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Campagne de mesures sur 18 logements collectifs

Rapport d'analyse au terme d'une année de suivi

Date Le 14/11/2013

Auteur Roman NICOLAS

Validé par David CHENIER

©2013, Amoès Scop ARL. Toute utilisation, reproduction intégrale ou partielle, ou transmission par voie

informatique du présent document, ne doit se faire sans le consentement écrit et préalable d’Amoès.

Amoès Campagne de mesures sur 18 logements collectifssur 18 logements collectifs – Bilan annuel

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Sommaire 1 | Synthèse ...................................... .................................................................................... 3

1.1 | Présentation de l’opération ........................................................................................................................... 3

1.2 | Bilan des consommations ............................................................................................................................. 5

1.3 | Les retours d’expériences ............................................................................................................................. 6

2 | Instrumentation réalisée ...................... .......................................................................... 8

3 | Comparaison des consommations au prévisionnel . ................................................. 10

3.1 | Poste « chauffage » .................................................................................................................................... 10

3.2 | Poste « eau chaude sanitaire » .................................................................................................................. 14

3.3 | Poste « ventilation » .................................................................................................................................... 16

3.4 | Poste « Auxiliaires » .................................................................................................................................... 16

3.5 | Poste « Eclairage des communs » ............................................................................................................. 17

4 | Production solaire thermique .................. .................................................................... 18

5 | Confort d’été ................................. ................................................................................ 20

ANNEXE 1 : Compte-rendu des problèmes rencontrés su r l’ECS ................................. 21


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1 | Synthèse

1.1 | Présentation de l’opération

L’opération livrée en 2011, située à Joué-Lès-Tours, se compose de 30 logements dont un bâtiment de 18 logements collectifs BBC RT2005 (3 T2 ; 11 T3 ; 4 T4), de surface SHON 1568m², répartis sur 3 niveaux. Seul le bâtiment des 18 logements collectifs a été suivi par une campagne de mesures réalisée par Amoès.

Amoès fut le Bureau d’Etudes Fluides et performance énergétique de l’opération.

Le projet se trouve en zone H2b. L’objectif à atteindre pour obtenir le label BBC-EFF INERGIE est donc de 50 kWh/m² SHON.an en énergie primaire pour les postes suivants :

� le chauffage,

� le refroidissement,

� les auxiliaires de chauffage et ventilation,

� la production d’eau chaude sanitaire,

� l’éclairage (à l’intérieur des logements)

1.1.1 | Prévisions des consommations calculées en p hase conception

Ci-dessous 2 tableaux récapitulatif des objectifs initiaux avec le calcul de répartition des consommations :

Indicateur RT2005 Projet Référence Gain en %

Ubat 0.365 0.661 44.8

Cep [kWhEP/m²/an] 47.1 86.3 45.4

Poste Prévisions RT2005 Prévisions STD* + calculs physiques

Chauffage 7.5 14

ECS 14.8 16.4

Ventilation 16.3 14.7

Auxiliaires 1.3 1.9

Eclairage commun et privatif

7.2 4.5

Total 47 51.5

*STD : Simulation Thermique Dynamique


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1.1.2 | Résumé technique

Paroi Composition Caractéristiques

Menuiserie Menuiserie PVC triple vitrage argon 4/12/4/12/4 classe d’étanchéité à l’air A4

Uw = 1.1 W/m².K

Facteur solaire = 50%

Mur extérieur courant Parpaing creux de 20 cm

Isolation mixte par du polystyrène : 8 cm par l’intérieur et 10 cm à l’extérieur.

U = 0.19 W/m².K

Mur extérieur bois

(niveau R+2 du collectif)

Structure bois avec isolation par 15 cm de laine de roche entre structure en bois massif, et 6 cm complémentaires de laine de roche extérieurs sous bardage

U = 0.2 W/m².K

Toiture Toiture légère structure bois isolée par 30 cm de laine de roche U = 0.13 W/m².K

Plancher bas sur terre-plein

Dalle béton isolée en sous-face par 16 cm de polystyrène U = 0.21 W/m².K

Plancher du R+1 sur locaux non chauffés

(collectif)

Dalle béton isolée en sous-face par 15 cm de fibrastyrène xtherm (R = 4.15 m².K/W)

U = 0.22 W/m².K

Etanchéité à l’air de l’enveloppe

Les résultats du test d’infiltrométrie sont :

Q4 = 0.2 m3/h/m2

N50 = 1 h-1

Système Caractéristiques

Chauffage Réseau de chaleur avec émission par batteries chaudes sur la ventilation double-flux (débit hygiénique)

ECS Chauffe-eau solaire collectif avec appoint réseau de chaleur

Ventilation Double-flux avec CTA collective en toiture et échangeurs individuels dans chaque logement

1.1.3 | Définition de la campagne de mesure

Les objectifs de la campagne de mesures étaient :

� De fournir une assistance de dépannage et de mise au point des installations de chauffage, d’ECS et de ventilation durant les premiers mois de fonctionnement. Ceci a pu être réalisé pleinement grâce à l’installation une panoplie importante de capteurs communicants pour chaque système CVC. Les informations pouvaient être ainsi consultées et analysées à distance pour guider les entreprises lors des dépannages et aussi pour l’affinage des réglages afin d’optimiser au mieux les consommations énergétiques. Il est important de garder à l’esprit qu’un nouveau bâtiment, bien qu’équipé de produits


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industriel normés (chaudière ; circulateurs ; etc.), reste un prototype du fait de l’assemblage particulier et quasi-unique de ces produits. C’est pourquoi la phase de réglage est capitale pour tirer la meilleure performance de ces équipements. Pour mener à bien ces réglages il est indispensable de mettre en place des dispositifs d’observation tels qu’une campagne de mesures et/ou une GTB dans le cas des bâtiments tertiaires.

� De suivre les consommations réelles d’énergie sur une année entière, afin de les confronter aux consommations prévisionnelles. L’objectif de ce suivi est de pouvoir expliquer les éventuelles dérives, et ainsi de pouvoir :

� Faire évoluer les modèles théoriques utilisés pour la conception.

� Mettre en lumière les possibilités d’améliorations dans la mise en œuvre sur chantier et dans la phase d’exploitation.

1.2 | Bilan des consommations

En énergie primaire, les services communs du bâtiment (chauffage, ECS, ventilation, auxiliaires, éclairage et divers communs) consomment 37% de plus que la prévision, soit 69 kWh/m²SHON/an au lieu de 50 kWh/m²SHON/an.

Sur le plan des conforts, les températures intérieures en hiver sont situées autour de 22.7°C, ce qui est plus élevé que la température prévue (19°C en consigne). Par contre, les débits de renouvellement d’air sont moins élevés que prévu en raison d’un non-changement des filtres.

Malgré une inertie moyenne en raison d’une isolation répartie sur une partie des logements, le confort estival est très satisfaisant avec des surchauffes (température supérieure à 28°C) qui ne dépassent pas 40h dans les logements.

Dans le tableau ci-dessous, nous rappelons pour les postes communs (hors privatif logements) quelles sont les consommations prévisionnelles et les calculs de comparaison qui ont été effectués. Les consommations prévisionnelles considérées sont celles liées à la simulation thermique dynamique et aux calculs de consommations poste par poste.

A savoir que pour les consommations de chauffage, la valeur a été adaptée pour tenir compte du triple-vitrage d’une part, et d’autre part des infiltrations d’air qui sont plus proches du BBC que du passif.

Consommations prévisionnelles

Consommations mesurées

Ecarts aux prévisions et explications synthétiques [kWh/m²SHON.an]

d’énergie primaire* [kWh/m²SHON.an]

d’énergie primaire*

Chauffage 14 27.8 +100%

� Apports internes surestimés en conception.

� Consignes de chauffages supérieures à 19°C.

� Défaut de maintenance de la ventilation double-flux (non remplacement des filtres).

Eau chaude sanitaire

16.4 23.3 +42%

� 30% sont dus à des puisages excessifs comparés à des logements collectifs équipés d’équipements hydro-économes.

� 5% sont dus aux pertes de distributions (prise en compte des colliers d’accroches de la boucle ECS ; régulation de la température de la boucle ECS).

� 7% sont dus à la production solaire moins performante que prévue.

Ventilation 14.7 11.2 -24% Faible consommation due au non remplacement des filtres (réduction des débits


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au détriment de la qualité de l’air intérieur)

Auxiliaires de chauffage/ECS

1.9 3.1 +63%

� Consommations de chauffages et d’ECS plus importantes que prévues.

� Remplacement des pompes d’appoint ECS par des modèles moins performants et dont la régulation n’est pas opérante.

Eclairage commun

2.9 3.3 +14% La consommation enregistrée est proche des

prévisions

Total sur postes communs 50 68.7 +37%

* Coefficient de conversion d’énergie primaire : 1 pour le Chauffage/ECS par réseau de chaleur ; 2.58 pour les consommations électriques ;

1.3 | Les retours d’expériences

1.3.1 | Sur la conduite des études en conception

� L’évaluation des apports internes a un impact très important dans le calcul des futures consommations. Au regard des mesures plus récentes et des données allemandes du PHI (Passivhaus Institut), nous avons revu sur nos projets plus récents ces hypothèses à la baisse : des apports internes de 4W/m² en moyenne semblent plus réalistes (6W/m² considéré pour ce projet).

� De manière générale, bien que la Simulation Thermique Dynamique ait pour but de s’approcher de la réalité, elle est plus précise pour comparer des solutions techniques que pour prédire de façon exacte les besoins de chauffage. C’est pourquoi il est important de prendre des marges d’erreur sur les calculs STD sur les paramètres délicats à appréhender tel que les apports internes (Cf. point précédent), la température de consigne que les occupants choisiront, etc.

1.3.2 | Sur le choix des systèmes techniques

� La ventilation double-flux avec CTA collective et échangeur de chaleur individuel (installés dans chaque logement), bien que disposant d’avantages sur le papier, présente 2 inconvénients importants, voire rédhibitoires, vis-à-vis de la ventilation avec échangeur collectif :

� Difficultés importantes pour réaliser les opérations de maintenance courante (remplacement des filtres) qui sont nécessaires au bon fonctionnement et aux bonnes performances de l’installation. Les mesures des débits aérauliques et l’enregistrement de la puissance électrique de la CTA ont permis de mettre en avant ce défaut de maintenance.

� Les réseaux d’air neuf et d’air rejeté (situés entre la CTA et les échangeurs) cheminent par les gaines techniques qui traversent l’enveloppe chauffée. Il a été mesuré une migration de chaleur vers ces deux réseaux. Cette migration de chaleur est une perte thermique dans la configuration présente (ventilation double-flux à échangeur individuel) (Cf. 3.1 pour les explications).

� Les mitigeurs de l’évier et du lavabo puisent un mélange eau froide/eau chaude lorsque qu’ils sont ouverts en position intermédiaire. Pourtant dans cette situation l’utilisateur ne souhaite à priori pas puiser de l’eau chaude. Pour supprimer cette surconsommation involontaire, il convient d’avoir recours à des robinetteries de classement C3 (ECAU) qui impose qu’il n’y ait pas d’eau chaude puisée lorsque le mitigeur est dans l’axe du robinet. L’offre de robinetterie classée C3 se développe.

� On a pu supposer la présence d’une fuite sur le réseau d’ECS. Cependant il est très difficile de vérifier cette hypothèse dans le cas d’un bâtiment à occupation permanente. Toutefois l’apparition de plusieurs fuites d’eau est inévitable sur la durée de vie d’un bâtiment. Malheureusement elles passent souvent inaperçues pendant plusieurs mois voire plusieurs années, ce qui s’avère financièrement très couteux (un simple goute à goutte coûte environ 130€/an). Les détecteurs de fuites de type Hydrelis semble être une solution à généraliser sur les opérations futures.

� La régulation et le bon réglage de la température de stockage et de la température de la boucle d’ECS sont des points délicats qui entrainent une augmentation des pertes de distribution. Le suivi


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instrumenté de l’installation à permis d’observer qu’il est souvent difficile d’obtenir une régulation suffisamment précise (à 1-2°C près) afin de respecter les paramètres déterminés finement en conception. Dans le cas présent, une vanne 3 voies s’avérerait plus efficace qu’un mitigeur mécanique pour maintenir la boucle ECS à la bonne température.

1.3.3 | Sur le suivi du chantier

� Les mesures de vérification des débits des robinetteries, comme celles de tous les équipements se trouvant dans les logements et qui ont un impact énergétique, doivent se faire impérativement avant l’arrivée des occupants. Il est évident qu’une intervention en chaufferie est plus facile qu’une intervention en logements occupés. C’est pourquoi il convient de porter une attention prioritaire aux équipements des logements lorsque le planning du Maître d’Ouvrage est serré. Dans le cas présent, la « zone d’ombre » sur le débit des douchettes aurait pu être levée avec moins de difficultés, et le remplacement de celles-ci aurait pu se faire sans encombre.

� Le réglage d’un chauffe-eau solaire nécessite une bonne connaissance de tous les paramètres de régulation. Pour tirer le meilleur parti de l’installation solaire, l’ajustement des paramètres de régulation doit se faire précisément selon la configuration de l’installation. C’est pourquoi nous recommandons fortement de faire appel au fabricant pour la mise en service et le réglage de l’installation solaire.

1.3.4 | Sur l’exploitation du bâtiment

� Suite à l’analyse des enregistrements des températures ambiantes dans 3 logements témoins, on constate que le comportement des occupants tient un rôle capital pour atteindre l’objectif des consommations prévisionnelles. Aujourd’hui il apparaît comme indispensable de dépasser le simple « carnet d’accueil » qui se révèle être inefficace dans la plupart des cas. Un réel accompagnement des occupants doit être mis en place, avec une plateforme communicante accessible à tous (locataires, maitre d’ouvrage et mainteneur). Il existe plusieurs outils et stratégies d’accompagnement à mettre en œuvre pour que l’utilisation du bâtiment soit pérenne et énergétiquement sobre. Document à consulter pour plus de renseignements «Comportement des occupants et performance énergétique des bâtiments – Bonnes pratiques européennes d’accompagnement à la prise en main par les locataires en logement social » avril 2012 - éd Utopies

� En plus du Dossier des Ouvrages Exécutés, il est primordial qu’un livret de maintenance soit remis à l’exploitant et au maitre d’ouvrage en fin d’année de parfait achèvement. Sinon l’installation risque grandement d’être pilotée « à vue » par l’exploitant-mainteneur. L’entreprise aurait en charge sa réalisation, et le BET fluides devrait le valider (si besoin accompagner sa création). Ce livret doit contenir les lois de régulation et le réglage des auxiliaires, la localisation des organes de régulation qui sont hors de la chaufferie, et les informations nécessaires aux opérations de maintenance avec une attention supplémentaire apportée aux points techniques singuliers du projet: pour exemple dans le cas présent, l’opération de remplacement des filtres se décompose en 2 tâches :

� Remplacement des filtres sur l’air extrait dans les échangeurs individuels de chaque logement. ATTENTION : ne pas mettre de filtre dans le compartiment air neuf de l’échangeur.

� Remplacement du filtre sur l’air neuf dans la CTA de soufflage située en toiture.

� Les problèmes rencontrés lors de la phase de mise au point on pu rapidement être identifiés grâce aux relevés à distance des capteurs temporaires installés sur les équipements CVC (exemple : Cf. ANNEXE 1).

� Le suivi instrumenté de la centrale de production solaire a permis de déceler un mauvais réglage des paramètres de régulation. Ils ont pu être corrigés par le plombier avec le support téléphonique du SAV fabricant. Les paramètres de régulation devront par ailleurs être consignés dans le livret de maintenance abordé dans les points précédents.


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2 | Instrumentation réalisée L’instrumentation a été réalisée le 7 mars et le 3 mai 2012.

Les mesureurs installés sont indiqués dans le tableau ci-dessous.

Des points de mesures supplémentaires ont été mis en place, au nombre de 8. Ceci permettront notamment un meilleur suivi des pompes, des compteurs de chaleur et de l’adoucisseur.

Tous les capteurs sont installés pour une durée de 1 an.

Type de mesureur Nombre Localisation N° de capteur

Sonde de température de contact (pour mesurer la température dans

les fluides circulant dans les conduites)

9 prévus +1 supplémentaire

Départ chauffage SN435

Retour chauffage SN436

Arrivée eau froide SN437

Entrée capteurs solaires SN508

Sortie capteurs solaires SN507

Départ échangeur vers ballon appoint SN503

Retour échangeur vers ballon appoint SN502

Amont mitigeur ECS SN505

Aval mitigeur ECS SN504

Retour bouclage SN506

Compteur d’impulsions (pour mesurer l’énergie thermique

ou électrique mesurée par les compteurs de chaleur)

7 prévus + 4 supplémentaires

Compteur de chaleur chauffage – kWh (borne 51) SN425

Compteur de chaleur chauffage – m3 (borne 52) SN427

Compteur de chaleur solaire – borne 1 SN428 Compteur de chaleur solaire – borne 2 SN500 Compteur de chaleur appoint ECS –

borne 1 SN426

Compteur de chaleur appoint ECS – borne 2 SN429

CTA Ventilateur triphasé SN333 CTA Ventilateur monophasé SN339

Batterie CTA hors gel SN501 Chaufferie SN340

Eclairage des communs SN332

Pince ampèremétrique (associée à une prise de tension,

permet de mesurer l’énergie électrique consommée)


Pompe primaire ECS n°1 – phase L3 Module 2386 – entrée 1

Pompe primaire ECS n°2 – phase L3 Module 2386 – entrée 2

Pompe chauffage n°1 – phase L1 Module 2386 – entrée 3

Pompe chauffage n°2 – phase L1 Module 2386 – entrée 4

Pompe bouclage – phase L2 Module 2386 – entrée 5

Pompe solaire – phase L2 Module 2386 – entrée 6

Adoucisseur – phase L3 Module 2435 – entrée 1

Epingle électrique ballon ECS N°1 – phase L1

Module 2435 – entrée 2




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Sonde de température et (sauf mention) humidité de l’air


Logement T3 - (T°C seulement ) : Air rejeté / neuf / soufflage de

l’échangeur + bouche de soufflage salon

SN442/354 /443/438

Logement T3 : Chambre + Salon + Salle de bain 01020024/25/28

Logement T2 : Air neuf / Soufflage / Reprise + Bouche de soufflage salon + chambre + salon

01020034/33/39 /131/26/29

Logement T4 : Air neuf / soufflage / reprise de

l’échangeur + chambre garçon + chambre fille + salon + bouche de

soufflage chambre garçon

01020032/37/35 /27/31/30 01040096

Logement T3 : Reprise de l’échangeur 01020036

Sonde extérieure (toiture terrasse Est R+2 – coffret descente de gaine) 01040118

Aval batterie dégivrage (toiture terrasse R+3 – gaine soufflage Est 2ème trappe) 01020038

Concentrateur des mesures avec relais radio et module GPRS 3 Armoire électrique de la chaufferie

Concentrateur 01000894

Relais radio SN00008016 Module GPRS

IMEI 3541 1502 0098 834


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3 | Comparaison des consommations au prévisionnel

3.1 | Poste « chauffage »

Consommation annuelle

prévisionnelle

Consommation sur hiver 2013 –

1er Octobre - 31 mai

22.0 MWh 43.6 MWh

14 kWhEP/m²Shon/an 27.8 kWhEP/m²Shon/an

Commentaires :

Les consommations de chauffage sont de 27.8 kWhEP/m ²Shon pour l’hiver 2013, au lieu de 14 kWhEP/m²Shon/an prévu en phase de conception, soit un dépassement de près de 100%.

Impact des données climatologiques : la « rigueur » d’un hiver se caractérise par les Degré Jour Unifié sur la période du 1er octobre au 20 mai. Pour l’hiver 2013, 2386 DJU ont été enregistrés à Tours. Les DJU trentenaires moyens de Tours présentent 2338 DJU. L’hiver 2013 n’est pas d’une rigueur extrême par rapport aux normales saisonnières, la surconsommation de chauffage ne peut donc être expliquée par ce constat.

Impact des hypothèses des calculs prévisionnels :

� Dans le calcul prévisionnel de la Simulation Thermique Dynamique (STD), le scénario qui avait été pris en compte était une période de chauffage du 15 octobre au 15 avril. Cette période n’est pas suffisamment étendue pour compter les consommations en début et fin de saison de chauffage. D’après les mesures de l’hiver 2013, 1.1 kWhEP/m²Shon/an sont consommés hors de la période 15/10-15/04. Note : les consommations de chauffage après le 15 mai n’ont pas été prises en compte dans le bilan en raison de leurs exceptions climatiques de l’année 2013

� Les apports internes considérés dans la STD nous semblent aujourd’hui surestimés et, au regard des mesures plus récentes et des données allemandes du PHI (Passivhaus Institut), nous avons revu sur nos projets plus récents ces hypothèses à la baisse. D’une part les réglementations européennes successives sur la performance des appareils électrodomestiques, ainsi que la sensibilisation des usagers dispensée par le maître d’ouvrage et par les médias font certainement leur effet ; d’autre part la configuration des logements de James Pradier fait que certainement le linge est séché à l’intérieur des logements ce qui accroit les besoins de chauffage. Pour le projet James Pradier, il a été considéré 6W/m² en moyenne d’apports internes. Après la mise à jour des apports internes du projet, ils seraient de 4W/m² en moyenne (bien que cette donnée n’ait pu être corroborée par l’analyse des factures des locataires, car nous n’avons pas eu accès à ces données). Ceci entraine une consommation supplémentaire de 6 kWhEP/m²Shon/an par rapport aux prévisions.

Impact des défauts de maintenance de la ventilation double-flux

Pour rappel le système de ventilation double-flux de James Pradier se compose d’une centrale d’extraction et d’une centrale de soufflage disposées en toiture, et d’échangeur individuel pour chaque logement. Ces derniers comportent chacun 2 filtres qui préservent l’échangeur de tout encrassement.

Les filtres doivent être remplacés au grand minimum une fois par an juste avant la saison de chauffage. Dans le cas présent, les filtres ont été changés sur une partie des logements et ce remplacement partiel s’est tenu en fin de saison. Pour rappel, les filtres sur l’air extrait doivent être remplacés dans les échangeurs individuels de chaque logement, tandis que le filtre de l’air neuf doit être remplacé dans la CTA en toiture. ATTENTION à ne pas mettre de filtre dans le compart iment air neuf des échangeurs individuels, sous peine d’important disfonctionnement !


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Figure 1: Filtre sale en place dans un échangeur (à gauche) - Filtre propre (à droite)

La conséquence directe de ce défaut d’intervention est une forte diminution du débit d’air extrait (et dans une bien moindre mesure du débit d’air soufflé). Ceci s’explique en raison d’un air intérieur pollué par les vapeurs graisseuses de la cuisine et les vapeurs d’eau de la salle de bain qui colmatent les poussières sur le filtre.

Lors de la dernière intervention du 16 avril 2013, il a été mesuré les débits de ventilation de 2 logements :


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Désignation Débit

théorique (m3/h)

Débit mesuré (m3/h)

Logement T4

Extraction Salle de bain 30 5

Extraction WC 30 6

Extraction Cuisine 45 13

Soufflage 27 par bouche

15 par bouche

Logement T3

Extraction Salle de bain 30 14

Extraction WC 30 12

Extraction Cuisine 45 22

Soufflage 27 par bouche

17 par bouche

On observe donc une diminution des débits d’air avec de plus grande pertes sur l’air extrait pour les raisons évoquées ci-dessus.

Une diminution aussi importante du renouvellement d ’air dégrade fortement la qualité sanitaire de l’air intérieur . L’humidité ambiante ne peut être évacuée correctement, ce qui favorise l’apparition de germes et de moisissures. Diverses études menées par l’Observatoire de la Qualité de l’Air Intérieur, ont montrées que les logements non ou mal ventilés, présentaient une concentration plus élevée en formaldéhyde (polluant soumis à réglementation depuis décembre 2011) que les logements correctement ventilés. Les concentrations mesurées dépassaient parfois la valeur réglementaire de 30 µg/m3. Il est nécessaire de maintenir un taux de renouvellement d ’air au minimum de 0.6 Vol/h pour garantir une qualité sanitaire de l’air satisfaisante (pour ne p as dire « convenable »).

Les conséquences de ce déséquilibre des débits sont une dégradation de l’efficacité globale de la ventilation double-flux avec une diminution de la c haleur récupérée par l’échangeur, et une augmentation des exfiltrations en raison d’une surp ression due au débit de soufflage plus important. Il est également fort probable que les occupants ont été amenés à ouvrir leurs fenêtres plus souvent pour palier au disfonctionnement de la ventilation.

La figure ci-dessous (issu des DOE) présente l’évolution du rendement de l’échangeur en fonction du déséquilibre des débits.

Figure 2: Evolution de l'efficacité de l'échangeur Aldes en fonction de l'équilibre des débits


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D’après les mesures de débits dans les logements et le graphique présenté ci-dessus, on estime sur l’ensemble des logements une perte de 20% de l’efficacité globale de la récu pération de chaleur, soit 4 kWhEP/m²Shon/an.

Des enregistrements de la température de l’air neuf insufflé ont été réalisés en différents points du réseau aéraulique. Il en ressort que l’air se réchauffe d’environ 0.5-1°C entre la toiture et le logement desservi (cf. Graphique ci-dessous).

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Tem

pé

ratu

re [°

C]

Variation de la température de l'air neuf dans le réseau aéraulique

Air Neuf dans la gaine extérieure en toiture Air Neuf arrivant dans le logement T4

Air Neuf arrivant dans le logement T3

Commentaires :

Ce phénomène s’explique du fait que les réseaux d’air neuf et d’air rejeté (situés entre la CTA et les échangeurs) cheminement par les gaines techniques qui traversent l’enveloppe chauffée. Il y a donc une migration de chaleur vers ces deux réseaux et celle-ci est équivalente à une perte thermique dans la configuration présente une ventilation double-flux à échangeur individuel (installés dans chaque logement) :

� L’air neuf étant préchauffé avant qu’il ne passe dans l’échangeur, le rendement de récupération de chaleur de ce dernier est donc amoindri.

� L’air rejeté, alors qu’il a déjà traversé l’échangeur et donc transféré ses calories à l’air neuf, est réchauffé à nouveau avant d’être rejeté à l’extérieur.

Dans le cas d’un échangeur collectif, ces transferts parasites de chaleur ne se traduiraient pas en pertes thermiques (du moment que la CTA est située à la limite entre le volume chauffé et non chauffé, et que les conduits d’air soufflé et extraits pénètrent immédiatement dans le volume chauffé). Nous pouvons conclure que la ventilation double-flux avec échang eur de chaleur individuel, bien que disposant d’avantages sur le papier, présente 2 inconvénients importants (voire rédhibi toires), vis-à-vis de la ventilation avec échangeur collectif:

� Les pertes thermiques dues au cheminement des réseaux aéraulique d’air neuf et d’air rejeté dans l’enveloppe chauffée

� Les contraintes de maintenance engendrées lorsqu’il s’agit de procéder au remplacement des filtres.


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Impact des comportements des occupants :

� Les températures ambiantes de 3 logements ont été enregistrées durant toute la période de chauffage. Afin d’observer les températures de consigne de chaque logement, il est présenté dans le tableau ci-dessous les températures nocturne de 22h à 4h du matin afin de s’affranchir du soleil et des éventuels apports internes importants.

Température moyenne [°C]

T3 - Salon

T3 - Chambre

T3 - Sdb

T4 - Salon

T4 – Chambre 1

T4 – Chambre 2

T2 - Chambre

T2 - Salon

Octobre 23.6 22.8 23.2 23.5 23.7 23.2 20.5 21.5

Novembre 21.7 22.5 23.1 22.6 23.1 22.5 19.9 21.1

Décembre 21.8 22.5 25.4 23.1 24.0 23.5 20.7 21.4

Janvier 21.3 23.7 25.9 23.2 24.2 23.6 20.7 21.0

Février 21.5 24.0 26.0 23.0 24.1 23.5 20.5 21.0

Mars 21.7 23.0 25.2 23.3 24.0 23.5 20.4 21.2

Avril 22.5 23.6 23.1 23.3 23.9 23.7 20.1 22.4

SAISON 22.0 23.2 24.6 23.1 23.9 23.4 20.4 21.4

On remarque les températures moyennes sont très supérieures à 19°C. La moyenne de toutes ces températures est de 22.7°C pour 3 logements. Pour rappel, il a été déterminé en phase conception que l’augmentation de la température de consigne de 1°C entraînerait une surconsommation de +21%.

L’échantillon des logements mesurés ne permet pas de tirer la conclusion que les 15 logements restants sont chauffés à 22.7°C. Cependant il est très probable que tous les logements soient chauffés au minimum à 20.5-21°C. Ce point entraine une consommation supplémentaire de 5 kWhEP/m²Shon/an.

3.2 | Poste « eau chaude sanitaire »

Pour la production solaire thermique, voir le paragraphe 4 |

Poste Consommation annuelle prévisionnelle

Consommation mesurée

01/04/2012 – 01/04/2013

Energie d’appoint 25.7 MWh 36.6 MWh

16.4 kWhEP/m²Shon/an 23.3 kWhEP/m²Shon/an

Volume ECS à 60°C 457 m3 593 m3

Commentaires :

Les consommations mesurées dues à la production d’E CS sont de 23.3 kWhEP/m²Shon/an, au lieu de 16.4 kWhEP/m²Shon/an prévu en phase de conceptio n, soit un dépassement de 42%.

Impact des puisages :

Cet écart s’explique en grande partie par la consommation importante d’eau chaude sanitaire d ans les logements qui est 30% supérieure aux prévisions.

Le tableau suivant donne quelques indications sur les volumes d’ECS typiquement rencontrés dans les logements :

Source Puisages observés Commentaires

James Pradier 150 l/jour/logement à 40°C AVEC appareils hydroéconomes


15/22



AICVF 150 l/jour/logement à 40°C Sans appareils hydroéconomes

COSTIC 170 l/jour/logement à 40°C Sans appareils hydroéconomes

Logements sociaux à Lyon opération Re-Start, mesures par

Enertech

147 l/jour/logement à 40°C Sans appareils hydroéconomes

Programme Concerto, logements de ZAC de Bonne, Grenoble,

mesures par Enertech, sur 208 logements

90l/jour/logement à 40°C AVEC appareils hydroéconomes

Il ressort de ces données que l’opération James Pradier se situe dans la fourchette haute des logements non équipés d’appareils hydroéconomes alors que le projet en est pourvu.

Les explications de cette surconsommation volumétrique d’ECS de 30% sont :

� Après vérification sur site (dans 3 logements), les douchettes ne correspondent pas aux prescriptions du CCTP. La robinetterie possède un « point dur » qui permet 2 débits de 10l/min et de 15l/min, alors qu’il était exigé un débit maximum de 9l/min. Après investigation auprès du fabricant Ecoperl, il maintient que le modèle est un 10l/min alors que le débitmètre (du même fabricant) mesure 15l/min en position 2 du mitigeur. Il est difficile d’évaluer si les douchettes des 15 autres logements présentes la même surconsommation. Ensuite le débit modulable de ces douchettes, 10l/min en position « éco » ou 15l/min après le point dur de la robinetterie, rend le calcul de la surconsommation engendrée très aléatoire. Les surconsommations sont estimées entre 70 et 110 m3/an soit 15 à 25%. Pour les prochaines opérations, il apparaît très clairement que la vérification des débits de puisage doit être réalisée dès la réception afin de faciliter grandement leur vérification et les interventions de remplacement si nécessaire.

� Les mitigeurs de l’évier et du lavabo puisent un mélange eau froide/eau chaude lorsque qu’ils sont ouverts en position intermédiaire (cf. figure ci-dessous). Pourtant dans cette situation l’utilisateur ne souhaite à priori pas puiser de l’eau chaude. Il est aujourd’hui estimé une surconsommation de 2.5l/jour/personne, soit une surconsommation de 41 m3/an, soit 9%, pour l’en semble des 18 logements (45 occupants considérés). Pour information cette surconsommation involontaire est aujourd’hui de plus en plus corrigée par les fabricants. Le classement C3 (ECAU) impose qu’il n’y ait pas d’eau chaude puisée lorsque le mitigeur est dans l’axe du robinet. L’offre de robinetterie classée C3 se développe.

Figure 3: mitigeur classique (à gauche) - mitigeur économe (au milieu et à droite)

� On peut supposer également la présence d’une fuite sur le réseau d’ECS. Cependant il est très difficile de vérifier cette hypothèse dans le cas d’un bâtiment à occupation permanente. L’apparition de plusieurs fuites d’eau est inévitable sur la vie d’un bâtiment. Malheureusement elles passent souvent inaperçues pendant plusieurs mois voire plusieurs années, ce qui s’avère financièrement très couteux (un simple goute à goutte coûte environ 130€/an). Les détecteurs de fuites de type Hydrelis semble être une solution à généraliser sur les opérations futures.

Impact des systèmes de production :


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En plus des 30% de surconsommation volumétrique (en m3 d’eau), il y a donc 12% de surconsommation énergétique rapport au calcul prévi sionnel . Cette surconsommation est la conséquence :

� Des pertes de stockage et distribution qui représentent 5% de surconsommation par rapport aux prévisions (issue de la révision de l’analyse du rapport intermédiaire du 11/09/2012). Les principales constituantes de cette surconsommation sont :

� Lors de la conception, les accroches de la boucle d’ECS n’ont pas été prises en compte dans le calcul des pertes thermique du réseau de distribution. Ces colliers métalliques fixés directement dans le béton constituent un pont thermique tous les 2-3 m de conduite d’ECS. Ceci représente une augmentation d’environ 6% des pertes thermiques de la boucle ECS.

� La régulation et le bon réglage de la température de stockage et de la température de la boucle d’ECS sont des points délicats qui entrainent une augmentation d’environ 6% des pertes de distribution. Dans la pratique, on observe qu’il est souvent difficile d’obtenir une régulation suffisamment précise (à 1-2°C près) afin de respecter les paramètres déterminés finement en conception. Dans le cas présent, une vanne 3 voies s’avérerait plus efficace qu’un mitigeur mécanique pour maintenir la boucle ECS à la bonne température.

� Une production d’ECS solaire moins performante que prévu de 16%, soit 7% de surconsommation de l’appoint ECS par rapport aux pr évisions . (cf. chapitre 4)

3.3 | Poste « ventilation »

Consommation annuelle prévisionnelle

Consommation mesurée –

01/04/2012 – 01/04/2013

23.0 MWh 17.5 MWh


Commentaires :

Les consommations mesurées des centrales de traitem ent d’air sont de 11.2 kWhEP/m²Shon/an, au lieu de 14.7 kWhEP/m²Shon/an prévu en phase de conc eption, soit un gain de 24%.

Cette économie n’est pas nécessairement une bonne nouvelle, elle confirme que les filtres des échangeurs n’ont pas été remplacés à temps (cf. Maintenance du système double-flux) : Les filtres encrassés occasionnent une perte de charge plus importante que des filtres propres. La régulation des CTA, détectant cette variation de pression dans les réseaux aérauliques, diminue donc la vitesse de rotation des ventilateurs afin de maintenir une différence de pression constante telle que les lois de régulation le décrivent. Par conséquent les CTA consomment moins mais au détriment de la récupération d’énergie par l’échangeur double-flux et du renouvellement d’air hygiénique.

3.4 | Poste « Auxiliaires »


Consommation mesurée –

01/04/2012 – 01/04/2013

3 MWh 4.9 MWh


Commentaires :

Les consommations mesurées des auxiliaires dépassen t de 63% les prévisions. Toutefois la consommation des auxiliaires, par rapport aux autre s postes de consommations RT, reste relativement faible.

Les causes de ces surconsommations sont de 2 types :


17/22



� Les surconsommations enregistrées pour le chauffage et l’ECS entraînent irrémédiablement une importante augmentation du temps de fonctionnement des auxiliaires.

� Les défauts de réglage des pompes (position « manuelle » au lieu de « vitesse variable ») et pour certaine (2 d’entres elles), leur remplacement par des modèles de moins bonne cl asse énergétique (intervention du mainteneur sur les 2 pompes d’appoint ECS). Par ailleurs, lors de leur remplacement, ces 2 pompes en parallèles n’ont certainement pas dues être raccordées à la régulation, ou alors les lois de régulation ont été modifiées, car les pompes fonctionnent à 90% du temps non-stop alors q ue la température ballon atteint parfois 63°C ! Il est donc important que la régulation de c es pompes se fasse conformément à ce qui a été défini en conception.

Figure 4: Pompes d'appoint ECS remplacées par un modèle de classe énergétique inférieure

3.5 | Poste « Eclairage des communs »


Consommation mesurée – 01/04/2012 – 01/04/2013

4.5 MWh 5.2 MWh


Commentaires :

Les consommations mesurées de l’éclairage des communs sont équivalentes aux prévisions.

Pompe d’origine avec régulation de vitesse – Classe A

Pompe de remplacement sans variation de vitesse – Classe B

Pompe de remplacement réglée sur la plus grande vitesse la plus consommatrice.

Calorifugeage de la pompe non remis car il ne s’adapte pas au modèle de pompe de remplacement.


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4 | Production solaire thermique La production d’eau chaude solaire a été analysée sur la période d’avril à novembre 2012 (suite à des problèmes d’instrumentation, la période décembre2012-avril2013 n’a pu être étudiée).

Le tableau ci-dessous compare la production d’ECS solaire mesurée à la production d’ECS calculée en phase de conception.

ECS solaire

Avril Mai Juin Juillet Août Sept. Octobre Nov. TOTAL

Production mesurée [kWh]

1250 1720 1410 1600 1730 1420 520 420 10060

Production calculée – phase conception [kWh]

1699 1704 1682 1608 1718 1588 1171 806 11976

Ecart production solaire mesurée / production solaire calculée [%]

-26% 1% -16% 0% 0% -11% -56% -48% -20%

La production d’ECS mesurée est inférieure de 20% à celle calculée lors de la conception pour la période considérée.

Afin de comprendre au mieux cet écart, il convient en premier lieu de comparer l’ensoleillement de l’été 2012 à celui du fichier météo utilisé pour le calcul prévisionnel :

D’après les données d’ensoleillement de 2012, on peut conclure que le taux d’ensoleillement de la période mesurée est inférieur de 5% à celui utilisé pour le calcul prévisionnel. Cette perte d’irradiation par rapport aux normales saisonnière entraine une baiss e de 3 à 5% de la production solaire par rapport aux prévisions.

Ensoleillement moyen [h/j]

Avril Mai Juin Juillet Août Sept. Octobre Nov.

Calcul prévisionnel 5.98 6.49 7.52 8.36 7.50 6.17 4.29 2.72

Année 2012 4.97 7.66 6.02 7.02 8.92 6.6 3.3 2.2

Ecart [%] -17% +18% -20% -16% +19% +7% -23% -19%

Ecart production solaire mesurée / production solaire calculée [%]

-26% 1% -16% 0% 0% -11% -56% -48%


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Calcul du taux de couverture annuelle:

Malgré les problèmes d’instrumentation du chauffe-eau solaire sur la période décembre 2012 – mars 2013, le taux de couverture annuel a pu être calculé grâce aux relevés de compteurs. La production d’ECS solaire à couvert 43% des besoins au lieu de 66% an noncés en conception , et 28% des consommations (besoins + pertes stockages et bouclage).

L’écart entre les calculs prévisionnels et les consommations réelles s’explique :

� par une surconsommation d’ECS de 30% (cf. 3.2), soit une baisse de 13% du taux de couverture.

� par le fait d’une production solaire annuelle inférieure de 16% aux prévisions, soit une baisse de 10% du taux de couverture, ce qui peut être imputé à :

� Une modélisation en phase conception sous Simsol trop optimiste (les modélisations refaites sous Transol à l’occasion de l’analyse des mesures montrent une production prévisionnelle plus modérée).

� Les capteurs solaires installés correspondent à ceux prescrits dans le CCTP sauf pour le rendement optique qui est inférieur de 6% à celui prescrit (79.4% au lieu de 85.4%) et pour l’isolation thermique qui est moins performante (a1 = 3.8 W/m².K au lieu de 3.4 W/m².K). Lors de la validation des matériels proposés par l’entreprise, il a été exigé qu’un capteur soit rajouté à l’installation des 9 capteurs envisagés de sorte de compenser cette baisse de rendement. Après modélisation de la nouvelle configuration, il en résulte une perte de 5% de production solaire par rapport au calcul prévisionn el.

� Le réglage du différentiel de température « entrée capteur/sortie capteur » qui détermine la mise en marche et l’arrêt de la pompe solaire se mble incorrect . Le réglage du différentiel de température doit être 8°C/3°C alors qu’il semble être de 12°C/9°C actuellement (incertitude de nos mesures – à vérifier sur site). Conséquence : un gain de 2-3% sur la productivité solaire . Réglage corrigé par l’entreprise de plomberie avec le support SAV de Wagner en octobre 2012.

� Le réglage de la température de consigne du ballon d’appoint d’ECS doit être de 55°C pour concilier performance énergétique et respect de la réglementation anti-légionellose. Actuellement, la température de production d’appoint ECS est de 60°C. Ceci induit une plus forte probabilité de solliciter l’appoint (car l’eau chaude du ballon solaire est plus fréquemment à 55°C ou plus, qu’à 60°C ou plus). Nous n’avons pas quantifié pour l’heure l’impact sur le taux de couverture de la production solaire, par contre il est clair que changer le réglage peut avoir un impact bénéfique. Réglage corrigé par l’entreprise de plomberie en octobre 2012.


20/22



5 | Confort d’été Le confort estival a été étudié dans les 3 logements instrumentés. Les critères d’analyse sont le nombre d’heures durant lesquelles la température intérieure dépasse 28°C et la température maximale.

Les résultats sont présentés ci-dessous :

T > 28°C

T maxT >

28°CT max

T > 28°C

T maxT >

28°CT max

T > 28°C

T maxT >

28°CT max

T > 28°C

T max

Juin - - 0 h 27.9 °C 0 h 26.3 °C 0 h 25.6 °C 0 h 26.0 °C 0 h 27.8 °C 6 h 28.5 °CJuillet - - 0 h 28.0 °C 4 h 28.4 °C 1 h 28.2 °C 0 h 27.3 °C 48 h 30.0 °C 47 h 30.3 °CAoût - - 36 h 29.3 °C 4 h 30.6 °C 0 h 27.8 °C 0 h 27.8 °C 85 h 32.4 °C 96 h 31.5 °C

Septembre 5 h 29.3 °C 2 h 30.3 °C 7 h 28.9 °C 0 h 25.8 °C 0 h 27.0 °C 0 h 26.1 °C 0 h 26.4 °C

T2 - Chambre T2 - SalonMois

T3 - Salon T3 - Chambre T4 - Salon T4 - Ch garçon T4 - Ch fille

Commentaires :

Les surchauffes enregistrées sont très satisfaisantes dans les logements T4 et T3. En revanche le logement T2 présente 145h de surchauffe. Ceci s’explique en partie par le fait qu’il se situe au dernier étage et qu’il présente peu d’espace exposé Nord (type T2). Mais la principale raison de ces surchauffes est l’absence du seul occupant pendant de longues périodes (confirmation de sa part) : les calories des apports solaires sont stockées de jour en jour dans le logement car ils ne peuvent pas être déchargés par ouverture des fenêtres.


21/22



ANNEXE 1 : Compte-rendu des problèmes rencontrés sur l’ECS Ce paragraphe est un résumé des CR d’analyse 2 et 3 des 26 mars et 6 avril 2012.

Dans le CR 2, nous avions analysé les enregistrements relevés quotidiennement via le module GPRS, sur des données allant jusqu’au 22 mars (la tendance est similaire les jours suivants). Voir graphe ci-dessous. L’analyse révélait pour l’essentiel les points suivants :

� En temps normal, la pompe d’appoint ECS devrait s’activer à chaque fois que la température est inférieure à 55°C. Nous constatons que ce n’est pas le cas, ce qui s’explique par le fait que la sonde asservissant le fonctionnement de la pompe n’est pas placée au bon endroit. Cette sonde doit impérativement être associée à la température du ballon d’ECS pour la régulation soit opérante.

� Le taux de couverture est actuellement de près de 100% par le solaire, mais avec une température trop basse. Ceci indique d’une part que le système solaire fonctionne correctement et perme t une vraie production calorifique , et d’autre part que la température de consigne dans le ballon d’appoint doit être la plus basse possible (tout en respectant la réglementation légionellose, soit, 55°C), pour que le taux de couverture solaire soit maximal .

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Tem

pé

ratu

re(°

C)

Evolution de la température du ballon d'ECS comparée à la température en

sortie de capteurs solaire

Température sortie capteurs solaires Température sortie ballon ECS Pompe d'appoint ECS en fonctionnement (sans unité)

Suite à cette analyse, une intervention corrective en chaufferie a été réalisée le jeudi 5 avril l’entreprise de plomberie et l’entreprise de chauffage.

Afin de vérifier présentement le bon fonctionnement de la production d’ECS, nous avons analysé les enregistrements relevés via le module GPRS, sur les données allant du 4 au 6 avril. Voir graphe ci-dessous. L’analyse révèle que :

� La pompe d’appoint ECS s’active à chaque fois que la température est inférieure à 54°C. Nous constatons que la sonde de régulation de la pompe d ’appoint a donc bien été replacée dans le ballon d’appoint pour que la régulation de la produ ction d’ECS soit opérante.


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� Comme constaté lors de la précédente analyse, le système solaire fonctionne correctement et permet une vraie production calorifique.

15

20

25

30

35

40

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55

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65

Tem

pé

ratu

re(°

C)

Evolution de la température du ballon d'ECS comparée à la température en

sortie de capteurs solaire

Température sortie capteurs solaires Température sortie ballon ECS Pompe d'appoint ECS en fonctionnement (sans unité)

18 logements collectifs - campagne de mesures - amoes€¦ · rapport d'analyse au terme...

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