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Université d’été 8 et 9 Octobre 2010 Mèze Le rôle de l’électricité dans les bâtiments sobres en énergie Olivier SIDLER ­ Sté ENERTECH


1 – POURQUOI REDUIRE LES CONSOMMATIONS D’ELECTRICITE ? ENERTECH


POURQUOI REDUIRE LES CONSOMMATIONS D’ELECTRICITE ? 1 – Produire plus d’électricité, ce serait produire plus d’effet de serre et/ou de déchets nucléaires. Produire de l’électricité est malheusement presque toujours une activité « sale ». ENERTECH


POURQUOI REDUIRE LES CONSOMMATIONS D’ELECTRICITE ? 2 – L’électroménager coûte trois fois plus cher et consomme cinq fois plus que le chauffage dans les logements à très faible consommation Structure de la consommation des usages dans un bâtiment passif 140 120 100 Cuisson et électricité 80 spécifique 60 40 Consommations en ECS Consommation énergétique [kWh-ep/m²] 20 Consommations en chauffage 0


POURQUOI REDUIRE LES CONSOMMATIONS D’ELECTRICITE ? 3 – Envisager l’avenir sous l’angle de l’efficacité énergétique concerne toutes les énergies sans exception. Les consommations d’électricité doivent aussi être divisées par 4. Dans les bâtiments à très basse consommation, les usages spécifiques de l’électricité représentent plus de 90 % de la consommation tous usages confondus…. Chauffage 3% Bilan énergétique global annuel 4% 5% 7% Répartition des consommations d’électricité 0% 2% Chauffage Eclairage Climatisation 19% ECS Eclairage Auxiliaires 40% Bureautique Courants faibles Auxiliaires (pompes/Ventilateurs Ascenseurs Bureautique 20% Equipements &amp, usages divers Ecole des Ponts et Chaussées ­ Bâtiment « Descartes + » (BEPOS) ENERTECH


POURQUOI REDUIRE LES CONSOMMATIONS D’ELECTRICITE ? 4 – Dans les bâtiments très isolés, la consommation d’électricité en été est la principale responsable des surchauffes. RESTART Confort d’été Evaluation des apports internes en juin Cas de l’immeuble « Damidot » à Villeurbanne (69) Apports humains 18.6% Electricité spécifique dans les logements Apports 49.5% récupérables Eau chaude sanitaire Total : 150,9 kWh/jour soit 6.6% +4,3°C par rapport à Distribution ECS l’extérieur dans le logement 5.0% Cuisson 12.6% Electricité spécifique dans les services généraux
7.7%
ENERTECH ENERTECH


POURQUOI REDUIRE LES CONSOMMATIONS D’ELECTRICITE ? 4 – Dans les bâtiments très isolés, la consommation d’électricité en été est la principale responsable des surchauffes : dans ce bâtiment tertiaire, bureautique et éclairage représentent 60 % de la consommation totale! Chauffage 3% Bilan énergétique global annuel 4% 5% 7% Répartition des consommations d’électricité 0% 2% Chauffage Eclairage Climatisation 19% ECS Eclairage Auxiliaires 40% Bureautique Auxiliaires Courants faibles Bureautique (pompes/Ventilateurs Ascenseurs 20% Equipements &amp, usages divers Ecole des Ponts et Chaussées ­ Bâtiment « Descartes + » (BEPOS) ENERTECH


Le confort d’été Impact des apports gratuits sur le confort d’été 1 kWh 1 kWh Maison non isolée Maison hyper isolée Plus un bâtiment est isolé, plus sa température est sensible aux apports gratuits ENERTECH


Le confort d’été Élévation de température pour un apport donné en fonction du niveau d’isolation Élévation de température Déperditions ENERTECH


2 ­ COMMENT REDUIRE LES CONSOMMATIONS D’ELECTRICITE ? ENERTECH


COMMENT REDUIRE LES CONSOMMATIONS D’ELECTRICITE ? 1 – Il faut d’abord se donner les moyens de mieux comprendre comment fonctionnent les installations et appareils, et quel est le comportement des usagers
nouvelles méthodes d’investigation basées sur la mesure. 2 – Rechercher les dysfonctionnements, c’est à dire ce qui ne fonctionne pas comme prévu. 3 – Savoir identifier les consommations insoupçonnées, comme par exemple : – les veilles, – les surtensions continues, – etc. 4 – Ne faire fonctionner les appareils qu’en cas de besoin ! 5 – Développer et utiliser des technologies performantes : – éclairage à haut rendement, – pompes et ventilateurs à vitesse variable, – froid performant, – etc. 6 – Développer et utiliser des matériels performants spécifiques à la rénovation. ENERTECH


3 ­ TECHNOLOGIES DISPONIBLES ET TECHNIQUES à METTRE EN OEUVRE ENERTECH


3 ­ TECHNOLOGIES DISPONIBLES ET TECHNIQUES à METTRE EN OEUVRE 3.1 Ramener les besoins au strict minimum (principe de sobriété) ENERTECH


3.1 Ramener les besoins au strict minimum (principe de sobriété) Deux exemples concernant l’éclairage : 1 – Différencier l’éclairement dans la pièce (exemple des bureaux) ENERTECH


3.1 Ramener les besoins au strict minimum (principe de sobriété) Deux exemples concernant l’éclairage : 1 – Différencier l’éclairement dans la pièce (exemple des bureaux) Eclairage de la zone Eclairage du local de travail 150 lux 300 lux Pas besoin de beaucoup de lumière Chacun fait ce qu’il veut sur la tâche de pour aller de la porte au bureau! travail ENERTECH


2 ­ Réduire les niveaux d’éclairement inutilement élevés Un tube sur deux a été retiré ENERTECH REGION PACA ECLAIRAGE – BUREAUX Répartition des éclairements relevés sur les postes,
et satisfaction des usagers relative à ce niveau 30% 100% de Excessif Satisfaisant 25% satisfaits Insuffisant 20% nombre de postes concernés : 98 15% 50% d’insatisfaits Ce que disent :les utilisateurs, 10%la médecine du Répartition des éclairements relevés (%) 5% travailles ophtalmologistes 0% &lt,100 [100-200[ [200-300[ [300-400[ [400-500[ [500-600[ &gt,=600 …. il y a beaucoup Eclairement (lux) T.I. &amp, ECLAIRAGE BUREAUX trop de lumière! ENERTECH


3 ­ TECHNOLOGIES DISPONIBLES ET TECHNIQUES à METTRE EN OEUVRE 3.2 Ne faire fonctionner les équipements qu’en cas de besoin ENERTECH


Hôtel du Département du Bas Rhin ­ 35.000 m² Campagne de mesure Non déterminé Eclairage Divers Occupation Us. thermiques 48% Ventilation Pompes Informatique Non occupation 52% ENERTECH


Un exemple de fonctionnement non contrôlé : l’ordinateur Marche : E* activé : 7,2h/jour ouvré (1610h/an) Taux d’utilisation : 43% E* désactivé : 14,5h/jour ouvré (3266h/an) Taux d’utilisation : 21% Utilisation : 3,0 h/jour ouvré (686h/an) Campagne de mesure sur 50 bâtiments de bureaux en PACA Marche : 17,8 h/jour ouvré (4004h/an) Taux d’utilisation : 17% ! ENERTECH


La Solution : l’ordinateur portable Consommation : 20 à 50 kWh/an – 90
%
sa puissance est minime (20 W)son écran a une taille limitéeil est piloté par un gestionnaire d’énergie efficace ENERTECH


3.2 Ne faire fonctionner les équipements qu’en cas de besoin Sont aussi concernés : – les pompes : les asservir aux besoins, ou à des horloges, des optimiseurs, une GTB, etc. – les ventilateurs : les asservir aux heures de fonctionnement (horloge, GTB, etc) – les machines de bureautique : imprimantes, copieurs, distributeurs de boissons sucrées
(parlons sobriété !!!) : les piloter par fonction mise en veille ou par horloge. Un distributeur
de boisson consomme 3.000 kWh/an !!! Et il fait des gros et des diabétiques!
– l’éclairage : pilotage par détecteurs de présence, GTB, etc. Petit rappel : on peut aussi utiliser de simples interrupteurs (si, si !!) pour piloter ses appareils. C’est simple et bon marché…. ENERTECH


3 ­ TECHNOLOGIES DISPONIBLES ET TECHNIQUES à METTRE EN OEUVRE 3.3 Faire appel aux technologies performantes ENERTECH


3.3 Faire appel aux technologies performantes : l’éclairage Avec l’arrivée : -des Lampes Basse Consommation : baisse d’un facteur 4 des consommations – des tubes fluorescents T5 avec ballasts électroniques : baisse d’un facteur 2 – des leds : baisse d’un facteur 5 mais coût encore élevé – les ampoules aux iodures métalliques : baisse d’un facteur 5 – etc…. ENERTECH


3.3 Faire appel aux technologies performantes : les ascenseurs 250 225 kWh/logt/an Montreuil 1999 200 Réduction de consommation : 71 % Réduction de consommation : 73 % 150 Grenoble 2009 ­ ZAC de Bonne 100 60 50 0 Evolution de la consommation mesurée des ascenseurs ces dernières années ENERTECH


3.3 Faire appel aux technologies performantes : le froid ENERTECH


3.3 Faire appel aux technologies performantes : le froid Exemple de l’évolution de la consommation du parc de réfrigérateurs Réfrigérateurs Evolution de la consommation moyenne annuelle 400 350 -32% 300 -10% 250 334 kWh/an 200 278 kWh/an 150 253 kWh/an 100 Consommation annuelle (kWh/an) 50 0 CIEL (1995) EDF100 (1999) REMODECE+ (2007) ENERTECH ENERTECH


3.3 Faire appel aux technologies performantes : les moteurs Avec de nouvelles technologies de moteur comme les moteurs à aimant permanent qui
équipent désormais les pompes de chauffage : On économise le courant de magnétisation. ….et bien sûr la variation de vitesse qui permet 50 % d’économie sur les installations
où le débit est appelé à varier. ENERTECH


3.3 Faire appel aux technologies performantes : tous les usages! L’essentiel de la consommation des bâtiments de demain sera constitué d’usages spécifiques de l’électricité. Il faut donc que d’immenses efforts soient engagés rapidement dans ce secteur dans les années à venir…. Chauffage 3% Bilan énergétique global annuel 4% 5% 7% Répartition des consommations d’électricité 0% 2% Chauffage Eclairage Climatisation N.B. : tous les usages mis en 19% ECS oeuvre ici sont Eclairage très performants Auxiliaires 40% Bureautique Auxiliaires Courants faibles Bureautique (pompes/Ventilateurs Ascenseurs 20% Equipements &amp, usages divers Ecole des Ponts et Chaussées ­ Bâtiment « Descartes + » (BEPOS) ENERTECH


Utiliser l’électricité pour ce qu’elle a de meilleur : Principe de la PAC Évaporateur Condenseur Tc [°K] Tf [°K] COP 8 Tc COP PAC Air/Eau théorique = En °K Tc -Tf 1,5 L’écart de température entre sources (Tc-Tf) PAC Sol/Plancher chaude et froide doit être minimum chauffant ENERTECH


Les solutions PAC qui se développent …. 1 ­ Chauffer à partir de la chaleur du sol au moyen de pieux géothermiques. Le refroidissement estival peut alors se faire
par géocooling, grâce au plancher chauffant/rafraîchissant. 2 – Refroidir en été en préparant l’eau chaude sanitaire : – on a un problème : la surchauffe du logement – on a un besoin : l’ecs La PAC fait passer la chaleur du lieu où elle gène
vers le lieu où on en a besoin ENERTECH


Valorisation de la chaleur des eaux usées Production performante par pompe à chaleur d’eau chaude sanitaire : On pourrait diviser par 7 l’énergie nécessaire. Stockage ECS PAC Réservoir de récupération des eaux usées Egout Eau froide Hôtel 3* à St Priest ­ Récupération de chaleur sur eaux grises ENERTECH


4 ­ EXEMPLES DE REALISATION ENERTECH


4 ­ EXEMPLES DE REALISATION 4.1 L’Hôtel du Département du Bas Rhin ENERTECH


737 employés 35 310 m² (dont 11 886 m² de parkings) Electricité : 158 kWh/m².an (3 691 MWh /an) 175 k H.T./an ENERTECH


CAMPAGNE DE MESURES ­ En pratique 582 points de mesures pendant 1 à 6 mois Dans les armoires Sur les appareils électriques ENERTECH


CAMPAGNE DE MESURES ­ Pourquoi ? ETABLIR UN BILAN EXHAUSTIF DES CONSOMMATIONS POUR SE DONNER LES MOYENS DE MIEUX COMPRENDRE : &gt, Le fonctionnement des installations et des appareils &gt, Le comportement des usagers ENERTECH


Maîtrise de la demande d’électricité dans le secteur tertiaire Exemple concret rénovation : l’Hôtel du Département Bas Rhin 1 ­ État des lieux 2 ­ Electricité 3 ­ Bilan 4 ­ Mise en oeuvre 5 ­ Résultats ENERTECH


Non Usages déterminé thermiques 13,7% 15,5% 21,6 kWh/m²/an 24,5 kWh/m²/an Ventilations 12,7% Pompes 15,6% 20,0 kWh/m²/an 24,6 kWh/m²/an 10,6 kWh/m²/an Divers 28,1 kWh/m²/an 6,7% 28,6 kWh/m²/an Eclairage Informatique 17,8% 18,1% Bilan des consommations d’électricité de l’Hôtel du Département du Bas Rhin avant intervention ENERTECH


Non déterminé Eclairage Divers Occupation Us. thermiques 48% Ventilation Pompes Informatique Non occupation 52% ENERTECH


ECONOMIES 1- (RE)PARAMETRAGE DES EQUIPEMENTS EXISTANTS 2- FONCTIONNEMENT DES APPAREILS UNIQUEMENT
EN
CAS DE BESOIN 3- INSTALLATIONS D’EQUIPEMENTS PERFORMANTS 4- ACTION SUR LES COMPORTEMENTS ENERTECH


Maîtrise de la demande d’électricité dans le secteur tertiaire Exemple concret rénovation : l’Hôtel du Département Bas Rhin 1 ­ État des lieux 2 ­ Electricité 3 ­ Bilan 4 ­ Mise en oeuvre 5 ­ Résultats ENERTECH


ECONOMIES DE CONSOMMATION Consommation initiale (kWh/an) Consommation après mise en place de l’ensemble des solutions (kWh/an) 4 000 000 3 500 000 – 39% 3 000 000 – 34% 2 500 000 2 000 000 1 500 000 Consommation (kWh/an) 1 000 000 500 000 00 Electricité Gaz ENERTECH


Maîtrise de la demande d’électricité dans le secteur tertiaire Exemple concret rénovation : l’Hôtel du Département Bas Rhin 1 ­ État des lieux 2 ­ Electricité 3 ­ Bilan 4 ­ Mise en oeuvre 5 ­ Résultats ENERTECH


SCENARIO « DURABLE » Mesures constitutives : 1- Toutes les actions décrites dans le rapport de diagnostic + évaluation des économies générées 2- Etude sur la sécurisation des serveurs informatiques 3- Suivi des consommations énergétiques 4- Prise en compte de l’efficacité énergétique dans la politique achat 5- Modification du contrat de maintenance 6- Intégration de la démarche Certificats d’Economies d’Energie 7- Utilisation des énergies renouvelables Motivation des acteurs, cohérence de la démarche Approche très novatrice le résultat sera proportionnel à l’engagement de tous ENERTECH


Maîtrise de la demande d’électricité dans le secteur tertiaire Exemple concret rénovation : l’Hôtel du Département Bas Rhin 1 ­ État des lieux 2 ­ Electricité 3 ­ Bilan 4 ­ Mise en oeuvre 5 ­ Résultats ENERTECH


Les salles de réunion Rénovation de l’installation d’éclairage du CG67 20 000 15 000 – 91% 10 000 5 000 Consommation (kWh/an) 0 Spots halogènes Tubes fluo + détecteur de présence ENERTECH


Les locaux à occupation intermittente Rénovation de l’installation d’éclairage du CG67 10 000 8 000 6 000 – 93% 4 000 2 000 Consommation (kWh/an) 0 Fluo T8 Fluo T5 + détecteur de présence ENERTECH


Les escaliers 4 000 3 000 – 91% 2 000 1 000 Fonctionnement (h/an) 0 Horloge Détecteur de présence ENERTECH


Les parkings (tertiaire) . 90 000 60 000 – 87% Rénovation de l’installation d’éclairage du CG67 30 000 Consommation (kWh/an)
0 Fluo T8 + Horloge Fluo T5 + Détecteur de présence ENERTECH


Asservissement du fonctionnement des pompes d’un immeuble de bureaux Rénovation des pompes du CG67 . 60 000 40 000 – 47% 20 000 Consommation (kWh/an)
0 Fonctionnement permanent Programmation horaire et température ENERTECH


ECONOMIES REELLES MESUREES Énergie finale Travaux pas encore réalisés Initial Prévision Réél . 600 400 200 Consommation (MWh/an) – 68% – 66% – 44% – 36% – 38% – 4% – 36% – 35% – 27% – 18% 0 rs pes lation tique Dive Eclairage Pom Venti forma In ENERTECH


CONCLUSION 1- Écart entre économies calculées et mesurées inférieur à 10% 2- Changement d’énergie de chauffage prioritaire : utilisation de la PAC
au lieu des chaudières gaz &gt, + 412 MWh d’électricité &gt, – 2 228 MWh de gaz (-67%) 3- Budget énergie annuel réduit de 130 000
TTC (-29%)
4- Temps de retour de 3 ans 5- Travaux à venir (2010) : salle serveurs, rénovation éclairage, mise en oeuvre de dispositifs de régulation terminale ENERTECH


4 ­ EXEMPLES DE REALISATION 4.2 L’INEED à Alixan (Drôme) ENERTECH


L’INEED à Alixan (Gare Valence TGV) Une approche la plus HQE possible pour un bâtiment de bureaux à très
faible consommation d’énergie Commanditaire : La Chambre de Commerce et de l’Industrie de la Drôme Architecte : D.DESSUS ­ Bet Fluides : Cabinet SIDLER Date de livraison : 01/07/2006 Shab : 2618 m² Hauteur : 15m ENERTECH


CONSOMMATION GENERALE Quelques résultats après 1 an de mesure (la 3ème année) ELECTRICITE : Consommation d’électricité =
68 250 kWh/an soit 26,1 kWh/an/m²utile pour l’ensemble des usages (hors atelier), dont 3,4 %
est produit par les photopiles (soit 0,9 kWh/an/m²utile). Consommation tous usages, en énergie primaire (sans déduction de la production PV) : 102,5 kWhep/an/m²utile (avec équivalence à 2,58) ou 118,7 kWhep/an/m²utile (avec équivalence à 3,2) soit moins que le label Passivhaus (120 kWhep/an/m²utile) ENERTECH


CONSOMMATIONS GENERALE Les consommations après la première année (2006-2007) Rappel des résultats de la première année : · Consommation de chauffage = 25,8 kWhpcs/m²hab ou 20,7 kWhpcs/m²shon · Consommation d’électricité = 21,8 kWh/m²Sutile ou 17,5 kWhm²/shon Consommation tous usages, en énergie primaire : 82 kWhep/m²utile (avec équivalence à 2,58) ou 96 kWhep/an/m²utile (avec équivalence à 3,2) Par rapport à la première année, on observe une augmentation de 36,4 % des consommations de chauffage et de 19,7 % des consommations d’électricité. ENERTECH


CONSOMMATIONS D’ELECTRICITE Répartition de la consommation ENERTECH ADEME Courbe de charge de la consommation électrique de l’alimentation générale du bâtiment (hors atelier) les jours ouvrés et non ouvrés 16 14 Puissance de veille comprise entre 12 ) 4 et 6,5 kW W 10 k 8 6 Puissance ( La puissance maximum atteinte par le 4 2 bâtiment en une année a été de 27,4 kW soit 0 10,5 W/m². Un abonnement 36 kVA suffit. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 :0 :0 :0 :0 :00 :00 :00 :00 :00 :0 :0 :0 :0 :00 :00 00 01 02 03 04:0 05:00 06:00 07:00 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17:0 18:0 19:00 20:00 21:00 22 23 Jours ouvrés Jours non ouvrés Répartition de la consommation annuelle entre les heures d’occupation et de non occupation du bâtiment Période de non occupation – 48 %
des consommations
Vacances 48% = INNOCCUPATION!!! Périodes d’occupations 52% ENERTECH


ECONOMIES D’ELECTRICITE ENCORE REALISABLES à L’INEED 38 % d’économie ramènerait à 16,3 kWhel/m²utile/an la consommation d’électricité Répartition de la consommation entre les différents postes (avant et après optimisation) 8,0 Consommation 7,0 Après
Actuelle optimisation 6,0 /1,8 /1,6 /1,6 kWh/an 68 250 42 523 5,0 kWh/an/m² 26,1 16,3 4,0 3,0 /1,3 2,0 /1,4 Consommation (kWh/an/m²utile) /1,9 1,0 0,0 Ventilation Bureautique Eclairage Divers Usages Pompes Non connu thermiques Actuelle Après optimisation ENERTECH


COMPARAISON DE L’INEED (avant optimisation) AVEC L’HÔTEL DU DEPARTEMENT DU BAS RHIN (après travaux d’amélioration) Répartition de la consommation entre les différents postes pour le bâtiment de l’INEED et l’hôtel du département (67) 30 ) 25 20 x 4,3 15 x 3,8 x 1,9 10 5 x 1,2 x 3 x 3,9 Consommation moyenne (kWh/an/m²utile 0 Ventilation Bureautique Eclairage Divers Usages Pompes Non connu thermiques INEED CG67 ENERTECH


COMPARAISON DE L’INEED AVEC L’HÔTEL DU DEPARTEMENT DU BAS RHIN Répartition de la consommation entre les différents postes pour le bâtiment de l’Ineed et l’hôtel du département (67) 35 30 25 20 15 * 5 * 7 * 7 * 27 * 31 10 * 6 * 43 5 Consommation moyenne (kWh/m²/an) 0 Ventilation Bureautique Eclairage Divers Usages Pompes Non connu thermiques Ineed après remise en ordre de fonctionnement CG67 avant travaux ENERTECH


L’INEED à Alixan Combien ça coûte? Le coût du bâtiment s’est élevé à : 1.057 Euros HT/m² shon soit un surcoût non visible par rapport à un bâtiment
traditionnel, tout en offrant une qualité de matériaux et de
confort sans comparaison, ainsi que des niveaux de consommation divisés par un facteur 7, et sans besoin de climatisation. ENERTECH


4 ­ EXEMPLES DE REALISATION 4.3 ENERTECH ENERTECH


Conclusion : l’augmentation des consommations d’énergie n’est pas une fatalité ! Cas du bureau d’étude Enertech (consommation électrique) Consommation électrique en kWh/personne/an 1800 ) Moyenne française 1600 Enertech 1400 1200 1552 1000 -84% 800 600 878 -95% -89% 400 674 Consommation annuelle (kWh/pers/an 200 242 40 75 0 Consommation totale Ordinateurs Eclairage d’électricité Enertech


5 ­ CONCLUSION Quel rôle pour l’électricité demain dans le bâtiment ? ENERTECH


Quel rôle pour l’électricité demain dans le bâtiment ? 1 – Un rôle majeur puisqu’elle représentera l’essentiel des consommations des bâtiments très performants, ce qui signifie qu’on peut s’attendre à des progrès spectaculaires dans les années à venir 2 – Un rôle d’alliée et non un rôle de « boulet » dans la recherche de la performance énergétique, via les développements spécifiques que seule l’électricité peut permettre, notamment au travers de la pompe à chaleur et ses usages multiples : – chauffage par des sources de chaleur naturelles à basse température, – chauffage et ecs à partir de la valorisation de résidus thermiques « tièdes » venant du résidentiel et de l’industrie, – rafraîchissement
des bâtiments combiné avec une production d’eau
chaude sanitaire et associé à une production photovoltaïque 3 – Un rôle clé dans le maintien du confort en été, mais à condition d’utiliser intelligemment la pompe à chaleur et pas seulement comme un groupe froid ordinaire. ENERTECH


Pour en savoir plus : enertech.fr