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Performance énergétique des bâtiments de logement pour étudiants:
Etudes de cas dans le canton de Genève
LEHMANN, Ursula, KHOURY, Jad
Abstract
Cette étude évalue la performance énergétique des bâtiments d'habitation pour étudiants. La première partie étudie de manière détaillée les consommations thermiques, d'eau et électriques d'un bâtiment MINERGIE-P-ECO® de la coopérative la Ciguë. Le but est d'évaluer la consommation réelle, de la comparer aux valeurs du projet et de discuter les raisons de l'écart de performance. La deuxième partie consiste en une analyse comparative de la performance réelle de 35 résidences et foyers genevois, dans le but de connaître les tendances du sous-secteur d'habitation pour personnes en formation et les différences avec le secteur résidentiel collectif. L'étude montre que les besoins réels de chaleur du bâtiment étudié en détail dépassent les valeurs calculées en conditions standard d'utilisation. Les principales causes de cet écart sont le taux élevé de renouvellement d'air, la température intérieure et des gains solaires plus faibles que prévus (effet ombrage et voilage). La comparaison montre que la consommation thermique des bâtiments MINERGIE-P-ECO® est tout de même deux fois [...]
LEHMANN, Ursula, KHOURY, Jad. Performance énergétique des bâtiments de
logement pour étudiants: Etudes de cas dans le canton de Genève. Genève : 2017, 30 p.
Available at:
http://archive-ouverte.unige.ch/unige:93923
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Performance énergétique des bâtiments de logement pour étudiants
ETUDES DE CAS DANS LE CANTON DE G ENEVE
Ursula Lehmann Jad Khoury
Synthèse réalisée sur la base d’un travail de Master universitaire en Sciences de l’Environnement (Lehmann 2016)
Réalisé dans le cadre du Partenariat SIG – UNIGE Contrat spécifique « Rénovation énergétique »
Responsable UNIGE : J. Khoury Responsable SIG : J-M. Zgraggen
Groupe Systèmes Energétiques
Département F.-A. Forel des Sciences de l’Environnement et de l’Eau et Institut des Sciences de l’Environnement
Uni Carl-Vogt – 66 bd Carl-Vogt ‐ CH 1211 Genève 4 www.unige.ch/energie
Genève, 2017
Table des matières
1 Résumé ... 1
2 Introduction ... 2
2.1 Contexte de l’étude ... 2
2.2 Objectif ... 3
3 Méthodologie ... 4
3.1 Présentation de l’étude de cas ... 4
3.2 Présentation de l’échantillon de l’analyse comparative ... 5
3.3 Provenance des données et méthodes d’analyse ... 5
3.4 Indicateurs de performance ... 6
4 Résultats et discussion (étude de cas)... 8
4.1 Diagramme de flux ... 8
4.2 Chauffage ... 9
4.3 Eau chaude ... 11
4.4 Electricité ... 12
4.5 Écarts de performance ... 13
4.6 Explication des écarts ... 14
5 Mise en perspective des résultats (Benchmark) ... 17
5.1 Consommation thermique ... 17
5.2 Consommation d’eau ... 19
5.3 Consommation électrique ... 21
5.4 Synthèse des résultats ... 23
6 Conclusion ... 24
Remerciements ... 26
Liste de figures ... 26
Liste des tables ... 26
Glossaire ... 27
Bibliographie... 28
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1 Résumé
Cette étude évalue la performance énergétique des bâtiments d’habitation pour étudiants et analyse les caractéristiques de ce sous-secteur qui reste peu connu à l’heure actuelle.
Dans une première partie, les consommations thermiques, d’eau et électriques d’un bâtiment conçu à très haute performance énergétique (MINERGIE-P-ECO®) et appartenant à la coopérative d’habitation pour personnes en formation « la Ciguë » sont analysées de manière détaillée sur la base de relevés de consommation et de mesures in-situ. Le but est d’évaluer la consommation réelle, de la comparer aux valeurs du projet et de discuter les raisons de l’écart de performance.
La deuxième partie consiste en une analyse comparative de la performance réelle de 35 résidences et foyers genevois (82'000 m² de surface chauffée et environ 2’100 personnes en formation). Elle vise à situer l’étude de cas, à mieux comprendre les caractéristiques de ce sous-secteur, ainsi que les différences avec celles du secteur résidentiel collectif.
Les résultats montrent que les besoins réels de chaleur du bâtiment étudié en détail se répartissent comme suit: 98 MJ/m2.an pour le chauffage (sans ventilation double-flux) et 115 MJ/m2.an pour l’eau chaude sanitaire. Les besoins réels de chaleur dépassent systématiquement les valeurs calculées en conditions standard d’utilisation. Les principales causes de cet écart sont le taux élevé de renouvellement d’air, la température intérieure et des gains solaires plus faibles que prévus (effet ombrage et voilage).
L'indice de dépense de chaleur (IDC) de ce bâtiment est très proche de ceux des autres bâtiments à très haute performance énergétique (THPE) de notre échantillon et du canton. Il est deux fois inférieur à l’IDC moyen des résidences pour étudiants genevois (502 MJ/m²SRE.an), ainsi qu’à celui du secteur résidentiel collectif.
La consommation d’eau par habitant du bâtiment est similaire à celle des autres résidences et foyers analysées, avec une moyenne de 138 litres par habitant et par jour, proche de la moyenne suisse (142 l/hab.jour, OFEV 2015).
Alors que la densité de résidents est légèrement plus élevée dans les bâtiments d’habitation pour personnes en formation que dans le secteur résidentiel collectif, l’analyse comparative montre que la consommation électrique ménagère par résident est deux fois plus faible (580 kWh/hab.an contre 1080 kWh/hab.an).
Enfin, cette étude met en évidence l’importance d’améliorer les pratiques actuelles d’exploitation des bâtiments et fournit quelques recommandations axées sur l’information, le suivi et l’optimisation énergétique des installations. Ce document a été réalisé sur la base d’un travail de Master en Sciences de l’Environnement effectué à l’Université de Genève (Lehmann 2016) et s’inscrit dans le cadre du Partenariat SIG – UNIGE, contrat spécifique « Rénovation énergétique ».
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2 Introduction
2.1 Contexte de l’étude
La stratégie énergétique Suisse 2050 vise notamment à réduire la consommation d’énergie des bâtiments. En effet, en Suisse, comme dans d’autres pays européens, le secteur du bâtiment représente un poids significatif dans la consommation énergétique globale (environ 50 % incluant la construction et l’exploitation, (OFEN 2012)).
Un enjeu majeur se trouve dans la rénovation des bâtiments existants, en particulier ceux construits après-guerre (1946-1980) (Khoury 2009). Le taux de rénovation faible et l’augmentation de la surface chauffée en raison des nouvelles constructions (+60 % d’ici 2050, (Prognos AG 2012)) justifient d’étudier aussi les bâtiments neufs.
Durant ces dernières années, la performance thermique des bâtiments neufs a pu être améliorée grâce à une règlementation plus stricte. Les labels tels que MINERGIE ont joué un rôle précurseur.
Malgré ces avancées, des recherches ont montré que la consommation énergétique réelle excède souvent les consommations prévues lors de la planification (Zgraggen 2010; Rafols 2015; Wågø &
Berker 2014; Struck et al. 2014). Ceci est le cas surtout pour les bâtiments collectifs (Reimann &
Bühlmann 2016). Les facteurs explicatifs proposés sont la simulation des besoins de chaleur théoriques, des problèmes de régulation et de fonctionnement, des efficacités basses des chaudières, des utilisations différentes que planifiées et le comportement des usagers (Reimann & Bühlmann 2016;
Rafols 2015).
La plupart des études passées en revue traitent de l’habitat collectif. Jusque-là, peu d’études se sont focalisées sur les thématiques liées à l’énergie dans les bâtiments d’habitation pour étudiants.
Les études précédentes menées sur ce sous-secteur ont surtout traité les potentiels d’économie et analysé les outils d’influence du comportement des utilisateurs. Abolarin et al. (2013), Ishak et al.
(2016) et Jamaludin et al. (2013) ont fait des estimations des économies. Emeakaroha et al. (2014), Bekker et al. (2010), Brewer et al. (2010) et Chiang et al. (2014) ont fait des études sur les effets du feedback en temps réel. Alors que la plupart de ces études ont mis le focus sur la consommation d’électricité, la consommation d’eau a été abordée par Engelmann (2009) et Hyo et al. (2014). Bonde
& Ramirez (2015) et Collins (2010) se sont intéressés aux questions de confort thermique.
La consommation thermique réelle des bâtiments d’habitation pour étudiants n’a été que rarement analysée et comparée à la performance prévue. Parmi eux : Engelmann (2010); Alborz & Berardi (2015); Filippín & Beascochea (2007).
Enfin, des études comme Chung & Rhee (2014); Voss et al. (2011); Engelmann (2009) comparent la consommation énergétique de plusieurs bâtiments d’habitation pour étudiants. Engelmann a comparé 31 résidences et par la suite étudié en détail 6 résidences (T)HPE (labels Passivhaus et Niedrigenergiehaus), alors que Voss a étudié des résidences neuves et des cas de rénovation (n=18).
Parmi les études traitées sur ce sous-secteur, Vadodaria (2012), Collins (2010), Engelmann (2009) et Parece et al. (2013) évoquent qu’il faudrait étudier d’avantage les thématiques liées à l’énergie dans les bâtiments d’habitations pour étudiants.
Les spécificités de ce sous-secteur sont peu connues. Dans les normes ces bâtiments sont considérés comme appartenant à la catégorie habitat collectif. Pour cette raison l’attention est mise dans le cadre de la présente étude sur ce sous-secteur des logements pour jeunes personnes en formation.
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2.2 Objectif
Cette étude se focalise sur le sous-secteur de logement pour jeunes personnes en formation (étudiants, apprentis et stagiaires).
Des questions se posent quant à la performance énergétique des bâtiments d’habitation, notamment à très haute performance énergétique (THPE), habités par ce jeune public :
o Quelle est la performance réelle des bâtiments occupés par des étudiants?
o Comment se situe la consommation énergétique des bâtiments THPE par rapport aux autres bâtiments neufs ou existants du sous-secteur?
o La consommation énergétique des bâtiments du sous-secteur se différencie-t-elle de celle du secteur résidentiel collectif ?
Cette étude tente d’apporter des réponses à ces questions par une analyse en deux parties :
i) une analyse détaillée de la performance énergétique d’un bâtiment neuf à très haute performance énergétique (retour d’expérience)
ii) une analyse comparative avec d’autres bâtiments de logements pour étudiants (de type benchmark).
Tout d’abord, l’analyse détaillée s’applique à l’étude de cas du bâtiment MINERGIE-P-ECO® des
« Pavillons » de la coopérative la Ciguë à Genève. Cette première partie de l’étude vise à : o connaître la performance énergétique réelle in-situ du bâtiment
o vérifier si le bâtiment atteint son objectif de basse consommation énergétique o quantifier et discuter l’écart de performance.
Ensuite, la performance énergétique du bâtiment « Pavillons » est comparée à celle d’autres bâtiments collectifs pour personnes en formation. Cette deuxième partie vise à:
o comparer la consommation énergétique du cas d’étude aux autres bâtiments de logements pour étudiants à Genève
o ressortir des tendances générales pour ce sous-secteur en termes de consommation énergétique pour le chauffage, l’eau chaude et l’électricité
o comparer les résultats à ceux du secteur résidentiel collectif (secteur qui englobe à la fois les bâtiments collectifs familiaux et les résidences pour personnes en formation).
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3 Méthodologie
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.
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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.
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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).
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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
Besoins de chaleur pour l’eau
chaude sanitaire (Qww) 1) MJ/m2.an
Indice de dépense de chaleur
(IDC ≈ Ehww)2) MJ/m2.an
Indice MINERGIE® (*Ehww) 2) kWh/m2.an
Eau Consommation d’eau par
habitant l/hab.jour
Electricité Consommation électricité totale MJ/m2.an
Consommation électrique totale,
sans locaux commerciaux kWh/m2TOT.an
Consommation électrique communs d'immeuble et chaufferie
kWh/m2.an
Consommation électrique
ménagère kWh/hab.an
1) Energie utile (chaleur)
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.
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4 Résultats et discussion (étude de cas)
4.1 Diagramme de flux
Pour le bâtiment « Pavillons », les besoins de chaleur et la couverture de ces derniers par différents agents énergétiques ont été étudiés. La Figure 3 montre les différents flux entre l’énergie finale et l’énergie utile, avec une distinction entre l’eau chaude sanitaire (ECS) et chauffage.
La chaudière à pellets fournit au total 163 MJ/m2.an de chaleur, dont 60 % sont utilisés pour le chauffage, alors que 40 % servent à la préparation d’ECS.
La production d’ECS est couverte à presque 50 % par l’installation solaire ; cette dernière produit 61 MJ/m2SRE.an, alors que la chaudière à pellets fournit 65 MJ/m2.an pour chauffer l’ECS en appoint.
L’étude a montré que les besoins de chaleur du bâtiment se répartissent comme suit : 54 % (116 MJ/m2.an) pour l’eau chaude sanitaire (ECS) et 46 % (98 MJ/m2.an) pour le chauffage.
La ventilation double-flux récupère 57 MJ/m2.an de chaleur sur l’air extraite, et diminue ainsi les besoins de chauffage du bâtiment de presque 40 %.
Figure 3: Diagramme de Sankey du bâtiment « Pavillons », moyenne 2010-11/2011-12, unités MJ/m2.an, correction DJ16/20
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4.2 Chauffage
Les besoins de chaleur pour le chauffage, couverts par la chaudière à pellets, s’élèvent à 98 MJ/m2.an.
A cela s’ajoutent les apports internes et les apports solaires passifs, ainsi que la chaleur pulsée par la ventilation double-flux, explicités ci-dessous :
La simulation des flux de chaleur de la ventilation double-flux ont montré que celle-ci extrait pendant une année entière 97,4 MJ/m2.an du bâtiment. Elle arrive à en récupérer 70 %. La récupération de chaleur à l’aide de la ventilation double-flux diminue les besoins de chauffage en hiver. Seuls les flux d’énergie de la VMC pendant la période de chauffage, d’octobre à avril, ont été retenus pour le diagramme de Sankey : 81,2 MJ/m2.an sont extraits du bâtiment par la VMC, dont 56,9 MJ/m2.an sont récupérés. La pulsion apporte donc pendant la période de chauffage 60,7 MJ/m2.an (incl. électricité pour la ventilation). La ventilation double-flux déleste ainsi la chaudière de presque 40 % du chauffage du bâtiment.
Les apports internes humains dans ce bâtiment calculés selon la norme SIA 380/1 sont de 28 MJ/m2SRE.an (dont 16 MJ/m2 SRE.an en hiver). Les exploitants supposent qu’il y a plus d’habitants que prévu. Avec 45 habitants au lieu de 40, et les heures de présence des habitants augmentées à 15 heures par jour, on obtient des apports internes humains de 40 MJ/m2 SRE.an (1,3 W/m2 SRE), dont 24 MJ/m2SRE.an pendant la période de chauffage. Cette valeur présente une borne supérieure, et montre l’influence de l’occupation sur les apports internes humains de ce bâtiment. Une plus grande densité et des heures de présence prolongées peuvent diminuer les besoins de chauffage du bâtiment.
Les apports internes électriques sont presque égaux à la consommation électrique totale de l’immeuble (y compris les arcades). Les consommations électriques des installations situées hors enveloppe thermique, comme le ventilateur de l’air reprise, la chaudière et le circuit primaire de distribution, ne sont pas comptés. Cette consommation est, en moyenne pour la période 2010-2012, de 66 MJ/m2SRE.an (2 W/m2SRE). Pendant la période de chauffage, les apports internes électriques sont de 38 MJ/m2 SRE.an. En conditions standard d’utilisation (SIA), la consommation des appareils électriques dans les bâtiments à logements collectifs est de 100 MJ/m2SRE.an. Une consommation électrique réelle plus faible peut engendrer des apports internes électriques plus faibles que prévus, et par conséquent une augmentation des besoins de chauffage.
Des mesures supplémentaires ont été effectuées afin de vérifier la qualité de la construction et afin de connaître les conditions réelles d’utilisation.
L’enveloppe du bâtiment est de bonne qualité. Les images thermographiques de l’extérieur du bâtiment pris en mars 2015 ont montré que l’isolation de la façade est uniforme et qu’il n’y a pas d’irrégularité ni de défauts de construction (p.ex. ponts thermiques). Les mesures de flux des éléments de l’enveloppe ont donné des valeurs U proches des valeurs théoriques utilisées dans le justificatif global du bâtiment. Seule la performance de la toiture (U=0,12 W/m2K) dépasse la valeur théorique (+ 33 %). L’exfiltration de l’air à travers les joints de fenêtres non étanches n’a pas pu être vérifiée par le biais des images thermographiques prises.
La température intérieure mesurée dans les logements a été de 21°C en moyenne. Cette valeur est légèrement supérieure à la valeur théorique SIA (20°C), engendrant ainsi une augmentation des besoins de chauffage. Pour des bâtiments à basse consommation, il faut environ 11 % de chauffage en plus pour chaque degré supplémentaire de température intérieure (Khoury, Alameddine, et al. 2017; Khoury, Hollmuller, et al. 2017).
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L’utilisation des fenêtres a été étudiée pendant plusieurs journées (72 observations). Il s’est montré que les stores en tissu voilent constamment les fenêtres de 40 % des chambres. Il s’agit notamment des chambres des étages inférieurs, côté rue, ayant un bâtiment en face à une faible distance (9 mètres). Le voilage des fenêtres et l’ombrage des bâtiments par les bâtiments voisins peuvent, notamment en hiver, limiter les apports de chaleur solaires passifs.
Ceci a effet d’augmenter les besoins de chaleur du bâtiment.
Le taux d’ouverture (complète et partielle) des fenêtres était en moyenne d’environ 20 % pour les fenêtres des salons et cuisines. Il s’est montré que certaines fenêtres restent entre- ouvertes ou ouvertes pendant plusieurs heures. Il s’agit ici surtout des fenêtres des cuisines (basculées) et des salons (ouvertes). Ceci peut être dû à des oublis, sentiments de non- responsabilité, ou à un manque de ventilation (pas de hottes en cuisine). Ces ouvertures de fenêtres sont sources de pertes de chaleur et augmentent ainsi les besoins de chaleur pour le chauffage. La perte de chaleur par aération n’est pas mesurée dans cette étude, mais elle peut être importante (Flourentzou & Pantet 2016). Il convient de rappeler que pour chaque 0.2 m3/m2h de taux de renouvellement additionnel, les besoins de chaleur pour le chauffage de bâtiments à basse consommation augmentent de 17 à 18 MJ/m²/a (Khoury, Alameddine, et al. 2017; Khoury, Hollmuller, et al. 2017).
Ainsi s’est montré pendant l’étude que certains paramètres observés lors de l’exploitation du bâtiment diffèrent des valeurs théoriques admis dans le justificatif global. Les différences nous laissent apercevoir quelques sources possibles des écarts observés (voir Chapitre 4.5 : Écarts de performance).
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4.3 Eau chaude
La consommation d’eau totale par habitant s’élève à 123 L/hab.jour en 2010-2012. Elle baisse d’environ 30% pendant les mois d’été (juillet et août) et pendant le mois de décembre comparée aux mois de plus haute consommation. Cette baisse peut être expliquée par une plus faible occupation des logements due aux vacances universitaires.
La consommation d’eau chaude sanitaire est en moyenne de 63 L/hab.jour. La Figure 4 montre que la part de l’eau chaude varie en fonction des saisons. Elle est plus faible en été (de 40 à 48 %) et plus élevée en hiver (de 53 à 56 %).
Figure 4: Consommation journalière d'eau froide et d’eau chaude par habitant pendant la période 2010-2012
Les besoins annuels de chaleur pour l’eau chaude sanitaire sont de 115.5 MJ/m2.an (moyenne 2010- 2012). La consommation d’énergie journalière pour chauffer l’eau varie avec les quantités d’eau chaude consommées au cours de l’année. Elle est basse pendant les mois de juillet-août avec environ 360 MJ/jour 2). Les consommations d’énergie pour la préparation d’eau chaude sanitaire les plus hautes sont autour de 580 MJ/jour.
L’ECS du bâtiment « Pavillons » est préchauffée par une installation solaire thermique, alors que la chaudière à pellets fournit l’appoint. La Figure 5 montre que la préparation de l’ECS (traits bleus) évoque une consommation d’énergie de base. L’analyse des besoins et de la production au cours de l’année montrent qu’il n’y a que peu de surplus solaire, ceci pendant un à deux mois en été. La couverture solaire des besoins pour l’ECS varie au cours de l’année entre 15 % et 25 % en hiver et jusqu’à 100 % en été (valeurs mensuelles, sauf panne). Pour toute l’année, la couverture solaire est de presque 50 % (61 MJ/m2.an).
L’installation solaire produit 27 MWh (97 GJ) de chaleur par année. La productivité annuelle par mètre carré de capteur est donc de 681 kWh/m2.an (moyenne 2011-2012). Cette productivité est supérieure à la valeur attendue pour une installation de 1 m2 de capteurs par habitant (Khoury 2014).
Le taux d’utilisation de l’ensoleillement mensuel varie entre 24 % et 52 %, étant haut en été et plus faible en hiver. En moyenne annuelle, le rendement de conversion du système solaire est de 45 %.
2)Avec une température moyenne de 12°C pour l’eau froide et de 58°C pour l’eau chauffée, il faut 192 MJ pour chauffer un mètre cube d’eau.
40% 47% 48% 51% 53% 52% 54% 54% 53% 52% 50% 48% 48% 46% 50% 53% 53% 55% 56% 55% 56% 53% 53% 50%
0 20 40 60 80 100 120 140 160
juil..10 août.10 sept..10 oct..10 nov..10 déc..10 janv..11 févr..11 mars.11 avr..11 mai.11 juin.11 juil..11 août.11 sept..11 oct..11 nov..11 déc..11 janv..12 févr..12 mars.12 avr..12 mai.12 juin.12
consommation d'eau [L/hab.jour]
eau froide eau chaude sanitaire
12
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)
Un dysfonctionnement de l’installation solaire thermique a été détecté lors de l’étude. Il s’est avéré que la panne a duré d’octobre 2013 à mars 2015 ; les valeurs annuelles et mensuelles de production de chaleur ont montré clairement la chute de production. Ainsi la chaudière a dû fournir la totalité de chaleur pour l’ECS en 2014, ce qui a induit une plus grande consommation de pellets et un indice de dépense de chaleur plus élevé. Le coût de la panne a été estimé à environ 6000 CHF (moitié pour l’achat de pellets et moitié pour remise en fonction). Cette panne prolongée montre l’importance de faire des relevés réguliers et de contrôler les paramètres clés de l’installation, ou d’analyser régulièrement les historiques des compteurs de chaleur.
Il a également été constaté que la sonde qui mesure la température de la cuve d’appoint a indiqué des températures trop faibles (pas de bon contact avec la cuve). Ce défaut a mené à ce que la chaudière à pellets a surchauffé la cuve par rapport aux réglages souhaités et à plus de pertes de chaleur.
4.4 Electricité
La consommation électrique du bâtiment « Pavillons » (sans arcades) est en moyenne de 18,8 kWh/m2SRE.an pour la période 2010-2012. Les appartements y contribuent à 67 %. La consommation moyenne ménagère par habitant était de 484 kWh/hab.an en 2010-2012. Elle a augmenté d’environ 10 % pendant les années qui ont suivi.
La consommation électrique liée aux installations de chauffage, solaire et ventilation s’élève à 3,4 kWh/m2SRE.an (5180 kWh/an, env. 591 W). L’estimation sur la base des puissances et heures de fonctionnement a montré qu’un peu plus que la moitié est utilisée par la ventilation double-flux (dont 25 % pulsion d’air ;680 kWh/an), qu’un quart est utilisé pour la chaudière et pour les circulateurs de chauffage (dont 12 % pour la chaudière ; 150 kWh/an), et enfin presque un quart pour l’installation solaire.
-5 0 5 10 15 20 25
0 5 10 15 20 25 30 35 40
juil..10 août.10 sept..10 oct..10 nov..10 déc..10 janv..11 févr..11 mars.11 avr..11 mai.11 juin.11 juil..11 août.11 sept..11 oct..11 nov..11 déc..11 janv..12 févr..12 mars.12 avr..12 mai.12 juin.12 Température mensuelle moyenne [°C]
énergie finale [MJ/m2.mois]
Production solaire consommation pellets
consommation pour ECS T°C moy mensuel meteo (Cointrin)
13
4.5 Écarts de performance
La Table 2 compare les valeurs réelles observées pendant la phase d’exploitation du bâtiment aux valeurs prévues lors de la planification. Plusieurs indicateurs sont utilisés : Indice Minergie, Indice de dépense de chaleur (IDC), Besoins de chaleur pour le chauffage (Qh) et pour l’eau chaude sanitaire (Qww) et la consommation électrique (El).
Table 2 : valeurs réelles (moyennes 2010-2012) et écarts sur les valeurs admissibles et prévus (source :(Minergie 2011) et analyses effectuées)
Indice MINERGIE®
Indice de dépense de
chaleur
Besoins de chaleur pour
le chauffage
Besoins de chaleur pour l’eau chaude
sanitaire
Conso.
électr.
*Ehww IDC (Ehww) Qh Qww El
Valeur réelle
37,9 kWh/m2.an
(136,8 MJ/m2.an) 224 MJ/m2.an 98 MJ/m2.an 115,5 MJ/m2.an 71,2 MJ/m2.an Valeur
prévue 18,6 kWh/m2 -
28 MJ/m2.an (avec installation d’aération)
75 MJ/m2.an 100 MJ/m2.an Limite
admissible
29,5 kWh/m2
(106,2 MJ/m2) 306 MJ/m2.an 54 MJ/m2.an 75 MJ/m2.an - Écart sur la
limite
+ 8,4 kWh/m2.an (+ 29 %)
- 82 MJ/m2.an (- 27 %)
+ 44 MJ/m2.an (+ 81 %)
+ 40,5 MJ/m2.an (+ 54 %) Limite
respectée ?
-
Les besoins de chaleur pour l’ECS (Qww) sont supérieurs à la valeur de 75 MJ/m2.an prévue par la norme SIA 380/1 pour un bâtiment de catégorie « habitat collectif ». Le dépassement des besoins de chaleur pour l’ECS est de 54% ; pourtant, la consommation d’eau par habitant n’est pas plus élevée dans le bâtiment « Pavillons » qu’en moyenne Suisse. La consommation d’eau sous forme d’eau chaude ne dépasse pas non plus les valeurs rencontrées d’habitude. L’étude montre que la plupart des approches théoriques sous-estiment les besoins de chaleur pour l’ECS. Il est important de prévoir les besoins de chaleur pour l’ECS à partir du nombre d’habitants prévu plutôt que sur la base de la SRE.
Les besoins de chaleur pour le chauffage (Qh) dépassent largement les valeurs admissibles. L’écart est de 81 %, un peu plus élevé que le dépassement moyen (70 %) de dix bâtiments neufs non-labellisés étudiés par Zgraggen (2010). La température intérieure légèrement plus élevée, les apports internes électriques plus faibles, le taux de voilage élevé, mais surtout l’aération par des fenêtres ouvertes et basculées, parfois en permanence, peuvent contribuer à ce dépassement. Voir chapitre 4.6.
La valeur limite MINERGIE®, basée sur l’énergie finale, est dépassée, malgré le fait que l’énergie solaire ne soit pas incluse dans le calcul de cet indice et que la consommation de pellets ne soit pas comptée entièrement (diminuée par le facteur de pondération). La consommation d’électricité pour le système de chauffage, pour le système solaire ainsi que pour la ventilation, inclus et pénalisés dans cet indice, contribuent au dépassement de la valeur limite. Le dépassement pour ce bâtiment est similaire à celui observé pour des bâtiments résidentiels collectifs neufs MINERGIE-P® : Selon Reimann & Bühlmann (2016) 63 % de ceux-ci dépassent la limite (indice réel en médiane de 31 kWh/m2.an).
14
Seule la valeur admissible d’indice de dépense de chaleur (IDCadm) est respectée. l’IDCadm se base sur les besoins de chaleur pour le chauffage et pour l’ECS selon le standard SIA, qui ramenés à l’énergie finale avec un facteur de fraction utile. Ainsi l’IDCadm inclut toute la préparation d’ECS. L’IDC réel par contre est calculé sur la base de livraison d’énergie finale, sans prendre en compte l’énergie fournie par l’installation solaire. Ainsi uniquement la partie d’ECS préparée en appoint par la chaudière est incluse. De ce fait, les dépassements des besoins de chaleur pour le chauffage et pour l’ECS théoriques sont « compensés » par l’apport de chaleur par l’installation solaire. L’unique année pendant laquelle l’IDCadm est dépassée était 2014, quand l’installation solaire était en panne prolongée.
Cette étude montre l’importance de l’utilisation et de la considération de l’énergie solaire dans les indices. L’énergie solaire n’est pas comptabilisée dans l’indice MINERGIE® ni dans l’IDC. Des bâtiments ayant une installation solaire thermique présentent donc des indices plus faibles. Pour cette raison, une comparaison d’indice entre plusieurs bâtiments peut induire des erreurs d’interprétation (p.ex.
concernant la qualité de l’enveloppe), notamment pour les bâtiments à haute performance énergétique, pour lesquels l’ECS représente une part importante de la consommation thermique. Il est d’un côté intéressant que des indices pénalisent l’utilisation d’énergies fossiles et encouragent l’utilisation des énergies disponibles localement, par contre, certaines consommations élevées peuvent ainsi être cachées, ou des défauts de fonctionnement peuvent rester non-détectées.
L’interprétation d’un indice composé est difficile ; il faudrait connaître la composition de cette valeur.
Il serait pour cette raison bien de considérer l’énergie solaire ainsi que de séparer les demandes de chaleur pour l’ECS de celle pour le chauffage. Les indices de consommation ne devraient pas être basés sur des livraisons d’énergie irrégulières, mais sur des relevés de consommation.
4.6 Explication des écarts
Plusieurs raisons dépendantes et interdépendantes peuvent expliquer les écarts de performance constatés entre les besoins de chaleur prévus et réels (Khoury et al. 2016). La table ci-dessous montre les paramètres principaux identifiés dans cette étude qui diffèrent des conditions standards d’utilisation ainsi que l’effet qu’ils peuvent avoir sur les besoins de chaleur pour le chauffage (Qh).
Table 3 : Valeurs standards utilisées pour le justificatif global (besoins de chaleur théoriques) et valeurs réelles
Standard (prévu) Utilisation réelle Influence sur les besoins de chaleur Température
intérieure 20 °C 21 °C Qh augmente
Apports internes humains
28 MJ/m2.an (année) 16 MJ/m2.an (sans
mai-sept)
40 MJ/m2.an (année) 24 MJ/m2.an (sans
mai-sept)
Qh diminue Apports internes
électriques
100 MJ/m2.an 70 %
71 MJ/m2.an (année)
92 % Qh augmente
Isolation toiture U= 0.09 W/m2K U= 0.12 W/m2K Qh augmente
Voilage 0 % 40 % des fenêtres des
chambres Qh augmente
Renouvellement d’air
0,7 m3/m2.h 0,3 m3/m2.h (avec récuperation sur VMC)
VMC double flux
+ Fenêtres ouvertes Qh augmente
15
Ensuite, plusieurs scénarios ont été élaborés afin de quantifier l’influence des différents paramètres sur les besoins de chaleur pour le chauffage. Les scénarios ont été simulés avec le logiciel LESOSAI en différentes étapes, comme illustré dans la Erreur ! Source du renvoi introuvable. ci-dessous.
Figure 6 : Pertes, apports et besoins de chaleur pour le chauffage selon les différents scénarios
Les 6 scénarios retenus (S0 à S4) et leurs résultats sont explicités ci-dessous :
S0) Passage de la simulation normée (en conditions standard d’utilisation) réalisée selon le justificatif thermique, à la simulation qui considère l’installation de ventilation double-flux avec récupération de chaleur. Celle-ci suppose un débit de 0,3 m3/m2.h au lieu du débit normé de 0,7 m3/m2.h. Cette modification baisse le Qh théorique de moitié (-29 MJ/m2.an). Cette deuxième valeur prévue, de 28 MJ/m2.an, correspond à celle décrite dans les documents Minergie du bâtiment.
S1) Adaptation des apports de chaleur internes humains et électriques : D’une part, l’occupation observée (nombre de personnes et durée d’utilisation) est légèrement supérieure à celle planifiée.
D’autre part, la consommation électrique annuelle est plus faible que la valeur standard, mais le facteur de réduction est plus grand (peu de consommation électrique en dehors de l’enveloppe thermique). Les apports internes humains sont donc plus élevés que prévus, mais les apports internes électriques légèrement plus faibles. Il en résulte que les apports de chaleur internes (Qi) augmentent de 3 MJ/m2.an, ce qui fait que les besoins de chaleur (Qh) diminuent légèrement avec ce scénario.
S2a) En plus des modifications décrites dans S1, la valeur U de la toiture est diminuée dans ce scénario selon la valeur mesurée sur place. En plus, la nouvelle météo SIA 2028 a été utilisée au lieu de l’ancienne météo SIA 381/3. Ce scénario fait diminuer les besoins de chaleur, malgré des déperditions plus importantes par la toiture. La nouvelle météo en est la cause.
S2b) En plus, l’ombrage par les bâtiments alentour et le voilage par des stores est adapté aux conditions réelles. La plupart des angles d’horizon sont augmentés pour ce scénario, selon la distance
-88 -88 -88 -86 -86 -103 -103
-68 -29 -29 -28 -28
-32
-105
55 27 26 23 29 37
98 57
51 53 52 58 65
44 74
40 40 40 28 32
36
-240 -200 -160 -120 -80 -40 0 40 80 120 160 200 240
valeur prévue (normé)
S0: valeur prévue (avec installation
d’aération)
S1: correct.
apports internes (hum.+électr.)
S2a: correct.
météo et valeur U toiture
S2b: correct.
ombrage et voilage
S3: correct.
température intérieure
S4: correct.
débits ventilation + aération + solde (autres paramètres non-
identifiés) chaleur [MJ/m2.an]
QTQT QvQV QhQh Qi utileQiutile Qs utileQsutile
16
et hauteur des bâtiments voisins. Le voilage observé est de 40 % pour les fenêtres de chambres. Ces deux facteurs diminuent les apports solaires (Qs) de presque 30 MJ/m2.an. La diminution de la part utile des apports solaires est de 12 MJ/m2.an, et la part utile des apports de chaleur internes augmente.
Ainsi les besoins de chaleur pour le chauffage augmentent d’environ 6 MJ/m2.an.
S3) Le scénario 3 considère la température intérieure qui est de 1 K plus élevée qu’admise dans le justificatif thermique. Comme le montre la Figure 7, les pertes de chaleur par transmission (QT) et par ventilation (QV) augmentent, engendrant une hausse supplémentaire des besoins de chaleur pour le chauffage de 8 MJ/m2.an.
S4) Le dernier scénario a comme but d’estimer le taux de ventilation (VMC) et d’aération par les fenêtres responsable de l’écart des besoins de chaleur restants. Les besoins de chaleur réels étant, d’après cette étude, de 98 MJ/m2.an, l’écart est de 61 MJ/m2.an. L’analyse montre qu’un débit de ventilation et d’aération de 1 m3/m2.h augmente les pertes de ventilation de façon à causer de tels besoins de chaleur. A noter que cette partie de l’écart est due, en plus de la ventilation et de l’aération, à d’autres facteurs non-identifiés ici.
Il faut noter que le bâtiment a une ventilation mécanique double-flux, d’un débit moyen de 1m3/m2h, qui récupère la chaleur avec une efficacité de 70 %. Ceci équivaut à un débit d’extraction thermiquement actif de 0,3 m3/m2.h, et correspondrait ainsi à la valeur prévue (v. S0). La plus grande partie des pertes de chaleur par ventilation et aération est donc due à l’ouverture des fenêtres.
Comme le montre la Figure 7, c’est la ventilation + aération et d’autres facteurs non identifiés qui expliquent la plus grande partie de l’écart observé des besoins de chaleur pour le chauffage.
Figure 7: Besoins de chaleur prévus, simulation (S1 et S2a, +S2b, +S3, +S4), et valeur réelle
En résumé, la simulation confirme que les facteurs les plus importants dans l’explication de l’écart de performance sont :
le taux de ventilation élevé, notamment dû à l’aération par les fenêtres
la température intérieure, qui est dans ce cas 1 K supérieure à la valeur standard
l’ombrage et le voilage des fenêtres 54
28
98
23 6 9 61
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Qh normé Qh.eff (av.install.
aération)
Qh simulé Qh réel
chaleur [MJ/m2.an]
S4: correct. débits ventilation + aération + solde (autres paramètres non-identifiés) S3: correct. température intérieure
S2b: correct. ombrage et voilage
S1+S2a: correction apports internes (hum.+électr.) et météo et valeur U toiture réel
17
5 Mise en perspective des résultats (Benchmark)
Une analyse comparative a été réalisée dans le but de situer la consommation énergétique de l’étude de cas et de ressortir des tendances plus générales de consommation du sous-secteur d’habitation pour personnes en formation. Les moyennes des résidences et foyers pour étudiants à Genève sont comparées aux consommations moyennes du secteur résidentiel collectif genevois, afin de montrer d’éventuelles différences entre le sous-secteur et le secteur. Certains résultats d’autres études sur le sous-secteur, évoqués dans le chapitre 2.1, sont présentés dans le but de confirmer les tendances, ou de montrer des différences.
5.1 Consommation thermique
La consommation thermique (chauffage + ECS) des résidences et foyers pour étudiants à Genève est en moyenne de 502 MJ/m2.an. Elle se situe proche de la moyenne du secteur résidentiel collectif (483 MJ/m2.an, Khoury 2014).
Figure 8: IDC des bâtiments d'habitation pour étudiants, moyenne 2012-2014
Les bâtiments THPE ont, autant pour l’échantillon que pour le secteur résidentiel collectif genevois, une consommation thermique deux fois inférieure à l’IDC moyen et quatre fois inférieur aux IDC les plus élevés rencontrés dans l’échantillon. Comme indiqué sur la Figure 8, trois bâtiments d’habitation pour étudiants sont labellisés MINERGIE-P®. Ces derniers ont un IDC moyen de 232 MJ/m2.an, une valeur qui correspond à l’IDC moyen des autres bâtiments labellisés MINERGIE-P® du canton de Genève (moyenne 234 MJ/m2.an).
L’évolution de la consommation thermique avec l’époque de construction, constatée par des études précédentes sur le secteur résidentiel collectif genevois (Khoury 2014) et pour les résidences en Allemagne (Engelmann 2009), peut aussi être observée dans le cadre des résidences et foyers genevois (Figure 9). L’IDC est le plus élevé pour ceux construits en 1961-90. Il diminue fortement ces dernières années. Il est intéressant de remarquer que l’IDC moyen des résidences et foyers construits entre 1961
0 200 400 600 800 1000
FOJPTR * (1) PDA * COULOU * PAV * IHEID TAMB Cité-D ANONU (1) LEFOY OUCHES * CAND RUNI EPIN Cité-C CLOS (R) STJ FOYCHAMP (1) FOJVIL GLAC BERN (R) ANONA CUP2 * (R) FOJVOLT GEORG FOYINT HUGO CLOT MONT AMAT * FOYCAR KNOX CHAPO (2) STB CUP1 * STP Cité-B * Cité-A PEN ROTH *
IDC [MJ/m2.an]
614 - 3ème quartile 495 - mediane 409 - premier quartile MINERGIE-P
MINERGIE Après 2010
(1) bâtiment contenant très grande surface non-residentielle (écoles) (R) bâtimant rénové
(2) IDC avant rénovation * bâtiments ayant une installation solaire thermique
2000-2009 1991-1999 1961-1990 avant 1960
18
et 1990 est plus élevé que celui du secteur résidentiel collectif genevois, alors que l’IDC des résidences et foyers construits entre 2000 et 2009 est plus faible que celui du secteur résidentiel collectif genevois.
Figure 9: IDC moyen des résidences par époque de construction
L’étude comparative sur les résidences allemandes faite par (Engelmann 2009) exprime la consommation thermique par habitant. La moyenne de la consommation thermique pour le chauffage et l’ECS s’y élève à 3626 kWh/hab.an. Pour les résidences et foyers genevois, la consommation thermique par habitant est d’environ 3050 kWh/hab.an (normalisée et avec une correction concernant les surfaces non résidentielles).
Pour les résidences à (T)HPE situés en Allemagne et en Autriche, étudiés par Engelmann (2010), la consommation thermique est de 1990 kWh/hab.an (7164 MJ/hab.an), respectivement de 80 kWh/m2NGF.a (288 MJ/m2NGF.an) (NGF=surface nette de plancher, moyenne de 25m2NGF/hab). Ces valeurs sont proches de ceux des trois résidences THPE genevoises.
Les consommations par habitant sont intéressantes pour évaluer la consommation totale pour loger un certain nombre de personnes. Une certaine densité d’habitation est importante pour assurer que le logement ait des impacts environnementaux faibles.
Les besoins de chaleur pour le chauffage des résidences (T)HPE étudiés par Engelmann (2010) dépassent de 30 à 145 % leurs valeurs prévues respectives. Un seul bâtiment HPE fait exception : la valeur réelle y est de 30 % en dessous de la valeur prévue, en raison d’une ventilation faible, nuisant à la qualité de l’air intérieur (Engelmann 2010). Le « performance gap » observé dans l’étude de cas (Pavillons) à Genève n’est donc pas en dehors de celui rencontré ailleurs. Des études sur les bâtiments d’habitation collectifs montrent souvent des dépassement importants: (Zgraggen 2010) a trouvé pour les bâtiments étudiés à Genève des dépassements de l’ordre de 70 % en moyenne et Carbon Trust a obtenu des dépassements jusqu’à 500 % (Rafols 2015). Bien que la plupart des études passées en revues montrent des dépassements systématiques des valeurs prévues, une étude qui concernent des bâtiments HPE (Passivhaus) montre des valeurs réelles inférieures aux valeurs prévues (Stolte et al.
2013).
Une étude récente sur les standards énergétiques en Suisse a montré que les dépassements sont plus importants dans le cas de bâtiments résidentiels collectifs, alors que les villas présentent de bonnes performances réelles (Reimann & Bühlmann 2016). Il ressort aussi de cette étude que les immeubles MINERGIE-P® ont généralement des dépassements des valeurs prévues plus faibles que les bâtiments MINERGIE®.
0 100 200 300 400 500 600 700
Avant 1960 1961-1990 1991-1999 2000-2009 Après 2010
[MJ/m
2 S.an]RE
n=17 n=12 n=2 n=3 n=5
La présente étude montre, à l’instar d’autres études, que la construction selon des standards énergétiques élevés est un moyen intéressant pour diminuer la consommation thermique, malgré des dépassements des valeurs prévus en conditions standards d’utilisation.
