Comment mesurer la performance intrinsèque
des bâtiments ?
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Journée professionnelles USH : Cap vers de bâtiments E+ C- - 17 mai 2017
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Pourquoi mesurer la performance intrinsèque
des bâtiments ?
Constat opérationnel :
les consommations prévisionnelles des constructions
neuves ou des réhabilitations ne sont pas au rendez-
vous
Constat scientifique :
les simulations énergétiques non calées par
expérimentation présentent un écart significatif par
rapport aux consommations effectives [Reddy, 2005]
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Quelles sont les sources d’écarts ?
Modèle et hypothèses de calcul
– Hypothèse du modèle sur les phénomènes modélisés: couplage
enveloppe/ systèmes, inertie, échanges aéraulique, etc.
– Méthode numérique de résolution
– Simplifications nécessaire à la saisie : scénario, gains internes,
géométrie, etc.
Caractéristiques du bâti : conformité des produits, qualité
de mise en œuvre
Caractéristiques des systèmes : conformité des produits,
qualité de mise en œuvre, réglage, entretien
Incertitude sur la mesure de la consommation
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Quelles sont les sources d’écarts sur le
chauffage ?
Enseignements de l’OPE : logements sociaux basse
consommation
Conditions d’occupation
1.Température de consigne
2.Ouverture des fenêtres (souvent liés)
3.Climat de l’année de suivi différent que dans le calcul
Performance de l’enveloppe et des systèmes
1.Transmission thermique (isolation de l’enveloppe)
2.Rendement de la chaudière
…
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La performance énergétique intrinsèque du
bâtiment
résulte des processus de construction et de réception,
concerne :
• le bâti,
• les équipements énergétiques inclus à la construction
• l’ensemble des préréglages des équipements techniques
et est vérifiable au cours du chantier et à la réception :
– inspections visuelles : présence, positionnement et conformité des
composants.
– investigations spécifiques : qualité de mise en œuvre par une
mesure in situ
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Comment mesurer la performance intrinsèque
des bâtiments : l’exemple de MERLiN
Projet PACTE : Mesure in situ de la performance Energétique
intrinsèque à Réception des LogemeNts
En association
avec :
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Comment mesurer la performance intrinsèque
des bâtiments : l’exemple de MERLiN
Objectif : développer des instruments de mesure innovants
pour l’évaluation de la performance énergétique intrinsèque
réelle à l’usage des professionnels
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Comment mesurer la performance intrinsèque
des bâtiments : l’exemple de MERLiN
Performance de l‘enveloppe– Mesure de la perméabilité à l‘air
– Mesure de l'isolation thermique globale : méthode expérimentale
selon le protocole ISABEL développé par le CSTB (Nouveau)
– Visualisation par thermographie IR
Performance des équipements de ventilation– Mesure étanchéité réseau
– Mesures débits, pression, protocoles réception (Promevent)
Performance des équipements thermiques – Tests fonctionnels (Nouveau)
– Mesures ponctuelles production thermique (Nouveau)
– Conformité des montages (Nouveau)
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Comment mesurer la performance intrinsèque
des bâtiments : l’exemple de MERLiN
Protocole de Diagnostic des installations de ventilation
mécanique résidentielles
bâtiments résidentiels neufs
diagnostics à grande échelle
• Avec différentes étapes de vérifications et de
mesures « au choix » (débit, pression, étanchéité)
• Avec des outils « terrain » : règle
d’échantillonnage, checklist + guide
Avec une fiabilité satisfaisante
• Avec des exigences sur le matériel de mesure et
les méthodes de mesure
Protocole et guide téléchargeable sur :
www.promevent.fr
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Comment mesurer la performance intrinsèque
des bâtiments : l’exemple de MERLiN
Principe : Pas de mesure directe possible.
On soumet le bâtiment à une sollicitation
thermique, on utilise un modèle thermique dans
lequel on injecte des mesures (températures,
consommations, etc.) et on identifie Htr,
Difficulté majeure : objectiver l’erreur sur la
mesure pour identifier un compromis
acceptable entre précision de la mesure,
simplicité et couts
Protocole pour la mesure de la performance globale de l‘enveloppe
ISABEL développé par le CSTB
Mesure in situ d’un coefficient d’isolation globale Htr et
quantification de l’erreur sur cette mesure
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Comment mesurer la performance intrinsèque
des bâtiments : l’exemple de MERLiNProtocole ISABEL : 3 à 7 jours de test
3-4 j
régulation en
température*
1 j
évolution
libre
(facultatif)
Pchauffage
Tint
Tconsigne
2 j
évolution
libre
(facultatif)
Durée totale du protocole
Selon l’inertie du bâtiment, la durée du
protocole peut être raccourcie ou allongée
Au minimum, celle-ci doit être supérieure à
la constante de temps, voire plusieurs
constante de temps
Idéalement, une consigne d’au moins 10 K au-dessus de la température d’air intérieure initiale
Consigne type
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Comment mesurer la performance intrinsèque
des bâtiments : l’exemple de MERLiN
Méthode ISABEL : identification du Htr : coefficient de déperdition thermique
du bâtiment par transmission (W/K)
Mesure des conditions
limites
Débit infiltration
Température capteurs extérieurs
Etc …
Puissance de chauffage
Mesure Température
intérieure
Calcul Température
intérieure
Ajustement des paramètres (Htr, Cm…)
du modèle thermique
Modèle thermique
Optimisation
Htr en fonction des paramètres optimaux
Critère d’arrêt atteint
Critère d’arrêt non atteint
Kit ISABELE
1/Htr
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Comment mesurer la performance intrinsèque
des bâtiments : l’exemple de MERLiN
Mesure de la performance globale de
l’enveloppe sur une Maison à Brest
• BBC RT2005 /Ubât 0,348 W/m².K /
Ht 124W/K
• Toiture terrasse 24 cm R=6,85 /
Murs 14cm R=4,35/ Fenêtres Uw de
1,32 à 1,9 W/m².K
• PAC air/eau double service
chauffage/ ECS
• Plancher chauffant + radiateur
basse température
• VMC microwatt ALDES
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Comment mesurer la performance intrinsèque
des bâtiments : l’exemple de MERLiN
OCCULTATION DES BAIES SANS VOLETS
BOUCHAGE DES BOUCHES ET DES ENTRÉES D’AIR
BALLON ECS VIDÉ
Préparation de la maison
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Comment mesurer la performance intrinsèque
des bâtiments : l’exemple de MERLiN
EXTÉRIEURE
Test d’étanchéité
INTÉRIEURE
Thermographie
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Comment mesurer la performance intrinsèque
des bâtiments : l’exemple de MERLiN
MODULES INTÉRIEURS CAPTEURS TSENS STATION MÉTÉO
Mise en place de l’instrumentation
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Comment mesurer la performance intrinsèque
des bâtiments : l’exemple de MERLiN
Résultats
Comment interpréter ce résultat :
> Probabilité que Htr mesuré soit supérieur à la valeur théorique: 46 % environ
> Probabilité que Htr mesuré soit 20% supérieur à la valeur théorique: 10 % environ
Prise en compte des incertitudes globales
et sécuritaires> Essai sur 20 jours (à des fins de validation)
> Valeur théorique
> Mesure ISABELE
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Valeur étude thermique Mesure ISABELE
Htr
(W/K
)
Htr théorique = 124 W/K
(étude thermique BE)
Htr mesuré = 129 ± 19 W/K
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Comment mesurer la performance intrinsèque
des bâtiments : l’exemple de MERLiN
RésultatsPrise en compte des incertitudes globales
et sécuritaires> Essai sur 20 jours
> Valeur théorique
> Mesure ISABELE
Htr théorique = 124 W/K
(étude thermique BE)
Htr mesuré = 129 ± 19 W/K
> Mesure Coheating (A58 GL)
HTC mesuré à 20 jours = 145 ± 5 W/K
Hinf (différence HTC-Htr) estimé à environ 20 W/K
0
50
100
150
200
250
Htr étudethermique
Htr mesureISABELE
HLC mesurecoheating
Htr
(W/K
)
Prise en compte globale et
sécuritaire des incertitudes,
infiltration évaluée et
exclue (Htr)
Prise en compte
partielle des
incertitudes,
infiltration
incluse (HTC)
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Comment mesurer la performance intrinsèque
des bâtiments : l’exemple de MERLiN
A venir :
Protocoles de réception des équipements
Faisabilité de la mesure de la performance globale de
l’enveloppe en logement collectif en utilisant le chauffage
(collectif) en place
A la recherche d’un bâtiment de logement collectif inoccupé
pendant 1 semaine pour mener le test (en octobre 2017 – mars
2018) ….
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