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Génie Civil
F. Collet
Laboratoire de Génie Civil et Génie Mécanique
Equipe Matériaux Thermo Rhéologie
Commission technique du CRH
des Pays de la Loire
Le Mans, le 21 septembre 2010
Evaluation scientifique de la Résidence Salvatierra à Rennes
• Besoins/consommations énergétiques
• Confort hygrothermique
Evaluer quoi ?
Evaluer comment ?
• Mesures
• Enquêtes
Génie Civil
F. Collet
Laboratoire de Génie Civil et Génie Mécanique
Equipe Matériaux Thermo Rhéologie
Evaluation scientifique de la
Résidence Salvatierra
Présentation de la résidence Salvatierra
• Résidence Salvatierra : immeuble de 43 logements à forte qualité environnementale et faibles besoins énergétiques.
• Seule réalisation française du programme CEPHEUS (Cost Efficient Passiv House as European Standards)
• 5 Pays, 227 logements
Kassel -26 appartementsHanovre - 114 maisons et appartementsSUEDESUEDE
Göteborg - 10 logements
SUISSESUISSE
Lucerne - 10 logements
AUTRICHEAUTRICHE
Vorarlberg - 6 maisons,18 appartements
ALLEMAGNEALLEMAGNE
FRANCEFRANCE
Rennes - 43 appartements
Programme européen CEPHEUS :Participants
Programme européen CEPHEUS :Objectifs
• Limiter les consommations d’énergie par stratégie passive
– Consommation de chauffage < 15 kWh/(m².an)
– Consommation totale d’énergie < 42 kWh/(m².an)
• Utilisation d’énergie renouvelable comme énergie complémentaire
• Utilisation de matériaux respectueux de l’environnement
Résidence Salvatierra : Enveloppe et équipements
� VMC double flux avec échangeur de chaleur àhaut rendement
� Capteurs solaires
� Appoint sur le réseau de chaleur de Beauregard
Façade sud : Bauge
Façade nord et pignons : laine de
chanvre, bardage bois
Double vitrage faiblement
émissif avec lame argon
� 5 étages, 43 logements (40 CEPHEUS)
� Orientation nord-sud
Objectifs du suivi expérimental (juillet 2001- décembre 2003)
• Bilan énergétique complet
– Consommations d’énergie thermique (chauffage et eau chaude)
– Consommations d’énergie électrique (logements, équipements techniques et parties communes)
• Efficacité des systèmes (VMC DF, ECS solaire)
• Etude de l’enveloppe, comportement des matériaux in-situ
• Confort thermique
• Enquêtes de satisfaction
PHASE DE CONSTRUCTION Mesures de perméabilité à l’air
Mise en évidence des défauts d’étanchéité
���� Correction de ces défauts
Mesures de perméabilité à l’air + caméra infra rouge
1,11 ,1735 (duplex)
0,621,543,7119 (2ème)
0,510,635,1417 (2ème – pignon)
0,481 ,227 (RdC- témoin)
Taux de renouvellement d’air par heure sous 10 Pa
Perméabilitéde l’enveloppe sous 4 Pa
(m3/(m².h))
Perméabilitéde l’enveloppe sous 4 Pa
(m3/(m².h))
Appartement
Deuxième campagnePremière campagne
caméra infra – rouge �mise en évidence de différents défauts au niveau des joints des fenêtres, des prises de courant, de trous non rebouchés…
PHASE D’UTILISATION Métrologie : suivi continu
Ordinateur
IMP IMP IMP IMP IMP IMP
Local technique
Eau Chaude Sanitaire
Sous-station Appartement témoin
27
ther
mo
cou
ple
s, 1
son
de
d’h
ygro
mét
rie,
1
pyr
ano
mèt
re,
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18
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Compteurs à impulsion
VMC
4 c
omp
teu
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VM
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EC
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EC
S.
h =1,80 m
h =1,80 mh =1,80 m
h =1,80 m
ext
Parking
Voir détail figure 2
Thermocouples- 4 températures ambiantes,- 4 températures desoufflage,- 3 températures de reprise,- 1 profil de températureparoi nord (voir détail),- 2 températures de surfaceparoi sud,- 2 températures de surfacede vitrage du séjour,- 2 températures extérieures,- 2 températures de part etd’autre de l’isolant duplancher haut du parking,- 1 température de la surfacesupérieure de la dalle.
Hygromètre
IMP
Appartement témoin
Sous-station
Echangeur à
plaques Vase d’expansion
Eau froide
T A1
T R1 T R2
T A2 T A5
T R5
T R3
T A3
T A1 : Température aller primaire T R1 : Température retour primaire T A2 : Température aller secondaire T R2 : Température retour secondaire T A3 : Température aller 3 logements T R3 : Température retour 3 logements T A5 : Température aller local technique T R5 : Température retour local technique E1 : Compteur d’énergie primaire E3 : Compteur d’énergie 3 logements
E3 E1
VMC Double Flux
M
M
+
Air rejeté
Air neuf
Air soufflé
Air extrait
Echangeur Filtre
Batterie à eau chaude
Tan
Tar Tas
Tae
Tane
Tan : Température de l’air neuf Tas : Température de l’air soufflé Tae : Température de l’air extrait Tar : Température de l’air rejeté Tane : Température de l’air « neuf » après l’échangeur Has : Humidité relative de l’air soufflé E : compteur d’énergie thermique Cetas EI
E
Has
ECS solaire
T1
T16C T1C
T2
T3
T4
T5 T6 T7
T8
T9
T10
T11
T12
T13
T14
T15 T16
T17 T18
Pyranomètre Thermocouples INSA Compteur d’énergie thermique
Mesures « ponctuelles »
• Relevé hebdomadaire des compteurs électriques
• Relevés par les occupants des consommations des convecteurs d’appoint ainsi que des consommations d’eau EF et EC
• Mesures de température et humidité relative ambiante des appartements (autres que témoin)
Résultats : Bilan des consommations énergétiques
60.9169800Thermique -Primaire
107.9Total
25.270250Elec -Appartements
21.865000Elec - Parties communes
Conso (kWh/(m².an))
Conso (kWh/an)
Poste
Résultats : consommations chauffage (oct 2001-oct 2002)
• Conso moyenne CEPHEUS : 27 kWh/(m².an)
Duplex 41 kWh/(m².an), Appt courants 20 kWh/(m².an)
• Conso hors CEPHEUS : 90 kWh/(m².an)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 50 100 150 200 250 300 350 400
temps (jours)
cons
o su
rf (k
Wh/
m²)
Ratio chauffage duplex (kWh/m²)
Ratio chauffage autres appart. (kWh/m²)
Résultats : production d’ECS (fév 2002 – oct 2003)
• Production solaire = 47% de la production d’ECS (calculs prévisionnels : 45 % à 50 %)
• Appoint ECS : 14,1 kWh/(m².an)Production d'eau chaude sanitaire
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
10/02/02
12/03/02
11/04/02
11/05/02
10/06/02
10/07/02
09/08/02
08/09/02
08/10/02
07/11/02
07/12/02
06/01/03
05/02/03
07/03/03
06/04/03
06/05/03
05/06/03
05/07/03
04/08/03
03/09/03
03/10/03
02/11/03
02/12/03
kWh
Production solaire Energie d'appoint Total
Résultats : mise en évidence de pertes de chaleur
• Fèv 2002-oct 2002 : pertes représentent 38% de la consommation au primaire
• Mise en évidence des pertes et traitement (quand c’est possible)
• Réduction des pertes de 1/3
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
90000
100000
13/02/2002 13/03/2002 10/04/2002 08/05/2002 05/06/2002 03/07/2002 31/07/2002 28/08/2002 25/09/2002cons
omm
atio
ns é
nerg
étiq
ues
ther
miq
ues
(kW
h)
Primaire Secondaire Pertes thermiques
Résultats : consommations électriques des logements
0
10
20
30
40
50
60
70
23/07/01 11/09/01 31/10/01 20/12/01 08/02/02 30/03/02 19/05/02 08/07/02 27/08/02 16/10/02
date
cons
o él
ec s
urf (
kWh/
m²)
Appartements - consommation surfacique moyenne kWh/m²
Appartements - consommation surfacique maximale kWh/m²
Appartements - consommation surfacique minimale kWh/m²
Résultats : Bilan des consommations énergétiques
• Consommations énergétiques >>CEPHEUS
– Isolation du bâtiment largement supérieure aux pratiques courantes mais insuffisante pour atteindre les objectifs
– Pertes dans les réseaux hydrauliques et aérauliques (pb d’isolation, forme du bâtiment…)
– Consommation électrique des ventilateurs très importante
Résultats : Bilan des consommations énergétiques
• Mais…Consommation pour la production d'eau chaude
sanitaire (kWh/m².an)
19,7
47,9
29
46,8
0
20
40
60
80
100
120
Salvatierra Bâtiment decomparaison A
Bâtiment decomparaison B
Bâtiment decomparaison C
(kW
h/m
².an)
Consommations de chauffage (kWh/m².an)
15
41,2
68,4 69,8
104,5
0
20
40
60
80
100
120
Cepheus Salvatierra Bâtiment decomparaison
A
Bâtiment decomparaison
B
Bâtiment decomparaison
C
(kW
h/m
².an)
Enquête de satisfaction
Importance relative des critères de chauffage Satisfaction globale sur le système de chauffage