systèmes

(2)

25 % (= 100/400)

Bilan à la fin du contrat • Sous performance moyenne constatée sur la durée du contrat (3, 4…, 10 ans…, ?), par rapport à ­l’objectif garanti

10 %

• Consommation d’énergie réelle après travaux (kWhef/m²sp par an)

165

• Charges énergie après travaux (€/m²sp par an)

13,20 €

Si taux d’évolution annuelle du coût de l’énergie

0 %

• Pénalité totale due par le prestataire (€/m²sp)

32,10 €

• % par rapport au coût des travaux Si taux d’évolution annuelle du coût de l’énergie

3 %

• Pénalité totale due par le prestataire (€/m²sp)

52,41 €

• % par rapport au coût des travaux (1) Hors honoraires MOE, AMO, assurances, etc. (2) La part de responsabilité est ici définie par le montant de chaque corps d’état sur le montant total des travaux.

70

5,4 %

8,7 %


Étapes clés et principales – 1.3 tâches associées

Exemple d’un bâtiment de logement collectif On considère le cas d’un bâtiment de logement collectif (copropriété) rénové grâce à un contrat de GREi, d’une durée totale de 3 ans après l’achèvement des travaux, portant sur la consommation de chauffage du bâtiment. La période de stabilisation corres-

pond contractuellement aux deux dernières années. Suite à des problèmes non identifiés, un défaut de performance de 10 % en moyenne est constaté durant cette période de stabilisation. Le calcul de la pénalité est le suivant (tab. 2).

Tableau 2. Calcul de la pénalité Situation avant travaux et engagement contractuel • Coût des travaux(1) (€/m²sp)

500 €

dont performance énergétique (€/m²sp)

250 €

dont bâti

150 €

dont systèmes

100 €

• Consommation d’énergie avant travaux (kWhef/m²sp par an)

288

• Coût de l’énergie (€/kWh)

0,05 €

• Charges énergie avant travaux (€/m²sp par an)

14,4 €

• Économies garanties

40 %

• Consommation d’énergie garantie après travaux (kWhef/m²sp par an)

173

• Charges énergie garantie après travaux (€/m²sp/an)

8,6 €

• Durée de vie contractuelle des travaux sur le bâti

30 ans

• Durée de vie contractuelle des travaux sur les systèmes

10 ans

• Part de responsabilité bâti(2)

60 % (= 150/250)

• Part de responsabilité systèmes(2)

25 % (= 100/250)

Bilan à la fin du contrat • Sous performance moyenne constatée sur la durée du contrat (3, 4…, 10 ans…), par rapport à l’objectif garanti • Consommation d’énergie réelle après travaux (kWhef/m²sp par an)

10 % 190

• Charges énergie après travaux (€/m²sp par an)

9,50 €

Si taux d’évolution annuelle du coût de l’énergie

0 %

• Pénalité totale due par le prestataire (€/m²sp)

21,95 €

• % par rapport au coût des travaux

4,4 %

Si taux d’évolution annuelle du coût de l’énergie

3 %

• Pénalité totale due par le prestataire (€/m²sp)

40,71 €

• % par rapport au coût des travaux

8,1 %

(1) Hors honoraires MOE, AMO, assurances, etc. (2) La part de responsabilité est ici définie par le montant de chaque corps d’état sur le montant total des travaux. Si on considère que les honoraires du maître d’œuvre sont fixés à 8 % du montant des travaux (inclus prestations spécifiques liées à la

garantie), soit 40 €/m²sp, la pénalité représente 50 % des honoraires avec un taux d’évolution annuelle du coût de l’énergie à 0 %.

71


Typologie des GRE – 1.2

2.2 Outil n° 2 : l’analyse et la gestion des risques 2.2.1 Méthode de compilation des risques Maîtriser les risques est une attitude naturelle que chacun pratique. Concrètement, cela peut simplement se résumer à quelques questions que l’on se pose systématiquement ou bien revêtir un degré de complexité tel que la mobilisation d’équipes d’expert est nécessaire. Dans ce dernier cas, cela peut faire appel à des calculs de probabilités, des essais, de la modélisation, de l’analyse des bases de données… À chaque situation correspond un besoin, un enjeu, mais le principe est toujours le même. L’analyse des risques dans un projet de garantie de résultats énergétiques est une étape structurante, qui conditionne pour beaucoup la réussite du projet. L’objectif de l’analyse des risques est d’évaluer le plus tôt possible les problèmes à résoudre afin : – de se rendre compte si la viabilité est assurée ; – de dimensionner a priori quels sont les efforts en termes d’études techniques ; – d’identifier quels sont les acteurs qui doivent agir pour réduire ces risques. Pour ce faire, le cadre méthodologique se rapproche des concepts de sûreté de fonctionnement. Le cadre proposé par cet ouvrage est celui défini par la norme NF EN 31 000, adapté au projet de GRE.

– les objectifs sont exprimés par l’atteinte ou non de l’engagement énergétique ; – l’effet est un écart par rapport à une attente définie a priori, ce qui pourrait se traduire par exemple par un calcul erroné de projection énergétique, une donnée initiale sur le bâti imprécise… ; – l’incertitude caractérise le niveau d’inconnues du projet. Le risque traité ici est donc celui qui consiste à étudier les événements qui concourraient à ne pas remplir les objectifs de réduction de la consommation énergétique du bâtiment, voire du parc de bâtiments à rénover. Cadre méthodologique

Le schéma proposé par la norme est synthétisé dans la figure 1. Dans un projet de GRE, le donneur d’ordre a pour rôle d’organiser les différents éléments de ce schéma. Il doit donc exposer clairement : – les motivations recherchées dans un projet de GRE ; – les objectifs recherchés. Cette phase d’établissement du contexte(1) devrait donc faire apparaître des éléments issus de la politique énergétique, puis de la planification énergétique. REMARQUE

Définition du risque

Le point de départ est la définition que l’on donne au mot risque. Selon les acteurs, ses fonctions, son vécu, ses propres objectifs, cette définition peut recouvrir plusieurs significations ou même être comprise de manières différentes. La norme ISO 31  000 définit le risque comme l’« effet de l’incertitude sur l’atteinte des objectifs ». Dans le cadre de la GRE :

À ce niveau il est souvent difficile d’appliquer l’ensemble de la méthode à l’échelle d’un projet. Par contre, au même titre que l’ISO 50 001 peut s’appliquer à la gestion d’un patrimoine immobilier, le processus de management du risque se conçoit bien dans ce cadre, car la succession de projets permet d’alimenter l’identification des risques. (1) L’établissement de ce contexte est intimement lié au système de management de l’énergie issu de l’ISO 50 001.

129


2 – Les outils de la GRE

Établissement du contexte

Communiquer et concerter

Appréciation du risque Identification du risque

Analyse du risque

Évaluation du risque

Surveiller et revoir

Traitement du risque

Figure 1. Méthode de compilation des risques

Dans les phases d’appréciation du risque (de non-atteinte de l’engagement énergétique), il est nécessaire de recourir à une méthode d’identification des risques, appelés aussi événements redoutés.

– la démarche inverse, appelée démarche déductive.

D’un point de vue méthodologique, plusieurs approches (non exhaustives) sont possibles (tab. 1) : – les méthodes inductives, qui partent des causes pour en déduire les conséquences ;

Les méthodes quantitatives nécessitent de bénéficier de bases de données suffisamment fournies pour en extraire les fréquences de chaque événement redouté. De telles bases de données, embrassant l’ensemble du champ des

Certaines méthodes sont qualitatives, d’autres sont quantitatives (estimation de la probabilité de survenance de l’événement redouté).

Tableau 1. Méthodes d’analyse de risques (non exhaustif) Méthodes

130

Approche

Type

Phrase clé

Retour d’expérience

Déductive

Quantitative

Alimenter sa connaissance du système à la réalité

Analyse préliminaire de risques (APR)

Inductive

Qualitative

Repérer a priori les risques à étudier

Analyse des modes de défaillance et de leurs effets (AMDE)

Inductive

Qualitative

Recenser les conséquences des défaillances

Analyse des modes de défaillance, de leurs effets et de leurs criticités (Amdec)

Inductive

Quantitative

Évaluer les conséquences des défaillances

Arbre de causes

Déductive

Qualitative

Organiser les éléments ayant contribué à un accident

Arbre d’événement

Inductive

Quantitative

Évaluer les conséquences possibles d’un événement

Arbre de défaillances

Déductive

Quantitative

Évaluer les scénarios d’un accident potentiel


Outil n° 2 : l’analyse et la gestion – 2.2 des risques

possibles de la rénovation énergétique, n’existent pas à ce jour. En réalité, les méthodes quantitatives sont essentiellement pertinentes pour des organisations, projets ou fabrication de produits industriels dont il existe des échantillonnages statistiquement représentatifs. Les méthodes quantitatives ne sont pas directement applicables aux projets de GRE dont la reproductibilité des actions de performance énergétique est relativement faible. En effet, chaque bâtiment nécessite des APE spécifiques, dont la mise en œuvre est adaptée à ce même bâtiment. La méthode retenue dans le cadre d’un projet de GRE est l’analyse préliminaire des risques (APR) ; cette méthode est en général la première à être développée pour entamer une démarche de maîtrise des risques. L’APR vise à identifier les événements redoutés, les classer et proposer des mesures de traitement. Dans la méthodologie communément admise de gestion des risques, où la phase d’évaluation de chaque risque est effectuée avec des méthodes qualitatives, on pourra s’appuyer sur des bases de données génériques comme celles qui sont issues de l’observation des pathologies (AQC). Mais, la plupart du temps, l’évaluation des risques est effectuée intuitu personae dans le cadre d’un atelier réunissant les acteurs du projet. Cette évaluation devra être revue régulièrement tout au long du projet. Elle doit conduire à coter les risques selon deux critères principaux : – la gravité du risque par rapport à l’objectif ; – son occurrence. La multiplication de ces deux critères introduit la notion de criticité du risque, ce qui permet son classement. Le classement permet ainsi de définir les priorités et guide les décisions de traitement de chaque risque : acceptation, transfert, partage. Ce faisant, il est également essentiel d’identifier si ces risques sont intrinsèques au projet ou non : – les risques dits intrinsèques ont pour contours ceux qui circonscrivent le périmètre non maîtrisable ou exorbitant du projet par rapport à ce qui est maîtrisable habituellement. Les risques intrinsèques sont en règle générale transférés, partagés ou donnent lieu à une modification du projet ; – les risques extrinsèques sont définis par opposition aux risques intrinsèques. D’une manière générale, un risque extrinsèque ne peut que rarement trouver un porteur

du risque ; il est souvent soit transféré, soit accepté, soit partagé. D’un point de vue macroscopique, les risques principaux sont : – les risques liés à la programmation ; – les risques liés à la conception ; – les risques liés à la mise en œuvre ; – les risques liés à l’exploitation.

2.2.2 Principaux risques de la GRE Risques de programmation

Les risques de programmation sont essentiellement relatifs à la qualité des données disponibles. Les enjeux et conséquences d’une mauvaise maîtrise des données physiques du bâtiment ou de l’historique de consommation sont largement abordés dans l’outil n° 1 (§ 2.1). Ce risque est de nature intrinsèque, c’est-à-dire qu’il dépend essentiellement des acteurs du projet. C’est un risque qui, selon le schéma employé et les objectifs du projet, est porté par l’équipe associée au donneur d’ordre ou bien transféré au prestataire. Le dernier cas n’existe que dans l’application du schéma contractuel n° 4, voire n° 3 (§ 1.3.7). Risques de conception

Les risques de conception sont liés principalement au risque de mauvaise sélection des travaux à réaliser pour atteindre l’objectif de performance énergétique. Mais il est également primordial d’estimer, d’une certaine manière, les chances de succès de l’estimation de gain énergétique. Pour ce faire, l’outil n° 1 (§ 2.1) décrit les préconisations en termes de calcul de sensibilité des résultats de simulation. Ce type de risque est de nature intrinsèque. Le porteur du risque est le prestataire dans le cas des schémas contractuels n° 1 et 2, mais peut être l’équipe de maîtrise d’œuvre dans le cas du schéma n° 4. Risques de mise en œuvre

Les risques de mise en œuvre sont multifactoriels. On peut néanmoins distinguer les risques relevant de la qualité « à neuf » des produits et procédés utilisés, et les risques relevant de la bonne application de ceux-ci, et ce dans le respect 131


2 – Les outils de la GRE

des règles de l’art ou des préconisations associées aux procédés. Ces risques sont de nature intrinsèque et sont portés par le prestataire quel que soit le schéma contractuel. Risques d’exploitation

Les risques liés à l’exploitation sont de plusieurs natures : il y a des risques clairement extrinsèques, tels que les d ­ommages accidentels provoquant une dérive de consommation énergétique. Ces risques extrinsèques doivent être acceptés par le donneur d’ordre ou transférés, au moins partiellement, à l’assurance. Risques liés au vieillissement des matériaux

Un autre type de risque extrinsèque ou qui peut l’être est le risque de vieillissement des matériaux en présence. Selon le niveau de maîtrise des informations techniques concernant le vieillissement, ce risque devrait être intégré dans les analyses de sensibilités dans la phase de conception, auquel cas le risque devient intrinsèque. En effet, la connaissance des dérives et dispersions (fournies par les fabricants) des matériaux permet de prendre en compte un aspect statistique de la caractéristique performancielle du matériau. Dans le cas contraire, ce risque mal connu devient extrinsèque car non maîtrisable. Ce risque, bien qu’extrinsèque, ne peut être accepté par le donneur d’ordre et est logiquement transféré au prestataire au moins sur la durée de l’engagement. Charge au prestataire de traiter ce risque. Risques sur la connaissance des comportements

Le comportement des occupants peut être à la fois un risque intrinsèque et extrinsèque. Dans la mesure où une enquête sociologique a permis de déterminer quels sont les facteurs principaux de comportement des occupants, il est envisageable de penser que certaines typologies de comportement peuvent être intégrées dans les projections. C’est donc un risque intrinsèque, connu, maîtrisable et que l’on peut réduire. Par contre, les comportements mal connus et donc par nature non anticipés et non maîtrisables sont des risques extrinsèques. Le risque lié au comportement des occupants est en général accepté par le donneur d’ordre. Dans certains cas malgré tout, il arrive que ce risque soit transféré au prestataire. 132

Risque météorologique

Un des derniers grands risques extrinsèques est le risque météorologique. Par nature, la connaissance de la météorologie n’est pas maîtrisable. En règle générale, ce risque est accepté par le donneur d’ordre et n’est pas transféré.

2.2.3 Partage des risques Le tableau 2 ayant défini les risques principaux par phase, leur conséquence, l’aspect intrinsèque ou extrinsèque, et la manière habituelle de traiter ou réduire le risque, il est nécessaire de définir également quel est le porteur de chaque risque. Comme vu précédemment (§ 1.3.7), quatre schémas de contractualisation sont proposés, ce qui conduit nécessairement à une allocation de chaque risque différente en fonction du schéma entre le donneur d’ordre (équipe MOA) et le prestataire (équipe SSE et/ou MOE). Pour chaque risque, chaque équipe est responsable du traitement de celui-ci (tab. 3). Ainsi, des analyses de risques plus détaillées peuvent être conduites par chaque équipe en suivant la méthodologie proposée dans la norme ISO 31 000. Par contre, à chaque fois que deux équipes apparaissent au niveau de l’allocation, cela signifie que les contours du risque doivent être précisés : – soit cela est clarifié par les missions de chacun ; – soit les analyses de risques et leur évaluation doivent être partagées entre les acteurs. La déclinaison de la méthodologie au niveau de chaque classe de risque a pour vertu de pousser les porteurs à détailler, jusqu’aux systèmes et sous-systèmes, les risques dont ils ont la responsabilité. Naturellement, cela doit alimenter les décisions de traitement d’un certain nombre de tâches dans le plan de commissionnement. Celui-ci permet en effet de gérer les risques tout au long du projet, ce qui s’apparente à la boîte « surveiller et revoir » des schémas contractuels (tab. 3) et issu de l’ISO 31 000 (Management du risque – Principes et lignes directrices). À titre d’exemple, le tableau 4 montre plus en détail les différentes tâches du plan de commissionnement prévues selon le schéma contractuel n° 1, ainsi que le responsable de tâche.


Outil n° 2 : l’analyse et la gestion – 2.2 des risques

Tableau 2. Synthèse des risques de chaque étape d’un projet de GRE Phase

Programmation

Conception

Mise en œuvre

Exploitation

Risque

Conséquence

Type

Réduction, traitement du risque

Mauvaise qualité des données

Impact sur la faisabilité

Intrinsèque

Due diligence, audits énergétiques, mesures

Contextuel (architectural, environnement…)

Impact sur la faisabilité

Extrinsèque

Audits, exclusions contractuelles

Mauvaises préconisations de travaux

Impact sur l’engagement

Intrinsèque

Calculs thermiques adaptés, études de sensibilité, commissionnement

Contraintes ­réglementaires et niveaux de services attendus

Impact sur la faisabilité, régression des niveaux de services

Intrinsèque

Détection de clash réglementaires et de service, commissionnement

Mauvaise mise en œuvre

Impact sur l’engagement

Intrinsèque

Autocontrôle, commissionnement

Technologique : qualité des matériaux et équipements

Impact sur l’engagement

Intrinsèque

Fiabilité des spécifications techniques, audits de fabricant, mesures, commissionnement

Technologique : durabilité des matériaux et équipements

Impact sur l’engagement

Extrinsèque/ intrinsèque

Exclusions contractuelles, développement de tests de vieillissement accéléré, M&V, commissionnement

Dommages de toutes natures (foudre, grêle, incendie)

Impact sur l’engagement

Extrinsèque

Exclusions contractuelles

Évolutions réglementaires

Impact sur l’engagement : modifications imposées du clos ou des Extrinsèque équipements, remise en cause de la faisabilité du maintien de l’engagement

Exclusions contractuelles

Mauvais comportement des utilisateurs

Impact sur l’engagement

Extrinsèque/ intrinsèque

Exclusions contractuelles, motivation et sensibilisation des occupants, ajustements, M&V

Météorologique

Impact sur l’engagement

Extrinsèque

Exclusions contractuelles, ajustements, M&V

Mauvaise maintenance

Impact sur le maintien de l’engagement dans le temps

Intrinsèque

M&V, commissionnement

133


2 – Les outils de la GRE

Exemples d’incertitudes liées à la durée d’acquisition

Sans sous-comptage Écart à la mesure

Régression linéaire du besoin de chauffage en fonction des DJU

100 % 80 % 60 % 40 % Bilan (somme)

20 % 0%

– 20 % Janvier Mars Mai Novembre Février Avril Octobre Décembre

Figure 8. Exemple de biais introduit par échantillonnage

On cherche à connaître la précision obtenue pour établir un modèle statistique (signature énergétique par régression linéaire) en fonction des périodes de mesures : – pendant le printemps (hypothèse : mars/avril/mai) ; – pendant l’automne (hypothèse : octobre/novembre/décembre) ; – pendant l’hiver (hypothèse : décembre/janvier/février). Une campagne de mesures ponctuelle menée en hiver aurait entraîné une sous-estimation de la consommation thermique annuelle de 11 %. Cet exemple montre que la disponibilité de mesures suffisamment représentatives des différents fonctionnements peut être utile pour augmenter la précision d’une corrélation entre degrés heures et besoins thermiques (fig. 9). Évaluation du besoin d’ECS par relevé annuel

La part de production d’ECS par rapport à la production totale de chaleur (chauffage et ECS) a été évaluée

Écart à la mesure 200 % 150 % 100 % 50 % 0% – 50 % – 100 % – 150 % – 200 % – 250 % – 300 % – 350 % – 400 % – 450 %

Bilan (somme)

Janvier

Février

Mars

Avril

Printemps

Mai

Octobre

Automne

Novembre

Décembre

Hiver

Figure 9. Exemple de biais introduit par la durée d’acquisition

184


Outil n° 4 : mesure et vérification de la – 2.4 performance énergétique

­ ensuellement à partir des mesures effectuées sur un bâm timent. Une estimation peut également être menée sur la base d’un relevé annuel du compteur de chaleur d’ECS, en supposant que la consommation soit répartie au prorata du nombre de jours pour chacune des périodes. Les deux méthodes employées sont comparées dans la figure 10. L’usage et le climat concourent à des écarts importants entre la consommation thermique mesurée et celle estimée à partir d’une mesure annuelle (en hiver, le besoin d’ECS est plus important). Instrumentation et GTB

Les systèmes de gestion de l’énergie (GTB, GTC, etc.) sont généralement utilisés pour contrôler les systèmes techniques du bâtiment. Ils constituent donc une excellente option de mesurage puisque ces systèmes sont souvent déjà en place et peuvent disposer de l’instrumentation (adéquate aux besoins de M&V) d’un dispositif de collecte des données, d’historisation d’analyse et de reporting ; ils proposent des outils de tendances, etc. Ils permettent ainsi le traitement statistique d’un grand nombre d’événements et d’états.

Si ces données ne sont pas originellement destinées au mesurage de la performance, elles sont cependant d’une aide précieuse lors de l’analyse des résultats et de l’explication des écarts. Toutefois, il faut prendre garde au fait que ces systèmes, bien que disposant de telles fonctionnalités dans leur conception, ne sont souvent pas mis en œuvre en vue de stocker des données. Par ailleurs, nombre d’exploitants ne sont pas familiers avec les exigences de M&V. Au-delà de la mesure lors de la période de suivi, ces systèmes peuvent également servir à établir la période de référence, même si le constat, lors de nombreux audits en France, est que ces systèmes d’archivage de données ne sont pas ou mal exploités. Aussi, il est recommandé dans les phases préparatoires du projet, en parallèle des autres audits, que soit réalisé un audit du système GTB existant. Puis, en fonction des résultats, de procéder à une maintenance évolutive du système, voire à son remplacement, en vue d’optimiser son emploi pour la gestion de l’énergie et pour les opérations de M&V.

Distribution ECS

kWhTh 9 000 8 000 7 000 6 000 5 000 4 000 3 000 2 000 1 000 0

14/02 - 03/05

03/05 - 21/05

21/05 - 12/10

Part mesurée

12/10 - 20/12

20/12 - 13/02

Part estimée

Figure 10. Comparaison des parts d’ECS estimées à partir d’un relevé annuel du compteur de chaleur d’ECS par rapport aux parts mesurées

185


Table des matières

Sommaire............................................................................................................................................................................................................................... 5 Préface de l’Ademe.................................................................................................................................................................................................... 7 Préface de la Fondation Bâtiment-Énergie..................................................................................................................................... 8 Auteurs.................................................................................................................................................................................................................................... 9 Avant-propos................................................................................................................................................................................................................ 11 Liste des sigles et abréviations................................................................................................................................................................. 13 Objectifs du projet de recherche sur la garantie de résultats énergétiques (GRE).......................... 15

Partie 1 Le projet de garantie de résultats énergétiques.......................................................................... 21 1.1

Fondements de la méthodologie............................................................................................................................. 23

1.1.1

Nécessité d’une approche adaptée à la garantie de résultats....................................................... 23

1.1.2

Obligation de résultats mesurés : approche en « boucle fermée »....................................... 24 Boucle qualité de l’exploitation grâce à la M&V............................................................................................... 24 Boucle de calage du modèle de simulation............................................................................................................ 25 Boucle « études-travaux », suivi de la qualité de la conception et de la réalisation...................................................................................................................................................................................... 26

1.1.3

Modularité de GRE......................................................................................................................................................................... 26

1.1.4

Répartition des responsabilités entre les cocontractants................................................................. 27

1.1.5

La GRE : une méthodologie à adapter aux différents types de situation........................ 27 Bâtiments et objectifs de performance divers.................................................................................................... 27 Logique de schémas organisationnels.......................................................................................................................... 28

1.2

Typologie des GRE...................................................................................................................................................................... 31

269


Table des matières

1.2.1

GRE initiale (GREi).......................................................................................................................................................................... 31 Première période : conception/réalisation/réception des ouvrages et vérification opérationnelle................................................................................................................................................. 32 Deuxième période : mise en service et réglages............................................................................................. 33 Troisième période : stabilisation, preuve de performance de courte durée........................... 33

1.2.2

GRE d’exploitation.......................................................................................................................................................................... 33

1.2.3

GRE d’optimisation......................................................................................................................................................................... 33

1.2.4

GRE combinée...................................................................................................................................................................................... 35

1.2.5 Conclusion................................................................................................................................................................................................ 37 1.3

Étapes clés et principales tâches associées................................................................................................ 39

1.3.1

Notions fondamentales pour la GRE......................................................................................................................... 39 Initialisation de la démarche de commissionnement................................................................................... 39 Plan de mesure et vérification.............................................................................................................................................. 42

1.3.2

Étapes préparatoires à la décision de GRE......................................................................................................... 44 Définir une politique énergétique.................................................................................................................................... 44 Élaborer une planification énergétique....................................................................................................................... 46

1.3.3

Études d’opportunité et de faisabilité....................................................................................................................... 47

1.3.4

Le programme....................................................................................................................................................................................... 48 Caractérisation de la situation initiale........................................................................................................................... 48 Importance des données de la situation initiale................................................................................................ 50 Programme performanciel prévisionnel (ou programme fonctionnel)................................... 51

1.3.5

Études de conception dans le cadre de la GRE............................................................................................. 52 Affinement des études.................................................................................................................................................................. 52 Rapport final des études de GRE..................................................................................................................................... 53

1.3.6

Programme performanciel définitif.............................................................................................................................. 53 Vue d’ensemble du programme performanciel définitif.......................................................................... 53 Expression de l’objectif de performance garantie........................................................................................... 54 Périmètre de la garantie.............................................................................................................................................................. 54

1.3.7

Les principaux schémas de c­ ontractualisation................................................................................................ 56 Schéma 1 : GRE portée à 100 % par la SSE......................................................................................................... 56 Schéma 2 : GRE partagée.......................................................................................................................................................... 57

270


Table des matières

Schéma 3 : GRE conception assistée par la SSE............................................................................................... 60 Schéma 4 : GRE portée par le maître d’œuvre................................................................................................. 61 Choix du schéma par les maîtres d’ouvrage......................................................................................................... 62 1.3.8 Contractualisation............................................................................................................................................................................ 64 Modalités de contractualisation.............................................................................................................................................64 Documents contractuels............................................................................................................................................................ 64 Modalités et quantification des pénalités.................................................................................................................. 67 1.3.9

Vie des contrats incluant une GRE et suivi de l’engagement........................................................ 69 Rapport annuel d’exploitation et déclaration de pénalité ou d’intéressement......................... 72 Mise en œuvre des pénalités (et de l’intéressement, le cas échéant)....................................... 72 Suivi des dérives................................................................................................................................................................................... 73 Fin du contrat.......................................................................................................................................................................................... 73

1.4

Analyse et prise en compte des risques........................................................................................................ 75

1.4.1

Identification des risques......................................................................................................................................................... 75

1.4.2

Analyse préliminaire des risques..................................................................................................................................... 76

1.4.3

Gestion des risques........................................................................................................................................................................ 77

1.5

Financement de projets de GRE.............................................................................................................................. 79

1.5.1

Sources de financement des projets de rénovation énergétique............................................. 79 Économies d’énergie....................................................................................................................................................................... 80 Certificats d’économie d’énergie (CEE).................................................................................................................... 80 Fonds propres........................................................................................................................................................................................ 81 Fonds de travaux de la loi Alur (copropriétés)................................................................................................. 81 Valorisation patrimoniale............................................................................................................................................................ 81 Valeur verte.............................................................................................................................................................................................. 81 Tiers financement............................................................................................................................................................................... 81

1.5.2

Méthodes d’estimation de la rentabilité du projet.................................................................................... 82 Rendement brut de l’investissement............................................................................................................................. 82 Temps de retour simple ou actualisé............................................................................................................................ 82 Effort résiduel annuel ou mensuel................................................................................................................................... 82 Valeur actualisée, taux de rentabilité interne ...................................................................................................... 83 271


Table des matières

Opérations d’économies d’énergie « embarquées ».................................................................................. 83 1.5.3

Contractualisation et financement............................................................................................................................... 84 Montages incluant le financement.................................................................................................................................... 84 Montages n’incluant pas le financement.................................................................................................................... 86

1.5.4

Méthodes de prise en compte du risque dans les études économiques et financières des projets......................................................................................................................................................... 86 Simulations................................................................................................................................................................................................. 86

1.6

Assurabilité des projets........................................................................................................................................................ 89

1.6.1

Approche légale.................................................................................................................................................................................. 89

1.6.2

Approche contractuelle............................................................................................................................................................. 90

1.6.3

Conditions de développement de l’offre d’assurance............................................................................ 90

1.7

Insertion d’un projet de GRE dans une politique de développement patrimonial.................................................................................................................................. 93

1.7.1

D’une démarche projet vers un c­ hangement d’organisation......................................................... 93

1.7.2

Processus d’ensemble du plan s­ tratégique énergie et processus de la GRE........................... 95

Partie 2 Les outils de la GRE......................................................................................................................................................................... 97 2.1

Outil n° 1 : audits et GRE, exigences minimales................................................................................ 99

2.1.1 Enjeux............................................................................................................................................................................................................. 99 2.1.2

Étapes d’audits énergétiques................................................................................................................................................ 99

2.1.3

Relevé des caractéristiques et incertitudes.................................................................................................... 101 Caractéristiques techniques................................................................................................................................................. 101 Caractéristiques de comportement des occupants.................................................................................. 104

2.1.4

Modélisation et simulation énergétique des bâtiments..................................................................... 107 Choix du logiciel de simulation énergétique...................................................................................................... 107 Analyse de sensibilité................................................................................................................................................................... 109 Calage du modèle........................................................................................................................................................................... 113 Simulation des scénarios de travaux et calcul de l­’incertitude de la prévision........................ 117 Utilisation pratique des incertitudes........................................................................................................................... 118

272


Table des matières

2.1.5

Points communs entre études é­ nergétiques et mesure et vérification (M&V)................................................................................................................................................................. 119 Situation de référence................................................................................................................................................................ 120 Compétences des acteurs pour les études énergétiques................................................................... 122

2.1.6

Annexe – Méthode de collecte de l­’information...................................................................................... 123

2.2

Outil n° 2 : l’analyse et la gestion des risques.................................................................................... 129

2.2.1

Méthode de compilation des risques...................................................................................................................... 129 Définition du risque...................................................................................................................................................................... 129 Cadre méthodologique............................................................................................................................................................. 129

2.2.2

Principaux risques de la GRE........................................................................................................................................... 131 Risques de programmation................................................................................................................................................... 131 Risques de conception............................................................................................................................................................... 131 Risques de mise en œuvre.................................................................................................................................................... 131 Risques d’exploitation................................................................................................................................................................. 132 Risques liés au vieillissement des matériaux....................................................................................................... 132 Risques sur la connaissance des comportements........................................................................................ 132 Risque météorologique............................................................................................................................................................. 132

2.2.3

Partage des risques...................................................................................................................................................................... 132

2.2.4

Risques liés à la M&V................................................................................................................................................................. 136 Risques associés à la procédure de M&V.............................................................................................................. 136 Stratégies de réduction des risques liés à la M&V....................................................................................... 139

2.3

Outil n° 3 : le commissionnement...................................................................................................................... 141

2.3.1

Qu’est-ce que le commissionnement ?................................................................................................................ 141

2.3.2

Phases, composantes et acteurs.................................................................................................................................... 141 Montage et programmation : initialisation de la démarche de commissionnement............... 142 Audit et définition d’une situation de référence pour la GRE....................................................... 143 Phase de conception.................................................................................................................................................................... 143 Études détaillées................................................................................................................................................................................ 145 Travaux et mise au point......................................................................................................................................................... 145 Réception et mise en service............................................................................................................................................. 148 Exploitation et suivi de la garantie................................................................................................................................ 149 273


Table des matières

Recommissionnement................................................................................................................................................................ 152 2.3.3

Les responsabilités selon les schémas de contractualisation..................................................... 152 Responsabilités des acteurs dans le commissionnement..................................................................... 152

2.3.4

Autorité de l’agent de c­ ommissionnement..................................................................................................... 153

2.3.5

Positionnement de l’agent de c­ ommissionnement................................................................................. 153 Mission d’assistant à maîtrise d’ouvrage.................................................................................................................. 153 Mission côté prestataire............................................................................................................................................................ 154

2.4 Outil n° 4 : mesure et vérification de la performance énergétique......................................................................................................................................................................................... 159 2.4.1 Présentation......................................................................................................................................................................................... 159 2.4.2

Usage de la M&V, distinction de l’audit, grandes étapes de mise en œuvre..................... 160 Grandes étapes du processus de M&V................................................................................................................... 160 Juxtaposition des approches d’audit et de M&V, points communs et divergences...................................................................................................................................................................................... 162

2.4.3

Protocole de mesure et de vérification............................................................................................................... 165 Définition.................................................................................................................................................................................................. 165 Équilibre des connaissances des cocontractants............................................................................................ 165

2.4.4

Mesure et vérification, fondamentaux................................................................................................................... 166 Principe d’ajustement.................................................................................................................................................................. 167 Périmètres constants.................................................................................................................................................................... 167

2.4.5

Processus général........................................................................................................................................................................... 169 Portée/but d’une APE................................................................................................................................................................. 169 Choix de l’option............................................................................................................................................................................. 170 Période de référence et période de preuve..................................................................................................... 173 Documentation des bases de référence et de suivi de preuve.................................................... 174 Procédure d’analyse et modèle........................................................................................................................................ 175 Incertitude............................................................................................................................................................................................... 179 Mesurage................................................................................................................................................................................................... 180 Rapport...................................................................................................................................................................................................... 186 Suivi post-travaux, période de preuve...................................................................................................................... 186 Plan de M&V de GRE.................................................................................................................................................................. 187

274


Table des matières

2.5

Outil n° 5 : outils d’assistance................................................................................................................................... 191

2.5.1 Introduction.......................................................................................................................................................................................... 191 2.5.2

Outils d’assistance aux études d’opportunité.............................................................................................. 191

2.5.3

Outils de documentation électronique................................................................................................................ 192 Présentation des principales fonctionnalités du BIM................................................................................. 194

2.5.4

Outils de gestion du cycle de vie................................................................................................................................ 196 Facilities Management................................................................................................................................................................. 197 GTB................................................................................................................................................................................................................. 197 Reporting et GTB........................................................................................................................................................................... 198

2.5.5

Outils d’assistance aux opérations de M&V................................................................................................... 199

2.5.6 RETScreen.............................................................................................................................................................................................. 199 Introduction au manuel d’utilisation (d’après le manuel RETscreen)...................................... 200 Fonctionnalités du logiciel....................................................................................................................................................... 201 Analyse de risque............................................................................................................................................................................. 202 Validation du modèle d’analyse de risque utilisé par RETScreen................................................ 203 2.6

Outil n° 6 : clausier type................................................................................................................................................... 205 Article 1. Engagement énergétique.............................................................................................................................. 207 Article 2. Rôle des cocontractants................................................................................................................................ 207 Article 3. Caractéristiques de l’engagement....................................................................................................... 208 Article 4. Tenue des engagements................................................................................................................................. 208 Article 5. Application des bonus et malus............................................................................................................ 209 Article 6. Fin du contrat............................................................................................................................................................ 210 Article 7. Cas de litige................................................................................................................................................................. 210 Annexe 1. Engagements du client en phase d’étude du marché................................................. 210 Annexe 2. Obligations du prestataire........................................................................................................................ 213 Annexe 3. Situations post-application des mécanismes........................................................................ 215

Partie 3 Études de cas............................................................................................................................................................................................... 219 3.1

Étude de cas type chez un bailleur social................................................................................................. 221

3.1.1 Motivations............................................................................................................................................................................................ 221 275


Table des matières

3.1.2

Présentation de l’opération............................................................................................................................................... 221

3.1.3

Conduite du projet...................................................................................................................................................................... 221 Études d’opportunité.................................................................................................................................................................. 222 Audit énergétique et état de l’existant.................................................................................................................... 222 Programme performanciel..................................................................................................................................................... 223 Études de conception en phase de dialogue.................................................................................................... 223 Dialogue compétitif....................................................................................................................................................................... 224 Contractualisation........................................................................................................................................................................... 225 Phase travaux....................................................................................................................................................................................... 225 Phase d’exploitation-maintenance................................................................................................................................. 226 Sensibilisation des occupants.............................................................................................................................................. 226 Coût et financement.................................................................................................................................................................... 227

3.1.4

Bilan provisoire................................................................................................................................................................................. 227

3.2

Services industriels de Genève................................................................................................................................ 229

3.2.1

Motivations et objectifs........................................................................................................................................................... 229

3.2.2

Éco21 : facilitateur de l’efficacité ­énergétique.............................................................................................. 229

3.2.3

Les trois piliers du programme éco21.................................................................................................................. 230 Incitations financières................................................................................................................................................................... 230 Formation, conseil, support................................................................................................................................................... 230 Communication et sensibilisation................................................................................................................................... 230

3.2.4

Exemple de plan d’action éco21 : ­Négawatt Vision................................................................................ 230 Résultats du plan Négawatt.................................................................................................................................................. 231 Résultats intermédiaires du programme éco21............................................................................................. 232

3.2.5 Conclusion............................................................................................................................................................................................. 232 3.3

ICF Habitat, opération de Schiltigheim....................................................................................................... 233

3.3.1 Motivations............................................................................................................................................................................................ 233 3.3.2

Présentation de l’opération............................................................................................................................................... 233

3.3.3

Organisation du projet............................................................................................................................................................ 233

3.3.4

Conduite du projet...................................................................................................................................................................... 234 Audit énergétique et état de l’existant.................................................................................................................... 234

276


Table des matières

Dialogue compétitif....................................................................................................................................................................... 234 Contractualisation........................................................................................................................................................................... 235 Suivi de la réalisation et commissionnement..................................................................................................... 235 Plan de mesure et vérification........................................................................................................................................... 235 Sensibilisation des occupants.............................................................................................................................................. 236 Financement.......................................................................................................................................................................................... 236 3.3.5

Bilan provisoire du CPE.......................................................................................................................................................... 236

3.4

Démarche de la ville de Nîmes............................................................................................................................... 237

3.4.1 Motivations............................................................................................................................................................................................ 237 3.4.2

Présentation de la démarche............................................................................................................................................ 237

3.4.3

Organisation du projet............................................................................................................................................................ 238 Choix des modes de contractualisation................................................................................................................. 238 Organisation interne.................................................................................................................................................................... 239 Nécessité d’un appui externe............................................................................................................................................ 239

3.4.4

Conduite du projet...................................................................................................................................................................... 239 Définition de la situation de référence.................................................................................................................... 239 Définition du programme fonctionnel...................................................................................................................... 240 Dialogue compétitif....................................................................................................................................................................... 240 Contractualisation........................................................................................................................................................................... 240 Commissionnement...................................................................................................................................................................... 240 Plan de mesure et de vérification.................................................................................................................................. 241 Sensibilisation et implication des occupants....................................................................................................... 241 Financement.......................................................................................................................................................................................... 241

3.5

Région Centre, CPE sur 18 lycées...................................................................................................................... 243

3.5.1 Motivations............................................................................................................................................................................................ 243 3.5.2

La réponse à la gestion partagée de l’énergie dans les lycées................................................... 243

3.5.3

Présentation de l’opération............................................................................................................................................... 244

3.5.4

Organisation du projet............................................................................................................................................................ 244

3.5.5

Conduite du projet...................................................................................................................................................................... 244 Études d’opportunité et programme........................................................................................................................ 244 277


Table des matières

Dialogue compétitif....................................................................................................................................................................... 245 Contractualisation........................................................................................................................................................................... 246 Financement.......................................................................................................................................................................................... 248 Phase travaux....................................................................................................................................................................................... 249 Commissionnement...................................................................................................................................................................... 249 Phase exploitation........................................................................................................................................................................... 249 Sensibilisation des occupants.............................................................................................................................................. 250 3.5.6

Bilan provisoire................................................................................................................................................................................. 251

Glossaire........................................................................................................................................................................................................................... 253 Bibliographie................................................................................................................................................................................................................. 261 Index...................................................................................................................................................................................................................................... 265 Table des matières................................................................................................................................................................................................ 271

278


Dans le cadre des projets de rénovation énergétique dans le bâtiment, les donneurs d’ordre ont besoin d’outils et de méthodes pour atteindre une performance énergétique réelle et mesurable après travaux.

La première partie de ce guide présente les différents types de GRE et les étapes clés de leur mise en œuvre. Les questions de l’analyse des risques, du financement et de l’assurabilité sont également abordées.

La garantie de résultats énergétiques (GRE) permet de répondre à cette exigence car elle fait l’objet d’un contrat qui permet de dédommager le client en cas de non-atteinte de l’objectif de consommation contractuel.

La deuxième partie détaille les outils de la GRE : la démarche d’audit énergétique approfondie (audit, analyse et gestion des risques), le commissionnement et le suivi qualitatif des phases d’étude et de travaux, le plan de mesure et vérification de la performance énergétique, un clausier type.

La mise en œuvre de la GRE s’inscrit également dans le cadre d’une politique plus globale de développement patrimonial.

La Fondation Bâtiment-Énergie, reconnue d’utilité publique en 2005, a pour but de favoriser l’émergence de méthodologies et de technologies innovantes permettant de réduire très fortement les consommations d’énergie et les émissions de gaz à effet de serre. Elle sélectionne puis soutient en priorité des projets de recherche jugés d’intérêt général relatifs à la réhabilitation performante des bâtiments existants, réalisés par des groupements constitués d’acteurs de la construction et de l’énergie et des laboratoires publics ou privés. Elle assure l’évaluation des travaux soutenus et leur valorisation au moyen de colloques et d’ouvrages techniques.

Photographies de couverture En haut : Fotolia Au centre : lycée G. Courtois, Dreux / Crédit Eiffage En bas : ICF Habitat Schiltigheim

8886_HColl_ADEME_couv_rabat.indd 1

En troisième partie, des études de cas récentes viennent illustrer l’application de la méthodologie. Les principes proposés dans cet ouvrage sont applicables dans la plupart des cas de rénovation (immeubles de bureaux, établissements de santé, d’enseignement, centres commerciaux, logements collectifs…) et sont utiles aux maîtres d’ouvrage, propriétaires occupants ou gestionnaires, aux AMO, aux maîtres d’œuvre et aux entreprises.

L’Ademe (Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie) est l’opérateur de l’État pour accompagner la transition écologique et énergétique. Afin de leur permettre de progresser dans leur démarche environnementale, l’Ademe met à disposition des entreprises, des collectivités locales, des pouvoirs publics et du grand public ses capacités d’expertise et de conseil. Elle aide en outre au financement de projets, de la recherche à la mise en œuvre, dans les domaines suivants : la gestion des déchets, la préservation des sols, l’efficacité énergétique et les énergies renouvelables, la qualité de l’air et la lutte contre le bruit.

ISBN 978-2-281-11987-9

Bâtiments tertiaires et collectifs

Ademe 8618

Résultat du travail d’un atelier regroupant seize organismes, laboratoires de recherche, bureaux d’études et entreprises, ce guide fournit la méthodologie et les solutions techniques, financières et organisationnelles pour développer la GRE dès la phase d’études.

Méthodes et outils de la garantie de résultats énergétiques

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