3.1 Présentation de l’étude de cas
La première partie de l’étude, traite le cas d’un bâtiment d’habitation pour personnes en formation de standard THPE. Ce bâtiment, appelé « Pavillons », est en propriété de la coopérative la Ciguë 1). Il se situe dans le quartier de Plainpalais, Genève.
La surface de référence énergétique (SRE) est de 1535 m2. Le bâtiment est planifié pour loger 40 étudiants dans 40 chambres qui sont réparties en 8 appartements duplex en colocation. Il y a une salle commune au sous-sol et deux arcades commerciales au rez-de-chaussée.
« Pavillons » a été construit en 2009 et labellisé MINERGIE-P-ECO®. La construction a été faite de manière à ce que les façades côté cour et rue soient en construction légère (ossature bois, isolation épaisse). Deux côtés du bâtiment ont des murs mitoyens partagés par des bâtiments voisins. La cage d’escalier ainsi que les dalles sont en béton (en partie recyclé).
Figure 1: Bâtiment des Pavillons : Vue depuis la rue, installation solaire, plans des étages chambres et séjours/cuisines
Le chauffage au sol de ce bâtiment se fait par une chaudière à pellets de 40 kW. Une installation solaire thermique de 40 m2 (1 m2 par habitant) apporte de la chaleur pour l’eau chaude sanitaire, alors que la chaudière à pellets assure l’appoint. Un système de ventilation mécanique contrôlée (VMC) à double-flux vient récupérer la chaleur sur l’air vicié, extrait des salles de bain et des cuisines, et assure l’apport d’air frais, qui est pulsé au niveau des caissons des stores dans les chambres et les salons.
Les coûts de construction du bâtiment « Pavillons » ont été de 2370 CHF/m2SRE (total CFC 2). Les plus-values MINERGIE-P ®et ECO® ont été de respectivement 9 % et 3 % de l’opération (d’après (Atelier Face à Face 2013)). Les coûts liés à l’énergie (chauffage + électricité + ventilation + eau) s’élèvent à 10 % des charges totales du bâtiment.
1)La Ciguë : coopérative participative de logement pour les personnes en formation, ayant le but de développer des logements communautaires, bon marchés et écologiques. Total 600 chambres. 7 immeubles en propriété, dont 5 (T)HPE.
5
3.2 Présentation de l’échantillon de l’analyse comparative
La deuxième partie du travail s’intéresse à la consommation énergétique du sous-secteur des bâtiments d’habitation pour personnes en formation. Le cas étudié précédemment est situé par rapport à la tendance d’autres bâtiments.
L’analyse comparative se rapporte à d’autres bâtiments collectifs d’habitation ayant comme utilisateurs des jeunes personnes en formation. Le benchmark effectué dans cette étude se concentre sur les résidences et foyers pour étudiants à Genève. Des accords d’utilisation de données (électricité et eau) ont été obtenus de 17 institutions. Ainsi, 35 résidences et foyers pour étudiants (47 EGID, 54 IDPADR) ont pu être inclus. L’échantillon représente une surface de référence énergétique de 82'300 m2 et 2059 personnes en formation y sont logés. Le nombre total d’habitants, y inclus des personnes habitant dans ces bâtiments qui ne sont pas en formation, est estimé à 2175 habitants (+
5 %).
Par la suite, le sous-secteur étudié est comparé au secteur résidentiel collectif (familles/mixtes). Cette mise en perspective est faite principalement par rapport aux moyennes ressorties d’autres études sur ce secteur à Genève. Des moyennes suisses ont été prises dans le cas où il n’était pas possible d’obtenir des données genevoises.
Figure 2: Photos de quelques bâtiments d’habitation pour étudiants inclus dans l'analyse comparative
3.3 Provenance des données et méthodes d’analyse
3.3.1 Etude de casLes données concernant le cas d’étude ont été obtenues du propriétaire (La Ciguë), de l’architecte, de l’ingénieur et de l’entreprise d’entretien de chauffage.
L’analyse de la consommation réelle du bâtiment se base essentiellement sur les relevés mensuels que le bureau d’ingénieur a réalisés pendant les deux premières années d’exploitation (juillet 2010 à juin 2011 et juillet 2011 à juin 2012).
Les données ont été complétées par des mesures in situ (thermographie, flux de chaleur, températures intérieures, ouverture des fenêtres et voilage) puis par des relevés complémentaires et les factures de pellets, d’eau et d’électricité.
Un bilan thermique annuel a été fait sur la base de ces données. La différenciation entre la consommation d’énergie pour le chauffage et pour l’ECS se base sur le volume d’eau chaude consommée : Les besoins de chaleur pour la préparation d’ECS ont été déterminés par la différence de température et la capacité thermique de l’eau, puis les pertes lors du stockage d’ECS, estimées, ont été ajoutées pour passer à l’énergie finale.
6
La chaleur produite par l’installation solaire thermique est connue grâce à l’historique du régulateur solaire. Ainsi l’appoint que la chaudière fournit à la préparation d’ECS a pu être déterminé. Le rendement de conversion et la productivité ont été calculés.
Les besoins de chaleur pour le chauffage ont été corrigés selon les conditions climatiques de la période de mesure. Ils ont été comparés aux besoins de chaleur planifiés. Les mesures complémentaires ont servi à chercher une explication des différences aperçues. La simulation avec le logiciel LESOSAI a permis de quantifier l’influence de différents facteurs sur les besoins de chaleur.
La récupération de chaleur par la VMC double-flux est estimée par une simulation basée sur l’efficacité moyenne par régime, les horaires, les débits d’air et les températures extérieures connues.
La consommation électrique du bâtiment est issue des factures électriques. Celle du local de chaufferie a été répartie sur les différents postes par une estimation de la consommation des appareils sur la base des puissances et des heures de fonctionnement estimées.
3.3.2 Analyse comparative
En ce qui concerne le benchmark, la première source de données est le serveur de cartographie SITG.
Les données de consommation thermique (chauffage + ECS) de la plupart des bâtiments résidentiels collectifs genevois y sont accessibles en open-data, sous forme d’«indice de dépense de chaleur » (IDC). Pour les bâtiments n’ayant pas encore d’IDC sur le SITG, cet indicateur a été calculé sur la base des quantités de combustible consommées.
Pour la plupart des résidences et foyers genevois, des accords d’utilisation de données ont pu être obtenus. Ceci a permis d’accéder aux données d’électricité, d’eau et de gaz de ces bâtiments. Des moyennes ont été faites sur trois années (2012-2014). Les périodes de construction ou de rénovation ont été exclues.
Concernant la consommation d’électricité, les différents usages (électricité des ménages, des communs d’immeuble, de la chaufferie, …) ont été distingués à l’aide des descriptions dans la base de données, puis agrégés au niveau du bâtiment. Les consommations électriques des locaux commerciaux n’ont pas été considérées.
Concernant la consommation d’eau, les consommations spécifiques à l’arrosage et aux sprinklers ou aux hydrants n’ont pas été considérées. Néanmoins, sur la base des factures il n’a pas été possible d’identifier et de séparer celle liée aux locaux commerciaux.
La surface de référence énergétique (SRE) et le nombre d’étudiants proviennent respectivement de la base de données SITG et des gestionnaires des résidences. La surface résidentielle a été estimée à partir de la SRE en utilisant un modèle élaboré par Khoury (2014).
3.4 Indicateurs de performance
Plusieurs indicateurs de performance (par surface ou par habitant) ont été utilisés pour comparer la performance des bâtiments entre eux et pour comparer les valeurs planifiées par rapport aux valeurs réelles. Le tableau suivant montre les différents indicateurs de besoin de chaleur (en énergie utile) et de consommation thermique (en énergie finale), d’eau et d’électricité utilisés pour l’étude de cas et dans l’analyse comparative.
La consommation d’eau correspond à la consommation totale de l’immeuble (eau froide + eau chaude).
7
En ce qui concerne la consommation d’électricité, un indicateur de la consommation totale sert à la détermination des apports internes réels de chaleur. Les consommations électriques des communs d’immeuble et des chaufferies ont été différenciées. Les bâtiments organisés sous forme d’appartements (colocations) ont généralement des compteurs par appartement, ce qui a permis d’étudier la consommation électrique ménagère, et de l’exprimer par habitant.
Le terme habitants désigne toutes les personnes vivant dans l’immeuble : majoritairement des étudiants, mais également dans certains cas du personnel, des familles, etc.
Table 1: Indicateurs retenus pour l’étude de cas et pour les bâtiments inclus dans l’analyse comparative
Poste Indicateur Unité Etude de cas Analyse
comparative Thermique Besoins de chaleur pour le
chauffage (Qh) 1) MJ/m2.an
Electricité Consommation électricité totale MJ/m2.an
Consommation électrique totale,
2) Indices en énergie finale, mais ne considérant pas l’énergie fournit par l’installation solaire, *pondération m2 : surface de référence énergétique (SRE) m2TOT = SRE - surfaces commerciales
En ce qui concerne les indicateurs thermiques :
Les besoins réels de chaleur pour l’ECS (Qww) et pour le chauffage (Qh) (énergie utile) du bâtiment étudié « Pavillons » sont comparés aux valeurs théoriques fondées sur la norme SIA 380/1, annoncées lors de la planification.
L’indice de dépense de chaleur (IDC) est un indice qui se base sur l’énergie finale consommée pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire, mais ne considère pas l’énergie produite sur place par une installation solaire thermique. Il est corrigé climatiquement. Cet indice doit être calculé annuellement pour chaque immeuble dans le canton de Genève.
L’indice MINERGIE® est utilisé pour la labellisation de bâtiments MINERGIE®. Il est calculé lors de la planification du bâtiment, et se base sur les consommations d’énergie pour le chauffage (Eh), l’ECS (Eww) et les consommations électriques des installations de chauffage et solaire, des installations d’aération et des installations de climatisation. Pour cet indice, une pondération de l’énergie est appliquée selon les ressources, de façon à ce que l’utilisation d’électricité soit pénalisée, alors que les ressources renouvelables sont favorisées et les ressources locales (solaire, géothermie) ne sont pas comptées.
8