Variante avec concept global électro-thermique

L’origine de l’électricité qui alimente les systèmes actifs joue un rôle important dans le bilan en énergie primaire du bâtiment. Par le choix d’une source de production renouvelable certifiée, le facteur de conversion de l’électricité peut être réduit et le bilan nettement amélioré. Le bilan peut également être amélioré avec la filière fossile si, par exemple, les rejets thermiques des centrales sont valorisés.

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Energie primaire électricité (x 1.53) MJ/m2.an

Energie primaire gaz (x 1.15) MJ/m2.an

Solaire thermique

Ventilation double-flux

PAC air vicié air-air Enveloppe

PAC air vicié air-eau

FIG. 5.5 – Bilan en énergie primaire. Le facteur de conversion pour le gaz naturel est tiré du cahier SIA 2031 [36] : 1.15 MJ/MJ. Celui de l’électricité est calculé dans le texte : 1.53 MJ/MJ. Les lignes vertes représentent des isoénergies : la somme gaz + électricité est constante.

La Figure 5.5 présente un deuxième bilan en énergie primaire dans lequel une nouvelle valorisa-tion de l’électricité est proposée. Dans ce cas, on considère que l’électricité produite provient d’une centrale à gaz chaleur-force dont le bilan est le suivant : 47% d’électricité injectée sur le réseau, 28% de chaleur valorisée par un chauffage à distance et 25% de chaleur rejetée dans l’environne-ment, soit un rendement global de 75%.

On considère également qu’à travers un mécanisme de certification, seuls les systèmes destinés à la production de chaleur ou à la valorisation des rejets thermiques dans les bâtiments peuvent être alimentés par l’électricité provenant de la centrale chaleur-force.

Si les conditions ci-dessus sont respectées, nous pouvons définir un nouveau facteur de conversion en énergie primaire pour l’électricité produite par la centrale de la manière suivante :

felec = 1

η_{centr ale} · fgaz = 1

0.75·1.15=1.53 MJ/MJ (5.1)

oùη_{centr ale} représente le rendement global de la centrale et f_gaz le facteur de conversion pour le gaz naturel selon le cahier SIA 2031 [36].

Ce nouveau facteur pour l’électricité améliore le bilan global de l’installation et permet une ré-duction nette de 206 MJ/m²an d’énergie primaire par rapport au scénario standard. L’effet de la pompe à chaleur n’est plus marginal puisqu’elle permet de réaliser un gain de 35 MJ/m²an contre 12 MJ/m²an dans le scénario précédent.

L’avantage de ce système est qu’il permet de s’affranchir de la contrainte de lieu entre production et consommation grâce à la grande couverture du réseau électrique. Cependant, il doit impérative-ment respecter la contrainte de temps, à savoir une production électrique en phase avec la demande thermique des bâtiments de manière à pleinement valoriser les rejets de chaleur de la centrale.

Si les émissions de CO₂de la centrale sont compensées, alors ce concept représente un couplage intelligent entre une production locale d’électricité et de chaleur et un système de maîtrise de la demande. En effet, le mécanisme compensatoire permettra de déclencher des travaux qui autrement ne seraient pas mis en oeuvre par manque de rentabilité. C’est notamment le cas dans le secteur du bâtiment, où les investissements dans l’efficacité énergétique sont supportés par les propriétaires, tandis que les baisses de charges profitent aux locataires.

5.5 Conclusions

Au prix du gaz actuel et sans subventions, investir dans l’enveloppe pour économiser un kWh de gaz coûte environ deux fois moins cher que de brûler ce même kWh.

L’installation solaire thermique possède un coefficient de performance annuel très élevé (28), mais elle n’est aujourd’hui pas rentable d’un point de vue strictement économique. Ce système est simple et performant et sa diffusion à large échelle doit être soutenue par la collectivité publique.

Le coefficient de performance annuel du double-flux est très bon (8.5), mais il n’est aujourd’hui pas non plus rentable d’un point de vue strictement économique. Cette évaluation ne prend cepen-dant pas en compte les co-bénéfices non chiffrables généré par ce système.

Le bilan global de la pompe à chaleur sur air vicié est plutôt mauvais. Cet équipement est à l’équi-libre économique, mais l’achat d’électricité représente plus de 70% du négakWh produit. De plus, le coefficient de performance est très moyen (3.2-3.3). Son bilan en énergie primaire est neutre ou positif en fonction de la valorisation choisie pour l’électricité. Nous sommes d’avis que ce système représente une complication inutile du concept énergétique.

Le prix actuel des énergies fossiles ne permet pas encore au maître d’ouvrage de répercuter sur les loyers la totalité de l’investissement brut réalisé dans l’efficacité énergétique sans une aug-mentation sensible des charges des locataires. Un prix du gaz à 15 ct/kWh permettrait de réaliser l’exercice avec en prime un gain net pour les locataires, toutes choses étant égales par ailleurs.

L’ensemble des systèmes actifs permet de substituer 6 unités de gaz pour chaque unité d’électri-cité consommée. Le concept global permet de réduire la consommation d’énergie primaire de 167 MJ/m²an par rapport à un scénario standard en considérant une valorisation nationale de l’électri-cité (cahier SIA 2031 [36]). L’alimentation électrique des systèmes par une centrale à gaz chaleur-force dont une partie des rejets thermiques est valorisée permet, sous certaines conditions, d’aug-menter le gain en énergie primaire à 206 MJ/m²an par rapport au scénario standard.

Deuxième partie

MISE EN PERSPECTIVE DES

RÉSULTATS DU POMMIER

Préambule

Dans la première partie, les mesures d’efficacité énergétique mises en oeuvre dans les bâtiments du Pommier ont fait l’objet d’une évaluation en profondeur.

Dans cette deuxième partie, ces résultats vont être mis en perspective par rapport à l’exploitation d’objets similaires traditionnels construits selon les normes en vigueur (SIA 380/1).

Le sixième chapitre décrit et définit les indicateurs utilisés pour effectuer la comparaison des per-formances énergétique et économique des bâtiments.

Dans le septième chapitre, ces indicateurs sont appliqués à neuf bâtiments de taille similaire et les résultats analysés. Afin de faciliter les comparaisons, seuls des bâtiments chauffés au gaz ont été sélectionnés.

Le huitième et dernier chapitre présente les conclusions et recommendations de ce travail.

Chapitre 6

Indicateurs de comparaison

6.1 Introduction

Ce chapitre présente les indicateurs retenus pour mettre en perspective la performance globale des bâtiments du Pommier par rapport à des réalisations similaires traditionnelles. La comparaison porte notamment sur les performances énergétique et économique des bâtiments et de leurs instal-lations techniques.

Pour faciliter la comparaison des données, seuls des bâtiments équipés de chaudière à gaz ont été sélectionnés pour cette étude.