Prof. dr. ir. a r. Je an‐Marie HAUGLUST AIN E E ne rg y & S ustainable De velopme nt
SISAL
Simulation de Systèmes
Accessibles en Ligne
Rapport final
Novembre 2011
Jea n‐Ma ri e HAUGLUSTAINE Moni que LEJEUNE Stépha ne MONFILS
Sommaire
1.
Objectifs poursuivis par EnergySuD ...3
1.1. Evaluation économique, coûts des investissements à caractère énergétique pour le bâtiment ... 3
2.
Méthode de travail ...3
2.1. Avant-propos : Questionnement, hypothèses et difficultés ... 3
2.2. Modus operandi ... 6
2.2.1. Sources ...6
2.2.2. Actualisation...8
3.
Calcul des prix ...9
3.1. Parois... 9 3.1.1. Données ...9 3.1.2. Pri x...11 3.2. Étanchéité à l’air ... 11 3.2.1. Données ...11 3.2.2. Pri x...12 3.3. La ventilation ... 13 3.3.1. Données ...13 3.3.2. Coût ...14 3.4. Système de chauffage... 19 3.4.1. Données ...19 3.4.2. Coût ...24 3.4.2.1. Cha udières ...24 3.4.2.2. Pompes à chaleur...28
3.4.2.3. Sys tèmes d’émission ...31
3.4.2.4. Autres ...33 3.5. ECS... 34 3.5.1. Données ...34 3.5.2. Coût ...34 3.6. Combustibles... 39
4.
Annexe ...40
1.
Objectifs poursuivis par EnergySuD
1.1. Evaluation économique, coûts des investissements à
caractère énergétique pour le bâtiment
Le projet SISAL a pour but de mettre à disposition du grand public un l ogiciel de simulati on de s ys tèmes a cces s i bl e s ur l e web. En ce s ens , l e s ervi ce EnergySuD, i ntégré a u Département des Sciences et Gestion de l ’Environnement [DSGE] de l ’Université de Liège, a été i ntégré a u pa rtena ri a t du projet de recherche.
EnergySuD s’occupe plus particulièrement de l ’évaluation économique des projets, à savoir l a réalisation d’une base de données de prix de matériaux et s ystèmes propos és da ns l es des cri pti ons de projets , et d’un ca l cul des pri x des pa roi s et s ys tèmes i ns ta l l és . Il s ’agit donc pour le l aboratoire d’ajouter la performance économi que (i nves ti s s ements cons entis à la cons tructi on, coûts d’uti l i s a ti on, …) à l a performa nce thermi que d’un bâ ti ment. Jusqu’à présent, nous nous s ommes pri nci pa l ement i ntéres s é à l ’étude du rés i denti el .
Les i nterventions d’EnergySuD ont a pporté une a i de a ux déci s i ons pri s es dura nt l es réuni ons. Nous avons ainsi mis à jour régulièrement la base de données de pri x, l ’a vons a ctua lisée et compl étée a u fur et à mes ure des i mpl émenta ti ons du l ogi ci el et des dema ndes des di fférents pa rtena i res du projet.
2.
Méthode de travail
2.1. Avant-propos
: Questionnement, hypothèses et
difficultés
En règl e générale, et dans l e secteur de l a construction en particulier, tenter d’édi ter une ba s e de données de prix unitaires semble une tâ che, sinon utopique, du moi ns a rdue. En ca us e notamment l es nombreuses fluctuations des ma rchés (pa rti cul i èrement da ns l es a nnées qui encadrent ce projet de recherche), l es a pplications toujours différentes s ui va nt l es bâtiments construits, l es contra i ntes pa rti cul i ères i nhérentes à cha que projet, l a di fficulté rencontrée par l ’entreprise qui s e retrouve face à un carnet de commandes rempli ou un cha nti er a mbi ti eux…
Il est donc nécessaire, en ava nt‐propos de ce ra pport, d’émettre une premi ère rés erve et d’i mposer une certaine prudence dans la l ecture et l’utilisation des données qui s ui vent. La première question que nous nous sommes posée est la suiva nte : quels sont les prix que nous devons ca lculer ? Quels sont les éléments (pertinents) à prendre en compte dans une étude économique de ce genre, compte tenu des s péci fi ci tés de cha que projet, et des « déta i l s » propres à tout projet ?
Pl us ieurs discussions ont émaillé cet aspect de la recherche, principalement a vec l ’équi pe en cha rge de la coordination du projet. De ces discussions est ressortie la direction générale s ui vante : donner l e prix de l’investissement consenti pour l a construction du bâ ti ment, et
l e coût énergétique a nnuel estimé ; ne sont donc pas i ntégrés l es prix de l’entreti en, de l a ma i ntenance, du remplacement éventuel de systèmes en fi n de l eur durée de vi e, de l a démolition ou du traitement des déchets ni même l es indices de renta bi l i té ou de retour s ur i nvestissement qui ne peuvent, comme nous allons l’exposer, être calculés que s ur une l ongue péri ode et pa r compa ra i s on a vec une s i tua ti on de ba s e.
Le pri x de la construction est estimé en compi l a nt l es pri x des di fférents ma téri a ux et composants de sys tèmes, fournis et placés. Plusieurs bases de données de prix a ctualis ées régul ièrement permettent cette estimation. Le prix de l ’utilisation i ntègre pour l e princi pa l l a fa cture énergétique. Il est donc nécessaire, pour ce faire, de mettre à jour régulièrement l e pri x de l’énergie en tenant compte de l ’i nfl a ti on et des s i tua ti ons économi ques et fi na nci ères du moment.
Une question s e pose i névi ta bl ement : que va représenter réellement le coût calculé ? Il s era bien sûr évalué s ur base d’hypothèses réalistes, mais ne pourra représenter qu’un coût pa rti el de la construction envisagée. Nombre de ces coûts s ont di ffi ci l es à qua nti fi er, pri ncipalement à ca use d’un manque d’informations disponibles. Ai nsi, l e coût d’une paroi , pa r exemple, ne pourra être défini qu’au regard de la composition « fi xe » proposée dans la ba s e de données « pa rois » du l ogiciel, quelles que soient l es modifications que l’utilisateur pourra y a pporter, ou l e caractère « vra i sembl a bl e » de l a compos i ti on propos ée. L’on comprend dès lors qu’il va être difficile d’appeler l e résultat fi nal « coût total du bâtiment », s a ns a u moi ns i nformer l ’uti l i s a teur des hypothès es que nous a vons choi s i es . Une i dée qui a été lancée à plusieurs reprises, sans réel écho, est le ca l cul d’un pri x s ur l e l ong terme, a fin d’en dégager une économie, un gain, une rentabilité. Le ma nque de s uccès de cette proposition ti ent dans la nécessité de créer un point de comparaison, une situation de ba se par ra pport à l a quel l e nous pourri ons éva l uer un s uri nves ti s s ement. Cette compa raison pourrait être effectuée soit entre deux projets en cours, s oi t entre un projet et un ca s de base. Mais la définition d’une maison de référence risque de poser probl ème, da ns le s ens ou elle doit a voir l es mêmes ca ractéristi ques géométri ques que l a ma i s on étudiée. Ce qui revient à devoir créer une ma i s on de référence pour cha que projet de cha que utilisateur, perspective qui ne s emblait pas réali s te pour l ’équi pe coordi na tri ce. Ai nsi, l e logiciel n’effectuera pas lui‐même cette comparais on, même s i l es deux projets exi s tent ; l ’uti l i s a teur devra l a fa i re pa r l ui ‐même. Eta nt donné que l e s erveur du progra mme SISAL garde tous les résultats de tous l es projets , l a compa ra i s on pourra s e réa liser dans la foulée d’une simulation ou a posteriori. Nous s ouhaitons toutefoi s a tti rer l ’a ttention s ur la nécess i té d’i nformer l ’uti l i s a teur s ur l es durées de s i mul a ti on, pa r exemple, afin qu’il ne se lance pas dans des compara i s ons ha s a rdeus es . Il fa udra donc vei l ler à l ’égalisation des durées de simulation pour permettre une comparaison pl a us i bl e des consommations. De plus, i l ne nous semble pas pos s i bl e d’extra pol er des rés ul ta ts énergétiques portant sur une faible période de temps afin que ceux‐ci puissent couvrir une a nnée compl ète.
Bi en sûr, cette comparaison reste une option pour l ’utilisateur qui doit faire les cal cul s pa r l ui ‐même.
D’a utres questions s ubsistent encore : pa r exemple, faut‐il prendre en compte l es primes et l es déductions fiscales (installation d’une chaudière HR+, HRTop, Optimaz, d’une chaudière boi s , d’une venti l a ti on D+ (RC), d’une PAC, d’un thermos ta t d’a mbi a nce…) ? Il a été proposé d’insérer une l iste des primes éligibles, dans l aquelle l’utilisateur cochera i t cel l es
qu’i l l ui serait possible d’obtenir, ou de l aisser la possibilité d’encoder l e montant total des pri mes d’un côté et des déductions fiscales de l ’autre, a vec en rega rd des cha mps l i bres pour cela, l e lien vers l e site Internet de l a Régi on (www.energi e.wa l l oni e.be) où des i nformations sur ces primes s ont disponibl es . La va l eur pa r défa ut s era de 0 €. Aucune s ol uti on n’a pour l e moment été i mpl émentée da ns l e l ogi ci el .
Que doit inclure exactement le « prix de construction » ? Une s olution pourrait être de ne
prendre en compte que ce qui fait la « s pécificité énergéti que » du bâ ti ment : i s ol a ti on thermi que, composition des murs (pour l ’inertie)… et l es s eul s él éments dont i l es t fa i t menti on dans l ’i nterfa ce, et que l ’uti l i s a teur peut choi s i r, ou qui l ui s ont i mpos és . Il est i mportant de mentionner l es nouvelles orientations que l ’équi pe SISAL a déci dé de prendre en ce qui concerne les parois : l es compositions proposées da ns l e l ogi ci el s ont fi xes, ce qui simplifie grandement le ca lcul du prix des parois. En revanche, il est permis aux uti l isateurs de créer l eurs propres parois, ou de modifier le U des parois existantes. N’ayant a ucune « prise » s ur les matériaux utilisés ni sur l es épaisseurs d’i s ol a nts i ma gi nés da ns l eurs parois, nous ne pouvons fourni r une ba s e de données de pri x qui pui s s e être a ccessible pour attribuer un prix a ux parois i maginées par l es utilisateurs. Les prix que nous donnons ne sont donc va lables que dans le cas où l’utilisa teur modél i s e s on bâ ti ment à pa rti r des parois pré‐encodées. Il doit, dans ce cas, être permis à l’utilisateur de donner lui‐ même un pri x uni ta i re pour l es pa roi s qu’i l a encodé l ui ‐même.
Il a été décidé de ne pas prendre en compte ce qui ne fa i t pa s pa rti e de l ’envel oppe cha uffée au s ens strict (parements, revêtements de toiture, espaces non cha uffés comme l es vi des ventilés, les ca ves, les greniers…), ou qui en fait partie ma i s que l ’uti l i s a teur ne s péci fi e pa s (pa roi s i ntéri eures qui ne s épa rent pa s l es zones ...).
Le s eul moyen imaginé (mais non i mplémenté à ce jour) est, encore une fois, de lai s s er un cha mp libre, pour que l’utili s a teur pui s s e y encoder un monta nt gl oba l de s on choi x, représentatif à s es yeux du coût non envisagé dans l e reste du calcul (0 € pa r défa ut). Cel a ri s que cependant de biaiser sa vi sion finale du coût consenti, et cela impose également de l e mettre a u courant des hypothèses prises, et des listes des postes compris et non‐compris da ns l e coût dél i vré.
Le pri x comprend a i ns i :
‐ l es différentes couches composant l es parois de déperditions (mais uniquement l es couches qui pa rti ci pent à l a performa nce thermi que du bâ ti ment) ; ‐ l es portes , fenêtres , protecti ons s ol a i res ;
‐ l es pa roi s s épa ra nt l es zones ;
‐ l es s ystèmes de chauffage : cha udière (conventionnelle ou à condens a ti on, ga z ou ma zout) ou PAC (a ir‐air, air‐eau, sol‐eau), émetteurs (chauffage par l e s ol ou ra di ateurs ou ventilo‐convecteurs), thermostat d’ambiance (uni quement pour ra di a teurs ), a ppoi nt él ectri que éventuel pour cha uffa ge s ol … ;
‐ l es cons omma ti ons de cha ud, de froi d (s i PAC révers i bl e) ;
‐ l ’étanchéité à l ’air (s urcoût éventuel dû au s oin particulier de la mise en œuvre) ; ‐ l a venti l a ti on, en foncti on du type de s ys tème ;
Le pri x (pour l e rés i denti el ) ne conti ent donc pa s :
‐ l es i nstallations de chantier, terrassements, sondages, fora ges et fonda ti ons ; ‐ l es ra ccordements aux fl ui des et rés ea ux (ea u de di s tri buti on, tél éphone,
él ectri ci té…) ;
‐ l es vi des ventilés, caves, greniers, tous l es es pa ces ne fa i s a nt pa s pa rti e du vol ume cha uffé ;
‐ l es s ys tèmes d’éva cua ti on des ea ux us ées (égoutta ge) et ea ux de pl ui e ; ‐ certa i ns pa rements ;
‐ l es i ns ta l l a ti ons él ectri ques ;
‐ l es équi pements i ntéri eurs (cui s i ne, s a l l e de ba i n, es ca l i ers , …) ;
‐ l es fi nitions intérieures (en pl us du pl a fonna ge ou du gyproc éventuel s ) ou extéri eures (s ol i ns , goutti ères , tui l es de ri ve, fa îti ères …).
‐ la TVA et l es honora i res d’étude.
2.2. Modus operandi
2.2.1. Sources
Afi n d’établir une base de données de prix unitaires, nous a vons été pui s er da ns di vers es s ources :
‐ Refl ex : Entre 2005 et 2007, l e laboratoi re (s e dénomma nt a l ors La bora toi re d’Archi tecture, Performances et Techniques, LAP&T, faisant partie de la Fa cul té des Sciences Appliquées de l ’ULg) a développé, pour le compte d’Él ectri ci té De Fra nce, un l ogiciel d’aide, multicritère et multi‐acteurs, à l a déci s i on da ns l es tra va ux de rénovation des bâtiments résidentiels , qui comprena i t un modul e d’éva luation économique. Le laboratoire a mis a insi s ur pied une première ba s e de données de pri x da ns l e s ecteur de l a cons tructi on. Les pa ra mètres , hypothèses et éléments à a pprécier n’étant, en toute logique, pa s l es mêmes , nous ne pouvions reprendre cette base de données telle quelle, mais pouvi ons l ’expl oi ter pour étoffer cel l e de SISAL.
Pa rmi l es autres tra vaux réalisés par le l aboratoire qui nous ont été utiles da ns l a recherche des prix de la construction, nous pouvons également ci ter l ’étude réa lisée pour la commune de Villers‐le‐Boui l l et, metta nt en a va nt l e ra pport coûts / bénéfices des di fférents ni vea ux de performa nce énergéti que des bâ ti ments neufs .
‐ UPA : régul ièrement, l ’Union Royale Professionnell e des Archi tectes édi te un bordereau des prix unitaires, sorte de ca talogue non exha us ti f, un « guide aux
architectes lors de l’établissement d’estimations relatives aux travaux de bâtiments neufs à usage d’habitation de taille moyenne, permettant à l’architecte d’estimer le budget total de la construction concernée ». La vers i on
2009 a été rédigée sur base de s oumiss i ons rendues entre ma rs 2007 et ma i 2008. Les éditions 2005 et 2007 ont également été consultées afin d’obtenir une confi rmation, une i nfirmation ou une i nformation non repris e da ns l es a utres
vers i ons. Remarquons de suite que ce catalogue se basant sur des prix obtenus à l ’échelle nationale, il ti ent également compte des variations régionales des pri x (pa r exemple, l es prix pra tiqués dans l e Brabant wallon ou la provi nce d’Anvers ne s ont pas les mêmes que dans le Hainaut : i l s ’ensuit que, parfois, l ’écart entre l es prix mi nimaux et maximaux pour un même poste peut deveni r i mporta nt). ‐ « Je va i s construire » : l e ma ga zi ne bi en connu propos e régul i èrement une mercuri ale, publiant ainsi des « prix unitaires pour une habitation traditionnelle
au programme ordinaire et réalisée par des professionnels aux conditions normales des entreprises. Ils représentent des moyennes nationales, indépendamment des influences saisonnières ».
‐ CALE : da ns le ca dre de l ’action « Construire Avec L’Énergie », pl usi eurs études d’ordre économi que ont été réa l i s ées , pa rmi l es quel l es nous ci terons :
o L’étude économique réalisée par l’équipe du Prof. V. Feldheim (Faculté Pol ytechnique de l’Université de Mons) en 2007, mêlant les questions de s uri nvestissement consenti pour a tteindre une meill eure performa nce, l es économies réalisées (facture énergétique), la rentabilité a ttendue vi a certa i ns indicateurs dans l e secteur résidentiel neuf… Afin d’éva l uer l es s uri nvestissements qui s ont à la base de toute l ’a na l ys e, une ba s e de données a éga l ement été mi s e s ur pi ed.
o L’étude de sensibilité, réalisée elle aussi par l’Umons, en 2010, pour CALE. Il s ’agissait d’y étudier la sensibilité de l a méthode PEB pour l es bâ ti ments résidenti el s , à di vers pa ra mètres (i s ol a ti on, venti l a ti on, éta nchéité, chauffage, énergies renouvelables…) et de la tra duire par des rés ultats « PEB » et des i ndi ca teurs économi ques i denti ques à ceux développés dans l’étude de 2007. La base de données de prix y es t certes pl us succincte, mais la participation d’EnergySuD nous a permis d’utiliser une méthode s embl a bl e, pa r exempl e pour détermi ner l e pri x de l ’étanchéité à l ’air du bâtiment en fonction de la surface de déperdi ti on, ou l e pri x d’une cha udi ère en foncti on de s a pui s s a nce.
‐ EC Es ti mation : ce l ogiciel, proposé pa r l ’Annuel des Pri x BTP, es t un outi l de chi ffra ge uti l i s é pour es ti mer l e coût des tra va ux et réa l i s er des devi s . Il foncti onne, l ui aussi, à partir de bases de données de prix unitaires consultables, reprenant tous les aspects de l a construction ou de la rénovation. Il propos e en outre l es pri x de cha que pos te en foncti on de l a qua nti té s ouha i tée. ‐ Di vers : d’a utres s ources nous ont permis d’étoffer la base de données de pri x
de SISAL. Ci tons, entre a utres, Jean‐Marie Hauglustaine, directeur du l aboratoire EnergySuD, dont la quinza i ne d’a nnées d’expéri ence en ta nt qu’a rchi tecte pra ti ci en nous a fourni une a i de préci eus e.
Pl us ieurs sites Internet de fourni s s eurs ont éga l ement été cons ul tés pour certa i ns pri x pl us préci s (www.cha uffa ge‐s ys teme.fr, www.cl i mi t.fr,
www.l i vi os .be, www.my‐el ectro.be, www.domotel ec.fr…)
2.2.2. Actualisation
Da ns l e contexte du s ecteur de l a construction, pour tenir compte de l ’i ndex et de l ’i nflation, i l nous faut i nclure l es indices « i » pour l es ma téri a ux et « s » pour l es s a laires (coût de la mi s e en œuvre). Le probl ème qui s e pos e es t d’i ncl ure l es pa ra mètres de ceux‐ci. Pa r exemple, l ’indice « i » dépend notamment de la classe de tra va ux. L’i ndice « s », quant à lui, dépend de la tail l e de l ’entrepri s e, de s a da te d’enregi s trement… Des hypothès es pa rti cul i ères ont a i ns i été pos ées . La première des hypothèses a eu pour a namnèse l e constat que toutes l es s ources de pri x utilisées couvrent des périodes di fférentes . Ai ns i , l e ca ta l ogue UPA/BUA 2009 s e ba s e s ur des s oumi s s i ons rendues entre ma rs 2007 et ma i 2008 ; l a mercuri ale « Je va is Construire » utilisée date de 2006… Ne pouvant compa rer que ce qui est comparable, nous devi ons ra mener à une même péri ode l es pri x de cha que source vi a l’utilisation des i ndices « i » et « s ». La derni ère vers i on de l a ba s e de données a été a ctualisée a u 1er ja nvier 2010. Le pri ncipe est simple : i l s’agit d’a ppliquer au prix annoncé de chaque matériau un i ndi ce qui tra dui t l ’évol uti on des pri x des bi ens da ns l es derni ers moi s ou l es derni ères a nnées .
Les i ndices disponibles s ur Internet s ont fi a bl es , ca r i l s s ont donnés pa r l e SPF Fi nances. Cependant, i l exi s te un i ndi ce di fférent pour l es di fférents types de ma tériaux envisagés : l a catégorie A reprend l es tra va ux « de ri vi ères ou de mer, dra ga ge, s ols, maçonneries, routes, asphaltage, béton, bitume… » ; l a ca tégori e B, l es tra vaux de « toitures, jointoiement, ma rbrerie… » ; l a ca tégorie C, l es tra vaux de « i rri gation, plafonnage, plâtre » etc. D’autres s ubdivisions existent, ainsi, les i ndices ne s ont pas les mêmes s i les entreprises considérées s ont de petite taille (moi ns de 10 pers onnes ) ou s i el l es s ont pl us gra ndes .
Aucun i ndice unique ne pouvant être a ppl i qué de ma ni ère uni voque à tous l es ma tériaux, i l a fallu poser une autre hypothèse : l es indices considérés devaient être des moyennes des indices i et s , toutes ca tégori es de tra va ux ou toutes ta i l l es d’entrepri s es confondues .
Afi n de ne pas devoir refaire un tra vail l a bori eux trop s ouvent, nous a vons opté pour une s ol uti on nous permetta nt d’a ppl i quer à l ’ens embl e des ma téri a ux concernés une a daptation unique des prix, s elon l ’équa ti on l a pl us coura mment empl oyée, à s a voi r : 0,4 * s /S + 0,4 i /I + 0,2
où – i et s définis ci‐avant s ont la va leur des i ndices pour l es matériaux et les s a laires, au moment du ca lcul ;
– I et S s ont les valeurs de ces mêmes indices à la date de la donnée connue du pri x.
La méthode préconisée pa r l e SPF Fi na nces pour détermi ner l ’i ndi ce gl oba l à a ppl i quer es t l e s ui va nt : 0,4 * S + 0,4 * I + 0,2.
o S représente l’indice « salaire » o I représente l’indice « matériaux »
3.
Calcul des prix
3.1. Parois
3.1.1. Données
Le pri x des différentes parois, qu’elles s oient déperditives ou non, ont été ca l cul és comme nous l’avons explicité ci ‐avant sur base des compositions pré‐encodées s ur l e s i te Internet (http://s i s a l .provi ncedel i ege.be).
Fig. 1 : Page d’accueil du site Internet et lien vers le catalogue des parois Fig. 2 : Page « gestion des parois du site Internet
Les pos s i bi l i tés pour l ’uti l i s a teur s ont l es s ui va ntes :
‐ Créer une nouvelle paroi : ce menu permet donc de composer sa propre pa roi , i ntérieure ou extérieure, en y décri va nt l es di fférentes couches (épa i s s eur, va l eur λ [qui n’est d’ailleurs pas toujours le paramètre adéquat pour tous les
matériaux], ma s se volumique et chaleur spécifique). Il devrait, à ce menu, être
a jouté l a pos s i bi l i té d’encoder l e pri x de l a pa roi a u m².
‐ Modi fi er une pa roi exi s ta nte pers onnel l e (précédemment encodée pa r l ’uti lisateur l ui‐même) : a jout d’une couche ou modification des paramètres des couches déjà encodées. Le prix devrait pouvoir être modifié de la même fa çon. ‐ Copi er une pa roi exi s ta nte : ce menu permet de dupl i quer toute pa roi , pers onnelle ou pré‐encodée, afin d’en modi fi er l a copi e (pa r exempl e, pour a ugmenter l’épaisseur de l’isolant d’un mur extérieur pré‐encodé). L’utili s a teur pouva nt modifier tout ce qu’il désire dans les parois « copiées », i l faut lui laisser l a possibilité d’en modi fi er l e pri x, pui s que l e pri x que nous l i vrons ne s e ra pporte qu’a u modèl e pré‐encodé.
Fig. 3 : Liste des parois « personnelles » et « pré‐encodées »
‐ Suppri mer une pa roi
‐ Cons ul ter une pa roi pers onnel l e.
Atta rdons‐nous donc sur l e prix des parois pré‐encodées, avec un exemple : un mur extéri eur compos é, de l ’i ntéri eur vers l ’extéri eur :
Fig. 4 : Composition d’une paroi type « pré‐encodée » dans SISAL
3.1.2. Prix
Le pri x de la paroi s e calcule de façon simple, en addi ti onna nt l es pri x de cha que couche qui la constitue. Il est évident que l es prix considérés doivent comprendre la pos e du produi t :
Fig. 5 : Décomposition de la paroi et prix associés
L'i s olant qui a été utilisé dans l es formules du logiciel a toujours un lambda de 0,035 W/mK, s a ns a utre i ndication s ur l e type de ma téri a u mi s en œuvre. Nous a vons donc dû émettre une hypothèse ra isonnable dans les techni ques de cons tructi on tra di tionnelles et opter pour les isolants suivants : l aine minérale en toiture et da ns l es murs , et pol ys tyrène extrudé da ns l es pl a nchers .
La l i ste des parois et des prix a ssociés s e trouve en annexe du présent ra pport fina l .
3.2. Étanchéité à l’air
En ma rge du prix des parois de déperdition (matériaux) proprement dites, le prix de l a construction augmente un peu ou sensiblement si un s oin particuli er es t un peu ou bea ucoup a pporté à l ’éta nchéi té à l ’a i r du bâ ti ment.
3.2.1. Données
‐ La pri se en compte de l ’éta nchéi té à l ’a i r da ns un ca l cul de déperdi ti ons thermi que s e fa i t s ur ba s e d’un débi t de fui te mes uré l ors d’un tes t de pres surisation effectué s ur l e bâ ti ment, a u cours duquel une di fférence de pres sion de 50 Pa entre l’intérieur et l’extérieur est mai ntenue. Ce tes t donne pl usieurs résultats, dont un débit de fuite V50 ra pporté a u m² de « s urfa ce de
tes t » (s urface totale de déperdition de l’enveloppe considérée pendant le tes t : on peut supposer par première hypothèse que cette s urface de test soit égal e à l a s urfa ce de déperdi ti on tota l e du bâ ti ment).
m atériau épais seur (e) [mm ]
conducti vi té therm ique (λ) [W/mK] Résis tance thermique (R) [m ²K/W] m as se volum ique (ρ) [kg/ m³] c haleur spécifique (c ) [J/kg. K] pri x [€/m ²] Remarques
c arrelage 10 1,2 0, 008 2000 840 49,95 Carrel age 30 x 30 (prix fourni ture de 10.00 € hTV A)
m ortier 60 0,93 0, 065 1900 840 28,08 Chape mortier (400 kg de ci ment par m³) d' épaiss eur m oyenne 6 cm
béton 30 1,7 0, 018 2400 840 0 c ompris dans poste "hourdis"
hourdis 160 1,182 0, 135 2500 840 58, 1 Pl ancher 16+3 portée <= 5,00 m
pl âtre 10 0,52 0, 019 1300 840 36,79 Enduit pl âtre fin
‐ La va l eur par défaut considérée pour ce v50 da ns l a PEB et dans l es s i mul a ti ons
SISAL est de 12 m³/h.m². Il s’agit d’une va leur fortement péna l i s a nte, l e CSTC cons idérant que le renouvellement d’air moyen à l ’intérieur des l ogements en Bel gique s e situe a ctuellement a ux alentours de 8 h‐1. En réa l i té, a ttei ndre un débit de fuite de 8 m³/h.m² est chose aisée dans la cons tructi on, ma i s pour l e prouver (et le va loriser), un test de pressurisation doit être effectué, et l e coût a s s oci é s era l e s eul s urcoût (s oi t en moyenne 500 € pour une ma i s on uni fa mi l i a l e).
‐ Les pri x proposés par l es études a uxquell es EnergySuD a pa rti ci pé (étude de s ensibilité CALE, notamment) s ont assez rigides ; cela s’explique facil ement pa r l e fa it que les débits de fuite renseignés s ont l es seuls considérés da ns l ’étude.
Fig. 6 : Coût de l’étanchéité à l’air dans l’étude de sensibilité CALE
3.2.2. Prix
SISAL permettant aux utilisateurs d’encoder la va leur d’étanchéité s ouhaitée, il fa ut une formul e pl us s oupl e. La propos i ti on d’EnergySuD es t l a s ui va nte : ‐ Si v50 ≥ 12, l e coût est considéré nul
‐ Si 8 > v50 > 12, l e s eul coût considéré est celui du test d’infiltrométrie, s oit 500 €
‐ Si v50 ≤ 8, l e s urcoût peut être décomposé en une partie fi xe (500 € pour le test
bl ower door) et une partie va riable, fonction de l a surface de déperdition du bâ ti ment, et du débit de fuite encodé (le prix étant inversement proportionnel à l a va leur de débit de fuite : pl us la maison est rendue étanche, plus l e v50 est
fa i ble, et plus le s urcoût de construction sera élevé). La formule tient donc compte de ce paramètre en pondérant le surcoût maximal de 12€/m² de surface de déperdition par la va leur du v50 :
Le tes t s ur l a maison « fil rouge » (une maison « moyenne » en Région wallonne s ur un ensemble de paramètres architecturaux, utilisée fréquemment dans l es études réa l i s ées pour l a Régi on) s ’es t révél é concl ua nt :
Fig. 7 : Surcoûts associés à l’étanchéité à l’air, dans l’étude de sensibilité CALE et dans SISAL
Le dénominateur, dans notre formul e, ne peut être i nféri eur à 1 pour deux ra i s ons : o Il entraînerait une augmentation trop importante du surcoût associé ) 1 , max( 12 50 v A coût t
Par exemple pour la maison fil rouge : une étanchéité type « ma i son passive » (renouvellement d’air à 50 Pa , n50 = 0,6 h‐1, ce
qui équiva ut à un débit de fuite v50 = 0,65 m³/h.m²) entra înera i t
un s urcoût de pl us de 8 000 €. Un tel s urcoût nous s embl e di ffi ci l ement jus ti fi a bl e ca r trop i mporta nt.
o Nous pouvons raisonnablement penser qu’en‐dessous de 1 m³/h.m², la pl upart des maisons a tteignent un ni vea u proche du pa s s i f. La va l eur exa cte du débit de fui te n’es t dès l ors pl us ca pi ta l e ; nous pouvons cons idérer un débit de fuite ≤ 1 m³/h.m² sans conséquences importantes s ur l e s urcoût pri s en compte à l a va l eur de 1 m³/h.m².
3.3. La ventilation
Da ns un premier temps, nous avions rendu un prix global pour un s ystème compl et de ventilation type, basé s ur l es prix moyens rencontrés da ns l a cons tructi on des ma i sons résidentielles. Cela sembla i t cependa nt un peu s i mpl i s te, et ne tena i t nul lement compte du nombre de pièces de la maison, ou de la taille de cel l e‐ci ou du fa it qu’elles soient des l ocaux s ecs (amenée d’ai r) ou humi des (extra cti on). La di fficulté réside donc dans l es données disponibles , a fi n de mi eux a pprocher l es pa ra mètres qui nous permettent d’a ffi ner l e coût d’un s ys tème de venti l a ti on.
3.3.1. Données Fig. 8 : Page « ventilation » du site Internet SISAL
Le choi x posé d’un sys tème de ventilation entraîne bien s ûr l ’introducti on d’a utres données qui peuvent s’avérer importantes pour quantifier le coût global du s ystème de venti l a ti on.
Une première approche est celle uti l i s ée da ns l ’étude de s ens i bi l i té CALE, qui propose une formule simple : un prix fixe (pour les éléments que l ’on retrouve dans tout s ys tème de ventilation dans l e s ecteur rés i denti el ) et une pa rti e va ri a bl e
(foncti on de l a taille du bâtiment a u tra vers de sa surface de plancher cha uffé Ach).
Fig. 9 : Coût de la ventilation dans CALE – calcul pour la maison témoin
Il fa ut reconnaître l’intérêt d’introduire Ach comme paramètre du ca l cul : en effet,
pl us la maison es t gra nde, pl us l es condui tes de di s tri buti on s eront l ongues (a pproche moyenne), et plus les débits à assurer en ventilation s eront i mporta nts (l e ca lcul réglementaire des débits hygiéniques nominaux s e base s ur la s urface des l oca ux). Si la s urface de plancher chauffé n’est pas disponible, le ra pport du vol ume protégé s ur l a ha uteur moyenne des ni vea ux s era uti l i s é.
Les pa ra mètres dema ndés da ns SISAL s ont l es s ui va nts : ‐ Le s ys tème uti l i s é (A, B, C ou D) ;
‐ Débi ts d’a l i menta ti on et d’éva cua ti on [m³/h] ;
‐ Pos s i bi l i té d’une venti l a ti on i ntens i ve pour évi ter l a s urcha uffe ;
o Nous considèrerons (hypothèse réaliste considérant les habitudes moyennes dans l e résidentiel belge) que l a ventilation intens i ve s e fera pa r ouverture des fenêtres et/ou des portes .
‐ Tous s ystèmes : ha uteur d'ouverture des zones par ra pport au rez‐de‐cha us s ée o Traduit la hauteur des grilles d’alimentation ; cela ne semble pas utile da ns le ca s des a l i menta ti ons méca ni ques (s ys tèmes B et D) et, de ma nière générale, ne sera pas pris en compte dans l’établi s s ement des pri x, puisque la hauteur du positionnement des grilles n’interfère pas sur l eur coût.
‐ Sys tème A et B : ha uteur de l a chemi née pa r ra pport a u rez‐de‐cha us s ée ; ‐ Sys tème D : effi ca ci té du récupéra teur (0 s ’i l n’y en a pa s )
o Un récupérateur pour le résidentiel coûte approximativement le même pri x, quelle que s oit son effi ca ci té. Le pa ra mètre i mporta nt i ci s era i t pl utôt l e débi t s upporté.
3.3.2. Coût
Le coût qui sera délivré à l a fin s era un coût gl oba l dépenda nt de l a s urfa ce de pl a ncher chauffé, comme dans CALE. Pour établir ce coût, nous a vons éva l ué l es coûts des di fférents pos tes de l a venti l a ti on :
ALIMENTATION NATURELLE : i l s’agira exclusivement de grilles d’alimentation da ns l es châssis de fenêtres (les grilles murales ne sont pas pri s es en compte ca r el l es s ont moins utilisées da ns l e s ecteur rés i denti el ; de pl us , cel a entra înera i t l a nécessité de poser une question s upplémentaire à l ’utilisateur : gri lle dans le châssis ou da ns l e mur ?).
ra i sonnablement penser qu’une maison résidentielle moyenne es t compos ée des l oca ux s ecs suivants : un s alon, une salle à manger, un bureau et des cha mbres en nombre égal au nombre d’occupants du bâtiment (entre l es famill es « norma l es » qui ont bes oi n pa r exempl e de 3 cha mbres pour 4 ha bi ta nts , l es fa mi l l es « monoparentales » qui en utilisent une par personne, l es fa milles nombreuses qui en occupent moins d’une par personne, et les locaux secs « a utres », cel a s embl e une bonne moyenne).
Nous a urons donc un nombre total de grilles d’alimentation (OAR) : N + 4, N étant le nombre d’occupa nts du bâ ti ment.
Ne connaissant pas la l ongueur des fenêtres concernées, nous n’en ti endrons pa s compte. Le coût moyen d’une gri l l e OAR da ns un châ s s i s es t fi xé à 60 €/pce . Coût de l’alimentation naturelle : [€]
EVACUATION NATURELLE : l e problème de l’évaluation des éléments nécess a i res à l ’éva cuation naturelle est que nous ne connaissons pas l’agencement intéri eur des l oca ux humi des (nombre de tuya ux néces s a i res ?).
Le nombre moyen de locaux humides dans l es résidences uni fa mi l i a l es s e s i tue envi ron à 4 (une cuisine, une salle de bain, un WC s éparé et une buanderie ou a utre l oca l humide supplémentaire). En général, 3 de ces l oca ux s e trouvent a u rez‐de‐ cha ussée (cuisine, WC, buanderi e), et l a s a l l e d’ea u es t à l ’éta ge. Pa r s ouci de s i mplification (et de réalisme), nous compterons donc 3 tuya ux d’éva cua ti on pour l ’ensemble des locaux humides, partant par exemple du principe que la s alle de bain de l ’étage et la buanderie du rez‐de‐cha us s ée pa rta gent l a même éva cua ti on. La l ongueur totale des tuyaux d’évacuation est donnée pa r l a di fférence entre l a « ha uteur de la cheminée par ra pport a u rez‐de‐cha us s ée » (donnée de l ’ongl et venti lation) et les « hauteurs sous plafond moyennes des zones 1 et 2 » (données de l ’ongl et i n/exfi l tra ti on) : [m]
Le pri x moyen des tuyaux d’extraction d’un diamètre de 125 mm, es t de 12 €/mct (l a moyenne es t réa l i s ée s ur des tuya ux en PVC, a rmé ou non, i s ol és ou non, ci rcul a i res ou obl ongs , d’un di a mètre va ri a nt entre 63 et 200 mm…
Au s ommet de chaque tuyau, nous pouvons rajouter une s ortie de toiture complète ( 120 €/pce ).
Enfi n, du côté i ntérieur (et cela est va labl e pour tous l es l oca ux humi des ), nous devons ra jouter une bouche d’extraction (OER), qui coûte en moyenne 50 €/pce (moyenne réalisée s ur des bouches réglables, a uto‐réglables et hygro‐régl a bl es de di fférents di a mètres ).
l’évacuation naturelle coûte [€]
[€]
OUVERTURES DE TRANSFERT : i l peut s’agir, s elon l es ca s, de fentes sous l es portes déta lonnées, ou de grilles i ntégrées dans l es portes (moins couramment uti l i s ées : nous n’en ti endrons pa s compte da ns notre ca l cul ).
Si nous partons de l’hypothèse simplifiée que tous les l ocaux ventil és donnent s ur un l ocal de distribution (hall de jour, hall de nuit) par l equel tra ns i te l ’a i r (l oca ux
) 4 ( * 60 N 1 , 1 , * 36 560 50 * 4 ) * 12 120 ( * 3 zone tuyau zone tuyau H H 1 , min 1
,zone che ée spzone
tuyau H H
s ecs dégagements l ocaux humides), l e nombre d’ouvertures néces s a i res es t a u moins égal a u nombre total de locaux ventilés, qu’il s s oi ent s ecs ou humi des . Bi en sûr, i l s’agit là d’une hypothèse puisque nous ne connaissons ni l ’agencement, ni l es moyens de tra nsfert de l’air entre les l ocaux s ecs et l es l oca ux humi des (pa r exemple, une cui s i ne ouverte s ur l a s a l l e à ma nger ne néces s i te a ucune OT s upplémentaire ; un salon pourrait être pourvu de pl us i eurs OT en foncti on des débits a menés, et des l ocaux humides à desservir…). Nous cons i dérerons donc un nombre tota l d’OT = N + 7, N éta nt l e nombre d’occupa nts da ns l e bâ ti ment. Le pri x moyen pour une gri l l e de tra ns fert de l ’a i r à i ntégrer da ns une porte i ntéri eure es t de 50 €/pce .
Le prix total des OT est donc [€].
ALIMENTATION MECANIQUE : dans l e cas d’une ventilation mécanique (même s i l a méca nisation est partielle), nous devons d’office compter l e pri x d’un venti l a teur. Cel ui‐ci va riera fortement en fonction des débits à prendre en charge. Comme pour l es s ystèmes de chauffage, les ventilateurs disponibles sur la ma rché couvrent une pl a ge de débi ts (ma xi mum 300 m³/h, ma xi mum 550 m³/h…). Les débi ts éta nt connus, nous pouvons établir un prix en fonction de ce débit pri s en cha rge pa r l e venti l a teur : 1 €/(m³/h) .
Bi en sûr, ce prix ne ti ent pour le moment compte que du venti l a teur : à cel ui ‐ci doi vent être ajoutées les gaines, et l es bouches d’alimentation (OAM) a u mi ni mum (s a ns parler des gaines techniques / fa ux pl a fonds à créer pour l e pa s s a ge des ga i nes ).
Le pri x moyen des conduites de ventilation circulaires flexibles est de 12 €/mct. Afin d’en connaître la l ongueur, nous a l l ons devoi r extra pol er s ur ba s e de données trouvées dans les sources bibliographiques, et de para mètres connus da ns SISAL. Notre propos i ti on :
‐ On di vi s e l e débi t d’a l i menta ti on (Q) pa r 3,6 [m³/h.m²], qui es t l e débi t hygi éni que nomi na l régl ementa i re pa r m² de s urfa ce venti l ée,
o On obtient ainsi le nombre de m² ventilés : S = Q/3,6 ; ‐ On a s s i mi l e cette s urfa ce à un ca rré, de côté = C = √S ;
‐ On cons idère une longueur de gainage égale au péri mètre de ce ca rré : L = 4 * C ;
Le prix du gainage considéré à 12 €/mct [€]
Pa r exemple, une maison dont le débit d’alimentation es t de 250 m³/h, répa rti en deux zones (jour et nui t) donne une l ongueur de ga i na ge de ± 33 m, ce qui représ ente une s omme de 400 €.
Le pri x moyen d’une bouche d’alimentation mécanique (OAM) est de 50 €/pce (en réa l i té, l e pri x dépend du di a mètre… nous l es a vons moyennés ).
Le nombre nécessaire de bouches et de gaines d’a l i menta ti on es t i denti que a u nombre de gri l l es de châ s s i s néces s a i res en a l i menta ti on na turel l e (N + 4) . 6 , 3 * 4 * 12 Qalim ) 7 ( * 50 N
Coût de l’alimentation mécanique [€]
Ai nsi, pour une maison de 4 personnes dont l e débi t d’a l i menta ti on es t de 250 m³/h, l e coût a ttri bué à l ’a l i menta ti on s eul e es t de 1 050 €.
A ce coût doi t bi en s ur être a jouté cel ui des OT et de l ’extra cti on.
EXTRACTION MECANIQUE : l e pri nci pe es t l e même que pour l ’a l i menta ti on méca ni que.
‐ Pri x du venti l a teur : 1 €/(m³/h) pri s en cha rge ‐ Pri x des bouches d’éva cua ti on : 50 €/pce
o Nombre de bouches = nombre de locaux humides = 4 ‐ Ca l cul des longueurs de gaines d’évacuation et de l eur coût o Q étant cette fois le débit d’extraction Coût de l’évacuation mécanique : [€]
Pour une maison dont l e débit d’extraction est de 200 m³/h, le coût proposé es t de 757,77 €.
RECUPERATION DE CHALEUR : da ns le ca s où le s ystème de ventilation choisi es t un s ys tème D, i l est possible de valoris er une récupéra ti on de cha l eur. Ce s ys tème permet un croisement des flux d’alimentation (air extérieur « froid ») et d’extraction (a i r i ntérieur « cha ud ») a fin que le deuxième tra nsmette s es ca lories a u premier. La performance du récupérateur dépend gra ndement de l ’équilibrage des débits, de la température de l ’air à l’extérieur, de la présence d’un by‐pa s s … Ces données ne condi tionnant pas le prix d’un récupérateur de type résidentiel (sauf le débit), nous n’en tenons pa s compte.
Le pri x que nous allons donner i ci rempl a ce l es venti l a teurs d’a l i menta ti on et d’extra ction mécanique, mais pas les prix des gainages ni des bouches nécess a i res . Les différentes sources consultées donnent un prix moyen de 10 € pa r m³/h pri s en cha rge. Au cas où l ’équilibrage n’est pas correct, i l nous faudra prendre en compte l e débi t ma xi ma l entre Qalimentation et Qextraction.
Ai nsi, l e coût du récupéra teur s era [€].
Le coût du ga ina ge s era éga l a u coût cumul é des ga i na ges d’a l i menta ti on et d’extra cti on
[€]
Et l e coût des bouches d’alimenta ti on et d’extra cti on s era = 50 [€/pce] * (N + 8) Le coût de la récupération de chaleur, sans les OT = 1 * 6 , 3 * 4 * 12 ) 4 ( * 50 lim lim a a Q Q N 6 , 3 * 4 * 12 Qévac 1 * 6 , 3 * 4 * 12 4 * 50 évac évac Q Q ) , max( * 10 Qalim Qévac 6 , 3 ) , max( * 4 * 12 * 2 Qalim Qévac
[€]
SUPPLÉMENT : un coût forfaitaire supplémentaire va être attribué aux systèmes de venti lation mécaniques. En cause, l es éléments complémentaires nécess a i res , non pri s en compte jus qu’à prés ent :
‐ Ga i nes techni ques pour di s s i mul er l es tuya ux ; ‐ Eva cua ti on des condens a ts pour l e récupéra teur ; ‐ Ra ccords , fi l tres , a tténua teurs de brui t, a cces s oi res …
Les forfa i ts propos és s ont éva l ués à 200 € pour l es s ys tèmes pa rti el l ement méca nisés (B et C), 400 € pour un sys tème D s a ns récupéra teur et 500 € pour un s ys tème D a vec récupéra teur de cha l eur.
Afi n de valider l es prix proposés, une comparais on a été réa l i s ée s ur ba s e de l a ma i son « témoin », déjà utilisée da ns d’a utres études tel l es que cel l e de CALE.
Fig. 10 : Comparaison des prix des systèmes de ventilation pour la maison témoin
Il a été admis que les coûts a nnoncés dans l ’action CALE s ont trop él evés . Il nous fa l l a i t donc a ttei ndre un coût pl us ra i s onna bl e, pl us proche de l a réa l i té. Pour i nformation, les coûts a nnoncés pa r l e ca ta l ogue UPA/BUA 2009 pour des s ys tèmes de venti l a ti on compl ets da ns une ma i s on rés i denti el l e type s ont : ‐ Sys tème A : entre 1 530 et 2 050 € (moyenne : 1 790 €) ;
‐ Sys tème B : entre 2 295 et 2 716 € (moyenne : 2 505 €) ; ‐ Sys tème C : entre 2 397 et 2 818 € (moyenne : 2 607,5 €) ;
‐ Sys tème D s a ns écha ngeur : entre 3 150 et 3 321 € (moyenne : 3 235,5 €) ; ‐ Sys tème D a vec écha ngeur : entre 5 304 et 5 740 € (moyenne : 5 522 €).
) , max( * 10 6 , 3 ) , max( * 4 * 12 * 2 ) 8 ( * 50 lim lim évac a évac a Q Q Q Q N
3.4. Système de chauffage
La phi losophie uti l i s ée da ns l e ca l cul du coût des s ys tèmes de cha uffa ge es t s ensiblement l a même que celle utilisée pour l a ventil a ti on : i l s ’a gi t de pa rti r de données disponibles sur Internet (site SISAL et données des fabricants), et de pos er des hypothèses pour évaluer l e prix des éléments pour lesquels les renseignements s e révèl ent l a cuna i res .
3.4.1. Données
Le Si te Internet SISAL nous fournit, pour évaluer les prix, les para mètres s ui va nts : Fig. 11 : Capture d’écran du site Internet SISAL : T° et pertes par distribution
Les températures de dimensionnement ne s ont pas des paramètres indispensa bl es pour éva luer l es coûts (elles sont d’a i l l eurs ra rement i ndi quées ). Pa r contre, l a l ongueur des conduites hors Vp est utile : nous donnerons plus bas un coût pour ces rés ea ux de tuya ux.
Fig. 12 : Capture d’écran du site Internet SISAL – Systèmes d’émission (radiateurs)
Cet écra n nous a mène l ui a us s i s on l ot de pa ra mètres i mporta nts et moi ns i mporta nts , en ce qui concerne l es coûts .
Bi en évidemment, l e système d’émission considéré (un seul pour l e bâ ti ment) es t pri mordial. Suivant le s ystème choisi, les questions pos ées à l ’uti l i s a teur du s i te va ri ent.
D’une manière générale, comme pour l e dimensionnement de l’appareil producteur de cha leur, l es températures de consigne ou l es températures d’entrée ou de sortie de l ’eau dans les radiateurs n’intervi endront pas dans l a recherche des coûts . Pa r contre, l e renseignement sur l e type de régulation et la présence ou non de va nnes thermos ta ti ques s ur l es ra di a teurs s era expl oi té.
Fig. 13 : Capture d’écran du site Internet SISAL – Systèmes d’émission (chauffage par le sol)
Les s eules données concernant l e chauffage par l e sol que nous pourri ons uti l i s er s ont l es s ui va ntes :
‐ Pourcentage de plancher chauffant par ra pport à la surface tota l e de pl a ncher (pour cha que zone) : un plancher chauffa nt a pporte évi demment un s urcoût qu’i l faudra quantifier. Le prix du plancher normal est donné par ailleurs (voi r l a pa rti e « pa roi s »), et l ’on conna ît s a s urfa ce tota l e (qu’el l e s oi t une pa roi déperditive ou non), à laquelle i l suffit d’appliquer les pourcentages dema ndés pour obteni r l a s urfa ce tota l e de pl a ncher cha uffa nt.
‐ Épa isseur de la dalle comprena nt l es s erpenti ns : cette donnée pa r défa ut pouva nt être modifiée par l ’utilisateur, nous avons dû nous ba s er s ur cel l e‐ci pour qua nti fi er l e coût.
‐ Régul a ti on centra l e, de l a même ma ni ère que pour des ra di a teurs .
Fig. 14 : Capture d’écran du site Internet SISAL – Systèmes d’émission (PAC air‐air)
La pompe à chaleur a ir‐air est à la fois un s ys tème de producti on et un s ys tème d’émission… C’est l a raison pour laquelle la puissance, qu’elle soit introdui te pa r l e l ’uti lisateur ou calculée par le l ogiciel, est requise et i mportante, de même que s on potentiel ca ractère réversible. Ce s ont l à l es deux pa ra mètres i mporta nts pour l ’éva l ua ti on d’un coût. Fig. 15 : Capture d’écran du site Internet SISAL – Systèmes de production (chaudière conventionnelle)
En ce qui concerne les sys tèmes de producti on de cha l eur de type « cha udi ère conventionnelle (c’est‐à‐dire sans recours à l a technol ogi e de l a condens a ti on), fa i sant appel à des bases de données de chaudières neuves, le rendement de celles‐ ci ne pèse que peu sur le prix fi nal : nous n’en tenons pa s compte. À l ’i ns ta r des pompes à cha l eur, l a pui s s a nce es t pa r contre un pa ra mètre pri mordi a l .
Fig. 16 : Capture d’écran du site Internet SISAL – Systèmes de production (chaudière à condensation)
Les données s ont i denti ques à cel l es néces s a i res pour l es cha udi ères conventi onnel l es .
Fig. 17 : Capture d’écran du site Internet SISAL – Systèmes de production (PAC sol‐eau)
Les échangeurs géothermiques représentent un coût important dans l ’i ns ta l l a ti on d’une pompe à chaleur : i ls peuvent être horizontaux (enterrés à faible profondeur, l eur s urface est le paramètre nécessaire et suffisant) ou verticaux (qui requièrent un fora ge en profondeur dont l a l ongueur mul ti pl i ée pa r l e nombre de fora ges i nfl uencera l e coût).
Une pompe à chaleur sol‐eau nécessite également un volume de s tocka ge, pa rfoi s i mporta nt. Sa ca pa ci té (en l i tres ) en s era l e pa ra mètre du coût.
Évi demment, l a pui s s a nce (ma i s pa s l e COP) i nfl uencera l e pri x éga l ement. Da ns l e cas d’une pompe à cha l eur a i r‐ea u, l es pa ra mètres s ont i denti ques à l ’excepti on des fora ges , non réa l i s és da ns ce ca s .
3.4.2. Coût
L’éva l uation des coûts relatifs aux s ystèmes de chauffage s ’est faite principal ement grâ ce à la compilation d’un assez grand nombre de pri x, répa rti s en cha udi ères , pompes à chaleur, technologie… Ces données collectées principalement sur Internet (www.vi essmann.be, www.climit.fr, www.chauffa ge‐s ys teme.fr) ont ens ui te été recoupées a vec cel l es i s s ues des a nci ennes études réa l i s ées (CALE, étude économique de l’UMons ) et des mercuri a l es des pri x « Je Va i s Cons trui re » et « UPA/BUA 2009 ».
3.4.2.1. Chaudières
Les i ns ta l l a ti ons de cha uffa ge dont une cha udi ère es t l ’él ément producteur (pri ncipal) représentent une gra nde majorité des cas. Nous devons donc évaluer un coût pour des cha udi ères foncti onna nt a u ma zout ou a u ga z, et uti l i s a nt l es technol ogi es « ba s s e tempéra ture » ou « condens a ti on »
Rema rquons de suite que l es s ol uti ons de bi va l ence (uti l i s a ti on de pl us i eurs s ys tèmes de production, l’un ayant priorité sur l’autre pour l a producti on) ne s ont pa s rencontrées, de même que la cogénéra ti on ou l ’uti l i s a ti on de l a bi oma s s e comme vecteur énergéti que.
Les s ources de type « fa bricant » ne renseignent plus de prix pour des cha udi ères foncti onnant uniquement à haute température, ce qui tend à confi rmer l e recours s ys tématique a ux technologies « ba s s e tempéra ture » et « condens a ti on ». Les
cha udières décrites comme « conventionnelles » pa r l’équipe SISAL seront donc des cha udières « ba sse température ». Pl us encore, l es s eules chaudières gaz proposées pa r l es fabricants fonctionnent uniquement a vec la technologie de l a condensati on, ma ître choix performa nci el et économi que pour ceux qui uti l i s ent ce vecteur énergétique. L’évaluation du coût d’une chaudière « conventi onnel l e a u ga z » ne ti endra donc pa s compte de données fa bri ca nts .
Le s eul paramètre retenu pour l es coûts s era la puissance, donnée par l ’uti l i s a teur ou ca l culée par le l ogiciel. Les coûts de toutes les chaudières obtenus s ur Internet ou da ns l es autres s ources retenues s eront divisés par la puissance mentionnée (ou l a puissance maximale renseignée par l a plage de puissance couverte). Les résulta ts obtenus sont compilés s ur un gra phique, dont une courbe de tendance nous donne une première i dée de la formule à considérer pour obtenir un prix, quelle que soit la pui s s a nce s ouha i tée.
L’on rema rque, en général, que l ’évolution des coûts des s ys tèmes de producti on tend à ralentir lorsque l’on atteint des puissances élevées, comme l e montre l’image ci ‐dessous, reprena nt l e pri x moyen d’une pompe à cha l eur en foncti on de l a pui s s a nce de s on compres s eur [source : Energie+] :
Fig. 18 : Prix moyen d’une PAC en fonction de la puissance du compresseur Les courbes de tendance dégagées des données sources seront donc généralement des courbes l oga ri thmi ques , a fi n de res pecter ce phénomène.
En ce qui concerne les chaudières , nous a vons pri s en compte dès l e dépa rt l a pos sibilité que l’élément producteur de chaleur s oi t éga l ement cel ui qui fourni t l ’eau chaude sanitaire, mais cela n’est pas sys téma ti quement l e ca s . Nous a vons donc ori enté notre recherche pour tenter de différencier les prix : a ppareils dédi és a u cha uffage uniquement d’un côté, a ppa rei l s « compl ets (cha uffa ge + ECS) de l ’a utre. Malheureusement, cette di s ti ncti on ne s e trouve pa s toujours da ns l a l i ttéra ture :
Fig. 19 : Prix proposés par l’UPA 2009 et Je Vais Construire 05/06 pour les chaudières
empl oyée (basse température ou condensation, bien que l a ga mme de pri x nous di ri ge na turel l ement vers l a premi ère).
De même, l es études de référence (CALE, UMons) ne montrent aucune di s ti ncti on de pri x entre des chaudières pour l e chauffage uniquement et pour l a combina i s on cha uffage et ECS. Faut‐il y voi r que la prise en charge de l ’eau chaude sa ni ta i re pa r l ’élément producteur de chaleur n’entraîne a ucune hausse signi fi ca ti ve des pri x ? Certa i nes a utres sources (le logiciel EC Es timation, l es sites Internet www.cl i mi t.fr,
www.vi essmann.be) i ndiquent, dans le descriptif des s ystèmes si l ’apparei l produi t éga l ement l ’ECS ou non.
Les a nalyses complémentaires que nous a vons effectuées sur l es données nous ont permis de faire un choix : l es coûts que nous donnons pour l es cha udi ères ne prennent pas en compte la production d’ECS, qui s era considérée par ailleurs. Ainsi , pa r exemple, les différences de coûts que nous rencontrons dans la littérature nous permettent d’extra pol er l e coût d’un boi l er i ntégré.
Nous devons également préciser une hypothèse complémentaire : l ’élimination des va l eurs extrêmes. Cha que coût considéré dans notre base de données a été mi s en rel a tion a vec la puissance maximale déployée par l ’appareil, afin de le ra mener à un « coût a u kW ». Ces valeurs ont ensuite été moyennées par ca tégori e (en ga rda nt l es distinctions gaz / mazout, basse température / condensation…), et les coûts qui s ’éloignaient de cette moyenne de façon trop importante (et de toute fa çon ceux qui s ’en éloignaient de plus de 50%) ont été élimi nés de l a ba s e de données . La ra i son de cette élimination est de trouver une certaine « s tabilité » da ns les courbes de tendance que nous dégageons des gra phiques : l es va l eurs extrêmes a ffectent l es moyennes de façon trop i mportante, alors qu’elles présentent de toute évi dence un éca rt i mporta nt pa r ra pport a u coût moyen des s ys tèmes cons i dérés . La va l eur de 50% a été choisie en a nalysant l es données : l e but de l a ma nœuvre n’éta it pas non plus d’éli mi ner trop de données ou de ne ga rder que l a va l eur moyenne de coût a u kW dépl oyé.
Cha udi ère ga z ba s s e tempéra ture
Fig. 20 : Résultat proposé pour les chaudières gaz basse température avec P = puissance (maximale en cas de plage de puissance) de l’élément producteur de chaleur y = 67,113x + 605,84 R² = 0,5491 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 0 10 20 30 40 50 60 Pr ix HT Puissance
Chaudières gaz basse température
chaudières gaz BT Log. (chaudières gaz BT) Linéaire (chaudières gaz BT) 3375 ) ln( * 1770 P coûtCha udi ère ga z condens a ti on
Fig. 21 : résultat proposé pour les chaudières gaz à condensation avec P = puissance (maximale en cas de plage de puissance) de l’élément producteur de chaleur
Cha udi ère fi oul ba s s e tempéra ture
Fig. 22 : résultat proposé pour les chaudières fioul basse température avec P = puissance (maximale en cas de plage de puissance) de l’élément producteur de chaleur 7255 ) ln( * 3205 P coût 1520 ) ln( * 1410 P coût
Cha udi ères fi oul condens a ti on
Fig. 23 : résultat proposé pour les chaudières fioul à condensation avec P = puissance (maximale en cas de plage de puissance) de l’élément producteur de chaleur
3.4.2.2. Pompes à chaleur
Cette technol ogi e, pl us récente s ur l e ma rché de l ’énergi e, es t en généra l recommandée pour des puissances relativement basses. Il est en effet assez ra re de pl a cer une PAC de plus de 30 kW pour une utilisation résidentielle : c’es t pourquoi nous ne ti endront compte que des pui s s a nces i nféri eures à 30 kW.
Fig. 24 : Compilation des coûts « pompes à chaleur » 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 0 5 10 15 20 25 30 Pr ix HT Puissance
PAC
PAC sol/eau PAC air/eau PAC air/air 3875 ) ln( * 2845 P coûtLe gra phique ci ‐dess us montre une di s pers i on i mporta nte des coûts pour l es pompes à cha l eur. Pa r exempl e, toutes technol ogi es confondues , pour une pui ssance de 16 kW, on peut trouver des PAC entre 6.500 et 18.500 euros . Nous ne pouvons donc éta bl i r une s eul e formul e de coût, et devons di s ti nguer l es technologies employées. Pa r exemple, l es PAC a i r/eau (▲sur la fig. 24) a ffichent un coût pl us élevé que les autres. En moyenne, les PAC a ir/air (х sur la fig. 24), souvent a ffublées d’un COP moindre (mais dotées de la ca pa ci té d’i nvers i on, permetta nt a i nsi a utant la cl imatisation en été que le chauffage en hi ver) s ont généra l ement moi ns chères .
Les PAC géothermi ques foncti onnent a vec des écha ngeurs qui peuvent être hori zontaux ou verticaux. La l ongueur des échangeurs es t un pa ra mètre, da ns l e s ens où l’utilisateur est l ibre de garder les va leurs par défaut ou d’encoder la va l eur s ouhaitée. Les coûts à donner devront donc uni quement être foncti on des deux va ri a bles que s ont l a l ongueur des pui ts (écha ngeurs verti ca ux) et l a s urfa ce d’écha nge (écha ngeur verti ca ux).
« [Les capteurs horizontaux] sont enterrés soit dans des tranchées de 0,6 m à 1,2 m de profondeur […]. Ceux‐ci requièrent des surfaces de terrain de l’ordre de 1,5 fois la surface de la maison à chauffer.
Par exemple, pour un générateur de 7 kW thermique, le capteur horizontal est constitué de 12 boucles de 50 m de tube polyéthylène, installées dans 6 tranchées de 25 m de longueur, à raison d’une boucle placée à 0,6 m de profondeur et une autre placée à 1,2 m de profondeur. »
Source : J. BERNIER, La pompe à chaleur, 2004, Editions PYC Livres, p.141
L’uti l isateur nous renseigne, pour des échangeurs hori zonta ux, l a s urfa ce tota l e d’écha nge (a vec une va l eur pa r défa ut de 500 m², ce qui es t a s s ez él evé ; l a l i ttérature renseigne une surface moyenne d’échange comprise entre 1.5 et 2 foi s la s urfa ce de plancher chauffé de l ’habitation ; 300 m² s ont donc en général s uffisants pour une habitation « s tandard »). En moyenne, i l existe une proportion de 3 entre l a s urface d’échange et la longueur des sondes (ces 300 m² a britent donc 900 m de tuya ux, pa r exemple 18 boucles de 50 m enterrées à 0,6 et 1,2 m de profondeur da ns 9 tra nchées de 0.6 m de large et 25 m de long, espacées a u mi ni mum de 0.6 m). Le coût des déblais et terrassements dépendent du type de s ol en prés ence ; c’es t pourquoi nous devons moyenner l es prix obtenus dans l es références : nous obtenons ainsi 60 €/m³. 1 m d’une tra nchée, dans laquell e s el on nos hypothès es nous plaçons 4 m de sondes, coûte donc 0,6*1,2*60 = 43,2 €. En y a jouta nt l e coût des sondes, accessoires et remblais, nous obtenons un prix par m de tra nchée de 72 €, s oi t 18 €/mct de s onde, s oi t 54 €/m² de s urfa ce d’écha nge
Les échangeurs verticaux coûtent plus chers, étant donné l es forages néces s a i res : on pa rle i ci de puits forés dans la terre ou l a roche, dans lesquel s on i ntrodui t des épi ngles en polyéthylène, spécifiques pour l a géothermie, reliées vi a un collecteur à l a pompe à chaleur. Les différentes sources mentionnent un coût va riant entre 50 et 90 €/mct s ui va nt l e type de s ol (pour une moyenne qui s embl e s e s i tuer a ux envi rons de 60 €/mct de forage). Ce coût comprend l e forage et le pl a cement des s ondes et a cces s oi res .
Pompe à cha l eur s ol /a i r
Voi ci un gra phi que reprena nt tous l es coûts rel evés pour ce type de PAC :
Fig. 25 : Compilation des coûts « pompes à chaleur sol/eau »
Bi en s ûr, ce coût ne concerne que l ’él ément producteur de cha l eur, s a ns l es ca pteurs dont nous a vons donné l e coût ci ‐dessus, ni les s ystèmes de di s tri buti on, d’émi s s i on ou de régul a ti on qui s eront donnés pa r l a s ui te.
Pompe à cha l eur a i r/ea u
Da ns l e cas des pompes a ir/eau, l es forages ou échangeurs ne s ont bi en s ûr pl us néces s a i res .
Fig. 25 : Compilation des coûts « pompes à chaleur air/eau » y = 3394,1ln(x) ‐ 23,082 R² = 0,4226 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 0 5 10 15 20 25 30 Pr ix HT Puissance
