Issuu on Google+

2010

Etude réalisée par Jean-Marc NOGIER En collaboration avec Jean-François BLANCHET

Information énergie

Information énergétique pour l’école Charles Dupuis à Triel-sur-Seine

Association « Energies Solidaires » Parc des Vignes Rue Panhard-Levassor 78570 Chanteloup les Vignes Tél: 01.39.70.23.06 Mail : contact@energies-solidaires.org N SIREN 422 703 066 00015

Avec le partenariat du conseil général des Yvelines, ECO-DEPARTEMENT et du Gefen :


Information énergétique école Charles Dupuis, Triel sur seine

23 février 2010

Sommaire CHAPITRE 1

Energies Solidaires et l'Information Énergétique aux collectivités ____________ 4

1/Introduction __________________________________________________________________________ 4 1.1 Objet de l'étude____________________________________________________________________________ 5

2/ État des lieux du projet _______________________________________________________________ 5 3/ Définition des objectifs à atteindre ____________________________________________________ 6 CHAPITRE 2

Etude de l’école ________________________________________________________ 7

1/ LES BATIMENTS SCOLAIRES ____________________________________________________________ 7 1.1 Caractéristiques techniques de l’école _______________________________________________________ 7 1.2 Caractéristiques thermiques de l’école _______________________________________________________ 7 1.3 Consommations énergétiques de l’école _____________________________________________________ 9 1.3.1 Evolution de la consommation de gaz de l‟école _____________________________________________________ 9 1.3.2 Présentation de la consommation d‟électricité de l‟école ____________________________________________ 10 1.3.3 Présentation de la consommation d‟éau de l‟école __________________________________________________ 11

1.4 Etiquette énergie de l’école ________________________________________________________________ 12

2/ Préconisations sur le bâtiment _______________________________________________________ 13 2.1 Les Eco Gestes ____________________________________________________________________________ 13 2.1.1 Programmer la régulation de chauffage ____________________________________________________________ 14 2.1.2 La gestion de l‟éclairage ___________________________________________________________________________ 14 2.1.3 Analyse des factures _______________________________________________________________________________ 15

2.2 L’isolation du bâti __________________________________________________________________________ 15 2.2.1 Isolation des combles sous toiture ___________________________________________________________________ 16 2.2.2 Rentabilité de l‟isolation des combles _______________________________________________________________ 16 2.2.3 Isolation de la toiture terrasse _______________________________________________________________________ 17 2.2.2 Rentabilité de l‟isolation de la toiture terrasse ________________________________________________________ 18 2.2.3 Isolation des murs par l‟intérieur _____________________________________________________________________ 19 2.2.4 Remplacement des fenêtres ________________________________________________________________________ 19 2.2.5 Rentabilité du remplacement des fenêtres __________________________________________________________ 19

2.3 Les équipements __________________________________________________________________________ 20 2.3.1 La ventilation ______________________________________________________________________________________ 20 2.3.1 Fonctionnement de la ventilation double flux ________________________________________________________ 20 2.3.2 Rentabilité de la ventilation double flux ______________________________________________________________ 21

Association Energies Solidaires |

2


Information énergétique école Charles Dupuis, Triel sur seine

23 février 2010

3/ Bilan énergétique ___________________________________________________________________ 22 3.1 Estimation de la consommation énergétique après rénovation ________________________________ 22

4/ Autres propositions __________________________________________________________________ 24 4.1 Installation d’une Pompe à chaleur _________________________________________________________ 24 4.2 Installation d’une faux plafond ______________________________________________________________ 24

6/ Conclusion _________________________________________________________________________ 25 6.1 Récapitulatifs des préconisations ___________________________________________________________ 26 6.2 Etiquette énergie après rénovation _________________________________________________________ 26

3

Association Energies Solidaires |


Information énergétique école Charles Dupuis, Triel sur seine

CHAPITRE 1

23 février 2010

Energies Solidaires et l'Information

Énergétique aux collectivités 1/Introduction Dans le cadre du partenariat mis en place avec le conseil général des Yvelines, Energies Solidaires conseille et informe les collectivités du nord des Yvelines dans leurs projets de rénovation ou de construction neuve. L‟objectif étant de réduire au maximum les consommations énergétiques des bâtiments pour limiter les émissions de Gaz à effet de Serre ainsi que de permettre une meilleure pénétration des énergies renouvelables dans le bâtiment.

1ère étape • L'identification par la collectivité et Energies Solidaires d'un projet répondant au cadre de la convention avec le Conseil Général des Yvelines 4

2ème étape • Une première réunion d'information et de sensibilisation organisée par Energies Solidaires et la collectivité présentant les enjeux de la maîtrise de l'énergie. La récupération de tous les documents utiles à l'analyse du projet et aux préconisations techniques à faire en aval.

3ème étape •

Remise par Energies Solidaires de l’information énergétique contenant le calcul des ratios, les préconisations techniques, le bilan comparatif des préconisations, les étiquettes énergie et CO2 (selon projet). • Une fois ces démarches terminées, la collectivité met en œuvre les préconisations et peut bénéficier d'aides à l'investissement. Association Energies Solidaires |


Information énergétique école Charles Dupuis, Triel sur seine

23 février 2010

1.1 Objet de l'étude L‟école Charles Dupuis a été identifiée par la commune de Triel-sur-Seine et Energies Solidaires, pour une rénovation de dans le but de d‟accueillir les associations locales. Cette étude se présente selon les modalités suivantes : Estimation du potentiel NégaWatt : sources potentielles d'optimisation de la performance énergétique Présentation des étiquettes énergie et CO2 (outil de présentation des performances énergétiques et environnementales) Étude du recours éventuel aux énergies renouvelables

2/ État des lieux du projet L‟école Charles Dupuis de la ville de Triel-sur-Seine est en passe d‟être rénovée. Cette étude présente, en amont du projet, les préconisations sur les postes important en économies d‟énergie.

Maitre d’ouvrage

5

Mairie de Triel Sur Seine Place Charles de Gaulle 78510 TRIEL SUR SEINE Tél. : 01 39 70 22 22 Représentée par Mr Cottereau Directeur des Services Techniques Mail : philippe.cottereau@triel.fr

Conseiller Info Energie Jean-Marc Nogier, étudiant en licence MEER du Gefen Supervisé par Jean-François Blanchet Association Energies Solidaires Hôtel d‟entreprise du parc des vignes Rue Panhard-Levassor 78570 Chanteloup Les Vignes Tél : 01 39 70 23 06 Email: jean-francois.blanchet@energies-solidaires.org

Association Energies Solidaires |


Information énergétique école Charles Dupuis, Triel sur seine

23 février 2010

3/ Définition des objectifs à atteindre Dans ce projet nous orienterons les préconisations principalement sur le bâti : l‟isolation de la toiture et de la terrasse, le remplacement des vitrages, la mise en œuvre éventuelle d‟un système de ventilation double flux. Nous proposerons également une série d‟éco-gestes afin de diminuer la consommation du bâtiment par des gestes simples ou par des solutions peu coûteuses. Nous aborderons enfin l‟utilisation d‟énergies renouvelables. La plupart des préconisations indiquées correspondant à la réglementation thermique « BBC 2005 rénovation ».

Objectifs du label BBC 2005 « rénovation » pour les bâtiments à usages autres que d'habitation :

.

La consommation conventionnelle d'énergie primaire du bâtiment pour le chauffage, le refroidissement, la ventilation, la production d'eau chaude sanitaire et l'éclairage des locaux doit être inférieure de 40% à la consommation conventionnelle (initiale) de référence définie dans la règlementation.

Association Energies Solidaires |

6


Information énergétique école Charles Dupuis, Triel sur seine

23 février 2010

CHAPITRE 2: E TUDE DE L ’ ECOLE C HARLES D UPUIS 1/ LE BATIMENT L‟école est composée de deux bâtiments, disposé selon une configuration en „L‟. Le bâtiment principal dispose de 6 classes sur 2 niveaux. Le bâtiment annexe dispose de 3 classes sur un seul niveau.

1.1 Caractéristiques techniques de l’école La surface totale des bâtiments est de 1325 m² dont 928 m2 utile. Le bâtiment principal construit avant 1957 et l‟extension sont constitués de 9 classes et de 4 logements de personnel, avec une surface et un volume total décrits dans le tableau suivant :

HsP m RdC R+1 R+2 Total

4,0 3,5 3,0

SHOB 2

m 738 442 145 1325

Surface Utile

Volume

2

m 459 340 128

m3 1837 1191 385

928

3414 7

1.2 Caractéristiques thermiques de l’école Charles Dupuis Les bâtiments, de construction ancienne, ne comportent aucuns éléments d‟isolation. De plus les fenêtres sont constituées de simple vitrage. L‟estimation des caractéristiques thermiques actuelles est représentée sur le diagramme ci-après. Les principaux postes de déperditions thermiques1 sont de : 25 % pour les combles 23 % pour les murs 18 % pour les fenêtres 18 % pour le renouvellement d‟air2 14 % pour les ponts thermiques

Les apports thermiques liés à l‟éclairage et aux occupants sont estimés à 5%. Le renouvellement d‟air n‟est en principe pas connu dans les bâtiments anciens, qui plus est quand ils ne sont pas munis de ventilation mécanique comme c‟est le cas ici. 1 2

Association Energies Solidaires |


23 février 2010

Information énergétique école Charles Dupuis, Triel sur seine

situation avant rénovation 3,8%

3,8% 25,4%

14,1%

combles murs

17,7%

fenêtres

23,1%

renouvelt d'air

18,2%

ponts thermiques terrasse sol

Situation thermique de l’école avant rénovation Fenêtres :

Toitures : non isolées R = 0,34 m2.K/W

Menuiseries bois simple vitrage

murs pierre 40 cm

surface : env 210m2

+ enduit de ciment R = 0,5 m².K/W

surface : 515 m²

surface : env 885 m²

Renouvellement d'air : L‟hypothèse a été faite selon laquelle le débit moyen annuel était de 1 volume par heure, soit env 3500m3/h

Murs extérieurs :

U = 5,8 W/m².K.

Toiture terrasse : non isolée i

R = 0,26 m².K/W surface : 67 m²

Association Energies Solidaires |

8


Information énergétique école Charles Dupuis, Triel sur seine

23 février 2010

1.3 Consommations énergétiques de l’école Pour analyser les factures nous tiendront compte de l‟école dans son ensemble. 1.3.1 Evolution de la consommation de gaz de l’école La consommation moyenne en kWh3 gaz sur une saison de chauffe s‟élève, selon les factures de 2004/2005 à 2008/2009, à 230 790 kWh. On peut ainsi déduire une consommation de chauffage4 pour l‟école de 250 kWh/m²/an. Les résultats sont exposés dans le tableau ci-dessous :

saison de chauffe 2004-2005 2005-2006 2006-2007 2007-2008 moyenne

consommation

coût

kW.h 233 034 249 120 195 739 245 268 230 790

8 309,65 10 755,18 9 532,42

Les consommations présentent donc l‟évolution suivante :

évolution des consommation de gaz kW.h 250 000

200 000 150 000 100 000 50 000 0

2004-2005

2005-2006

2006-2007

2007-2008

On peut constater une forte diminution de la consommation de gaz sur la saison 2006/2007. Cette baisse est principalement due à des températures moyennes plus clémentes. Cependant l‟hiver 2007/2008 à été plus froid que l‟hiver précédent comme en témoigne le graphique qui affiche une hausse de la consommation.

La consommation de gaz est exprimée en kWh PCS La consommation de gaz nécessaire à la production d‟eau chaude sanitaire (ECS) est négligeable par rapport à la production d‟eau chaude pour le chauffage 3 4

Association Energies Solidaires |

9


Information énergétique école Charles Dupuis, Triel sur seine

23 février 2010

évolution de la consommation de gaz 300 000

250 000 200 000 150 000 100 000 50 000 0

2004-2005

2005-2006

2006-2007

consommation ajustée kW.h

2007-2008

consommation kW.h

En prenant en compte les relevés de températures 5 sur les années 2004 à 2008, il est possible d‟éliminer le facteur „rigueur/douceur‟ de l‟hiver. Le graphique ci-dessus montre ainsi une très légère augmentation des consommations sur les 4 saisons de chauffe (courbe orange). 1.3.2 Présentation de la consommation d’électricité de l’école Le coût moyen des factures électricité pour l‟école s‟élève à 14 897 € par an sur les saisons 2006/2007 et 2007/2008. Les résultats sont exposés dans le tableau et le graphique ci-dessous :

saison 2006-2007 2007-2008 moyenne

consommation électricité kW.h 15 592 14 202 14 897

coût € 1 269,65 1 231,23 1 250,44

Le graphique suivant présente l‟évolution des consommations d‟électricité sur les saisons 2006/2007 et 2007/2008 (histogramme bleu), avec en corrélation l‟évolution du prix du kWh électrique (courbe rouge).

Les Degrés Jours Unifiés (DJU base 18) de Villacoublay ont été pris comme référence pour cette étude. 5

Association Energies Solidaires |

10


Information énergétique école Charles Dupuis, Triel sur seine

kWh

23 février 2010

€ 0,050

18 000 16 000 14 000 12 000 10 000 8 000 6 000 4 000 2 000 0

0,048

consommation électricité

0,046 0,044

prix du kW.h

0,042 0,040 2006-2007

2007-2008

On constate ainsi une baisse de la consommation en kWh et une baisse du coût malgré l‟augmentation du prix du kWh électrique sur ces 2 saisons. Une étude plus détaillée pourrait mettre en valeur ces chiffres en les reliant à des modifications ou remplacements d‟équipements électriques (ampoules à économie d‟énergie, minuterie, …) 1.3.3 Présentation de la consommation d’éau de l’école Le coût de la facture d‟eau pour l‟école s‟élève à 1 319 € sur la saison 2007/2008. Les résultats sont exposés dans le tableau et le graphique ci-dessous :

saison 2005-2006 2006-2007 2007-2008 moyenne

consommation d'eau m3 403 455 430 429

coût 11

1 319,04 1 319,04

Ce graphique présente l‟évolution des consommations d‟eau des saisons 2005/2006 à 2007/2008 (histogramme bleu), avec en corrélation l‟évolution du prix du m3 d‟eau (courbe rouge).

m3 500

€ 3,5

400

3,3

300

3,1

consommation d'eau

200

2,9

prix du m3

100

2,7

0

2,5 2005-2006 2006-2007 2007-2008

On constate ainsi une consommation en m3 assez stable sur les 3 saisons.

Association Energies Solidaires |


Information énergétique école Charles Dupuis, Triel sur seine

23 février 2010

1.4 Etiquette énergie de l’école L‟étiquette énergie de l‟école à été déterminée selon les hypothèses précédentes et en tenant compte, de sa surface utile et de la consommation6 en énergie gaz pour le chauffage des locaux et de l‟eau chaude sanitaire, ainsi que sa consommation7 en électricité pour l‟éclairage et autres équipements sur les saisons 2006/2007 et 2007/2008.

énergie secondaire

énergie primaire

total énergie primaire

total EP/m2

gaz PCS

électricité

gaz PCI

électricité

kWh

kWh

kWh

kWh

kWh

kWh/m2

2006/2007

195739

15592

176341

40227

216569

233

2007/2008

245268

14202

220962

36641

257603

278

moyenne

220504

14897

198652

38434

237086

255

Le tableau ci-dessus donne la décomposition des énergies ainsi que le l‟énergie totale consommée ramenée au m2 de surface utile. La consommation en énergie primaire par m2 et par an est égale à 255 kWh/m2.an L‟étiquette

énergie

se

trouve

dans

une

tranche

de

consommation moyennement « énergivore » qui correspond à une moyenne de consommation classique pour un bâtiment tertiaire de type école de cette époque.

L‟étiquette concernant les émissions de Gaz à Effet de Serre (GES) est ici moyenne, elle se situe en catégorie « E » correspondant aux bâtiments émissifs de CO2. Cette valeur est en corrélation avec la consommation de gaz, le gaz étant une énergie fossile très émettrice de gaz carbonique.

Pour déterminer l‟étiquette énergie, la consommation de gaz est exprimée en kWh PCI La consommation d‟électricité est affectée d‟un coefficient 2,58 pour sa transformation en énergie primaire 6 7

Association Energies Solidaires |

12


Information énergétique école Charles Dupuis, Triel sur seine

23 février 2010

2/ Préconisations sur le bâtiment L‟objectif est de ne pas modifier l‟aspect extérieur du bâtiment, modifications dont l‟autorisation nécessiterait une étude à part entière. Les solutions telles que isolation par l‟extérieur et capteurs solaires sur le toit ne sont donc pas étudiées. La démarche utilisée pour hiérarchiser les préconisations se présente en trois actions principales : 1. Sobriété (supprimer les gaspillages énergétiques). 2. Efficacité (Utiliser moins d’énergie pour un même service). 3. Renouvelable (Développer les énergies renouvelables : solaire, biomasse, géothermie). La liste hiérarchique suivante présente dans l‟ordre et par priorité les préconisations à mettre en œuvre afin de réduire les consommations énergétiques de l‟école Charles Dupuy :

1. Eco Gestes

Programmer la régulation de chauffage

2. Isolation du bâti Remplacement des fenêtres par du double vitrage

4. Sources d'énergie renouvelables

3. Equipements

Mise en oeuvre d'une ventilation double flux

Pompe à chaleur PAC eau/eau ou PAC air/eau

13 La gestion de l'éclairage

Isolation toiture et de la terrasse

stores extérieurs sur la face ouest

Analyse des factures

2.1 Les Eco Gestes On peut réduire les consommations d‟énergie d‟un bâtiment sans systématiquement investir. Un bon usage des appareils existants permet d‟ajuster les consommations aux besoins sans pour autant induire un investissement considérable. De même le comportement des occupants peut générer jusqu'à 20 % de surconsommation.

Association Energies Solidaires |


Information énergétique école Charles Dupuis, Triel sur seine

23 février 2010

2.1.1 Programmer la régulation de chauffage Réaliser une programmation horaire des locaux : la mise en place d‟une programmation de l‟intermittence (ralenti la nuit, et coupure lors des périodes d‟inoccupation telles que le weekend ou les vacances) peut entraîner une économie moyenne de l‟ordre de 15 à 20 % par rapport à une situation de chauffage continu. Economie potentiel induite : 15 à 20 % Gain environnemental : 5.5 tonnes de CO2/an. Cette économie doit être nuancée selon le degré d‟inertie du bâtiment et la durée de la coupure (une étude thermique approfondie pourrait préciser celle-ci). Aspect réglementaire sur la température intérieure des locaux La réglementation donne, par le Décret n°2000-613 du 3 juillet 2000, un cadre juridique aux températures intérieures de bâtiments selon leur type d‟usage, en période d‟occupation et d‟inoccupation. « Dans les locaux à usage d'habitation, d'enseignement, de bureaux ou recevant du public et dans tous autres locaux, […], les limites supérieures de température de chauffage sont, en dehors des périodes d'inoccupation […], fixées en moyenne à 19º C : - pour l'ensemble des locaux affectés à un usage autre que l'habitation et compris dans un même bâtiment. » « Pendant les périodes d'inoccupation des locaux, d'une durée égale ou supérieure à vingt quatre heures consécutives, les limites de température moyenne de chauffage sont, pour l'ensemble des pièces d'un logement et pour l'ensemble des locaux affectés à un usage autre que l'habitation et compris dans un même bâtiment, fixées comme suit : 

16º C lorsque la durée d'inoccupation est égale ou supérieure à vingt-quatre heures et inférieure à quarante-huit heures ;

8º C lorsque la durée d'inoccupation est égale ou supérieure à quarante-huit heures. »

2.1.2 La gestion de l’éclairage L‟école est équipée majoritairement de tubes fluorescents qui ne nécessitent pas d‟être remplacés, tout du moins pour des raisons de réduction énergétique. Sensibiliser les gestionnaires à l’entretien des installations luminaires, nettoyage annuel au minimum, remplacement en fin de vie (1000 heures pour l‟incandescent, 8000 heures pour le fluorescent, ...). Le manque d‟entretien est synonyme de baisse des performances des luminaires et l‟éclairement moyen peut chuter de 50 % en deux ans du principalement à la poussière déposée sur les lampes. Les minuteries : Les locaux concernés peuvent être des couloirs, escaliers, caves, réserves, ... pour lesquels l‟occupation est intermittente et de durée variable. Il n‟est pas possible d‟y installer des Association Energies Solidaires |

14


Information énergétique école Charles Dupuis, Triel sur seine

23 février 2010

interrupteurs programmables, mais l‟installation de minuteries permet d‟éviter un fonctionnement de l‟éclairage en continu. Les minuteries assurent la fermeture puis l‟ouverture d‟un contact selon un temps réglable de une à plusieurs minutes. Un commutateur de marche forcée permet au personnel qualifié d‟assurer un allumage constant. Deux types d‟installations sont généralement rencontrés dans l‟existant, les va et vient et les boutons poussoirs avec télérupteurs. Les interrupteurs va et vient sont remplacés par des boutons poussoirs réalisant l‟ouverture temporisée de l‟alimentation de l‟éclairage par l‟intermédiaire de la minuterie (à installer). Les télérupteurs sont simplement remplacés par les minuteries. L‟installation d‟une minuterie à la place d‟un télérupteur équipant un circuit de 1000 [W] d‟éclairage (une quinzaine de lampes incandescentes) est rentabilisé en 6 mois pour une réduction du temps de fonctionnement de 5 heures par jour. Economie induite : 5 % Gain environnemental : 40 kg CO2/an 2.1.3 Analyse des factures L‟analyse des factures de gaz, d‟électricité et d‟eau peut être sous-traitée, ou effectuée par une personne compétente formée à cet effet. L‟intervention ne dure que quelques heures, une fois par mois. Il faut pouvoir examiner également les factures sur les deux ou trois dernières années. Le but de l‟opération est de comparer avec les factures des années précédentes, pour le même mois. On peut ainsi découvrir des augmentations inexpliquées. On peut ainsi reporter les consommations sur un graphique, manuellement ou par un tableur, ce qui permet de visualiser les tendances des courbes des différentes tranches tarifaires et du global, et de déceler d‟éventuelles dérives. Une méthode applicable aux consommations liées au chauffage permet de déterminer la signature énergétique du bâtiment, et de détecter année par année les dérives, ou la bonne application des actions correctives. Pour mener une analyse précise afin de déterminer les actions correctives, il est nécessaire de disposer de relevés mensuels8. L‟intérêt principal du suivi des factures est d‟être attentif aux consommations et aux facteurs pénalisants pour pouvoir réagir au bon moment.

2.2 L’isolation du bâti Les déperditions du bâtiment sont réparties de la façon suivante 9 : Les combles sous toiture et la terrasse : 29 % les murs : 23 % les vitrages : 18 % Les relevés de consommation de gaz d‟électricité et d‟eau sont actuellement établis seulement 2 fois par an. 9 On considère que 6% de l‟énergie de chauffage sont apportés par l‟éclairage et les personnes. 8

Association Energies Solidaires |

15


23 février 2010

Information énergétique école Charles Dupuis, Triel sur seine le renouvellement d‟air : 18 % les ponts thermiques : 14 % le sol : 4 % 2.2.1 Isolation des combles sous toiture L‟isolation sera réalisée au niveau du plancher des combles.

Le produit isolant doit être déroulé ou posé au sol sans lame d‟air, lés bord à bord jointifs. Aucune fixation n‟est nécessaire. La pose d‟un pare-vapeur devra être déterminée. L‟isolant peut être posé en deux couches à joint décalé ou croisé. Le stockage d‟objets sur l‟isolant n‟est pas possible. Il est interdit de circuler sur l‟isolant (combles perdus). 2.2.2 Rentabilité de l’isolation des combles

Isolation après rénovation •Isolation par l'extérieur

•pas d'isolation

•R = 7,74 m².K/W (30 cm)

•R = 0,24 m².K/W

•Réduction des consommations estimée : 54 360 kWh/an

16

isolation avant rénovation

L‟économie générée de

54 360 kWh/an permet de réaliser un gain de 1 960 €/an

avec le coût

du kWh gaz actuel de 0,036 € TTC. Le coût d‟investissement pour l‟isolation des 500 m2 de combles sous toiture est d‟environ

25 000 €. Le retour sur investissement est d‟environ 12,8 ans sans compter les

subventions éventuelles, l‟amélioration du confort thermique d‟hiver et d‟été à l‟intérieur des locaux, et l‟évolution future du prix du gaz. Concernant le prix du gaz, nous avons analysé l‟évolution du kWh gaz sur une période de 17 ans (1993/2009) et nous avons observé une augmentation moyenne de 4,75 %/an. En prenant en considération cette augmentation moyenne pour les 12 prochaines années on arrive à un retour sur investissement de

10,2 ans.

D‟un point de vue environnemental, l‟isolation de la toiture terrasse permettra d‟évitez le rejet d‟environ

12 Tonnes de CO2/an dans l‟atmosphère. Association Energies Solidaires |


Information énergétique école Charles Dupuis, Triel sur seine

23 février 2010

2.2.3 Isolation de la toiture terrasse Il existe plusieurs systèmes de conception d'une toiture plate : la toiture froide, la toiture chaude, la toiture inversée, la toiture combinée. Comment choisir la technique adéquate pour améliorer l'isolation thermique d'une toiture existante ? Le choix dépendra : 1. Des caractéristiques du toit existant : conception, pente, résistance du support, forme des raccords et fermetures, accrochage des couches, nature des matériaux, etc. 2. De l'état du toit et de la possibilité de réutilisation des différentes couches existantes : support, parevapeur, isolant, étanchéité, protection. Lorsque l'isolant de la toiture existante est pris en sandwich entre 2 étanchéités (le pare-vapeur en dessous et la membrane au-dessus), on appelle cela une toiture chaude comme le montre le schéma ci-dessous :

Ce type d’isolation peut être préconisé en l’absence d’isolation initiale.

17

Si la toiture possède seulement une membrane d‟étanchéité, alors on pourra dans ces cas l‟isoler par une toiture « chaude inversée ». La toiture chaude inversée désigne la toiture plate dont l'étanchéité est placée sur le support et dont l'isolant est posé sur l'étanchéité. L'isolant est donc mouillé par les eaux pluviales. L'isolant est lesté. En cas de rénovation dans un but d'amélioration de l'isolation de la toiture, la membrane d'étanchéité existante peut être conservée, si elle est encore bonne. La membrane d'étanchéité fait en même temps office de parevapeur. La technique de la toiture inversée protège la membrane d'étanchéité contre les chocs thermiques et le rayonnement ultraviolet, et de ce fait, ralentit son vieillissement.

Association Energies Solidaires |


Information énergétique école Charles Dupuis, Triel sur seine

23 février 2010

L'isolant étant appliqué à l'extérieur de l'enveloppe du bâtiment, il protège celle-ci des variations de température, et par conséquent, des dilatations et contraintes thermiques, du gel et des condensations. Cependant cela nécessité de mettre en œuvre un lestage et la construction doit pouvoir supporter ce poids La pente doit être inférieure à 5°. De plus il est nécessaire que : - le support ait une masse d'au moins 300 kg/m² (+ ou - 13 cm de béton armé) afin de parer au risque de condensation du fait de l'eau de pluie froide. - la somme des résistances thermiques des couches situées sous l'étanchéité n'excède pas 30 % de la résistance thermique globale, sinon le point de rosée risque de se trouver sous la membrane d'étanchéité avec comme conséquence, de la condensation interne. 2.2.2 Rentabilité de l’isolation de la toiture terrasse

Isolation après rénovation •Isolation par l'extérieur

•pas d'isolation

•R = 5,26 m².K/W (20 cm)

•R = 0,26 m².K/W

•Réduction des consommations estimée : 7990 kWh/an 18

isolation avant rénovation

L‟économie générée de

7 990 kWh/an

permet de réaliser un gain de

290 €/an

avec le coût du

kWh gaz actuel de 0,036 € TTC. Le coût d‟investissement pour l‟isolation de la toiture terrasse avec la réfection de l‟étanchéité est de

4 020 €. Le retour sur investissement est d‟environ 14 ans sans

compter les subventions éventuelles, l‟amélioration du confort thermique d‟hiver et d‟été à l‟intérieur des locaux, et l‟évolution future du prix du gaz. Concernant le prix du gaz, nous avons analysé l‟évolution du kWh gaz sur une période de 17 ans (1993/2009) et nous avons observé une augmentation moyenne de 4,75 %/an. En prenant en considération cette augmentation moyenne pour les 13 prochaines années on arrive à un retour sur investissement de

11 ans.

D‟un point de vue environnemental, l‟isolation de la toiture terrasse permettra d‟évitez le rejet d‟environ

1,76 Tonnes de CO2/an dans l‟atmosphère.

Association Energies Solidaires |


Information énergétique école Charles Dupuis, Triel sur seine

23 février 2010

2.2.3 Isolation des murs par l’intérieur Nous avons évoqué au début du document l‟objectif ne pas toucher à l‟aspect extérieur du bâtiment, ce qui exclu donc l‟isolation des murs par l‟extérieur. L‟alternative consiste donc à isoler les murs par l‟intérieur. L‟isolation par l‟intérieur des murs peut être réalisée par pose de panneaux isolants. L‟épaisseur pour un isolant traditionnel de type polystyrène extrudé sera d‟environ 200 mm afin d‟atteindre une résistance thermique de 5 m².K/W. La pose d‟un pare vapeur est obligatoire pour palier aux problèmes d‟humidité. Cette technique présente cependant un risque assez élevé de présence d‟humidité si la réalisation n‟est pas parfaite, et peu amener rapidement à la dégradation du mur et de l‟isolant. Nous déconseillons cette solution. Elle est rappelée ici pour information. 2.2.4 Remplacement des fenêtres Les fenêtres actuelles constituées d‟un simple vitrage seront avantageusement remplacées par des doubles vitrages offrant un bien meilleur degré d‟isolation thermique et acoustique. Les fenêtres seront constituées d‟un ouvrant pour la partie basse et d‟un vitrage fixe pour la partie haute. Ceci permet d‟une part d‟optimiser le coût

en choisissant parmi des ouvrants de hauteur

standard, et d‟autre part de laisser la possibilité de placer un faux plafond (voir le paragraphe sur la ventilation). 19 2.2.5 Rentabilité du remplacement des fenêtres Les fenêtres double vitrage permettent de réduire fortement les déperditions thermiques et participent à la réduction du bruit acoustique. Ainsi le remplacement des fenêtres simple vitrage par des fenêtres double vitrage à haute performance permet de diviser les déperditions par un facteur 4,4.

fenêtres après rénovation • simple vitrage •U = 5,8 W/m².K

•double vitrage •U = 1,3 W/m².K •Economie réalisée : •31 110 kWh/an

fenêtres avant rénovation

Association Energies Solidaires |


Information énergétique école Charles Dupuis, Triel sur seine L‟économie générée de

23 février 2010

31 110 kWh/an permet de réaliser un gain de 1 120 €/an avec le coût

du kWh gaz actuel de 0,036 € TTC. La rentabilité de l'investissement ou le temps de retour simple dépend naturellement du montant de l'investissement ; en général, ce coût est assez conséquent, de l‟ordre de 400 €/m², soit pour l‟ensemble des murs de fenêtres de l‟école, environ 210 m², un coût de

84 400 €.

Cet investissement est onéreux et amène un retour sur investissement est supérieur à

20 ans. Au-delà de l‟aspect coût, il faut prendre en compte l‟aspect confort thermique (réduction de l‟effet de paroi froide) et le confort acoustique qu‟apporte cette solution. L‟installation de fenêtres à double vitrage permettra d‟évitez le rejet d‟environ

6,9 Tonnes de

CO2/an dans l‟atmosphère.

2.3 Les équipements 2.3.1 La ventilation Le renouvellement d‟air est un des principaux problèmes posés par la rénovation. Dans les bâtiments anciens, il existe en général un débit de renouvellement d‟air parasite. Ce débit est très difficile à évaluer. Il est surtout très irrégulier, excessif les jours de vent, et très insuffisant les jours où règne un anticyclone. Les pathologies (moisissures, « fantômes », etc) sont nombreuses, qui attestent de l‟insuffisance globale de ce débit. Le risque, lors de la rénovation, est de rendre définitivement étanches les logements, notamment lors du remplacement de toutes les menuiseries extérieures, source principale de renouvellement d‟air dans les bâtiments anciens. En estimant à 1 vol/h le débit de renouvellement d‟air moyen suffisant (à l‟échelle de l‟année) dans les bâtiments existants. On peut considérer que ce débit peut être atteint uniquement au moyen de ventilation mécanique, et par deux techniques : - soit en simple flux auto réglable, de façon à respecter le débit de 1 vol/h en permanence. Ce choix est important, car il existe effectivement des techniques de ventilation simple flux plus performante (l‟hygroréglable) - soit en double flux, récupération de chaleur sur l‟air extrait, au moyen d‟un échangeur d‟efficacité minimum de 70 %. 2.3.1 Fonctionnement de la ventilation double flux Le système double flux nécessite la mise en place de deux réseaux d‟air, l‟un pour l‟insufflation d‟air, l‟autre pour la reprise d‟air, avec un ventilateur pour chaque réseau. Un échangeur statique est installé sur les flux d‟air afin de récupérer de la chaleur sur l‟air extrait. Ainsi, outre le gain énergétique, le confort est amélioré au niveau de la diffusion d‟air (en l‟absence de tout autre dispositif de préchauffage notamment). Le schéma ci-dessus rassemble les principaux éléments d‟un système de ventilation double flux avec échangeur statique de récupération de chaleur sur l‟air extrait (souvent un échangeur à courants croisés). Association Energies Solidaires |

20


Information énergétique école Charles Dupuis, Triel sur seine

23 février 2010

Les Avantages du système : ●

Maîtrise des débits de soufflage et d‟extraction, la possibilité

de traitement ou prétraitement de l‟air (filtration, préchauffage, rafraîchissement, la possibilité de “ forcer ” le débit d‟air neuf (amélioration du confort en période chaude), la possibilité de récupérer de la chaleur sur l‟air extrait : économies d‟énergie, une meilleure isolation acoustique par rapport à l‟extérieur (lorsqu‟il n‟y a pas d‟ouverture directe) Les inconvénients : - coût global du système, le problème d‟étanchéité des centrales, l‟entretien, la consommation électrique engendrée, le bruit généré par le système, traitement à prendre en compte. Nous retiendrons la solution double flux pour son meilleur rendement dû à la récupération de chaleur, permettant ainsi de réaliser des économies d‟énergie plus importantes à la condition que le bâtiment soit étanche et donc isolé en toiture, en vitrages et en façades. A l‟inverse on préconisera la ventilation simple flux hygroréglable qui permet de réaliser des économies d‟énergie grâce à la réduction des débits de ventilation. Le choix VMC double flux est donc d‟abord un choix technique et économique, mais c‟est aussi et peut-être surtout un choix à caractère sanitaire.

21

La ventilation double flux pourrait être avantageusement combinée avec la pose d‟un faux plafond. Ceci permet d‟une part de réduire le volume d‟air à renouveler et donc à chauffer, et d‟autre part permet de masquer les gaines nécessaires au fonctionnement de la ventilation. 2.3.2 Rentabilité de la ventilation double flux Il est difficile de calculer la rentabilité du système de ventilation double flux, en effet pour ce faire il serait nécessaire de réaliser une étude précise afin de bien dimensionner les différents débits à mettre en œuvre. On peut cependant estimer une économie de économie financière de

27 290 kWh

ce qui correspond à une

980 €/an. Cette solution énergétique permettrait d‟évitez le rejet d‟environ

7,4 tonnes de CO2/an dans l‟atmosphère.

Association Energies Solidaires |


Information énergétique école Charles Dupuis, Triel sur seine

23 février 2010

3/ Bilan énergétique 3.1 Estimation de la consommation énergétique après rénovation En résumé le bâtiment consomme actuellement en moyenne

220 500 kWh/an pour le chauffage ce

qui correspond à une consommation par rapport à la surface habitable de 238 kWh/m²/an. Le tableau ci-dessous indique la répartition des consommations poste par poste avant et après rénovation.

situation avant rénovation

situation après rénovation

gain

kWh/an

%

kWh/an

%

kWh/an

combles

56100

25,4%

1740

1,7%

54360

murs

50930

23,1%

50930

51,1%

0

fenêtres

40100

18,2%

8990

9,0%

31110

renouvelt d'air

38990

17,7%

11700

11,7%

27290

ponts thermiques

31100

14,1%

31100

31,2%

0

terrasse

8400

3,8%

410

0,4%

7990

sol

8360

3,8%

8360

8,4%

0

apports

-13470

-6,1%

-13470

-13,5%

0

total

220510

99760

120750

La rénovation thermique permet de réduire cette consommation : on arrive ainsi après la rénovation thermique des toitures, le remplacement des fenêtres et la mise en œuvre d‟un système de ventilation double flux à une consommation de 99 760 kWh/an, et donc au m² à 108 kWh/m²/an pour le chauffage, c'est-à-dire une réduction de 55 % des consommations de chauffage. Bien que le bâtiment ait une surface inférieure à 1000 m2, il se situerait ainsi au niveau du label BBC 2005 « rénovation » qui impose un seuil de consommation inférieur de 40 % par rapport à la consommation initial.

Association Energies Solidaires |

22


Information énergétique école Charles Dupuis, Triel sur seine

23 février 2010

Il est difficile de chiffrer le montant d‟un système de ventilation double flux, ainsi que les économies réalisables. En conséquence si on ne prend pas en compte ce système, on arrive à une consommation de 127 050 kWh/an, soit une réduction de 42,5 % des consommations de chauffage. Le bâtiment se situerait donc toujours dans le label BBC 2005 Le tableau ci-dessous résume poste par poste les économies réalisées en terme énergétique et en terme de gaz à effet de serre, et donne le bilan si toutes les préconisations de rénovation sont réalisées.

économie réalisée

économie réalisée

coût estimé de la rénovation

économie réalisée

économie réalisée

kWh/an

kWh/m2/an

€/an

T CO2/an

isolation combles

54360

58,6

25000

1960,00

12

fenêtres double vitrage

31110

33,5

84400

1120,00

6,9

ventilation double flux

27290

29,4

6000

980,00

7,4

isolation terrasse

7990

8,6

4020

290,00

1,76

total

120750

130

119420

4350

28,1

situation après rénovation

23

Association Energies Solidaires |


Information énergétique école Charles Dupuis, Triel sur seine

23 février 2010

4/ Autres propositions 4.1 Installation d’une Pompe à chaleur L‟étude consiste à étudier la possibilité de mettre en œuvre une PAC air/eau. Cette installation devra s‟intégrer à l‟environnement de l‟école. L‟installation d‟une pompe à chaleur peut être envisagée pour limiter le recours aux énergies fossiles. Deux déclinaisons sont proposées. La première proposition consiste à combiner l‟utilisation d‟une PAC air/eau avec une chaudière gaz basse température.

L‟application des actions de rénovation proposées dans les paragraphes

précédents doivent permettre d‟utiliser une température d‟eau plus faible pour les radiateurs, température compatible avec les caractéristiques d‟une PAC air/eau. Le recours à une énergie complémentaire est néanmoins nécessaire pour satisfaire les besoins de chauffe lors des journées les plus froides. Cette solution peut être envisagée lors du remplacement de la chaudière gaz actuelle. La seconde proposition consiste à remplacer la chaudière gaz actuelle par une PAC eau/eau. La cour de l‟école serait alors utilisée comme surface d‟échange pour le bon fonctionnement de la PAC. Cette surface pourrait être mise en valeur avec un jardin paysagé constitué de plantes compatibles avec le réseau de la PAC. 24

4.2 Installation d’un faux plafond La pose d‟un faux plafond permet d‟une part de réduire le volume d‟air à renouveler et donc la puissance de chauffe, et d‟autre part permet de masquer les gaines nécessaires au bon fonctionnement de la ventilation. Cette solution impose l‟utilisation de fenêtres avec une partie haute fixe et une partie basse ouvrante.

Association Energies Solidaires |


Information énergétique école Charles Dupuis, Triel sur seine

23 février 2010

6/ Conclusion Pour poursuivre les efforts engagés dans le cadre du protocole de Kyoto (fév 2005) la France s‟implique dans la lutte contre le réchauffement climatique avec un objectif affiché de diviser par 4 l‟ensemble des consommations d‟énergie dans le bâtiment d‟ici 2050. Les Réglementations Thermiques (RT) successives ont permis d‟augmenter les exigences de performances énergétiques des bâtiments. Ainsi la réglementation actuelle (RT2005) au niveau des bâtiments en rénovation supérieurs à 1000 m² impose une consommation d‟énergie primaire du chauffage, eau chaude sanitaire et électricité inférieure de 30 % par rapport à la consommation initiale, Cependant pour répondre à l‟enjeu du facteur 4 nous avons orientés nos préconisations vers le label réglementaire BBC 2005. C‟est pour cette raison que ces préconisations tendent vers ce label. Cet objectif est d‟autant plus justifié qu‟en rénovation notamment, à l‟inverse d‟une construction neuve, on ne peut pas rénover le bâtiment constamment au gré des réglementations thermiques pour des raisons techniques et financières. Rénover selon le label BBC 2005 permettra d‟anticiper sur les futures réglementations thermiques et permettre ainsi de donner une réponse concrète aux problèmes du réchauffement climatique dans le secteur du bâtiment. Le montant total de la rénovation thermique est de 120 000 € et ne prend pas en compte l‟installation de la pompe à chaleur et du faux plafond. D‟un point de vue purement financier il ne permet pas dans tous les postes à isoler, un rapide retour sur investissement mais ceci est détaillé et prend en compte seulement l‟aspect économie d‟énergie. En prenant en compte l‟augmentation croissante du prix du gaz dans l‟hypothèse d‟une augmentation moyenne de 4,75 % par an, il est ainsi possible de réduire de 3 à 4 années le retour sur investissement pour chacun des postes à isoler. De plus pour rester objectif sur l‟ensemble des résultats économiques présentés dans ce compte rendu il est nécessaire de s‟intéresser à : - l’amélioration du confort notamment par l‟isolation des murs par l‟extérieur, qui va augmenter la température de surface des murs côté intérieur, augmentant ainsi le confort thermique pour les occupants, et réduisant les risques de condensation en surface et donc les problèmes d'hygiène. - A la diminution des rejets polluants dans l’atmosphère (CO2, SO2, NOX, ...).

Association Energies Solidaires |

25


Information énergétique école Charles Dupuis, Triel sur seine

23 février 2010

6.1 Récapitulatifs des préconisations

consommation moyenne

facture énergétique moyenne

impact environnemental

kWh/an

€/an

T CO2/an

256270

12100

51

isolation des combles

54360

2050

12

remplacement des fenêtres

31110

1150

6,9

ventilation double flux

27290

1260

7,4

isolation de la terrasse

7990

300

1,76

situation après rénovation

135520

7340

22,9

situation actuelle

26

6.2 Etiquette énergie après rénovation Après rénovation thermique et énergétique et en prenant en compte la ventilation double flux dans les préconisations, le bâtiment scolaire se trouve désormais dans l‟étiquette énergie « C ». De même pour l‟étiquette concernant les gaz à effet de serre, elle se retrouve classée en « D ».

Association Energies Solidaires |


Information Energétique