La présente étude montre que les consommations de chaleur et d’eau des bâtiments d’habitation pour étudiants sont assez proches de celles du secteur résidentiel collectif, par contre la consommation électrique ménagère diffère notablement.
La consommation électrique ménagère par habitant est faible dans les résidences pour étudiants, comme constatée aussi dans certains bâtiments de coopératives participatives. Ceci est probablement due à la mutualisation d’espaces et d’appareils électriques.
Les bâtiments d’habitation pour étudiants de standard THPE présentent des consommations thermiques réelles deux fois inférieures à la moyenne des résidences et foyers analysés, et à celle du secteur résidentiel collectif genevois. La construction selon des exigences sévères induit donc des faibles consommations réelles.
Malgré les ressemblances observées entre le sous-secteur d’habitation pour étudiants et le secteur résidentiel collectif, il est important de prendre en compte les caractéristiques spécifiques de ces bâtiments lors de la phase de planification, en particulier : une surface par habitant moins élevée et une occupation variable (ex. vacances universitaires). Pour l’estimation des besoins de chaleur pour l’eau chaude, une approche par type d’utilisation du bâtiment et par nombre d’habitants semble être plus pertinente que la recommandation SIA 380/1 qui se base actuellement sur la surface chauffée.
L’analyse de l’étude de cas montre que les besoins de chaleur prévus en condition standard d’utilisation sont largement dépassés, de même que pour l’indice Minergie. Ce constat est également confirmé dans des études récentes menées sur l’écart de performance dans les bâtiments résidentiels collectifs. L’écart entre les besoins réels et prévus de chauffage est surtout lié au taux de renouvellement d’air élevé (ventilation mécanique et aération par les fenêtres), à la température intérieure légèrement supérieure à la valeur standard et à des apports solaires plus faibles (effet ombrage et voilage). Il y a un potentiel d’optimisation de la performance énergétique réelle.
Parmi les pistes d’amélioration de la performance, des solutions techniques comme par exemple l’utilisation des robinetteries et brise-jets limitant le débit d’eau et encore des appareils électroménagers efficients peuvent contribuer à diminuer les consommations. Pour des endroits partagés et sans responsabilité claire, une automatisation simple et bien réglée peut être utile (ex.
détecteurs de mouvement pour les couloirs).
L’étude a montré l’importance d’améliorer les pratiques liées à l’exploitation et à l’utilisation des bâtiments.
Pour que les exploitants puissent s’assurer du bon fonctionnement des systèmes techniques du bâtiment, il est primordial que les concepteurs les informent sur les systèmes, réglages et contrôles à effectuer. Dans le sens inverse, il est également important qu’il y ait un feedback de l’exploitation à la conception.
L’exemple du bâtiment « Pavillons » montre qu’il il est important de veiller à des réglages adéquats.
Notamment l’équilibrage hydraulique, l’optimisation des courbes de chauffe et l’ajustement des débits de ventilation aux besoins réels du bâtiment peuvent aider à diminuer la consommation.
Un meilleur suivi de la performance énergétique (par exemple par le biais d’alerte automatique) auraient permis d’identifier la panne de l’installation solaire thermique découverte dans le cadre de cette étude. Seul un suivi régulier des installations permet d’identifier des défauts de fonctionnement et des dérives de consommation, et d’intervenir rapidement dans un but d’optimisation.
25
Dans le canton de Genève, il est obligatoire d’installer des panneaux solaires thermiques en cas de nouvelle construction ou en cas de réfection de toiture, mais il n’y a jusque-là pas d’obligation de vérifier la production de ces derniers. Par exemple, la productivité de l’installation solaire pourrait être demandée annuellement, en même temps que l’IDC. Cet indice ne différencie actuellement pas la part chauffage de celle de l’ECS, et ne comptabilise non plus l’énergie fournie par les installations solaires thermiques. Parmi les pistes d’amélioration, il serait intéressant de connaître les indices séparés pour le chauffage et pour l’ECS, et de distinguer la part renouvelable de la part fossile.
En plus des indices, une indication de valeurs de référence de périodes antérieures et de bâtiments similaires (issus de benchmarks) sur les feuilles d’indices et sur les factures énergétiques, ainsi que sur les charges de chauffage, pourrait aider aux consommateurs de s’orienter et d’entreprendre des mesures d’économies.
Enfin, il est primordial que les habitants soient informés sur l’usage correct des systèmes mis en place afin d’améliorer leur comportement (ex. éviter l’ouverture prolongée des fenêtres ou le changement de réglages des vannes thermostatiques).
Dans le cas de bâtiments pour étudiants, qui se caractérisent par un renouvellement fréquent des étudiants, des campagnes de sensibilisation effectuées de façon régulière ainsi que des concours d’économies d’énergie peuvent contribuer à une réduction de la consommation d’énergie. A ce propos, la nomination d’ambassadeurs pour accompagner ce processus et informer les nouveaux arrivants peut être utile.
26
Remerciements
Les auteurs tiennent à remercier spécialement La Ciguë, l’architecte S. Nydegger et le bureau d’ingénieurs Putallaz pour leur transparence et l’accès aux données utilisées pour l’étude de cas. Un grand merci aux gestionnaires des résidences et foyers d’avoir permis l’accès aux données sur leurs bâtiments, sans lesquels une analyse comparative n’aurait pas été possible. Merci également à toutes les personnes qui ont aidé pour les mesures, l’analyse et le rapport.
Tags
logement étudiant ; performance gap ; performance énergétique ; consommation d’énergie ; IDC ; électricité ; eau
Liste de figures
Figure 1: Bâtiment des Pavillons : Vue depuis la rue, installation solaire, plans des étages chambres et
séjours/cuisines ... 4
Figure 2: Photos de quelques bâtiments d’habitation pour étudiants inclus dans l'analyse comparative ... 5
Figure 3: Diagramme de Sankey du bâtiment « Pavillons », moyenne 2010-11/2011-12, unités MJ/m2.an, correction DJ16/20 ... 8
Figure 4: Consommation journalière d'eau froide et d’eau chaude par habitant pendant la période 2010-2012 ... 11
Figure 5: Évolution de l’énergie finale fournie par la chaudière (rouge) et par l’installation solaire (jaune) pendant la période de relevés 2010-2012 (1kWh=3.6 MJ) ... 12
Figure 6 : Pertes, apports et besoins de chaleur pour le chauffage selon les différents scénarios ... 15
Figure 7: Besoins de chaleur prévus, simulation (S1 et S2a, +S2b, +S3, +S4), et valeur réelle ... 16
Figure 8: IDC des bâtiments d'habitation pour étudiants, moyenne 2012-2014 ... 17
Figure 9: IDC moyen des résidences par époque de construction ... 18
Figure 10: Consommation d'eau totale en fonction du nombre d'habitants. Les bâtiments contenant des restaurants ne sont pas inclus dans la courbe de tendance. ... 19
Figure 11 : Distribution de la consommation électrique ménagère par habitant ... 21
Figure 12: Consommation électrique ménagère par habitant et consommation électrique totale par habitant (en gris). ... 22
Liste des tables
Table 1: Indicateurs retenus pour l’étude de cas et pour les bâtiments inclus dans l’analyse comparative ... 7Table 2 : valeurs réelles (moyennes 2010-2012) et écarts sur les valeurs admissibles et prévus (source :(Minergie 2011) et analyses effectuées) ... 13
Table 3 : Valeurs standards utilisées pour le justificatif global (besoins de chaleur théoriques) et valeurs réelles ... 14
Table 4: Synthèse de la consommation thermique, d'eau et d'électricité des bâtiments d'habitations pour étudiants (moyennes 2012-2014) et comparaison avec le secteur résidentiel collectif ... 23
27
Glossaire
Ciguë Coopérative d’habitation pour personnes en formation DJ Degrés-jours de chauffage
ECS Eau chaude sanitaire
El Consommation d’électricité du bâtiment EGID Identifiants fédéral des bâtiments
Eh Energie finale pour le chauffage Eh = Qh + QLh
Ehww Energie finale pour le chauffage et l'eau chaude sanitaire ou indice de dépense d'énergie thermique Ehww = Qhww + QL
Esol Energie finale fournie par le soleil
Eww Energie finale pour l'eau chaude sanitaire Eww = Qww + QLww
HPE Haute performance énergétique IDC Indice de dépense de chaleur IDPADR Identifiants cantonal de bâtiments LED Light-emetting ode
MJ Mégajoule MOY Moyenne
OCEN Office cantonal de l’énergie OFEN Office fédéral de l’énergie PV / GV Petite vitesse / grande vitesse Qg Apports de chaleur
Qh Besoins de chaleur pour le chauffage Qh = QT + QV – Qug
Qhww Besoins de chaleur pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire Qhww= Qh + Qww
Qi Apports de chaleur internes Qi = QiP + QiEl
QiEl Apports de chaleur internes des installations électriques QiP Apports de chaleur internes dus aux personnes
QL Pertes de chaleur du système, à la production, au stockage et à la distribution de chaleur QLchaudière Perte de chaleur par la chaudière
QLstokage Perte de chaleur par le stockage d’ECS
Qs Apports de chaleur solaires, par les surfaces vitrées Qsol Chaleur produite par l’installation solaire
QT Déperditions par transmission à travers les éléments de l’enveloppe Qtot Déperditions totales (transmission + renouvellement d'air)
Qug Apports de chaleur utiles Qug = hg · (Qs + Qi)
QV déperditions par renouvellement d’air (VMC+ fenêtres) Qww Besoins de chaleur pour l’eau chaude sanitaire
SIA Société suisse des Ingénieurs et des Architectes
SITG Système d’information du territoire genevois (guichet de données géographiques) SRE Surface de référence énergétique (=Ae)
Sresid Surface résidentielle
THPE Très haute performance énergétique TOT Total
VMC Ventilation mécanique contrôlée
28
Bibliographie
Abolarin, S.M. et al., 2013. A collective approach to reducing carbon dioxide emission: A case study of four University of Lagos Halls of residence. Energy and Buildings, 61, pp.318–322. Available at:
http://dx.doi.org/10.1016/j.enbuild.2013.02.041.
Alborz, N. & Berardi, U., 2015. A post occupancy evaluation framework for LEED certified U . S . higher education residence halls. Procedia Engeneering, 118, pp.19–27.
Atelier Face à Face, 2013. Décompte final de la construction du bâtiment des Pavillons.
Bekker, M.J. et al., 2010. Encouraging Electricity Savings in a University Residential Hall Through a Combination of Feedback, Visual Prompts, and Incentives. Journal of Applied Behavior Analysis, 43(2), pp.327–331. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2884359/.
Bonde, M. & Ramirez, J., 2015. A post-occupancy evaluation of a green rated and conventional on-campus residence hall. International Journal of Sustainable Built Environment, 4(2), pp.400–408.
Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.ijsbe.2015.07.004.
Brewer, R.S., Lee, G.E. & Johnson, P.M., 2010. The Kukui Cup : a Dorm Energy Competition Focused on Sustainable Behavior Change and Energy Literacy.
Cabrera, D., Bertholet, J. & Lachal, B., 2014. Survey of behavior usage of refrigerators , light bulbs and stand - by power in households, Université de Genève.
Chiang, T. et al., 2014. Inducing [sub]conscious energy behaviour through visually displayed energy information: A case study in university accommodation. Energy and Buildings, 70, pp.507–515.
Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.enbuild.2013.10.035.
Chung, M.H. & Rhee, E.K., 2014. Potential opportunities for energy conservation in existing buildings on university campus: A field survey in Korea. Energy and Buildings, 78, pp.176–182. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.enbuild.2014.04.018.
Collins, T.D., 2010. Behavior, comfort, and energy consumption in student residence halls.
Emeakaroha, A. et al., 2014. Integrating persuasive technology with energy delegates for energy conservation and carbon emission reduction in a university campus. Energy, 76, pp.357–374.
Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2014.08.027.
Engelmann, P., 2009. Energie‐ und Wasserverbrauch in Studierendenwohnheimen: Eine Auswertung von 31 Wohnheimen, Wuppertal.
Engelmann, P., 2010. Studentisches Wohnen im Passivhaus: Evaluierung energieeffizienter Studierendenwohnhime. DE. Available at:
http://www.enob.info/fileadmin/media/Publikationen/EnOB/Dissertation_Engelmann_NeueBu
rseWuppx.pdf%5Cnhttp://elpub.bib.uni-wuppertal.de/edocs/dokumente/fbd/architektur/diss2010/engelmann/dd1007.pdf.
Filippín, C. & Beascochea, A., 2007. Energy-efficient housing for low-income students in a highly variable environment of central Argentina. Renewable Energy, 32(1), pp.1–20.
Flourentzou, F. & Pantet, S., 2016. Raisons et remèdes da la surconsommation des bâtiments locatifs après rénovation. 19. Status-Seminar "Forschen für den Bau im Kontext von Energie und
Umwelt, (September), pp.1–13.
Hyo, S. et al., 2014. The impact of combined water and energy consumption eco-feedback on conservation. Energy & Buildings, 80, pp.114–119. Available at:
http://dx.doi.org/10.1016/j.enbuild.2014.05.013.
29
Ishak, M.H. et al., 2016. Estimating potential saving with energy consumption behaviour model in higher education institutions. Sustainable Environment Research.
Jamaludin, A.A. et al., 2013. Energy audit and prospective energy conservation: Studies at residential college buildings in a tropical region. Facilities, 31, pp.158–173. Available at:
http://search.proquest.com/docview/1302831566?accountid=28525.
Khoury, J., 2014. Rénovation énergétique des bâtiments résidentiels collectifs : état des lieux , retours d’expérience et potentiels du parc genevois. Thèse de doctorat - Université de Genève.
Khoury, J., 2009. Rénovations énergétiques des bâtiments résidentiels dans le canton de Genève éléments-clés de la période post-Kyoto. Etude de cas de deux rénovations MINERGIE®. Master - Université de Genève.
Khoury, J., Alameddine, Z. & Hollmuller, P., 2017. Understanding and bridging the energy
performance gap in building retrofit. In CISBAT 2017 International Conference – Future Buildings
& Districts – Energy Efficiency from Nano to Urban Scale. Lausanne: CISBAT 2017, 6-8 September 2017.
Khoury, J., Hollmuller, P. & et al., 2017. COMPARE-RENOVE – Du catalogue de solutions à la pratique réelle. Evaluation, amélioration et diffusion des pratiques innovantes dans la rénovation thermique des bâtiments, basées sur des retours d’expérience, Research project OFEN 2013-2016 (final report in preparation). Available at: http://www.cuepe.ch/html/enseigne/pdf/trp-16-17-11.pdf, https://www.unige.ch/energie/fr/activites/axes/efficacite/comparenove/.
Khoury, J., Hollmuller, P. & Lachal, B., 2016. Energy performance gap in building retrofit :
characterization and effect on the energy saving potential. In 19. Status-Seminar «Forschen für den Bau im Kontext von Energie und Umwelt». p. http://archive-ouverte.unige.ch/unige:86086.
Lehmann, U., 2016. Performance énergétique des bâtiments de logement pour étudiants : études de cas dans le canton de Genève. Université de Genève.
Luiset, J., 2016. Coopérative de l ’habitat associatif (CODHA): Consommations énergétiques des immeubles dans le cadre d ’une gestion participative. Université de Genève.
Minergie, 2011. La Ciguë déploie le Pavillon MINERGIE-P-ECO®. MINERGIE, pp.22–23.
OFEN, 2012. Energie dans les bâtiments. Available at:
http://www.bfe.admin.ch/themen/00507/00607/index.html?lang=fr [Accessed Jan 9, 2017].
OFEV, 2015. Indicateur Consommation d’eau.
Parece, T.E. et al., 2013. A study of environmentally relevant behavior in university residence halls.
International Journal of Sustainability in Higher Education, 14, pp.466–481. Available at:
http://www.emeraldinsight.com/journals.htm?issn=1467-6370&volume=14&issue=4&articleid=17096013&show=html.
Prognos AG, 2012. Die Energieperspektiven für die Schweiz bis 2050. Energienachgefrage und Elektrizitätsangebot in der Schweiz 2000-2050, Bundesamt für Energie - Basel.
Rafols, I., 2015. Performance gap and its assessment methodology in Built2Spec project. , pp.1–86.
Available at:
http://built2spec-project.eu/wp-content/uploads/2016/06/Built2Spec_Performance_gap_assessment_methodology_part_1.pdf Reimann, W. & Bühlmann, E., 2016. Erfolgskontrolle Gebäudeenergiestandards, Bern.
SSIGE, 2010. Livraison d’eau en Suisse 2010. Available at:
http://www.svgw.ch/fileadmin/resources/svgw/web/Wasser-Eau/SVGW_Wasserabgabe_2012_f.jpg [Accessed June 21, 2016].
30
Stolte, C. et al., 2013. Auswertung von Verbrauchskennwerten energieeffizient sanierter Wohngebäude. Begleitforschung zum dena-Modellvorhaben Effizienzhäuser. , pp.1–19.
Struck, C. et al., 2014. Performance Gap in der Schweiz - Brisanz, Ursachen und Einflüsse auf die Differenz von geplantem Energiebedarf und dem gemessenen Verbauch von Gebäuden. brenet, 18. Status-Seminar, Zürich, (September), pp.1–10.
Vadodaria, K., 2012. In-use energy performance evaluation of a student accommodation in the UK.
International Journal of Low-Carbon Technologies, (November 2012), p.cts073-. Available at:
http://ijlct.oxfordjournals.org/cgi/content/long/cts073v1.
Varesano, D., 2013. Les coopératives d ’ habitation participatives au coeur du développement du logement écologique durable Cas de la coopérative Equilibre à Genève. Ingénieur - Université de Genève.
Voss, K. et al., 2011. Benchmarks für die Sanierung und den Neubau von Wohnheimen für Studierende, Available at:
http://www.enob.info/fileadmin/media/Projektbilder/EnSan/Neue_Burse/F_2810_Bericht_Ben chmarks_fuer_Wohnheim-Sanierung.pdf.
Wågø, S. & Berker, T., 2014. Architecture as a strategy for reduced energy consumption? An in-depth analysis of residential practices’ influence on the energy performance of passive houses. Smart and Sustainable Built Environment, 3(3), pp.192–206.
Zgraggen, J.-M., 2010. Bâtiments résidentiels locatifs à haute performance énergétique : objectifs et réalités. Thèse de doctorat - Université de Genève.