Réglementation Thermique ou réglementation Energétique

Par Christian CARDONNEL - Expert auprès de la DHUP et dirigeant du bureau d’études Cardonnel Ingénierie

Nous parlons tous de RT, Réglementation Thermique du Bâtiment, mais en fait cette réglementation représente beaucoup plus et évoque à la fois l’Energie, l’Environnement et l’Economie. La notation RE 2012, Réglementation Energétique, serait plus judicieuse, Dans le futur, avec la RT ou RE 2020 on pourra aboutir à des bâtiments à énergie positive, avec un véritable bilan en CO2, en énergie grise, en ressources et en cout global. Voici les 3 points d’étapes de cette nouvelle réglementation avec le double objectif de l’efficience énergétique et du confort durable du bâtiment.

Avec les derniers arbitrages sur la loi Grenelle 2 et le vote de l’Assemblée Nationale, la RT 2012 va pouvoir être finalisée et parvient a un équilibre technico-économique difficilement atteint. Apres la notification européenne (3 mois), les textes doivent être publies a l’automne pour une mise en application dans le tertiaire et les constructions en zone ANRU des fin 2011; à partir du 1^er janvier 2013, ils seront applicables pour tout nouveau permis de construire.

Cependant rien n’empêche d’appliquer la nouvelle réglementation par anticipation, dès sa publication, et ainsi réaliser des opérations au niveau BBC avec les nouvelles conventions. Une règle d’équivalence doit en effet, être mise en place pour la certification BBC Effinergie.

Depuis prés de 3 ans, une large concertation a été organisée par les pouvoirs publics pour élaborer cette réglementation, en partant de l’état des lieux, des normes européennes, des axes de progrès et de rénovation. Tout n’a pas été pris en compte, mais l’essentiel y est, et des améliorations pourront être intégrées au fil du temps (procédure du Titre V pour les opérations ou systèmes particuliers). Il est vrai que le jeu des acteurs, des lobbyings n’a pas été simple et il faut savoir garder raison et synthétiser.

La feuille de route de la réglementation énergétique du bâtiment neuf en France :

Il ne faut cependant pas oublier le bâtiment existant et les 30 millions de logements qui seront bientôt à considérer comme des épaves énergétiques; il est urgent d’agir pour une réglementation rénovation plus cohérente.

Le BBio exprimé en points, permet de déterminer le bon niveau de conception bioclimatique du bâtiment et les besoins de chauffage, climatisation et éclairage.
En neutralisant les systèmes, en intégrant la bonne isolation thermique et l’étanchéité de l’enveloppe, l’inertie de la structure, le rôle essentiel des baies vitrées, des espaces solarisés pour les apports d’énergie solaire et de lumière naturelle, le BBio conforte et valide les choix réalises par la maitrise d’œuvre.

Le point BBio de la réglementation sera développé sur XPAIR lors de la prochaine chronique de Ch. Cardonnel, le mois prochain

Le modèle de calcul BBio doit être illustré et expliqué avec des schémas simples :



Modèle B BIO conventionnel RT 2012 CARDONNEL Ingénierie © 2010

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"Pour une réglementation énergétique du bâtiment équilibrée"

La Tic exprime le niveau de température ambiante (opérative) conventionnelle obtenue en période estivale, de forte chaleur est le second point d’étape.
Comme pour le BBio, le niveau Tic devra être inférieur a un niveau de référence. Faute de temps, cet indicateur mis en place avec la RT 2000 est inchangé. Avec l’évolution du climat et des aléas climatiques, le confort estival est pourtant un point essentiel qu’il est nécessaire de bien maîtriser. On ne peut pas jouer aux apprentis sorciers, avec des bâtiments hyper isolés, étanches, sans inertie thermique : ceux-ci seront vite invivables dès les beaux jours sauf à recourir a une climatisation énergivore.

Le point Tic de la réglementation sera développé sur XPAIR lors de la prochaine chronique de Ch. Cardonnel, le mois prochain

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"Pour une réglementation énergétique du bâtiment équilibrée"

Le Cep est le troisième point d’étape, avec la valeur emblématique de 50 kWh ep/m².an.
Exprimé en kWh ep/m².an, le Cep donne une indication conventionnelle des consommations chauffage, climatisation éventuelle, eau chaude sanitaire, éclairage, auxiliaires - l’apport d’énergie électrique produite sur le site pouvant être déduite (Solaire Photovoltaïque, Cogénération).

Le Cep, en kWh ep/m².an, donne donc une indication conventionnelle des consommations.

En partant des besoins et en intégrant les différentes pertes et les auxiliaires on détermine les consommations des différents postes. La consommation d’énergie est ensuite convertie en énergie primaire avec les coefficients d’équivalence de 2.58 pour l’électricité et 1.00 pour les autres énergies.

Le calcul est bien sûr conventionnel, avec des données climatiques établies au pas horaire et par zone climatique, accompagné d’un scénario conventionnel d’usage des différentes zones du bâtiment (niveau et rythme de la température ambiante, de la ventilation, de l’éclairage, des besoins en eau chaude sanitaire, des apports internes, …).

La valeur Cep calculée est similaire au niveau de consommation UTAC de nos voitures. En fait, le résultat final obtenu va dépendre pour beaucoup des conditions réelles d’utilisation, du mode de conduite et d’entretien des équipements, du comportement plus ou moins vertueux des usagers. Il sera malheureusement très difficile de pouvoir connaître le niveau réel de consommation, d’autant qu’il est lié aux autres usages de l’énergie dans le bâtiment (domestiques, multimédia, bureautique). Le Cep obtenu doit être inférieur au Cep Max.

Le Cep Max d’un programme en énergie primaire est modulé en fonction de différents paramètres dont : la zone climatique H, l’altitude, le type et taille du projet, la catégorie CE1/CE2, le faible contenu CO2 pour la biomasse et certains réseaux de chaleur vertueux.

* Appliquer les modulations. Par exemple, en Région Parisienne (zone H1a), la valeur de référence BBC RT 2005 de 65 kWhep/m²SHON.an va fortement évoluer : pour un logement collectif de 65 m² Surface Hors Oeuvre Réglementation Thermique (SHORT - nouvelle référence sans déduction de l’impact de 5% pour l’isolation et des 5 m² PMR), cette valeur va devenir 74 kWhep/m²SHORT.an.

Par rapport à la RT 2005 et au label BBC, les règles de modulation qui restent à préciser et à valider ont fortement évolué et la nouvelle définition de la SHORT bouscule bien des idées.

*Nouveau : La SHORT

Les surfaces SHOB, SHAB, SHON et SHORT ….., une nouvelle donne : avec la RT 2012 une nouvelle surface SHORT est prise en compte, elle correspond à la SHON brute (SHOB Surface Hors OEuvre Brute (au sens du R.112.2 du code de l’urbanisme), déduction faite des combles et sous-sol non aménagés, toiture terrasse, balcons, loggias, vérandas non chauffés et stationnement …) et sans déduction de 5 % pour l’isolation thermique et des 5 m² PMR (Personne à Mobilité Réduite) par logement.

Les calculs des besoins et consommations sont toujours réalisés par rapport à la surface habitable du programme. Avec la SHORT le coefficient au dénominateur (SHORT) est plus grand et le résultat en kWhep/m².an plus petit et donc plus favorable.

La détermination du Cep est réalisée poste par poste (éclairage, chauffage/climatisation, eau chaude sanitaire, auxiliaires) en partant du besoin et en ajoutant les différentes pertes et consommations des auxiliaires et en retranchant les pertes récupérables pour le chauffage en particulier.

En résidentiel, sur la base de 50, la répartition moyenne est de l’ordre de 15 pour le chauffage et/ou la climatisation, 25 pour l’eau chaude sanitaire, 5 pour l’éclairage et 5 pour les auxiliaires.

Répartition schématique des consommations RT 2012 résidentiel

Le poste eau chaude sanitaire devient prépondérant, et il sera nécessaire d’y réaliser de nombreux efforts, à la fois sur les points d’utilisation, la distribution, le stockage et la génération. Le recours à des concepts performants avec de l’énergie renouvelable (solaire) ou récupérée (air extrait, eaux grises, chaleur du bâtiment, …) va devenir indispensable d’autant que le besoin ECS aux points de puisage est de l’ordre de 20 à 25 kWh/m² .an.

Fin 2009, l’ADEME a lancé un appel d’offre PACTE ECS, avec un budget important (plus de 6 millions d’euros). Les consortiums retenus sont au travail et les premiers résultats seront disponibles dès 2012. Il est vrai que dans les conditions actuelles, la production ECS en effet Joule est une gageure : de 20 kWh/m².an de besoin on arrive vite à 70 kWhep/m².an de consommation, compte tenu des pertes de distribution, de stockage et de la conversion en énergie primaire. En résidentiel les solutions comme le solaire thermique (CESI, CESCI), les CE Thermodynamiques sont cependant disponibles dans de bonnes conditions économiques et le marché va rapidement se développer.


L’eau Chaude Sanitaire : le besoin et les pertes des systèmes impactent fortement le bilan final (répartition schématique en résidentiel individuel en zone H2b en kWhep/m².an), la prise en compte d’un équipement EnR devient indispensable :

Analyse simplifiée par CARDONNEL Ingénierie :

Appartement de 65 m² en zone H2b
CE Electrique 200 litres NF C
ECS Gaz Condensation avec ballon accu 40 litres
CESI gaz avec 2 m² de capteur solaire ballon ECS 200 litres
CESI électrique avec 2 m² de capteur solaire ballon ECS 300 litres
CE PAC sur air extrait COP 2.7, non compris Pertes ballon ECS 250 litres
P auxiliaires électriques (circulateurs et/ou ventilateur), conversion EP énergie primaire : 2,58 -1 = 1.58
Nota : les pertes de distribution, stockage et génération sont en partie récupérées pour le chauffage

Le poste chauffage et/ou climatisation est également en forte mutation : un besoin d’énergie faible de 5 à 20 kWh/m².an, une durée de chauffage plus courte (entre 1000 et 2500 h/an), un impact important des pertes de gestion (variation spatiotemporelle), distribution, auxiliaires et de génération. Il ne faut pas oublier les pointes de consommation par temps très froid (ou très chaud), les périodes de relance.

On peut être tenté par l’air comme fluide caloporteur, mais il ne faut pas oublier sa faible capacité thermique (0.34 Wh/K.m3) par rapport à l’eau (1163 Wh/K.m3) et les différents aléas des systèmes : auxiliaires, bruit, section des gaines, qualité hygiénique ….. De nouveaux concepts se développent et il faut trouver un nouvel équilibre avec des solutions plus souples, bien adaptées en puissance, faciles à mettre en oeuvre, à maintenir et à utiliser.

Au niveau du bilan chauffage, il faut également faire la part des choses. Pour un besoin chauffage de 12 kWh/m².an, on aboutit à une consommation d’énergie de 15 kWhep/m².an avec un équipement performant (Condensation ou PAC, avec un chauffage basse température) ; les pertes d’émission-gestion, distribution et génération sont de l’ordre de 3 kWh/m².an soit 25% du besoin initial.

Ce besoin de 12 kWh/m².an résulte du bilan énergétique du bâtiment : déperditions du bâtiment (enveloppe et ventilation) – Apports Gratuits (solaires et internes) récupérés.

Schématiquement, le poste déperditions est de l’ordre de 60 kWh/m².an réparti en 3 tiers : parois opaques, baies vitrées et renouvellement d’air neuf. Les apports gratuits récupérés présentent 48 kWh/m².an avec une répartition équilibrée entre les apports solaires et internes.

Répartition schématique du bilan déperditions/apports dans l’habitat :

Le bâtiment de demain devient donc THERMOGÈNE, il assure par lui-même une grande part de son chauffage. Le bilan énergétique des baies vitrées devient neutre.

Un degré de plus ou de moins en température ambiante, c’est maintenant 15 à 20 % de consommation en plus ou moins, et non les 7 % comme évoqué dans les années 80. Le gain d’une bonne isolation du bâti peut être complètement neutralisé par une mauvaise perméabilité de l’enveloppe.

La récupération équilibrée des apports gratuits du bâtiment va devenir essentielle au bon bilan énergétique et au confort des usagers.

Au niveau des équipements, faute de temps et d’un véritable consensus, le traitement n’est pas toujours réaliste et cohérent. Les futures règles de calcul THBCE élaborées en catimini par le CSTB devront être rapidement analysées pour lever les obstacles, en particulier au niveau des différents postes, des pertes des systèmes et de leur récupération partielle.

L’impact du mode d’émission et de gestion de la chaleur (inertie thermique d’émetteur, répartition d’émission rayonnement /convection, variation spatio-temporelle, puissance limitée en phase de relance) doit être analysé avec précision.

Là encore, on a besoin d’indicateurs pédagogiques, et la saisie précise des données techniques doit être réalisée pour aboutir au bon résultat. La filière industrielle doit donc se doter d’outils, d’assistants, d’une documentation technique spécifique pour valoriser ces produits et permettre de les prendre en compte de façon judicieuse.

Gestion de la lumière naturelle : selon l’apport de lumière naturelle,
l’éclairage artificiel est modulé en fonction du comportement type des usagers

Pour l’éclairage en résidentiel, le calcul reste simplifié, mais l’impact de la lumière naturelle est important, et, disposer de larges baies vitrées avec un bon facteur de transmission lumineuse est un gage de confort visuel et d’économie d’énergie. Le développement d’un éclairage basse consommation (fluo-compacte, Leds) mieux géré va contribuer à une moindre consommation, mais paradoxalement à une légère augmentation du poste chauffage.

Pour les auxiliaires (les ventilateurs, pompes et circulateurs), la directive EuP (ou Energy using Products) et le labelling vont rapidement conduire à diviser par 5 voire 10 leur puissance électrique pour le même service rendu. Avec une meilleure gestion (variation de vitesse), la consommation finale d’énergie sera donc fortement réduite.

Différentes caractéristiques minimales sont également prévues pour les équipements: Le recours à un minimum de 5 kWhep/m².an d’énergie renouvelable pour la maison individuelle, la solution de base proposée étant un CESI certifié avec un minimum de 2 m² de capteurs solaires. D’autres options comme le raccordement à un réseau de chaleur vertueux, un CE Thermodynamique performant, une micro-cogénération étant possible en solution alternative à justifier.

Je pense cependant qu’il est dommage que cette valeur de 5 kWhep/m².an EnR ne soit pas retenue en résidentiel collectif pour donner un signal fort énergie renouvelable.

• Des équipements de comptage des différents postes de consommation (chauffage, climatisation, éclairage, eau chaude, CTA, cuisson, prises de courants et départs directs) dans le non résidentiel.
• Un équipement de comptage ou d’estimation des consommations d’énergie par logement avec une répartition par poste en chauffage, climatisation, production d’eau chaude sanitaire, réseau des prises électriques et autres.

Ce dernier point est une novation très importante et mérite une attention particulière.

Dès demain, les équipements simplifiés de monitoring dans le résidentiel, conduiront à une meilleure information et une responsabilisation des usagers pour les aider à économiser l’énergie et inciter à un comportement plus vertueux. Ces équipements couplés avec un suivi de la température ambiante, des données climatiques peuvent permettre de mieux analyser les aléas du bâtiment (défauts, manques de maintenance, dérives dans le temps ….). La mise en place d’équipements performants, qui vont aider au commissionnement des bâtiments doit pouvoir être valorisée.

C’est un point particulier proposé par le groupe de travail Promotion Privée du Grenelle du Bâtiment, et qui reste à étudier. Le recours à la procédure du titre V système peut être une voie à prendre en compte.

Dans le résidentiel, les autres usages domestiques (cuisine, électroménager, multimédia) vont devenir plus importants que les 5 postes du Cep (chauffage, climatisation, eau chaude, éclairage et auxiliaires). Avec un niveau de 15 à 25 kWh électrique par m² et an soit 40 à 60 kWhep/m².an, l’impact des usages domestiques n’est pas neutre et fausse les résultats, d’autant que la quote-part des redevances et de l’entretien reste importante. En effet, 1% d’énergie économisée ne représente en moyenne que 0,5 % d’économie financière sur la facture finale.

Je pense que la mise en place d’un véritable monitoring des consommations et une bonne information des usagers, peuvent conduire à plus de 10 à 15 % d’économie.

Répartition schématique du bilan énergie d’un logement entre Cep et autres usages en kWhep/m².an :
la consommation d’énergie primaire des usages domestiques dépasse celle du Cep

Fait par Christian CARDONNEL
Christian CARDONNEL (chc@cardonnel.fr), expert auprès de la DHUP et diverses organisations du bâtiment, anime depuis 30 ans le bureau d’études CARDONNEL Ingénierie spécialisé dans le confort durable du bâtiment.

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→ SOURCES & LIENS

• www.cardonnel.fr