2015R A P P O R TD’ACTIVITÉ

COSTICComité Scientifique et Technique

des Industries Climatiques

Comité Scientifique et Techniquedes Industries Climatiques

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Une année 2016 en marche

Serge Haouizée Directeur général

Édito

MARS

• Modules thermiques d’appartement. Salon Eneo à Lyon. • Pompes à chaleur au gaz. Cegibat à Paris.

AVRIL

• Eau chaude sanitaire. Séminaire Pacte ECS (Ademe) à Saint-Rémy-lès-Chevreuse (Yvelines).

JUIN

• Les équipements dans la RT 2012. Colloque de la Compagnie nationale d’experts en génie frigorifique, génie climatique, isolation frigorifique (Cnefic) à Paris.

SEPTEMBRE

• Pompes à chaleur double service. Congrès Inpac à Paris. •Jury des Trophées de l’installateur à Paris.•Jury des Trophées de l’ingénierie performante ICO-CFP à Paris.

Cédric BeaumontDirecteur technique

A vec les derniers documents publiés dans le cadre du programme RAGE, l’année 2015 a vu la

fin d’un cycle de quatre années de travail qui a fortement mobilisé les ingénieurs et techniciens

du COSTIC. Ils ont su donner le meilleur d’eux-mêmes et méritent nos remerciements : la

qualité technique et pédagogique des documents produits fait référence.

Cette année a également été marquée par la retraite d’Armel Jégou, directeur emblématique. Il a guidé

le COSTIC à travers bien des tempêtes en gardant le cap au service de la profession. Il est certainement

l’un des plus grands défenseurs que le génie climatique ait connus et passe une retraite méritée dans

sa Bretagne natale si chère à son cœur.

Parallèlement, nous avons subi de bien tristes événements. Je voudrais rendre un hommage particulier

à Edouard Holtzweiler, jeune ingénieur qui nous a quitté en novembre dernier, bien trop tôt.

Je vous annonce également qu’en raison d’un verrou administratif et de pressions curieuses,

l’enregistrement au répertoire RNCP du titre de Ramoneur-Fumiste n’est toujours pas renouvelé. C’est

d’autant plus incompréhensible que cette profession désire monter en puissance, que la demande de

stages qualifiants reste élevée et que les emplois sont là.

Malgré ce contexte difficile, nous avons entamé l’année 2016 avec beaucoup de projets et d’espoirs.

Tout en conservant notre ADN au service du Génie Climatique, nous avons prévu de nouveaux services

que vous découvrirez tout au long de l’année. L’expertise du COSTIC est en marche...

LE COSTIC Y ÉTAIT EN 2015

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Une grande expérience de la profession

Serge Faivre-Pierret Président

OCTOBRE

• Réunion de restitution pour Valophis.• Les systèmes hybrides, les besoins d’ECS. Congrès UECF

à Strasbourg.•Journée Technique ventilation. Congrès UECF à Strasbourg.

NOVEMBRE

•Les pompes à chaleur. 5 à 7 de l’éco-construction à Lyon.• Appareils divisés à bois, commissionnement. Conférences

Interclima à Paris.• Régulation et programmation. Atelier Agence locale de

l’énergie et du climat.•Le commissionnement. Hydrotis à Nancy.• La micro-cogénération. Rencontres nationales des Espaces

Info-énergie à Angers.

COMITÉ DE DIRECTION

• Serge Haouizée, Directeur général

• Cédric Beaumont, Directeur technique

• Marie-Hélène Huzé, Directeur technique adjoint

• Laurent Gonnard, Responsable administratif

DÉCEMBRE

• Le comptage d’énergie. 2ème journée d’échanges des économes de flux de l’enseignement supérieur à Paris.

Marie-Hélène HuzéDirecteur technique adjoint

Serge Faivre-Pierret a pris la présidence du COSTIC en avril

2014. Entrepreneur impliqué dans la vie des organisations

professionnelles depuis de nombreuses années, il a notamment

présidé l’Union climatique de France (UCF) de 1998 à 2004, devenue

depuis l’Union des entreprises de génie climatique et énergétique de

France (UECF-FFB). À ce titre, il est administrateur du COSTIC depuis

1998 et président honoraire de l’UECF-FFB, aujourd’hui présidée par

Gérald Gallier.

Pendant 43 ans à la tête de plusieurs entreprises de génie climatique

à Dole et Lons-le-Saulnier dans le Jura, il a successivement assumé

différents mandats au sein des organisations professionnelles

régionales, parmi lesquels la présidence de la Fédération régionale

du bâtiment (FRB) de Franche Comté ou la vice-présidence de

la Chambre de commerce et d’industrie du Jura. Il se consacre

exclusivement au COSTIC depuis son élection.

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AUDITS ET EXPERTISES TECHNIQUESIl n’est pas toujours très simple de savoir pourquoi une installation ne fonctionne pas comme elle le devrait. Avec nos équipes, nos matériels et notre expérience, nous réalisons régulièrement des audits ou des expertises d’installations neuves ou existantes, un peu partout en France…

Comment optimiser une chaufferie existante de 2,3 MW ?

Pour moderniser sa chaufferie, la rendre plus performante et faire des économies d’énergie, un centre technique souhaite investir dans une chaudière à condensation. La chaufferie existante comprend deux chaudières classiques pour une puissance de 2,3 MW. Mais est-ce que l’installation hydraulique est bien adaptée à la condensation ? Interrogées pour ce diagnostic, nos équipes ont d’abord réalisé un audit réglementaire de la chaufferie. Du fait de sa puissance supérieure à 2 MW, celle-ci doit respecter les prescriptions des Installations Classées pour la Protection de l’Environnement soumises à déclaration (Arrêté du 25 juillet 1997 modifié, dit arrêté PIC). Elle doit aussi répondre à des contraintes spécifiques car elle est installée en sous-sol d’un bâtiment comprenant des bureaux. Ensuite, nous avons réalisé l’audit technique proprement dit : identification des réseaux, des niveaux de températures, des débits, etc. Il s’avère qu’ajouter une chaudière à condensation pour gérer la demande en demi-saison est possible. Des mesures ont permis de vérifier l’existence des débits minimum à respecter pour le fonctionnement des générateurs. Concrètement, nous avons formulés des propositions pour mettre la chaufferie en conformité avec la réglementation. Ensuite, nous avons validé l’installation d’une chaudière à condensation tout en suggérant l’utilisation d’une chaudière à 4 piquages. Elle sera mieux adaptée dans cette configuration où cohabitent des circuits à haute température constante avec des circuits de chauffage régulés.

D’où venaient les dysfonctionnements ?

Un bailleur social spécialisé dans l’insertion a utilisé un réseau de chaleur pour alimenter deux nouveaux bâtiments à basse consommation, abritant un total de 9 logements. Les bâtiments sont raccordés à une sous-station. Spécialisé en projets d’éco-construction, le bailleur n’avait jamais utilisé ce type de source d’énergie. Lors de la première saison de chauffe, certains habitants se plaignent d’un manque de chauffage et des températures de stockage d’ECS insuffisantes sont observées. Le bailleur décide alors de faire appel au COSTIC. Il souhaite un audit indépendant sur les dysfonctionnements, mais aussi un accompagnement pour mieux comprendre les spécificités de ce type d’installation.

Dans un premier temps, l’équipe du COSTIC analyse la conception de l’installation, puis contrôle le dimensionnement et vérifie la mise en œuvre dans les parties visibles (une partie des canalisations est enterrée). Pour savoir ce qui se passe exactement au moment des soutirages, en plus de mesures ponctuelles, notre équipe met en place une instrumentation et enregistre pendant une journée complète les valeurs de températures. Elle met finalement en évidence un certain nombre de défauts, à la fois de conception, de mise en œuvre et de mise au point. Les problèmes côté ECS sont principalement liés au bouclage, la question de la température de stockage ayant été réglée entre-temps par l’installateur. Les gaines techniques en ECS ne sont pas calorifugées. Il manque des organes d’équilibrage, aussi bien pour le chauffage que pour l’ECS, un problème de paramétrage du régulateur existe également en chauffage. Au passage, notre expertise révèle quelques non-conformités réglementaires sans rapport avec le dysfonctionnement : absence de disconnecteur et risque de brûlure… Le rapport remis au bailleur social lui permet de faire avancer la résolution des problèmes et d’améliorer ses connaissances pour une prochaine expérience.

Prestations techniques

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Enquête sur l’origine d’une condensation anormale en chambre froide

Des problèmes de condensation sont apparus à l’intérieur des parois d’une chambre froide de 1 300 m² maintenue à 5 °C. Le concours du COSTIC a été sollicité dans le cadre d’une expertise judiciaire. Mais ces phénomènes étant particulièrement complexes, des moyens de mesures ont dû être engagés. Une équipe composée de trois ingénieurs et techniciens s’est rendue sur place. Les conditions de température et d’humidité ont été enregistrées pendant trois mois, d’août à octobre. Il fallait réussir à déterminer où, quand et comment se produit la condensation. Des mesures ont été réalisées derrière l’isolant, en surface des poutres et sur les parois isolantes. Deux poutres sont instrumentées sur un total de sept, avec trois zones par poutre et des mesures à deux hauteurs différentes. Le COSTIC a déployé ses moyens de mesure : deux centrales d’acquisition, 10 thermo-hygromètres, 28 thermocouples. Les enregistrements ont permis de mettre en évidence les phénomènes de condensation, à différents endroits et notamment sur les parties basses des poutres isolées.

À la suite de l’intoxication au monoxyde de carbone d’une famille, le COSTIC a été sollicité par l’expert dans le cadre de la procédure judiciaire pour effectuer des mesures et des constatations en présences des parties. L’origine suspectée est la chaudière à gaz à tirage naturel (type B11). Deux ingénieurs du COSTIC se sont déplacés sur site. Nous avons testé la chaudière, la fumisterie, l’amenée d’air et effectué des mesures dans l’ambiance. Un large panel d’appareils de mesures a été utilisé : analyseur de combustion, mesureur de CO, caméra d’inspection, sonde de température, mètre laser, anémomètre... Nous avons pu constater l’encrassement et l’obstruction du corps de chauffe avec pour effet le refoulement des fumées. À pleine charge, en production d’eau chaude

sanitaire, la concentration de monoxyde de carbone dans les fumées est de 9 000 ppm. Elle atteint 40 000 ppm avant le dispositif anti-refoulement, mais moins de 10 ppm dans l’ambiance… L’inspection du conduit de fumée a révélé des non conformités : distances de sécurité, diamètre non constant, non-respect de l’arrêté du 22 octobre 1969 relatif aux conduits de fumée desservant des logements…

Un soutien technique pour l’expert judiciaire

Le COSTIC a été appelé par un expert judiciaire à intervenir comme « sapiteur ». Rénovée récemment, l’installation de chauffage de la mairie d’une commune ne fonctionne pas. Le système de traitement d’air double flux avec récupération d’énergie par échangeur à roue n’a jamais fait l’objet d’un procès-verbal de réception… Après un état des lieux des installations et quelques mesures, nous avons rapidement constaté que les circulateurs n’étaient pas raccordés électriquement… Mais une fois corrigée, l’installation ne fonctionne toujours pas correctement. Des mesures de débits d’air sont alors effectuées au moyen d’anémomètres à fil chaud et de cônes de mesure, des mesures de températures avec des thermomètres à contact et d’ambiance… Résultat : il y a un effet de recyclage entre le soufflage et la reprise de l’air ; la consigne de température n’étant pas atteinte, la récupération d’énergie ne peut pas fonctionner normalement et, sur le plan hydraulique, la bouteille de découplage ne stratifie pas correctement, générant une perte de puissance… En dehors des défauts de mise en œuvre, des interrogations subsistent sur le dimensionnement et la mise au point de l’installation qui devraient être étudiés dans une seconde phase.

Monoxyde de carbone : nos mesures établissent des faits

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Une nouvelle technologie est-elle réellement plus efficace ?

TESTS TECHNIQUES POUR DES INDUSTRIELSQuelle est l’efficacité réelle d’un produit, comment se caractérise-t-il, est-il conforme aux réglementations ? Avec ses capacités d’essais, de mesures et sa maîtrise de la réglementation, le COSTIC accompagne des industriels.

Climat extrême : fonctionnement validé en chambre climatique !

Dans le cadre d’un projet de construction en Russie, un fabricant de matériels de ventilation doit convaincre le maître d’ouvrage que son équipement fonctionnera dans les conditions climatiques extrêmes. L’interrogation concerne plus particulièrement le comportement de la grille pare-pluie d’une centrale de traitement d’air lorsqu’elle est prise en glace. Connu des protagonistes, le COSTIC s’impose comme un partenaire de confiance pour effectuer cette vérification. Une équipe met alors en place un banc d’essais spécifique. Installé dans notre cellule climatique, l’équipement est testé dans une plage de températures variant de - 20 °C à - 5 °C et une humidité

relative de 95 %. La pression et la vitesse d’air sont contrôlées. Toutes les données sont enregistrées en continue grâce à une centrale d’acquisition. Résultat : dans les conditions les plus défavorables (- 5 °C et 95 % HR), le temps nécessaire aux cordons chauffants pour parvenir à dégivrer la grille est satisfaisant. Un résultat rassurant et objectif qui donne satisfaction au maître d’ouvrage. Pour le fabricant, c’est l’assurance de pouvoir poursuivre son projet.

D’origine étrangère, un nouveau produit sera-t-il commercialisable en France ?

Un fabricant envisage de distribuer en France un nouveau produit imaginé par une filiale étrangère. Cet appareil permettrait d’économiser l’eau au point de puisage. Mais le fabricant s’interroge sur les particularités techniques : sont-elles compatibles avec la réglementation française ? Fort de son expertise de l’eau chaude sanitaire encore, le COSTIC est déjà un interlocuteur de l’industriel qui nous confie cette mission. Il s’agit de rechercher et d’analyser l’ensemble des textes réglementaires et para-réglementaires qui concernerait ce produit. Dans un rapport, nos experts livrent leurs interprétations de ces textes, notamment la définition même de l’eau froide dans la réglementation française. L’avis rendu par nos experts doit permettre au fabricant de prendre sa décision sur la commercialisation ou non de son nouveau produit dans l’Hexagone…

Un fabricant a demandé au COSTIC de caractériser le fonctionnement de son nouveau robinet thermostatique équipé d’un limiteur de débit, avec bague de réglage. Pour le fabricant, l’objectif est à la fois de valider le fonctionnement du robinet et de comparer cette technologie à trois autres types de robinets.Le COSTIC a donc imaginé un banc d’essais sur-mesure. Celui-ci représente une installation de chauffage bitube à eau chaude, avec 6 branches qui simulent chacune un émetteur. La branche la plus éloignée du circulateur est la plus défavorisée hydrauliquement. Les variations de pression différentielle par fermeture des autres branches y sont les plus importantes. Elle a donc été équipée d’un débitmètre électromagnétique et d’un capteur de pression différentielle pour le robinet testé. Les mesures sont enregistrées toutes les 10 secondes grâce à une centrale d’acquisition. Les quatre technologies ont été éprouvées chacune à leur tour, en fermant progressivement les branches, dans différentes configurations de débits initiaux, et de réglage du circulateur à vitesse variable (HMT constante ou proportionnelle). Ces essais ont confirmé la stabilité des résultats avec le nouveau produit. Le pré-réglage du débit est assez proche de la réalité du débit obtenu. Le débit reste stable lorsque la pression différentielle évolue. La comparaison avec les robinets thermostatiques standard sur ce même banc confirme les avantages de cette nouvelle technologie.

Prestations techniques

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Un dossier titre V « opération » validé

Dans le cadre de son projet de construction de logements collectifs, un maître d’ouvrage a fait une demande d’obtention de label. Mais la solution de production de chauffage et d’eau chaude sanitaire choisie n’est pas valorisée par le calcul réglementaire RT2012. Pour le certificateur, la solution passe par l’obtention d’un titre V « opération ». C’est ainsi que le maître d’ouvrage a chargé le COSTIC de formaliser cette demande permettant de chiffrer le bénéfice réglementaire de la solution retenue. Il a fallu élaborer une stratégie de calcul du système, préparer des modèles et effectuer le calcul de Cep. Différents outils informatiques ont dû être utilisés. Le titre V « opération » a été obtenu, après deux échanges entre nous et la commission d’attribution.

MAITRE D’OUVRAGE : L’ APPUI TECHNIQUE DU COSTICTrès régulièrement, le COSTIC vient en appui d’un maître d’ouvrage en lui apportant l’expertise techniques et les conseils dont il peut avoir besoin. Le champ est vaste, du simple retour d’expé-rience, à la demande de titre V, en passant par l’accompagnement au commissionnement…

Le service technique d’un bailleur publique gère un parc de chaudières important. Il est constamment à la recherche d’une meilleure efficacité énergétique. Le moindre gain peut représenter quelques milliers d’euros d’économie sur la facture. Mais il s’interroge sur l’efficacité de produits commercialisés : quel peut être l’impact d’aimants placés sur la conduite d’alimentation en gaz sur la performance d’une chaudière ? Pour obtenir une réponse, il fournit des produits pour des essais au COSTIC. Une équipe de trois ingénieurs utilise la chaudière du banc de formation du COSTIC qui correspond le mieux au parc du maître d’ouvrage. Un protocole d’essai rigoureux est conçu avec des moyens de mesure spécifiques : centrale d’acquisition, débitmètre, sonde de température (eau, air et gaz), compteur de gaz, capteur de pression et analyseur de combustion.Menés à leur terme, ces essais ne permettent pas de conclure à l’efficacité des aimants. L’évolution du rendement de la chaudière reste compris dans la plage d’incertitude de la mesure. Par ailleurs, les évolutions ne sont ni prévisibles, ni reproductibles. L’équipe chargée d’évaluer les dispositifs ne se contente pas de ces résultats. Elle pousse les investigations en utilisant cette fois un analyseur de pouvoir de combustion supérieur (PCS) en continu. Mais cette démarche ne permet pas d’enregistrer un résultat différent.

Les aimants sur les conduites de gaz

ont-ils un effet mesurable ?

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La ville de Nîmes parie sur le commissionnement

La ville de Nîmes souhaite que les bâtiments dont elle à la charge se caractérisent par des performances conformes à celles attendues. Mais les paramètres à maîtriser sont nombreux. Comment faire concrètement ? Elle s’est donc intéressée au commissionnement des installations, sollicitant l’appui et l’expérience du COSTIC. Nos études sont effectivement focalisées depuis de nombreuses années sur la performance réelle des installations et sur le commissionnement, c’est-à-dire l’ensemble des tâches à mener à tous les stades d’un projet pour atteindre la performance contractuelle et la maintenir. Ensemble, nous avons commencé par analyser les cahiers des charges existants de la ville afin d’identifier les clauses complémentaires indispensables. Puis nous avons établi un Plan de commissionnement et travaillé sur de nouveaux outils qui se sont quasiment imposés d’eux-mêmes : le Tableau de bord de suivi et le Registre des problèmes. Ils sont au service de l’agent de commissionnement qui s’impose comme le garant du processus.

MONTAGE&

PROGRAMMATIONCONCEPTION

CCTP

RÉALISATION PRÉ-EXPLOITATION

PRÉ-EXPLOITATION

EXPLOITATIONCOURANTE

RÉCEPTION

Les outils de l’agent de commissionnement

Plan de commissionnementRegistre de problèmes / Tableau de bord de suivi

Parachêvement des réglagesMise en main aux usagersFormation des intervenantsMise en place de la maintenance

AutocontrôleMise au point DOE

DIUODUEM Du montage d’un projet de construction à l’exploitation d’un bâtiment,

le plan de commissionnement prévoit les phases clés pour assurer la performance. La nomination d’un agent de commissionnement parait nécessaire ainsi que l’introduction d’une phase de pré-exploitation des ouvrages.

Quelle performance réelle pour les chaudières à condensation ?

Le niveau de performance nominal des chaudières à condensation en laboratoire est connu. Mais en situation d’utilisation réelle, que devient-il ? Quel est le niveau de rendement global de l’installation ? Pour l’Ademe, six suivis instrumentés de chaudières à condensation en maison individuelle se sont terminés l’an dernier. Ils ont montré que le rendement global sur Pouvoir calorifique supérieur (PCS) s’échelonne d’un peu moins de 70 % à un peu plus de 90 %. Celui-ci résulte à la fois de la performance en chauffage et en production d’eau chaude sanitaire, la performance en ECS étant inférieure.

SUIVIS INSTRUMENTÉSLe COSTIC a développé une grande expérience du suivi du comportement réel des installa-tions et des bâtiments. Nous avons dépassé la centaine de suivis instrumentés. Notre expérience recoupe de nombreuses technologies d’équipements, sur tous types de bâtiments et pour des climats variés… En 2015, cette expérience s’enrichit encore avec des systèmes solaires combinés en Bretagne, des pompes à chaleur hybrides en collectif, de nouvelles pompes à chaleur à gaz, de la cogénération, de la production d’électricité en tertiaire...

Le Plan de commissionnement détaille la procédure, les actions à mener à chaque phase du projet ainsi que le rôle de chacun des intervenants. Le Registre des problèmes centralise pour sa part toutes les difficultés que chaque acteur peut rencontrer. Objectifs : ne rien laisser au hasard, apporter des solutions à toutes les questions. Le nouveau CCTP de la ville intègre non seulement les spécifications techniques, mais aussi les actions d’autocontrôle et de mise au point que le COSTIC connaît bien, avec les documents qui en attestent. Il ne s’arrête pas là et précise aussi les documents à remettre lors de la réception, les spécifications d’exploitation et de maintenance, les formations nécessaires, l’information à apporter aux usagers… Cette démarche pionnière permet de révolutionner les pratiques de la ville. Elle va être appliquée sur les nouveaux projets. L’expérience acquise a permis au COSTIC d’aller encore plus loin dans la pratique du commissionnement.

Prestations techniquesMAITRE D’OUVRAGE : L’ APPUI TECHNIQUE AU COSTIC (suite...)

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Les mesures de confort intérieur, comme la température, l’hygrométrie et le taux de dioxyde de carbone donnent des enseignements très précis sur le bon fonctionnement des installations.

Villavenir : consommations réelles entre 25 et 50 kWh/m².an

En matière de bâtiments à basse consommation, la Fédération française du bâtiment a mis en évidence le savoir-faire des entreprises à travers des opérations pilotes baptisées Villavenir dans différentes régions de France. En Champagne-Ardenne, des logements séniors et des logements sociaux ont été réalisés. Le défi ne se limitait pas à la construction. Il s’agissait aussi d’évaluer la performance réelle en exploitation des bâtiments. Cette mission a été confiée au COSTIC. Nous avons mesuré les données d’exploitation pendant une année.Nos ingénieurs ont d’abord établi un plan de comptage adapté et identifié les grandeurs à mesurer : climat extérieur (température et ensoleillement), confort intérieur (température, hygrométrie et dioxyde de carbone CO

2), électricité (général, VMC, éclairage, poêle,

sèche-serviette, appoint ECS le cas échéant), quantité d’eau froide, d’eau chaude sanitaire et de chauffage, consommation de granulés pour les poêles...

Deux des 15 logements séniors ont été instrumentés. Ils sont équipés de combinés compacts avec chaudière gaz et chauffe-eau solaire individuel, avec une ventilation simple flux hygro B. Les pavillons sociaux comprennent pour leur part un poêle à granulés, un chauffe-eau solaire individuel à appoint électrique et une VMC double flux. .Notre suivi montre que le pari de l’opération Villavenir est gagné. L‘étude révèle une consommation réelle comprise entre 25 et 50 kWhep/m².an avec des comportements d’utilisateurs très différents. Le confort est jugé très satisfaisant même si l’étude a aussi révélé un surdimensionnement des installations solaires et des défauts de maîtrise du poêle à bois (surpuissance, absence d’informations données aux utilisateurs). Dans les logements sociaux, le premier poste de consommation est celui des usages courants de l’électricité (dits spécifiques). Des enseignements précis et riches pour les professionnels de la région.

Quatre installations pour un guide pompes à chaleur à gaz

Les pompes à chaleur à absorption ne sont pas encore une technologie courante. Les professionnels ont encore besoin de tirer les enseignements des installations pilotes. Que deviennent en particulier les performances réelles une fois installées dans des conditions d’exploitation ? Quatre types de bâtiment ont fait l’objet d’un suivi instrumenté pendant des périodes longues : une crèche, des logements collectifs, et une école. Objectif : acquérir l’expérience nécessaire pour perfectionner le fonctionnement de ce type de matériels.

Les travaux du COSTIC sur ces quatre bâtiments se traduisent par des points de vigilances aussi bien à la conception, qu’à la mise en œuvre et à l’exploitation. À la conception, notre étude recommande par exemple de positionner idéalement le régime d’eau d’appoint 10 K en dessous du régime de la pompe à chaleur ou, à défaut, à un régime identique. Jamais au-dessus. Autre exemple côté installation, utiliser des flexibles pour le gaz et l’eau. Dernier exemple : à la mise en service, il faut vérifier l’asservissement des circulateurs du primaire.Les enseignements tirés de ces suivis instrumentés ont permis d’écrire le guide pompes à chaleur à gaz dans le cadre du Programme règle de l’art grenelle environnement, disponible sur le site du COSTIC.

Téléchargez le document sur www.costic.com

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Quelle est la réalité des bâtiments tertiaires performants ?

La chaudière à bois de l’hôtel couvre 35 % des besoins.

Nous travaillons régulièrement pour le compte de l’Ademe en Rhône-Alpes. Très active, la Région a réalisé de nombreux bâtiments démonstrateurs, notamment dans le domaine du tertiaire. En 2015, nous avons terminé une campagne de deux années d’enregistrements visant à évaluer le fonctionnement de 5 bâtiments tertiaires différents : deux écoles, une salle communale polyvalente, un hôtel quatre étoiles et un établissement d’hébergement pour personnes âgées dépendantes (Ehpad). Le suivi portait sur les fluides et les consommations réglementaires (chauffage, ventilation, ECS, auxiliaires, rafraîchissement). Notre rapport montre des consommations (tous usages) qui s’échelonnent de 86 kWhep/m².an (pour une école, dont 85 % pour les usages réglementaires) à 265 kWhep/m².an (pour l’hôtel, dont seulement 30 % pour les usages réglementaires hors éclairage). L’étude est aussi riche d’enseignements sur les équipements techniques : pompes à chaleur géothermiques, chaudières bois, pompes à chaleur à absorption, ventilation double flux, hydraulique et régulation…

Dans le cadre d’études qui se sont terminées l’an dernier, nous avons mis en place une campagne de mesure de deux ans sur les bâtiments à basse consommation (BBC) d’un maître d’ouvrage. Objectif : mesurer les consommations et le confort réel. La problématique est double. La première est de connaître l’écart qui peut exister entre la performance conventionnelle et la réalité. La deuxième est de vérifier que la performance ne se fait pas au détriment du confort des occupants. Pour le même maître d’ouvrage, nos équipes ont mis en place le suivi de trois types de bâtiments, avec des données de fonctionnement enregistrées sur deux ans : des logements collectifs, plusieurs maisons individuelles et deux bâtiments collectifs rigoureusement identiques dont on a comparé les systèmes de ventilation (un simple flux et un double flux).Pour le maître d’ouvrage, les enseignements ont été nombreux et concrets. Par exemple, sur les logements collectifs, les déperditions des parois sont plus importantes que prévues, et avec 22 °C en moyenne, la demande de confort est élevée. Le chauffage reste donc un poste important de consommation. Le besoin d’eau chaude sanitaire est lui aussi élevé (50 litres à 40 °C par jour et par personne). La production du système solaire thermique est sous-dimensionnée mais fonctionne correctement (taux de couverture 35 %, productivité 350 kWh utile/m².an). Globalement, si le niveau de confort est jugé satisfaisant, l’étude révèle des points d’amélioration : certains radiateurs restent froids, certains ressentent le besoin d’ouvrir les fenêtres pour aérer, des entrées d’air sont ressentis comme source d’inconfort…Dans les logements individuels, le bilan fait ressortir la performance des chaudières, des chauffe-eau solaires, de la ventilation et de l’éclairage… Le tout en fonction de l’utilisation réelle des occupants, très variable. Enfin, l’expérience de ventilation en logements collectifs a livré des indications très intéressantes. Comme le fait, par exemple, que la double flux génère un gain de 18 % sur les besoins de chauffage. En contrepartie, elle génère aussi une plus grande consommation électrique et davantage d’entretien…

Des retours sur l’utilisation réelle

des bâtiments performants

Prestations techniquesSUIVIS INSTRUMENTÉS (suite...)

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Schéma de principe

Dans les bâtiments performants, c’est en été que les risques d’inconfort sont les plus élevés. Le calcul réglementaire actuel de la Tic ne rend pas suffisamment compte des paramètres qui influencent ce confort.

Bâtiments performants : les paramètres du confort d’été

L’association Energies & Avenir a confiée au COSTIC une étude sur les paramètres clés du confort thermique des occupants. Deux types de bâtiments ont été étudiés : une maison individuelle de 105 m² à 2 niveaux et un bâtiment collectif de 1 750 m² sur 4 niveaux. Le bâtiment collectif comprend 28 logements (de 40 et 94 m²). L’étude

ECS avec stockage primaire : une production plus efficace que l’instantané

est à la fois théorique et pratique. Elle se base sur des simulations thermiques dynamiques faisant varier différents paramètres sous différents climats : à Carpentras (zone H2d), à Trappes (zone H1a) et à La Rochelle (zone H2b). Mais comme ces bâtiments sont aussi des bâtiments réels qui ont déjà fait l’objet de suivis instrumentés, il a été possible de croiser les résultats des simulations avec le ressenti réel des occupants.La simulation dynamique permet de mettre en évidence les paramètres qui influencent le confort. C’est l’orientation du bâtiment, le choix d’une inertie thermique adaptée à la zone, la gestion des apports solaires, la gestion des apports internes ou encore l’ouverture des fenêtres les nuits d’été lorsque la température extérieure chute… Ces résultats sont proches des données réelles enregistrées. Ils montrent un faible niveau d’inconfort dans les bâtiments bien conçus. Dans la réglementation thermique actuelle, le confort d’été est défini par la Température intérieure conventionnelle (Tic). Celle-ci doit rester inférieure à la Tic d’un bâtiment de référence. L’étude montre que ce calcul réglementaire de la Tic est principalement influencé par deux paramètres : l’inertie et le facteur solaire des baies vitrées. Il est donc loin de prendre en compte la totalité des paramètres qui influencent réellement le confort d’été, ceux qui ont été mis en évidence par les simulations thermiques dynamiques. Une piste de réflexion pour une meilleure prise en compte du confort d’été dans la future réglementation thermique ?

Dans quelle mesure un système de production instantanée d’eau chaude sanitaire (ECS) à partir d’un ballon de stockage primaire est-il plus performant qu’un système de production instantané direct ? Comment faut-il dimensionner le ballon ? Ce sont les questions aux-quelles l’UECF-FFB a demandé au COSTIC de répondre. Les entre-prises et les bureaux d’études y sont régulièrement confrontés. Ce sont des solutions commercialisées par différents fabricants avec deux variantes : échangeur à plaques externe ou échangeur ser-pentin noyé dans le ballon. L’étude montre que deux paramètres ont

Études & Recherches

Les études et recherches sont l’un des piliers traditionnels de l’activité du COSTIC. Elles ont repré-senté 42 % de l’activité l’an dernier.

une influence sur le dimensionnement du système : les caractéristiques de l’échangeur et la durée de recharge du ballon. En terme de performance éner-gétique, si le stockage primaire génère des pertes thermiques, il permet aussi un meilleur taux de charge de la chau-dière, été comme hiver. Cette solution induit une diminution de la puissance de la chaudière pour la production

instantanée, et donc une réduction des coûts d’investissement. La puissance nécessaire peut être jusqu’à trois fois moins importante. La production d’ECS avec ballon de stockage primaire est donc un système à préconiser en collectif.Pour cette mission, le COSTIC a étudié les méthodes de dimensionne-ment proposées par les fabricants et modélisé le système à l’aide de la simulation thermique dynamique. Nous avons également jeté les bases de méthodes de dimensionnement en fonction de la configu-ration du ballon.

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Stockage de l’énergie : les technologies en 15 fiches

Aujourd’hui, en France, l’adéquation entre la production d’électricité et la consommation sur le réseau est plutôt bonne. Mais cela va changer. L’équilibre entre l’offre et la demande d’électricité va devenir de plus en plus fragile à mesure que la recherche d’autonomie énergétique va progresser. Celle-ci pousse notamment au développement des énergies renouvelables, centralisées ou décentralisées (éolien, solaire photovoltaïque, etc.). Par définition, ces énergies sont intermittentes. C’est aussi la recherche de bâtiments à énergie positive qui va favoriser une production décentralisée. Une des solutions pour s’adapter sera de stocker l’électricité ou l’énergie thermique. Réalisée pour le compte de la

Pour réussir des bâtiments passifs ou à énergie positive, la récupération d’énergie sous toutes ses formes jouera un rôle décisif. Mais sur l’air ou sur l’eau ? Avec quel système ? Pour quelle efficacité ? Plusieurs études sur l’utilisation de ces technologies émergentes ont été menées en 2015, sous différents angles : technique, énergétique, réglementaire, économique... Il existe déjà sur le marché de nombreux systèmes. La récupération d’énergie se pratique en tertiaire, logements collectifs ou individuels. Elle utilise les eaux grises (avec ou sans pompe à chaleur), les eaux usées, l’air extrait par la ventilation (notamment avec les chauffe-eau thermodynamiques), les condenseurs de machines frigorifiques, l’air qui refroidit les panneaux solaires photovoltaïques ou encore des systèmes solaires mixtes… Pour les eaux grises par exemple, il existe différents systèmes et plusieurs possibilités : préchauffage de l’eau froide, avant son entrée au générateur (moins d’énergie pour chauffer l’eau chaude), préchauffage de l’eau froide introduite au mitigeur (diminue la consommation d’eau chaude issue

du générateur) ou encore les deux à la fois. Selon la configuration retenue, l’efficacité de l’échangeur-récupérateur (horizontal ou vertical) et la consigne d’ECS (55 ou 60 °C), la récupération d’énergie sur des eaux grises à 30 °C varie de 13 % pour le cas le moins favorable à 42 %. Il est plus efficace de préchauffer l’eau froide du mitigeur que l’eau froide du générateur. Le plus efficace est encore de faire les deux à la fois. Ces systèmes bénéficient souvent d’une procédure de calcul permettant de valoriser le gain d’énergie dans le calcul réglementaire RT 2012 (Titre V). Mais il existe peu de retours sur le maintien de la performance de l’échangeur dans le temps. Côté conception-installation, il faut prévoir d’isoler les canalisations d’évacuation pour récupérer un maximum d’énergie. Il faudra également vérifier la compatibilité des matériaux, trouver le bon dimensionnement pour optimiser le coût global, et, dans certains cas, prévoir une pompe de relevage… L’étude établit un premier classement de la pertinence économique des systèmes. Celui-ci différencie évidemment la maison individuelle des logements collectifs.

Fédération française du bâtiment (FFB), une étude a donné lieu à la rédaction de 15 fiches sur les différents modes de stockage. Ces fiches décrivent la solution, présentent l’offre industrielle actuellement disponible, évoquent les projets déjà réalisés ou en cours, le contexte réglementaire existant, les points forts et les points faibles des technologies.Depuis l’été 2015, les premières batteries ont été mises au point pour stocker l’électricité solaire photovoltaïque dans la maison. À Berrien, dans le Finistère, on teste le couplage de l’éolien avec deux bassins hydrauliques, l’un en haut, l’autre en bas. L’idée est de pomper et stocker l’eau dans le bassin du haut grâce à l’électricité intermittente au moment où elle est disponible. Cette énergie sera alors disponible pour produire de l’électricité hydraulique au moment opportun.Autres solutions plus directement en rapport avec le bâtiment : des réservoirs d’eau pour un stockage inter-saisonnier d’énergie thermique en maison individuelle et petit collectif. Stockée en période de surproduction des renouvelables, l’énergie est déstockée en inter-saison. Des projets expérimentaux sont en cours. Autre solution pour du gros collectif, une cuve solide/liquide enterrée ou des forages qui permettent de stocker de l’énergie directement dans le sol en été et de la récupérer quelques mois plus tard, comme réalisé à Okotoks, au Canada, en 2007.

Douche

Préparateur ECS

Eau préchauffée

Eau froide sanitaire

Configuration « ballon » Configuration « mitigeur » Configuration « mixte »

Récupérateurde chaleur

Eau usée

Mitigeur

Douche

Eau froide sanitaire

Récupérateurde chaleur

Préparteur ECS Préparteur ECS

Eau préchauffée Eau préchauffée

Eau usée

Mitigeur

Douche

Récupérateurde chaleur

Eau usée

Eau froide sanitaire

Mitigeur

© C

OST

IC

Études & Recherches

Inventaire des solutions de récupération d’énergie

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Formation continue

Des plateformes regroupées dans un seul bâtiment

L’an dernier, à la suite du départ d’un locataire, nous avons eu l’opportunité de regrouper toutes nos plateformes de formation dans un seul bâtiment : le siège historique du COSTIC. Plus fonctionnels, ces locaux permettent une plus grande efficacité des formations et plus de confort pour les stagiaires et les membres du personnel. Ils regroupent désormais tous les équipements concernant la manipulation des fluides frigorigènes, la climatisation et le froid. De nouvelles salles consacrées à la régulation avec les bancs pédagogiques du COSTIC y ont également été créées.

Les nouveaux stages• Installateur-mainteneur d’appareils au bois (Insbois) / 30 jours.• Mise en œuvre et maintenance des systèmes de désenfumage naturel

(DESENF) / 7 jours.•Perfectionnement au soudage procédé TIG (B18) / 5 jours.• Mise en service et maintenance des chaudières à condensation de petites

puissances (D06) / 4 jours.•Perfectionnement en ramonage des conduits de fumée (D20) / 4 jours.• Équipements frigorifiques à fluides naturels – Mise en service et

maintenance (E20) / 3 jours.• Habilitation électrique basse tension (El08) / 2/3 jours.• Recyclage des habilitations électriques basse tension (El09) / 1/3 jours.• Mise en service et réglage des Pompes à Chaleur à haute température

(F15) / 3 jours.• Les équipements émergents du génie climatique (GC14) / 2 jours.• Choix et mise en œuvre des chauffe-eau thermodynamiques – QualiPAC

CETI (GC16) / 2 jours.• Installation d’un système solaire collectif de production d’eau chaude

sanitaire – Socol installateurs (GC23) / 4 jours.• Conception et mise au point des réseaux hydrauliques à vitesse variable

(R07) / 3 jours.• Performances des systèmes de production d’électricité de petite

puissance (R40) / 2 jours.

PROGRAMME 2016Journées techniques du COSTICUne journée au cœur de Paris : ce type de formations rencontre un vif succès. 19 rendez-vous sont prévus en 2016.

27 janvier L’eau chaude sanitaire collective solaire.

10 février La régulation du chauffage à eau chaude.

2 mars Les systèmes à énergie renouvelable en application dans le bâtiment.

9 mars Les circuits hydrauliques performants.

21 mars La gestion technique du bâtiment.

3 mai Les opérations de maintenance des équipements du génie climatique.

23 mai L’optimisation des systèmes de climatisation.

1er juin Le commissionnement.

15 juin Les chaufferies au bois collectives.

28 juin Le service d’individualisation des frais de chauffage collectif.

29 juin La qualité de l’air intérieur.

14 septembre Les indicateurs du suivi énergétique.

28 septembre L’eau chaude sanitaire.

12 octobre La mesure des consommations des bâtiments.

13 octobre La rénovation des bâtiments et des équipements.

19 octobre La ventilation des bâtiments en rénovation.

10 novembre Les équipements dans les bâtiments performants.

30 novembre Le BIM pour le génie climatique.

6 décembre Les équipements émergents du génie climatique.

E-formationsDeux nouveaux stages se sont ajoutés à notre offre E-formations : initiation au froid et initiation au traitement de l’air.

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ECS : mieux prendre en compte les besoins

Dans un guide technique de 20 pages, le COSTIC rassemble l’essentiel de ce qu’il faut savoir sur Les besoins d’eau chaude sanitaire en habitat individuel

et collectif. Ce guide a été réalisé à la demande de l’Ademe et sera disponible courant 2016. Il fait la synthèse des nombreux travaux des dernières années, dans le cadre du programme Rage ou du Pacte ECS, qui ont permis d’améliorer nettement les connaissances. Le guide comporte trois parties (besoins d’un logement, besoins d’un immeuble, paramètres les plus influents). Ces derniers sont notamment le taux d’occupation ou la température d’eau froide. Dans le cas des systèmes solaires thermiques ou des pompes à chaleur, on sait que l’adéquation de la production avec les besoins réels est essentielle à l’obtention d’une performance énergétique effective.

Publications

La diffusion des connaissances est l’un des trois piliers traditionnels de l’activité du COSTIC aux côtés de la formation et des études. En 2015, cette activité a été particulièrement riche avec la publication des derniers documents du programme Rage et différents ouvrages…

42 documents techniques dans le cadre de Rage

Depuis le début du travail en 2013, 42 documents ont été produits dans le cadre du programme Règles de l’Art Grenelle Environnement (Rage). Cela représente 17 Recommandations professionnelles, qui sont considérées comme les règles de l’art pour la conception, la mise en oeuvre et la maintenance. Ont également été publiés 9 guides techniques et 16 rapports. Ces documents sont téléchargeables sur les sites du COSTIC (www.costic.com) et du Programme d’action pour la qualité de la construction et la transition énergétique (Pacte, www.programmepacte.fr).

La maîtrise de l’hydraulique conditionne la performance

Le guide « Circuits hydrauliques : composants et règles de conception » a été publié en septembre. Il comporte 130 pages structurées en quatre parties : les composants hydrauliques (chapitres 1 à 9), les règles de conception, les schémas élémentaires et les annexes. Ce document pédagogique intègre de nombreux dessins et beaucoup d’explications. Équilibrage, conception des réseaux à débit variable, diminution des pertes thermiques, optimisation des circulateurs… Les fondamentaux de l’hydraulique sont passés au crible de l’évolution des bâtiments performants, caractérisés par des faibles besoins thermiques. Les schémas élémentaires notamment permettent de comprendre le fonctionnement de différents composants d’un circuit. Exemple : l’alimentation d’un émetteur en débit variable à l’aide d’une vanne deux voies par rapport à l’alimentation à débit constant avec une vanne trois voies (dites de mélange)…

Des mesures fiables et suffisamment précises

Le guide « Compteurs et capteurs : bonnes pratiques pour choisir et installer les points de mesure » est

paru en juillet 2015. La mesure est de plus en plus nécessaire, soit pour assurer le bon fonctionnement des installations, soit pour leur suivi énergétique. Mais cela ne s’improvise pas. Le guide aborde dans un premier temps des aspects généraux : tableau des points, mesure pour la GTB, protocole PIMVP, validité des mesures. Par grandeur (température extérieure, température ambiante, débit d’eau, énergie thermique, consommation de gaz, etc.), il précise les spécificités de chacun des produits et leurs emplacements, avec des conseils de pose et d’entretien.

Le guide comprend des indications précises comme le positionnement d’une sonde de température d’eau pour obtenir une mesure suffisamment rapide afin de commander un actionneur…

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En décembre 2015 est paru le guide sur « Les chaufferies au bois ». C’est un ouvrage de référence pour la conception des chaufferies au bois dédiées à un ou plusieurs bâtiments, pour des puissances installées cumulées inférieures à 2 MW et utilisant uniquement de la biomasse à l’état naturel. Il ne concerne pas les chaufferies qui entrent dans le domaine d’application de la réglementation des Installations classées pour la protection de l’environnement (IPCE). Le document comporte 125 pages en douze chapitres. Il répond aux questions qui se posent sur le plan de la ressource en combustible, de la réglementation, de la conception et du dimensionnement (silo, puissance), en matière d’installation ou d’exploitation… Le tout avec des informations sur le génie civil, différents schémas hydrauliques types, etc. L’évacuation des produits de combustion et la valorisation des cendres constituent deux chapitres particulièrement fournis.

Un guide pour les systèmes hybrides (chaudières + pompes à chaleur)

Un guide chaudière hybrides ou pompes à chaleur hybrides en neuf et en rénovation a été publié au mois de mars 2015. Ce document de 30 pages présente les « ensembles manufacturés indissociables » associant une chaudière et une pompe à chaleur air extérieur / eau. Ces technologies émergentes évoluent rapidement et n’ont pas pu faire l’objet de recommandations professionnelles pour le moment. Le guide établit des bases pour le dimensionnement et la conception, l’installation et la mise au point, ainsi que la maintenance et l’exploitation. Il passe notamment en revue les différentes stratégies de régulation.

Pac air /eau : un calepin de chantier

À la suite des Recommandations professionnelles sur les pompes à chaleur air extérieur/eau en habitat individuel, un calepin de chantier a été publié en novembre 2015. Ce document pédagogique est destiné aux personnels de chantier. De manière illustrée, il présente les bonnes pratiques d’exécution et les composantes essentiellesdes règles de l’art en se limitant à l’installation et à la mise en service.

Commissionnement des instal-lations solaires collectives

L’optimum technico-économique d’une chaufferie bi-énergie est fonction du rapport entre la puissance bois et la puissance maximale appelée par la chaufferie. Une puissance bois correspondant à 60 % de la puissance maximale appelée est un bon compromis. Elle permet dans ce cas de couvrir 80 à 90 % des besoins de chauffage.

Autres publications dans les tuyaux• Un guide sur Les conduits collectifs en pression pour appareils au gaz

étanche a été réalisé en 2015 pour Cegibat. Il porte sur les conduits appelés 3CEp. Il est destiné aux maîtres d’ouvrage, bureaux d’études et installateurs.

• Cinq fiches d’autocontrôle sur la Ventilation naturelle assistée (VNA) ont été élaborées à la demande de la Direction de l’habitat, de l’urbanisme et des paysages (DHUP) au ministère de l’Environnement.

• Un guide multimétiers sur la Qualité de l’air intérieur à destination des entreprises du bâtiment est en cours. Il sera édité dans la collection des guides de la FFB. Il intègre notamment des fiches par métier sur les sources de pollutions sur chantier et les bonnes pratiques pour s’en protéger.

• Pour Alliance solutions fioul (ASF), un fascicule sur le « Coût des consommations d’énergie dans les bâtiments existants » a été réalisé. L’étude se place dans le cas de la rénovation des générateurs de chauffage et d’ECS en maison individuelle. Elle évalue l’apport des nouvelles générations d’appareils au fioul et des couplages aux énergies renouvelables.

• Réalisé à la demande d’Engie et du Crigen, le nouveau guide « Appareils à gaz – acoustique » est une mise à jour de l’édition précédente initulée « Acoustique dans les chaufferies ». Elle a cependant été étendue aux appareils individuels et à tous les types d’appareils à gaz (chaudières en cuisine, écogénérateurs, piles à combustibles…)

Tout sur les chaufferies au bois de moins de 2 MW

En janvier 2015 a été publié, sur le site www.solaire-collectif.fr, un guide pratique sur le Commissionnement des installations de production de chaleur solaire collective. Ce document est destiné aux maîtres d’ouvrage, bureaux d’études, installateurs et exploitants, à la demande d’Enerplan et du collectif Socol. La fiche destinée aux maîtres d’ouvrage définit les compléments nécessaires aux clauses des marchés et la façon d’inclure une démarche de commissionnement dans les appels d’offre. Ce guide comprend aussi des outils pratiques sous forme de fiches types à renseigner pour les différents stades du commissionnement (études de réalisation, mise au point statique, mise au point dynamique).

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FORMATION CONTINUE

ÉTUDES ET RECHERCHES

Les stagiaires viennent de toute la France se former au COSTIC. La répartition est bien équilibrée. Naturellement, beaucoup viennent d’Ile-de-France et des régions périphériques.

11%

8% 10%

7%25%

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FORMATION INITIALE

120(Insa de Strasbourg, Hubert Curien à Bourges et EPMI de Cergy-Pontoise)ingénieurs

8 900 Journées stagiaires

87%*

de satisfaction2 241 stagiaires

281 sessions en 2015

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La connaissance du comportement des équipe-ments et des bâtiments entiers en conditions réelles de fonctionnement sous des angles aussi différents que la performance énergétique, de confort, de qua-lité d’air intérieur, etc. est une spécialité du COSTIC depuis de nombreuses années.

suivis instrumentés d’équipements et de bâtiments.

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ACTIVITÉ DU COSTIC EN 2015

Formation continue 55%

millions d’euros4,8

Publications 4%

Formation initiale 5%

Formation continue 49%

Études et recherches 42%

Comme les ingénieurs d’études et recherches du COSTIC sont le plus souvent également formateurs, les nouvelles connaissances acquises à travers les différents travaux d’études, les prestations et les suivis instrumentés bénéficient rapidement aux stagiaires. Que ce soit en formation initiale d’ingénieur ou en formation continue.

Chiffres clés

*sur 2 000 évaluations