Les mesures mises en place par l’État pour réduire lesconsommations et les émissions de gaz à effet de serresont accompagnées d’une plate-forme de recherche etd’expérimentation sur l’énergie dans le bâtiment(PREBAT) pour apporter aux professionnels et auxparticuliers des solutions performantes.

Depuis 2006, conjointement avec les directions régio-nales de l’Ademe, les régions ont soutenu la réalisationde près de 3 000 bâtiments à basse consommationdans le cadre du programme «Bâtiments démonstra-teurs».

Parmi eux, plus de 200 bâtiments ont été instrumen-tés pour mesurer leur performance énergétique sur2ans. Par ailleurs, les suivis-évaluations comportaientun volet d’observation et d’enquêtes auprès des habi-tants et plus largement des usagers, afin de mieuxconnaître l’utilisation de leur bâtiment.

L’Ademe et la direction générale del’aménagement, du logement et dela nature (DGALN) du ministère dudéveloppement durable ont confié auCerema la capitalisation nationale deces évaluations à destination desacteurs de la construction-rénovation,des utilisateurs et des exploitants-mainteneurs.

Cette première capitalisation portesur un échantillon de 32 opérationsdont les évaluations ont été produitesde 2012 à 2014.

Dix-neuf d’entre-elles ont été réalisées par des bureauxd’études et 13 par les directions territoriales du Cerema(ex-CETE), avec utilisation du moteur de calcul régle-mentaire (version réglementation thermique 2005)pour faire des simulations thermiques dynamiques defaçon comparative (cf. la méthode spécifique du Ceremaen dernière page). Différentes zones climatiques sontconcernées et différents types de bâtiment sont cou-verts, tant dans la nature de leurs travaux (neufs, derénovation ou mixant les deux), que dans la nature deleur fonction (habitat, bureaux, enseignement...).

Les premiers enseignements portent essentiellementsur la performance énergétique et le confortthermique. Ils ne peuvent toutefois être considéréscomme définitifs, compte tenu de la faible taille de leuréchantillon correspondant.

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Bâtiments PREBAT à basse consommationEnseignements opérationnels(évaluations de 2012 à 2014)

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MINISTÈRE DE L’ÉCOLOGIE,

DU DÉVELOPPEMENT DURABLE

ET DE L’ÉNERGIE

MINISTÈREDU LOGEMENT,DE L’ÉGALITÉ

DES TERRITOIRESET DE LA RURALITÉ

Bâtiments PREBAT à basse consommationEnseignements opérationnels (évaluations de 2012 à 2014)

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Consommations

Les postes non réglementés représentent prèsde la moitié de la consommation totale en habi-tat et en bureaux

La répartition des postes de consommation des bâtimentsénergétiquement performants est très différente de celle desconstructions au niveau de la réglementation thermique2005.

Les efforts portés sur la performance thermique des bâti-ments ont fait baisser la consommation des postesréglementés, augmentant alors la part relative des autrespostes.

Part des postes de consommation non réglementés

Part des postes de consommation de la réglementa-tion thermique

En habitat et en tertiaire de bureaux, la part des postes nonsoumis à la réglementation thermique devient presque aussiimportante que celle des postes réglementés (chauffage deslocaux et de l’eau sanitaire, ventilation, éclairage et refroidis-sement).

Parmi ces derniers, la consommation de l’eau chaude sani-taire occupe maintenant une place importante en habitat, etce, malgré le recours au chauffage solaire, quasi général surl'échantillon.

La consommation globale baisse entre la 1re etla 2e année d’occupation

Que ce soit pour la consommation totale ou sa part régle-mentée, et quelles que soient les variations climatiquesou d’utilisation, une baisse est généralement constatéeentre la 1re et la 2e année d’occupation, de l’ordre de10  kWhep/m².an, grâce aux réglages des équipements,au séchage du bâtiment, voire à l’application des recomman-dations déduites de l’analyse des consommations de la1re année.

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Influence du climat

La consommation de chauffage est davantagesensible au climat

La seule variation des conditions climatiques peutfaire évoluer la consommation de chauffage de -15 à+15  kWhep/m².an, ce qui est important au regard desbesoins réduits des bâtiments fortement isolés thermique-ment (à titre de comparaison, la consommation de chauffagedes bureaux se situe entre 5 et 30 kWhep/m².an).

La température de consigne du chauffage estcomparable à celle de l’étude réglementairedans la moitié des cas

Pour assurer à tout moment la température de référence de19°C (ou 21°C dans certains bâtiments), la consigne donnéeà l’installation de chauffage (valeurs en bleu dans l’histo-gramme) doit être augmentée de 0 à 2°C pour tenir comptedes variations dues à la régulation des émetteurs (20 à 21°Csur l’échantillon, ou 23°C).

Dans plus de la moitié des cas cette température de consignese retrouve dans la pratique, à 0,5°C près (valeurs en vert).Dans les autres cas, essentiellement en habitat collectif, elleest dépassée de 2,5°C (hors extrêmes).

La règle générale d'une sensibilité de 7 % de laconsommation de chauffage pour 1° C d’écart detempérature intérieure est caduque

Avec 1°C supplémentaire, la consommation de chauffageaugmente de l’ordre de 1,5 à 10 kWhep/m².an. Pour les bâti-ments à très faible consommation de chauffage, celle-ci peutalors doubler (constats avec 2,3°C supplémentaires) ; il fautalors davantage raisonner en valeur absolue.

La consommation de chauffage est davantagesensible aux apports thermiques des occupantset des appareils

Les besoins de chauffage des bâtiments à basse consomma-tion étant réduits, les apports internes représentent une partplus importante de leur couverture. Ils sont assez variablesd’un usage à l’autre ; d'où une grande sensibilité de laconsommation de chauffage à leur variation.

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Les 14 premiers enseignements

Influence des conditions d’occupation

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La ventilation revêt un enjeu plus important, enhiver comme en été

En hiver, pour les bâtiments fortement isolés ther-miquement et sans fuites d’air parasites, les pertes parrenouvellement d’air prennent une place plus importantedans le bilan thermique. La consommation de chauffage y estd’autant plus sensible.

L’efficacité des échangeurs de récupération d’énergie sur airextrait des ventilations mécaniques contrôlées (VMC) doubleflux s’avère conforme aux prévisions.

La consommation des ventilateurs peut maintenant descen-dre à 3  kWhep/m²/an, notamment en VMC simple fluxhygroréglable.

Pour le confort d’été, la ventilation nocturne est davantagenécessaire pour éviter le confinement des apports internes etsolaires. S’il est possible, le recours à l’ouverture des fenêtresest plus efficace que la VMC et non consommateur d’énergie.

Les chaudières gaz à condensation et les pompesà chaleur (PAC) sont plus souvent amenées àfonctionner à faible charge

Les besoins de chauffage étant réduits, les chaudières fonc-tionnent souvent à faible puissance et les PAC en cyclescourts, ce qui dégrade fortement la performance du systèmeet affecte sa durée de vie.Toutefois ces problèmes ont pu être limités par associationd’un ballon tampon.

La puissance d’éclairage installée en tertiaire estsurestimée dans la moitié des cas

Une fois sur deux, la puissance d'éclairage constatéeest à moins de 50 % de celle indiquée dans l’étude ther-mique réglementaire ; d’où une consommation d’éclairage etdes apports thermiques internes moindres.

Enseignements non spécifiques aux bâtimentsà basse consommation :

Le réseau de distribution du chauffage n'est tou-jours pas suffisamment bien isolé

Les pertes thermiques des réseaux sont encore trèsimportantes, notamment au niveau des organes de régula-tion, avec un enjeu plus important pour les réseaux bouclés.

Le système de gestion automatisé de l’éclairagen'est encore pas souvent optimisé

Les automatismes de commande de l'éclairage sontsouvent mal adaptés, positionnés ou réglés pour prendrecorrectement en compte la présence ou l’éclairage naturel,et sans perturber l’usage.

Bâtiments PREBAT à basse consommationEnseignements opérationnels (évaluations de 2012 à 2014)

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Confort

Le confort thermique est satisfaisant

Sur l’échantillon, le confort thermique des bâtiments à basseconsommation est jugé globalement satisfaisant par lesoccupants, en accord avec les mesures, qu’il s’agisse duconfort d’hiver ou d’été.

Toutefois le confort d’été demande une bonne maîtrise, à lafois, des protections solaires pour réduire les apports solaires,de l’inertie pour amortir les apports internes et solaires, et dela ventilation pour les évacuer.

L'isolation thermique de l'enveloppe semble sur-estimée

La caractérisation, par la mesure et le calcul, du coefficient dedéperdition par transmission thermique Ubât  évalué laisseapparaître une valeur systématiquement supérieure à celledu Ubât de l’étude thermique réglementaire. Au-delà ducaractère encore expérimental de la méthode développéepar le Cerema (cf. dernière page), cet écart s’explique pardes imprécisions de saisie dans l'étude, des changements dematériaux pendant le chantier, des défauts de mise enœuvre et des conditions non idéales au moment des mesures(température extérieure pas assez basse, ouverture desfenêtres...).

Sur l’échantillon, le Ubât  évalué se situe entre 0,2 et0,8 W/m².K.

L'étanchéité à l’air de l’enveloppe est bonne

L'étanchéité à l’air est globalement bien réalisée sur lesbâtiments de l’échantillon. Les pertes énergétiques par infiltration d’air restent ainsilimitées.

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Performances thermiques du bâti

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Performances énergétiques des systèmestechniques

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Contacts

Fabien.Auriat@developpement-durable.gouv.fr Florian.Piton@ademe.frPascal.Cheippe@cerema.fr

Catalogue sur internet des publications de ladirection technique Territoires et villecatalogue.territoires-ville.cerema.fr

Collection Connaissances

ISSN : 2417-97012015/30

© 2015 - CeremaLa reproduction totale

ou partielle du document doit être soumise à l'accord préalable

du Cerema

Connaissance et prévention des risques - Développement des infrastructures - Énergie et climat - Gestion du patrimoine d’infrastructuresImpacts sur la santé - Mobilité et transports - Territoires durables et ressources naturelles - Ville et bâtiments durables

Centre d’études et d’expertise sur les risques, l’environnement, la mobilité et l’aménagement - www.cerema.frDirection technique Territoires et ville - 2, rue Antoine Charial - CS 33927 - 69426 LYON cedex 03 - Tél. : +33 (0)4 72 74 58 00Siège social : Cité des mobilités – 25 avenue François Mitterrand - CS 92803 - 69674 BRON Cedex - Tél. +33 (0)4 72 14 30 30

Une méthode de suivi et d’évaluation innovanteEn matière de performance énergétique et de confort,les suivis-évaluations effectués par le Cerema présen-tent plusieurs aspects innovants dans leur méthode :– caractérisation de la performance d’isolation ther-

mique de l’enveloppe du bâtiment par la mesure,et par enquête auprès des utilisateurs, par différencedes flux entrants et sortants de l’enveloppe (Ubâtévalué) ;

– caractérisation de la température intérieure deconsigne par la méthode d'analyse statistique destempératures intérieures mesurées pendant l’occupa-tion et la fourniture du chauffage ;

– transposition du calcul de l’étude thermique régle-mentaire (méthode Th-CE) dans les conditionsobservées du climat et des modes d’occupation, pourobtenir des « consommations recalculées avec lesconditions observées» de nature comparable (cf.étape 1 du schéma) ;

– et évaluation quantifiée des effets sur les consom-mations des écarts de performance de l'enveloppe(Ubât évalué et perméabilité à l'air) et des systèmes(efficacité des échangeurs thermiques sur l’air, ren-dement des chaudières…), à l'aide du moteur decalcul dynamique de la réglementation thermique(étape 2).

Cette approche permet, en outre, d’apporter des expli-cations sur les écarts de consommation globale, endistinguant les paramètres de conditions météorolo-giques et d'occupation de ceux de performanceintrinsèque du bâtiment (bâti et équipements tech-niques), et en différenciant l’effet de chacun d’eux.Concernant le confort thermique, la méthode dévelop-pée est basée sur l’agrégation de données mesuréesde température et d’hygrométrie intérieure en période

d’occupation, en utilisant plusieurs indicateurs deconfort. En particulier, pour le confort d’été, un nom-bre d’heures d’inconfort acceptable est calculé avecla norme du confort adaptatif qui prend en comptel’adaptation physiologique dans la durée. Des enquêtesauprès des occupants complètent les mesures.

Ensuite, en mettant côte à côte les différents bâti-ments, la capitalisation de leurs évaluations permet detirer des enseignements quantifiés de l’impact de lavariation d’un paramètre sur la consommation, quece soit pour les modes d’occupation (température,apports internes...) ou pour les performances des com-posants du bâtiment. Ces éléments peuvent êtreconsultés dans le rapport complet de capitalisation2012-2014.

Lors de la prochaine capitalisation, ces enseignementsseront consolidés avec un échantillon plus importantd'opérations. L'analyse sera approfondie et étendue auxéquipements des postes de consommation non régle-mentés (ascenseurs, portes automatiques, bureautique,éclairage d’appoint...), à l'impact sur la performance des

pratiques des différents acteurs professionnels et des uti-lisateurs, ainsi qu'à la qualité d'usage dans sonensemble. En 2016 elle sera complétée par le coût globald'investissement et de fonctionnement dans le temps.L'ensemble des 200 opérations instrumentées sera pro-gressivement capitalisé avec diffusion d’un rapport annuel.

Et demain ?

En savoir plus

- Rapport d'avril 2015, présentations au colloque PREBATdu 29 novembre 2013 et plus sur :

www.territoires-ville.cerema.fr/prebat-a608.html www.ademe.fr/batiments-basse-consommation-france www.developpement-durable.gouv.fr/prebat www.prebat.net

- 2e colloque PREBAT le 22 janvier 2016

Maquette & mise en page

Cerema – Territoires et ville

Illustration 1re page :Cité de l'Environnement

ConceptionAtelier ThierryRoche&Associés

Photo : ©SergeChapuis