Bilan des consommations

Consommations pour l’exploitation du bâtiment

Les consommations pour l’exploitation du bâtiment ont été déterminées par simulation énergétique dynamique avec PLEIADES, logiciel développé et diffusé par IZUBA énergies.

Les fonctionnalités suivantes ont été utilisées :

• Calcul des besoins de chauffage et rafraîchissement par simulation thermique dynamique horaire avec le moteur COMFIE
• Calcul de l’éclairage naturel horaire dans les pièces dans ALCYONE, ce calcul utilise le moteur Radiance. L’éclairage artificiel horaire est calculé en fonction de la lumière naturelle disponible et de l’équipement d’éclairage installé (puissance, commande, détection, gradation…)
• Simulation des équipements de chauffage, rafraîchissement, production d’eau chaude sanitaire, ventilation et auxiliaires dans PLEIADES en post-traitement des besoins issus de COMFIE. La simulation des équipements utilise les algorithmes des la méthode ThBCE.
• Les consommations non réglementaires (bureautique, appareillages divers) sont saisis dans PLEIADES comme des apports internes au pas de temps horaire et sommés sur l’année

Le bilan des consommations pour les usages réglementaires et non réglementaires est le suivant :

Il est à noter que les consommations de rafraîchissement ne prennent pas en compte le mode geocooling, non pris en compte dans la simulation des équipements proposée par PLEIADES.

Consommations pour la construction du bâtiment

Les consommations liées à la construction du bâtiment ont été déterminées par l’analyse du cycle de vie avec novaEQUER, logiciel également développé et diffusé par IZUBA énergies.

novaEQUER évalue douze indicateurs environnementaux pour toutes les phases de la vie du bâtiment ou du quartier (construction, utilisation, rénovation, démolition) à partir de la base de données d’impacts environnementaux Ecoinvent. Seule la demande cumulative d’énergie pour la phase construction est ici présentée. Cette consommation est répartie sur une durée de vie du bâtiment de 30 ans et est exprimée en kWhep/m²SRT/an :

Consommations pour les transports des occupants

En l’état actuel des distances parcourues et des modes de transports utilisés, les consommations liées aux trajets quotidiens des occupants ont été évaluées à partir de ratios de consommations et représentent 97.7 kWhep/m²SRT/an.

Bilan énergétique prévisionnel

La comparaison entre les consommations prévisionnelles décrites ci-dessus et la production photovoltaïque escomptée permet d’établir le bilan énergétique suivant :

Largement plus performant que la règlementation actuelle et le niveau du label Bepos-Effinergie, cette approche montre que le bâtiment est à “énergie positive intégrale” : sa production par les énergies renouvelables fait plus que compenser la totalité des consommations d’énergie nécessaires à la réalisation du bâtiment (énergie grise), à son utilisation (tous usages) et aux transports des utilisateurs.

Objectifs

La connaissance des consommations réelles du bâtiment présente un double intérêt :

• d’analyser finement les consommations et le fonctionnement des équipements pour repérer et corriger le cas échéant toute dérive de consommation.
• d’améliorer la connaissance du comportement du bâtiment, de ses équipements et des ses occupants. Nourrir ainsi le retour d’expérience sur des bâtiments à hautes performances est indispensable pour favoriser la reproductibilité de ce type de conceptions.

Les consommations mesurées sont comparées aux calculs de simulation et réglementaire, ce qui permet d’apprécier la pertinences des hypothèses de calculs retenues, ainsi que les forces et faiblesses du bâtiment réel.

Le dispositif

Afin d’assurer une analyse la plus fine possible, des comptages différenciés ont été mis en œuvre. La GTC centralise l’ensemble des informations et en réaliser l’archivage et la présentation synthétique. Les points de mesure suivants ont été prévus à la livraison du bâtiment :

• Chauffage + rafraîchissement + eau chaude + auxiliaires
• Eclairage
• Ventilation
• Bureautique (prises vertes, serveur, autocom et baie de brassage)
• Ventilo-convecteur
• Electroménager
• Bornes parking
• Autres (différence entre la consommation totale mesurée et les consommations précédentes : prises blanches, brise-soleil orientables, éclairage extérieur,…)
• Photovoltaïque

Pour affiner la répartition des consommations en chaufferie, les compteurs suivants ont été ajoutés en mars 2016 :

• consommation électrique de l’appoint ECS
• consommation de la PAC seul
• consommation de la pompe du circuit plancher chauffant
• consommation de la pompe du circuit ventilo convecteur

Le températures mesurées par les sondes servant à piloter la régulation de chaque zone du plancher sont également enregistrées, ainsi que l’humidité de certains locaux et les conditions météorologiques extérieures (température, humidité, rayonnement global horizontal). Ces informations sont disponibles au pas de temps de 10 minutes.

Première année de mesure

Méthodologie

L’enregistrement automatique des mesures n’étant pas opérationnel durant cette première année, les consommations énergétiques et la production photovoltaïque ont été relevées manuellement tous les mois.
Un seul compteur mesurant globalement les quatre usages chauffage, rafraîchissement, eau chaude et auxiliaires, une estimation de la consommation de chacun des usages a été faite à partir des valeurs calculées.
Pour les consommations de chauffage, afin de tenir compte de la variabilité du climat, la consommation mesurée est ramenée aux DJU théoriques à partir des DJU réels.

Consommations pour les usages réglementaires

La consommation de chauffage mesurée est plus élevée que celle issue du calcul. Cet écart peut s’expliquer par un niveau de température de consigne plus élevé (21°C) que celui considérée dans le calcul (19°C) ainsi que par un fonctionnement non optimal de l’installation durant cette première année.
Les consommations de ventilation et d’éclairage mesurées sont elles plus faibles que celles calculées. Ces résultats témoignent pour la ventilation d’une très bonne performance de la CTA mise en œuvre et du bon dimensionnement du réseau aéraulique qui induit peu de pertes de charge. Le bon éclairage naturel du bâtiment associé à des équipements performants et bien régulés explique le bon résultat sur l’éclairage.
Les consommations de refroidissement mesurées sont nettement plus élevées que la STD, alors qu’elles sont plus faibles que le calcul RT. Ces résultats peuvent s’expliquer par :

• un été 2015 particulièrement chaud
• le fonctionnement en géocooling qui n’a pas été possible (voir bilan confort d’été ci-après)
• des apports internes plus importants que ceux prévus dans la simulation (voir bilan des consommations non réglementaires ci-après).

Globalement la consommation réelle du bâtiment pour tous les usages est inférieure aux résultats prévus par les calculs STD et RT2012.

Consommations pour les usages non réglementaires

La consommation pour les usages non réglementaires est presque deux fois plus élevée que l’estimation retenue en hypothèse du calcul STD. L’absence de compteurs divisionnaires supplémentaires rend difficile une analyse fine qui permettrait de mieux connaître la répartition de ces consommations et l’origine précise de cette sous-estimation.

Bilan BEPOS

Avec une production photovoltaïque plus importante que celle prévue par le calcul et un bilan des consommations globalement inférieur aux prévisions, le bilan à « énergie positive intégrale » est confirmé par la première année de mesure !

La consommation totale électrique finale du bâtiment représente 12 700 kWh pour 453 m² de surface RT.

Bilan sur le confort

Le retour des occupants sur le confort est très bon. Les bureaux sont jugés lumineux, chaleureux et baignant dans une bonne odeur de bois ! Le confort hygrothermique est très satisfaisant, tant en hiver qu’en été.

Confort d’hiver

Après une première période de réglages pour le premier hiver, la consigne permettant un confort optimal pour tous ont été trouvée : 21°C. Cette température supérieure aux 19°C proposés par les thermiciens s’est avérée plus adaptée à un travail en station assise… Avec un petit gilet pour les plus frileux !
La régulation par zone et un temps de réponse rapide du plancher chauffant permettent de profiter pleinement des apports gratuits, sans surchauffe. En hiver par temps ensoleillé, la PAC ne fonctionne quasiment pas, la consommation pour l’usage chauffage est mineure : 5 kWhEP/m².

Confort d’été

Pour le confort d’été, la pratique a démenti certaines de nos hypothèses :

• la ventilation nocturne est finalement peu pratiquée. En plein été, les horaires de départ du bureau sont incompatibles avec une ouverture de fenêtre : la température extérieure dépasse encore de 5 à 10°C la température intérieure. Malheureusement, les occupants sont partis quand vient la fraîcheur nocturne.
• le mode géocooling de la PAC n’est pas utilisable, la température retour des sondes est juste à la limite de la température maximale demandée par la PAC pour autoriser ce mode de fonctionnement (17°C). Les possibilités de paramétrage de la PAC étant limitées, sur cette limite et sur le débit dans les sondes, il n’a pas été possible de le faire fonctionner. Un forage test aurait permis d’anticiper ce comportement du sol, mais il n’était pas économiquement envisageable sur un si petit projet.
• Initialement pensée pour ventiler sans pertes de chaleur en hiver, la ventilation double-flux a également été un très bon allié dans la lutte contre les surchauffes. L’excellent rendement d’échange a permis de rafraîchir l’air extérieur de 35°C à 28°C avant insufflation et après échange avec l’air extrait à 26-27°C. Ce refroidissement de l’air extérieur correspond à une puissance frigorifique de l’ordre de 1400 W, de l’ordre de grandeur des apports internes par les appareillages.

Le confort estival est globalement très satisfaisant. Les dispositions passives atteignent leur limite par temps très chaud, quand les températures extérieures dépassent 33°C plusieurs jours d’affilée. Le mode froid de la PAC permet ensuite d’assurer le rafraîchissement pour une consommation énergétique faible.

Températures mesurées