Etude/ Recherche et développement

Etudes à l’échelle bâtimentaire

Etude thermique réglementaire (RT 2012)

Depuis le 1er janvier 2013, le respect de la réglementation thermique RT 2012 est une obligation pour toute construction neuve. Cette dernière a en effet été mise en place pour répondre à des enjeux d’optimisation des processus de construction et de l’aménagement des habitats. Discutée dans le cadre du Grenelle de l’Environnement, elle impose pour les constructions neuves une consommation maximale d’énergie primaire de 50kWh/m2/an en moyenne, ce seuil était l’équivalent de ce que l’on appelait avant le label « Bâtiment Basse Consommation » (BBC).

Une étude thermique a pour but d’analyser le niveau de performance énergétique du futur bâtiment. Elle doit donc définir ses potentielles consommations d’énergie selon les matériaux et les équipements utilisés. L’étude est réalisée à partir des plans car ils donnent une idée précise des surfaces, de la configuration des parois et des apports solaires.

Faire réaliser une étude thermique par un bureau d’études ou un thermicien est une obligation pour obtenir un permis de construire et cela comporte de nombreux avantages. Cela permet en effet de faire les bons choix au moment de la conception du projet et d’optimiser les conditions de confort, d’utilisation et de consommation d’énergie du futur bâtiment.

L’étude doit également servir à aiguiller les clients afin de les aider à obtenir un label ce qui leur permettra de prétendre à des aides financières pour la construction durable.

Les 3 indicateurs sur lesquels repose une étude thermique

Le respect de l’indice Bbio :

Cet indice mesure la qualité de la conception bioclimatique du bâtiment qui prend en compte l’orientation, les apports solaires, l’éclairage naturel, le niveau d’isolation, l’inertie, etc… Cet indice permet de connaître :

  • Les besoins en matière de chauffage et de refroidissement
  • Les besoins en matière d’éclairage artificiel
  • La surface de parois opaques et de vitrages
  • L’exposition solaire des parois vitrées
  • Les qualités énergétiques de chacune de ces parois
  • Les ponts thermiques résultant de la juxtaposition de ces dernières

Le respect de l’indice Cep Max

Le Cep Max est une exigence de résultat qui a pour but de limiter les consommations d’énergie primaire pour les usages suivants : le chauffage, la climatisation (si existante), l’eau chaude sanitaire, l’éclairage ainsi que les besoins électriques pour les auxiliaires permanents, à savoir les pompes et les ventilateurs. Sa valeur est de 50kWh/m2/an et varie selon la localisation géographique, l’altitude, la surface moyenne du bâtiment, le type d’usage et les émissions de gaz à effet de serre.

Le respect du confort d’été et de la Tic (température intérieure Conventionnelle)

La climatisation a des effets néfastes pour l’environnement car elle oblige les centrales nucléaires à fonctionner même en été, durant leur période de maintenance. Cela induit une consommation d’eau très importante pour leur refroidissement, le manque d’eau en été étant pourtant un problème crucial. C’est pourquoi la RT 2012 définit des catégories de bâtiments dans lesquels l’usage de la climatisation n’est pas nécessaire pour l’obtention d’un bon confort d’été.

Pour ce faire, on calcule la Température Intérieure Conventionnelle (Tic) du bâtiment en prenant en compte les éléments suivants :

  • L’inertie thermique
  • La surface ouvrante des surfaces vitrées (elle doit représenter au moins 30% de leur surface totale)
  • L’orientation des surfaces vitrées
  • Le facteur solaire de référence des surfaces vitrées ainsi que de chaque paroi

Simulation thermique dynamique (STD) / simulation énergétique dynamique (SED)

La Simulation Thermique Dynamique (STD) est un moteur de calcul qui permet de modéliser le comportement thermique prévisionnel d’un projet. Les équations fondamentales de la thermique sont les mêmes que celles des moteurs de calculs réglementaires. Seulement, contrairement au calcul réglementaire, la STD donne la possibilité de modifier l’ensemble des données en entrées (occupation du bâtiment heure par heure, équipements installés, etc) et d’adapter parfaitement la modélisation au projet envisagé. Un calcul de consommation est donc réalisé au cas par cas, avec pour objectif de s’approcher au maximum de la réalité.

La différence de résultats entre un calcul réglementaire et une STD s’explique donc principalement par le fait que les que les scénarios réglementaires sont souvent moyennés et éloignés de la réalité. Les variations s’expliquent principalement par le fait que le calcul réglementaire néglige ou sous-estime certains postes de consommation d’énergie majeurs (éclairage intérieur / extérieur, appareils électriques, scénario d’occupation, comportement.).

Nous réalisons nos STD avec le logiciel Pléiades :

Selon le module de calcul utilisé, Pléiades peut servir pour :

  1. La conception bioclimatique et l’analyse du confort thermique (moteur COMFIE de simulation thermique dynamique) avec calcul des besoins et des consommations énergétiques et indicateurs de confort
  2. La vérification des exigences réglementaires (moteurs RT-existant et RT2012)
  3. Le dimensionnement des systèmes de chauffage ou de climatisation

Pléiades est complété par un outil qui facilitent grandement son utilisation : Alcyone. Il est l’interface de saisie et de visualisation 3D du bâtiment, calculs d’éclairement et de facteur de lumière du jour (FLJ)

Etude de faisabilité en approvisionnement énergétique (EFAE)

Aspect réglementaire :

L’étude de faisabilité des approvisionnements en énergie est valable pour les bâtiments, dont la surface de plancher totale nouvelle est supérieure à 50 m2, conformément au décret n°2013-979 du 30 octobre 2013.

« Préalablement au dépôt de la demande de permis de construire, le maître d’ouvrage doit :

  • choisir un système parmi ceux définis ci-après ou un autre système d’approvisionnement en énergie. Le projet de bâtiment équipé du système choisi est appelé système pressenti au sens du présent arrêté. Les projets de bâtiments équipés des autres systèmes définis ci-après sont alors appelés variantes,
  • réaliser une étude de faisabilité technique et économique comparant le système pressenti au moins aux variantes suivantes, éventuellement combinées :
    • Les systèmes solaires thermiques,
    • Les systèmes solaires photovoltaïques,
    • Les systèmes de chauffage au bois ou à biomasse,
    • Les systèmes éoliens,
    • Le raccordement à un réseau de chauffage ou de refroidissement collectif à plusieurs bâtiments ou urbain,
    • Les pompes à chaleur géothermiques,
    • Les autres types de pompes à chaleur,
    • Les chaudières à condensation,
    • Les systèmes de production combinée de chaleur et d’électricité.

Elle présente les avantages et les inconvénients de chacune des solutions étudiées, quant aux conditions de gestion du dispositif, aux coûts d’investissement et d’exploitation, à la durée d’amortissement de l’investissement et à l’impact attendu sur les émissions de gaz à effet de serre. Elle tient compte pour l’extension d’un bâtiment des modes d’approvisionnement en énergie de celui-ci.

Cette étude précise les raisons pour lesquelles le maître d’ouvrage a retenu la solution d’approvisionnement choisie ».

Aspect pratique

Ce document, outre son aspect réglementaire, offre une véritable aide à la décision d’un ou de plusieurs systèmes de production de chaleur pour un projet donné. Il analyse à la fois les coûts et les impacts environnementaux des différentes solutions proposées pour en retenir à la fois les plus rentables et les plus écologiques.

Etude d’éclairage naturelle (FLJ : flux luminaire jour)

L’objectif est d’évaluer la qualité de l’éclairage naturel qui contribue au confort visuel et aux économies d’énergie.

L’éclairage naturel impacte sur :

  • La qualité de l’éclairement (la diffusion de la lumière dans les pièces), c’est le confort visuel.
  • Les économies d’énergie avec la nécessité de recourir plus au moins longtemps à l’éclairage artificiel électrique.
  • La quantité de chaleur apportée dans un local ; ce qui permet de réduire les consommations énergétiques (apports gratuits) en hiver mais peut également occasionner des surchauffes estivales (confort thermique d’été).

Le facteur de lumière du jour moyen (FLJm) mesure le rapport de l’éclairement intérieur et l’éclairement extérieur sur une surface horizontale. Le plan de travail de l’analyse est situé à 70 cm de hauteur.

L’autonomie lumineuse évalue la couverture, par la lumière naturelle, d’un niveau d’éclairement pour une période précise. Il se compte en pourcentage d’autonomie en lumière naturelle.

Une autonomie lumineuse moyenne supérieure à 50% permet une réduction significative de l’utilisation de l’éclairage artificiel d’au moins 50%.

Pour un usage de bureau, le seuil est fixé à 300 lux moyen. La valeur de l’autonomie représente donc le pourcentage de temps où le seuil est atteint, sans recours à l’éclairage artificiel.

PHPP

Calcul PHPP: Le PHPP est « L’outil » de la maison passive par excellence.
Le PHPP permet non seulement de concevoir l’habitation pour s’assurer qu’elle respectera les très faibles consommations énergétiques recherchées, mais en plus c’est aussi l’outil de validation de la construction et qui sert de base pour l’attribution d’une certification (PassivHaus Institut Darmstadt, Plateforme Maison Passive belge, La Maison Passive en France, etc.…)

Le PHPP possède des outils pour :

  • Calculer des valeurs U des composants de forte isolation thermique.
  • Calculer des bilans énergétiques.
  • Concevoir la ventilation de confort.
  • Calculer la charge de chaleur.
  • Calculer le confort d’été et d’autres outils pratiques pour une conception maison passive de qualité.

Etude de faisabilité de production ENR

Nous sommes très sensibles au développement des EnR d’autant plus que le territoire sur lequel nous opérons, nous le connaissons bien et nous y sommes particulièrement attachés puisque nous intervenons régulièrement dans le cadre de réhabilitation ou construction neuve.

Nous répondons en offre globale en intégrant dans nos chiffrages de base un suivi en phase exploitation qui nous permet de garantir la qualité de la production électrique. En effet, nous constatons que bien souvent les maitres d’ouvrage sont laissés sans guide pour le lancement de l’exploitation de leur installation (contrat de maintenance, suivi de la mise en service) et que les coûts induits peuvent réduire fortement la rentabilité de l’installation.

Nous proposons également en option un accompagnement pour le tiers financement des opérations globales afin que l’argent des maitres d’ouvrages serve à la réduction des charges énergétiques (isolation, amélioration du bâti) et qu’il est aujourd’hui possible de faire financer par le monde bancaire ou le citoyen (à travers le crowfunding) la production d’EnR.

Ces études se déroulent en plusieurs phases :

1. Recueil des informations :

  • Plan des installations techniques
  • Plan du bâtiment (si aucun plan n’est disponible, Symoé réalisera un modèle 3D sous format Sketchup simplifié afin de pouvoir réaliser une simulation énergétique)
  • Facture des travaux déjà réalisés ou provisionnés.

Ces visites de site intègrent :

  • une analyse intérieure du bâtiment permettant d’identifier les défauts du bâti intérieur et une analyse visuelle des capacités de portance de la structure
  • une analyse des réseaux de distribution électrique

Pour nous, un état des lieux réussi passe par la consultation des parties prenantes, c’est pourquoi il nous semble primordial d’interroger les personnes concernées. Les résultats sont présentés sous forme de synthèse.

2. Modélisation du bâtiment / simulation énergétique.

A partir des données collectées nous réalisons une simulation de l’ensoleillement et des productions possibles en fonction :

  • Du type de capteur,
  • Du la capacité de portance de la toiture,
  • Du projet à venir,
  • Des capacités d’investissement
  • Des consommations (dans le cas d’une auto consommation)

3. Propositions de scénarios

Les propositions d’investissement sont basées sur l’analyse de l’état existant et de la modélisation afin de déterminer le gain (en kWhEP.an) de chaque solution étudiée. Une estimation du coût de chaque préconisation sera associée afin d’en déterminer le temps de retour sur investissement pour chaque solution.

4. Conception de l’installation

Nous rédigerons le descriptif des installations de production photovoltaïques. Ces pièces sont alors transmises aux acteurs chargés de la conception afin d’y être intégrées. En cas de consultation indépendante, nous rédigeons les pièces techniques et laisserons la rédaction des pièces administrative à l’initiative du maitre d’ouvrage (CCAP, règlement de consultation). Nous fournissons un chiffrage estimatif détaillé de la solution retenue ainsi que le CCTP et le DPGF.

E+C-

Le label E+C- (Bâtiment à Énergie Positive et Réduction Carbone) a été créé pour appuyer la Réglementation Thermique 2020 et répond à des niveaux de performance précis.

Plusieurs niveaux de performance peuvent être atteints :

  • Un niveau « Énergie » basé sur l’indicateur Bilan BEPOS → 4 niveaux de performance
  • Un niveau « Carbone » basé sur :
    • Eges : Indicateur des émissions de Gaz à Effet de Serre sur l’ensemble du cycle de vie
    • EgesPCE : Indicateur des émissions de Gaz à Effet de Serre de produits de construction et des équipements utilisés

Notre approche en conception de la démarche E+C-

Les objectifs liés à la démarche E+C- s’atteignent par une approche pragmatique et du bon sens environnemental :

Prioritairement, un travail sur la qualité et la performance de l’enveloppe bâtie (valorisation des apports solaires gratuits, réduction des déperditions thermiques, étanchéité à l’air, confort d’été, ventilation naturelle…)

Deuxièmement, un travail sur les systèmes techniques de chauffage et de ventilation qui devront assurer le meilleur confort possible dans une démarche de simplicité de fonctionnement, de facilité d’entretien-maintenance et de pérennité dans le temps.

Enfin, un travail sur le pilotage des installations techniques et la régulation des consommations, afin de maitriser au mieux les consommations énergétiques, limiter les risques de dérives, et assurer le meilleur confort possible pour les usagers (pilotage des consignes de températures, des scénarios d’occupation et de relance, …)

Pont thermique

Sur l’enveloppe d’un bâtiment, il existe deux sources de déperditions de chaleur par les parois : les déperditions surfaciques (à travers la surface de paroi) et les déperditions linéiques (au pourtour de paroi). Un pont thermique est un endroit de l’enveloppe d’un bâtiment où sa résistance thermique n’est plus homogène.

La méthode de calculs des ponts thermiques est donnée par la norme NF EN ISO 10211-1.

Plus les parois de l’enveloppe considérée ont une conductivité thermique élevée, plus le pont thermique est important.

De ce fait, les constructions dites “légères” (constructions bois) ne présentent pas de ponts thermiques importants.

Pour imager la conductivité thermique, prenons l’exemple d’une casserole où l’on mettrait de l’eau à bouillir et dans laquelle on laisserait plonger une cuillère en inox. Si ma cuillère avait été en bois, je ne me serais pas brûlé en la reprenant !

La présence d’un pont thermique important ou non traité se caractérise le plus souvent par l’apparition, durant les jours les plus froids, de condensation sur les plinthes, aux angles de murs, aux pourtours de menuiseries. Ce phénomène peut entraîner à long terme ou à court terme, en fonction de l’aération du logement, l’apparition de moisissures sur les murs.

Point de rosé 

Qu’est-ce que le point de rosée ?

Commençons par une explication scientifique : L’air froid contient moins d’humidité que l’air chaud.

Pendant l’hiver, le chauffage est en général allumé, la vapeur d’eau contenue dans l’air ambiant se diffuse donc à travers le mur extérieur. Lorsque la température de l’air devient inférieure ou égale à la température de rosée, la vapeur d’eau contenue dans l’air devient de la condensation : c’est le point de rosée !

Cette condensation peut arriver dans deux cas de figure :

  • Au niveau d’un pont thermique : l’air rencontre un « point froid »,
  • Dans la paroi : au fur et à mesure que l’air se diffuse dans la paroi, sa température baisse jusqu’à atteindre le point de rosée.

La problématique des ponts thermiques étant traitée par les diverses réglementations thermiques, nous nous intéresserons ici au point de rosée dans une paroi.

Nous modélisons donc les différentes parois afin de vérifier l’absence de point de rosé dans leur composition.

Ceux sont des outils d’aide à la conception.

Ingénierie financière et juridique

A l’heure de la COP 21 et de la loi de transition énergétique, nous constatons que les investissements dans la performance environnementale et les énergies renouvelables sont concurrencés par des exigences ancrées dans la réalité. D’où la nécessité de trouver, de nouvelles stratégies, pour continuer à les prescrire dans nos projets.

Dans la région haut de France, la démarche REV3 est en marche et nécessite de passer à des actions concrètes : par quel biais proposer une solution de production énergétique dans les bâtiments intégrant l’économie de la fonctionnalité et les ambitions de bâtiment producteur d’énergie ?

Par le biais d’une ingénierie inédite, nous proposons un bâtiment à l’enveloppe budgétaire « réglementaire » avec des performances environnementales et énergétiques optimales.

Nous intervenons dans la conception juridique et financière d’un socle technique, incluant l’approche en coût global et les nouveaux modèles juridiques. Investissement et maintenance s’interférent, et proposent de s’intéresser « au meilleur », pour la planète et le confort de l’occupant.

Ce système repose, sur une idée très simple, mobiliser les capacités financières de la collectivité sur une enveloppe optimisée (isolation, vitrage performance), valeur patrimoniale de son bien, et faire supporter à un tiers, les investissements liés à l’énergie (production d’électricité).

L’investissement supplémentaire réalisé dans l’enveloppe, permet de diminuer les charges énergétiques, et dégage pour l’occupant, une marge supplémentaire, qui sera utilisée, pour le remboursement d’un investissement complémentaire, appuyé par une structure tierce. Laquelle, prend à sa charge les coûts d’investissement, de consommable, d’entretien et de maintenance afin de garantir un prix « tout compris et sans surprise ».

Il ne s’agit pas pour nous de vous garantir un label de performance mais bien de nous engager grâce à ces outils à des résultats réels de maitrise des charges énergétiques.

La RE 2020 est la nouvelle réglementation thermique et environnementale de l’ensemble de la construction neuve.   

Cette nouvelle réglementation prend en compte non seulement les consommations d’énergie, mais aussi les émissions de carbone, y compris celles liées à la phase de construction du bâtiment. Ainsi, elle concerne la performance énergétique et environnementale des constructions neuves.   

L’enjeu est donc de concevoir et construire les futurs bâtiments en poursuivant trois objectifs majeurs portés par le gouvernement :   

  • un objectif de sobriété énergétique et une décarbonation de l’énergie ;  
  • une diminution de l’impact carbone ;  
  • une garantie de confort en cas de forte chaleur.  

 

Cette réglementation est entrée en vigueur au 1er Janvier 2022 pour les logements neufs et au 1er Juillet 2022 pour les bureaux et l’enseignement scolaire.  

La date n’est pas encore arrêtée pour le tertiaire spécifique.   

 

indicateur exigence minimale
Principales évolutions  RT 2012RE 2020
Périmètre d’évaluation des consommations énergétiques des usages immobiliers  5 usages RT : chauffage, refroidissement, eau chaude sanitaire, éclairage, ventilation et auxiliaires 5 usages RT 2012 : chauffage, refroidissement, eau chaude sanitaire, éclairage, ventilation et auxiliaires, auxquels s’ajoute : 

La consommation d’électricité nécessaire au déplacement des occupants à l’intérieur du bâtiment, s’il y en a : ascenseurs et/ou escalators ; 

La consommation d’électricité pour les parkings des systèmes suivants : systèmes d’éclairage et/ou de ventilation, s’il y en a ; 

La consommation d’électricité des circulations en logement collectif pour l’éclairage.
Indicateur des besoins énergétiques : Bbio en points  Besoins énergétiques du bâtiment pour en assurer le chauffage, le refroidissement et l'éclairage  Bbio RT 2012 modifié par : 

Prise en compte systématique des besoins de froid (qu’un système de climatisation soit installé ou pas les besoins de froid seront calculés). 
Indicateur des consommations conventionnelles d’énergie : 

Cep en kWh/(m².an) 
Chauffage, refroidissement, eau chaude sanitaire, éclairage, ventilation et auxiliaires 

Déduction faite de toute production d’électricité à demeure 
Prise en compte d’usages immobiliers supplémentaires (cf. périmètre d’évaluation). L’indicateur ne comptabilise pas, en tant que consommations d’énergie, les énergies renouvelables captées sur la parcelle du bâtiment et autoconsommées. 

Pénalisation forfaitaire des consommations en cas d’inconfort d’été potentiel. 
↘ Pour le calcul de Cep : 

Coefficient de conversion en énergie primaire
Electricité = 2,58 

Autres énergies importées par le bâtiment = 1 

Energie renouvelable captée sur le bâtiment = 0 
Électricité = 2,3 

Bois = 1 

Réseau urbain de chauffage ou de froid = 1 

Autres énergies non renouvelables = 1 

Energie renouvelable captée sur le bâtiment ou la parcelle = 0 
Indicateur des consommations conventionnelles d’énergie : 

Cep,nr en kWh/(m².an) 
N’existe pas  Nouvel indicateur, proche de l’indicateur Cep, introduit pour la RE 2020 : il prend en compte uniquement des consommations en énergie primaire non renouvelable du bâtiment. Les économies d’énergie doivent porter en priorité sur les énergies non renouvelables. 
↘ Pour le calcul de Cep,nr : 

Coefficient de conversion en énergie primaire
Électricité = 2,3 

Énergies renouvelables = 0 

Réseau urbain de chauffage : 1 – Taux EnR&R 

Réseau urbain de froid : 1 

Autres énergies non renouvelables = 1 
Indicateur de confort d’été : 

DH en °C.h 
Ticref : température intérieure maximale atteinte au cours d’une séquence de 5 jours très chauds d’été  Degré-heure d’inconfort noté DH en °C.h : niveau d'inconfort perçu par les occupants sur l’ensemble de la saison chaude. 

Il s’agit de la somme de l’écart entre la température de l’habitation et la température de confort (température adaptée en fonction des températures des jours précédents). 
Sref : surface de référence  SRT pour le résidentiel 

Surface utile (SU) pondérée d’un coefficient pour le tertiaire 
Surface habitable (SHAB) pour le résidentiel 

Surface utile (SU) pour le tertiaire 
Scénarios météorologiques  Les scénarios météorologiques sont mis à jour par : 

L’actualisation des années de référence : années-type dont la constitution a été effectuée sur la base de fichiers Météo-France sur la période de janvier 2000 à décembre 2018 ; 

La modification de deux stations météos : La Rochelle remplacée par Tours et Nice par Marignane. 
Scénario d’occupation  Les scénarios d'occupation ont été ajustés pour rendre compte de manière plus réaliste du comportement des usagers. Néanmoins, il s'agit toujours de scénarios conventionnels et de profils moyens, de sorte que les résultats ne peuvent être utilisés comme outil de prédiction des consommations.