Rénovation énergétique par étapes pour le logement individuel. Rapport d’expertise

Par Philippe Nunes – Ingénieur ENSAIS-ICG – Directeur général d’Xpair

Pour la première fois une étude fait un point concret sur la rénovation « par étapes » des logements et analyse les conditions de réussite à la réalisation de rénovations performantes permettant au parc français de maisons individuelles d’atteindre, par étapes, le niveau de performance BBC rénovation ou équivalent à l’horizon 2050.

La rénovation performante, si elle est un impératif majeur pour réduire les consommations d’énergie, l’est également pour préserver la santé des occupants, leur confort et leur logement au sens patrimoine du terme.

Certes, rénover chaque logement en une seule fois est la solution techniquement et économiquement la plus judicieuse sur le terme. Lorsque ce n’est pas possible, la rénovation par étapes s’impose . Mais quel est l’optimum, 2 ou 3 étapes ?  Savez-vous qu’à partir de 4 étapes, nous arrivons à des « impasses de rénovation » , dans le sens qu’il est impossible d’arriver à des objectifs dit BBC (80 kWh/m².an) d’ici 2050 !?

Savez-vous également que les gestes de travaux nommées rénovations partielles même de travaux BBC compatibles sont largement insuffisants pour l’atteinte du niveau de performance BBC rénovation ou équivalent à terme !

La présente étude, sortie en janvier 2021, a été rédigée pour le compte de l’ADEME par DOREMI et le bureaux d’études ENERTECH.

Rénovation énergétique par étapes. Ici phase de travaux d’isolation extérieure

Constats actuels sur la rénovation énergétique

L’objectif français est de « disposer d’un parc bâti BBC rénovation ou assimilé à l’horizon 2050 » (Code de l’Énergie), en moyenne nationale. Atteindre cet objectif est nécessaire pour relever simultanément les défis climatiques (neutralité carbone en 2050), énergétiques (division par 2 des consommations énergétiques à 2050) et sociaux (lutte contre la précarité).

En ce qui concerne les logements individuels (plus de 16 millions de maisons en résidence principale, 56% des logements français), d’après plusieurs études en cours, le nombre de rénovations « BBC ou équivalent » est à ce jour négligeable au regard des rythmes à atteindre (plusieurs centaines de milliers de rénovations BBC rénovation ou équivalent par an) :

• 3780 rénovations « BBC rénovation ou équivalent » réalisées en une seule fois ;
• Quelques centaines de rénovations « BBC par étapes » initiées (1ère étape réalisée) et aucune menée à terme depuis 2011.

 

Les pratiques actuelles majoritaires consistent à réaliser des opérations d’entretien ou de maintenance (principalement changement de fenêtres et de chaudière) et des rénovations ponctuelles (1 à 2 postes de travaux en général) en fonction des opportunités offertes par les aides financières (isolation des combles, des planchers bas, des murs…).

Ces travaux n’ont pas permis à ce jour d’infléchir la courbe des consommations vers le niveau BBC rénovation visé pour le parc bâti dans son ensemble. Par ailleurs, ils peuvent participer à l’apparition ou au renforcement de désordres, de pathologies et de problèmes sanitaires (moisissures dans le logement, baisse du renouvellement d’air hygiénique…), malgré l’amélioration de confort pouvant être ressentie par les occupants.

Objectif et méthode de l’étude « Rénovation performante par étapes »

L’étude vise à identifier les conditions de réussite permettant d’atteindre la performance à terme en rénovation par étapes, en maison individuelle. L’étude s’appuie sur les enseignements issus de 2 approches : qualitative et calculatoire.

L’approche qualitative s’intéresse au confort des occupants, à leur santé (qualité de l’air intérieur notamment), mais également à la préservation du bâti. Elle se fonde à la fois sur des études publiées sur ces domaines, et des analyses des nombreux retours de terrains (pratiques actuelles, apparitions de moisissures de plus en plus fréquentes…). Elle détaille des exemples très classiques de difficultés qui apparaissent lorsque deux postes de travaux ne sont pas traités simultanément : isolation des combles ou remplacement des fenêtres et report de l’isolation des murs. Ce dernier cas est fréquemment observé sur le parc de logements alors qu’il conduit à de nombreuses impasses de rénovation : les ménages ne sont logiquement pas prêts à détruire des travaux récemment effectués (reprise des tableaux de fenêtres, remplacement des nouveaux volets roulants…) pour assurer une continuité de l’isolation nécessaire à la performance. Pourtant, ne pas traiter correctement l’interface menuiserie – mur génère des ponts thermiques en périphérie des menuiseries et favorise le développement de moisissures. L’étude montre par des exemples concrets et très fréquents les enjeux et les points de vigilances lors du traitement d’une interface entre deux postes réalisés en étapes distinctes.

L’approche calculatoire se concentre sur 10 typologies de logements construits avant 1982, auxquelles sont appliqués des parcours de travaux allant de 1 à 6 étapes. Les conclusions des calculs sont analysées à l’échelle du parc entier pour définir une stratégie à porter au niveau national : quels sont les parcours menant à une consommation moyenne nationale (chauffage + production d’eau chaude sanitaire) inférieure au seuil BBC rénovation (80 kWh_EP/m²s_hab.an) ?

Les deux approches se complètent pour définir les conditions de réussite d’une rénovation par étapes performante à terme, conditions présentées dans cette synthèse.

Pour la 1^ère fois des définitions-clés et claires pour la rénovation énergétique

Il est fréquent de parler de « rénovation énergétique » au sens large, sans évoquer le niveau de consommation énergétique de ces rénovations ni la façon de l’atteindre. Les différentes appellations sont légions : rénovation par étapes, rénovations partielles, élément par élément ou par gestes de rénovation, rénovation globale, travaux BBC-compatibles, rénovation BBC par étapes, rénovation par morceaux...

Pour plus d’efficience dans les politiques publiques et les débats, il est fondamental de distinguer le niveau de performance atteint par la rénovation du parcours de rénovation emprunté. Le parcours de rénovation peut être conduit en plusieurs opérations de travaux successives (« rénovation par étapes ») ou en une seule opération de travaux (« rénovation complète »). Il apparaît donc indispensable de préciser les définitions ci-après.

La rénovation performante d’un bâtiment est un ensemble de travaux qui permettent au parc bâti d’atteindre a minima le niveau BBC rénovation ou équivalent, en moyenne nationale et à l’horizon 2050, sans mettre en danger la santé des occupants, en préservant le bâti de toute pathologie liée à ces travaux et en assurant le confort thermique et acoustique été comme hiver.

Figure A : définition de la rénovation performante. Source : Dorémi.

Le bâtiment rénové performant peut soit atteindre lui-même le niveau de consommation BBC rénovation, soit contribuer à l’atteinte de cet objectif pour le parc bâti en moyenne nationale, notamment par la mise en œuvre d’une combinaison de travaux adaptée.

Un bâtiment rénové performant est un bâtiment qui a traité :

• les 6 postes de travaux (isolation des murs, des planchers bas et de la toiture, remplacement des menuiseries extérieures, ventilation et production de chauffage/eau chaude sanitaire)
• ainsi que les interfaces (jonctions physiques entre ces postes de travaux assurant l’étanchéité à l’air et la continuité de l’isolation) et les interactions entre ces postes (bon dimensionnement des systèmes notamment).

Figure B : schéma des 6 postes de travaux nécessaires à la performance thermique (source : Dorémi)

Le niveau BBC rénovation fait référence aux termes de l’arrêté du 29 septembre 2009, soit un objectif de consommation de 80 kWh en énergie primaire par m² SHON et par an modulée selon la situation géographique et l’altitude du lieu considéré.

Une rénovation peut être performante en une seule étape de travaux : c’est la rénovation complète et performante (ou rénovation globale).

Elle peut être également performante en plusieurs étapes : c’est la rénovation performante par étapes, ou rénovation par étapes performante à terme. Le terme est l’horizon 2050, une fois l’ensemble des étapes de travaux réalisées. La complexité de l’exercice impose des conditions de réussite décrites dans cette étude (nombre d’étapes, traitement des interfaces et interactions, …).

L’atteinte de la performance requiert une approche globale de la rénovation (ou une vision globale) ; elle consiste en une analyse architecturale et technique pour définir les bouquets de travaux pertinents et anticiper la bonne gestion des interfaces et des interactions entre postes de travaux.

La rénovation partielle est une action de travaux qui représente l’essentiel des pratiques actuelles de travaux énergétiques (approche « élément par élément », par « gestes de travaux » ou par « petits bouquets de 2 à 3 travaux »), sans approche globale, non coordonnées et ne traitant que quelques postes de travaux.

Cette approche de la rénovation ne permet pas d’atteindre la performance à terme.

D’abord ne pas nuire… éviter les non-qualités (non-conformités, malfaçons, désordres…)

Une rénovation qui préserve la santé des occupants et le bâti doit respecter des bonnes pratiques en matière de migration d’humidité et de vapeur d’eau, afin d’éviter les phénomènes de condensation à l’origine de développements de moisissures et de pathologies diverses pour le bâti, qui sont également préjudiciables à la qualité de l’air intérieur et à la santé des occupants.

Parmi ces bonnes pratiques, les impératifs suivants sont à mettre en pratique :

• Assurer un renouvellement d’air suffisant par une ventilation mécanique contrôlée. Par exemple, une ventilation continue à un débit de 0,6 vol/h permet d’évacuer l’humidité et les autres polluants de l’air et de garantir ainsi une bonne qualité d’air intérieur dans toutes les pièces du logement ;
• Accorder un soin particulier au traitement des interfaces  -  les interfaces sont des jonctions physiques entre 2 postes de travaux nécessitant un jointoiement (définition AQC) - permettant une continuité de la barrière frein-vapeur, de l’étanchéité à l’air et le traitement des principaux ponts thermiques qui pourraient créer des points froids pathogènes si l’interface entre deux postes de travaux n’est pas abordée dans sa globalité.

A noter que les rénovations partielles, par gestes de travaux, ne répondent pas aux critères de réussite des rénovations performantes à terme, car elles ne traitent pas simultanément les différents éléments de l’enveloppe, et par conséquent ne peuvent traiter ni la continuité de la migration de vapeur, ni celle de l’étanchéité à l’air, ni les ponts thermiques, au niveau des interfaces. L’approche qualitative conduit au contraire à viser une 1^ère étape de travaux conséquente, en regroupant judicieusement plusieurs postes de travaux.

Atteindre la performance à terme : les principaux résultats de calcul

Le rapport restitue un calcul sur 10 typologies de maisons représentatives du parc d’avant 1982, et 5 parcours de rénovation entre 1 et 6 étapes permettant de traiter les 6 postes de travaux d’une rénovation performante : isolation des murs, de la toiture, du plancher bas, remplacement des menuiseries extérieures, systèmes de ventilation et de chauffage/ECS.

Cette analyse fait apparaître les conclusions suivantes pour le parc construit avant 1982 (cf. Figure C) :

1. La rénovation complète et performante permet d’amener le parc au niveau de performance requis (Objectif fixé à 80 kWhEP/m²SHAB.an pour le chauffage et l’ECS en calcul physique, soit l’équivalent aux 80 kWhEP/m²SRT.an pour les 5 postes du label BBC rénovation (calcul conventionnel).
2. Les rénovations en 2 ou 3 étapes de travaux peuvent amener le parc au niveau de performance requis sous réserve du bon traitement des interfaces et interactions et du regroupement de 4 à 5 postes de travaux judicieusement choisis dans la première étape.
3. Les pratiques actuelles (traitement de 5 postes de travaux sur 6, avec une performance alignée sur les seuils des aides financières) ne permettent pas d’amener le parc au niveau de performance à terme. Ce qui est également le cas pour un parcours par gestes de travaux embarquant un niveau de performance intrinsèque compatible avec le niveau BBC rénovation pour les 6 postes mais sans prendre en compte les interfaces et interactions. Pour ces parcours, les niveaux de consommation du parc à terme sont 1,4 à 2,7 fois plus élevés que les objectifs.

Figure C : Écarts de consommation sur la moyenne du parc construit avant 1982 entre les différents parcours de rénovation selon le nombre d'étapes, et écart à l’objectif BBC rénovation ou équivalent.

Légende : RCP = Rénovation Complète et Performante ;

: parcours ne permettant pas d’atteindre les objectifs de consommation BBC rénovation ni le confort pour les occupants, leur santé, la préservation du bâti et pouvant générer des impasses de rénovation ;

: parcours comportant des risques pour le confort, la santé et/ou la préservation du bâti mais pouvant parfois atteindre les objectifs de consommation BBC rénovation sous conditions fortes ;

: parcours pouvant atteindre le niveau BBC rénovation sous conditions et préservant santé et confort pour les occupants et préservation du bâti ;

: parcours permettant d’atteindre les objectifs de consommation, de confort et santé pour les occupant et la préservation du bâti.

Remarque importante : les objectifs BBC rénovation sont atteints avec des travaux en 2 étapes.

Les écarts relatifs entre les parcours sont significatifs (cf. Figure C) : un programme de rénovation composé de travaux dont chacun atteint la performance intrinsèque BBC rénovation (résistance thermique d’une paroi opaque, conductivité thermique d’une paroi vitrée, rendement d’un système de chauffage, etc.) permet effectivement d’atteindre un niveau de performance « BBC rénovation ou équivalent », sur la moyenne du parc, en 1 ou 2 étapes si les interfaces sont bien traitées, mais augmente de + 30% les consommations énergétiques en moyenne sur le parc s’il est mis en œuvre en 3 ou 4 étapes, et à jusqu’à +60% en moyenne du parc en 6 étapes.

Figure D : Comparaison des consommations de chauffage et d’ECS avant et après rénovation, pour les parcours rénovation en une étape (RCP) et en 6 étapes (pratiques actuelles).

La Figure D décline les résultats des calculs pour les parcours de rénovation en une seule étape (RCP) et les pratiques actuelles pour les 10 typologies étudiées et sur la moyenne du parc de maisons individuelles construites avant 1982. Ce graphique apporte une conclusion complémentaire : les typologies de maisons (compacité, mitoyenneté, impact des ponts thermiques…) et le programme de travaux envisagé (par exemple ITE ou ITI, chaudière gaz ou bois, etc.) fait varier le niveau de performance à terme autour de l’objectif de consommation (entre 43 kWhEP/m².an et 97 kWhEP/m² .an pour la RCP pour un objectif national de  80 kWhEP/m².an). 

Il convient donc de retenir qu’une stratégie de rénovation doit concerner le parc de logement dans son ensemble (moyenne du parc rénové en RCP : 70,7 kWhEP/m².an). Si a contrario les efforts étaient limités à certaines typologies, il faudrait réaliser des efforts beaucoup plus conséquents sur d’autres (ce qui peut mettre en péril l’équilibre économique de la rénovation).

En complément, l’étude révèle que les écarts de consommation entre parcours d’une même typologie sont très variables (parfois élevés, parfois faibles) et ne dépend pas du nombre d’étapes. Ce résultat confirme l’analyse qualitative précédente (matrice des interfaces) selon laquelle certaines configurations de travaux sont plus faciles à traiter non-simultanément (impact moindre sur la performance à terme) tandis que d’autres sont plus délicates (impact plus élevé).

Les systèmes d’améliorations énergétique

1. La ventilation concentre plusieurs enjeux simultanément : la gestion de l’humidité et des polluants, la réduction des consommations de chauffage et d’électricité. Elle doit être mise en place dès la 1^ère étape de travaux afin de réduire le risque de condensation (et par conséquent les pathologies) et d’améliorer la qualité de l’air intérieur. La ventilation double-flux semble être le système le plus efficient en rénovation, c’est-à-dire capable d’atteindre efficacement ces différents objectifs, si elle est bien posée, bien entretenue, et équipée d’un échangeur à haut rendement  (85% selon Eurovent et/ou supérieur à 70% selon PHI7) et de ventilateurs basse consommation (< 0,25 W/m³/h).

2. Le système de chauffage doit posséder un bon rendement, y compris à basse puissance puisque les besoins sont extrêmement réduits dans une rénovation performante. La plage de modulation de certaines chaudières gaz est importante, et autorise leur mise en place dès lors que les déperditions ont été divisées par deux à la première étape de travaux. Pour les chaudières bois, fioul, les PAC, ou encore les poêles à bois, la plage de modulation est actuellement plus restreinte, il faudra les remplacer en fin de parcours. Lorsque le système de chauffage (défaillant) doit être remplacé en début de parcours, il est nécessaire d’embarquer simultanément la rénovation de l’enveloppe pour réduire fortement les déperditions. Dans le cas contraire une surconsommation importante est constatée, incompatible avec la performance visée (excepté pour certaines chaudières gaz très modulantes, seuls systèmes de chauffage actuellement sur le marché disposant d’une grande plage de modulation de puissance). Dans certaines rénovations où l’équipement de production de chaleur est remplacé avant réduction des besoins, l’occupant va devoir remplacer le système une seconde fois en fin de parcours.

3. Les consommations pour la production d’ECS deviennent importantes dans le bilan énergétique d’un rénovation performante (de 20% à 70% des consommations du logement) et doit impérativement être traité en rénovation performante : mise en place de systèmes hydroéconomes, calorifugeage des réseaux de distribution et surisolation des ballons électriques s’ils sont conservés.

4. Les énergies renouvelables (EnR) pour le chauffage (poêle bois, chaudières bois, pompes à chaleur, solaire thermique) doivent être intégrées prioritairement sur toutes les maisons pour des parcours en une à trois étapes. Cependant, la compensation du moins bon bilan énergétique d’un parcours en quatre étapes ou plus par une production EnR n’est pas souhaitable : l’investissement nécessaire dépasse systématiquement le coût d’une rénovation complète (en une seule étape). Par ailleurs, la multiplicité du nombre d’étapes de ces parcours compensés par énergies renouvelables risque de générer une mauvaise qualité d’air intérieur (report de la ventilation notamment), des risques de pathologies dans les parois (humidité dans les murs, ponts thermiques, etc.) et donc d’inconfort pour les occupants : dans ce cas, la température de consigne est augmentée pour compenser cet inconfort impliquant une surconsommation. Pour atteindre et assurer un maintien de la performance dans le temps (bilan énergétique et confort pour les occupants), il est donc préférable de réduire le nombre d’étapes de travaux, plutôt que d’investir dans des EnR pour compenser une consommation d’énergie trop élevée liée au nombre d’étapes.

Les conditions de réussite et outils à développer pour une rénovation par étapes efficiente

L’étude montre que la rénovation performante par étapes est envisageable, sous certaines conditions, bien qu’elle soit plus complexe à réaliser.

Dans tous les cas, une approche globale de la rénovation est requise, celle-ci n’est pas réservée à la rénovation en une seule fois*. Quel que soit le nombre d’étapes, cette approche globale implique :

1. De respecter les bonnes pratiques en matière de migration d’humidité et de vapeur d’eau ;
2. D’assurer un renouvellement d’air suffisant pour garantir une bonne Qualité de l’Air Intérieur ;
3. De traiter les 6 postes de travaux au bon niveau de performance ;
4. D’accorder un soin particulier au traitement des interfaces (continuité de la barrière freine-vapeur, de l’étanchéité à l’air et traitement des principaux ponts thermiques) ;
5. De respecter un ensemble de préconisations pour le choix des systèmes de ventilation, de chauffage et de production d’ECS ;
6. De réaliser un plan de financement sur l’ensemble du parcours.

*C’est pourquoi il est clairement préférable de retenir le terme de rénovation complète à celui de rénovation globale pour les rénovations performantes réalisées en une seule fois.

La maîtrise des interfaces est l’élément-clé de la performance, et impose d’appliquer l’ensemble des conditions suivantes à tous les parcours de rénovation envisagés :

1. Un parcours de rénovation limité à 2 ou 3 étapes de travaux,
2. ET une bonne conception en amont, afin de regrouper les postes de travaux judicieusement et notamment le regroupement de 4 à 5 postes dans une première étape,
3. ET une excellente coordination des différents corps de métiers, même à des années d’intervalle pour assurer un traitement performant des interfaces et des interactions. Ce point constitue aujourd’hui un défi majeur dans la mise en place d’une dynamique massive de rénovations par étapes performantes à terme.

L’étude met en relief la nécessité :

1. De poursuivre le travail d’analyse détaillée sur les points de vigilance associés aux différentes configurations d’interfaces rencontrées en rénovation,
2. D’identifier clairement, au regard des objectifs, les interfaces qu’il est envisageable/délicat/aberrant de traiter en plusieurs étapes, et les regroupements de travaux judicieux,
3. De sensibiliser les ménages et d’aider les accompagnants à contribuer à une prise de décision éclairée entre les différents parcours de rénovation performante (en une fois ou en 2 à 3 étapes),
4. Et d’outiller, former et accompagner les professionnels à la réalisation de rénovation performante en une seule ou plusieurs étapes (3 maximum) avec par exemple des carnets de détails appuyant la conception, la mise en œuvre et facilitant la traçabilité des choix réalisés.

De nouvelles pratiques et orientations pour une rénovation par étapes réussie

Au-delà des préconisations techniques listées précédemment, l’étude pointe quelques évolutions souhaitables des dispositifs d’accompagnement et de financement de la rénovation énergétique, qui sont autant de conditions de réussite à mettre en place (cf. partie 5 du rapport détaillé).

Les conclusions appellent en effet :

• A écarter les rénovations partielles, dont la juxtaposition des gestes de travaux ne permet pas d’atteindre une performance à terme et risque de favoriser le développement de pathologies entre étapes de travaux,
• A promouvoir et faciliter le financement et la réalisation de rénovations performantes en une étape (rénovation complète et performante, RCP),
• A accompagner des rénovations performantes par étapes (jusqu’à 3 étapes maximum) lorsque la RCP ne peut pas être mise en œuvre pour des contraintes techniques, psychologiques (reprise de travaux récents), sociologiques et/ou architecturales.
• A faire évoluer les systèmes de production de chauffage basés sur les énergies renouvelables pour qu’ils proposent des plages de modulation plus importantes.

Ceci implique de :

• Faire évoluer la communication nationale autour de la rénovation énergétique en intégrant la notion de performance (sain + préservation du bâti + confortable + consommation BBC rénovation ou équivalent) pour les rénovations en une ou plusieurs étapes (3 maximum),
• Densifier le dispositif d’information, conseil et accompagnement des ménages pour pouvoir accélérer la rénovation performante, et le faire évoluer pour y intégrer l’accompagnement technique en amont pendant et après le chantier nécessaire à cette rénovation performante.
• Soutenir la montée en compétence et l’accompagnement des professionnels dans leurs changements de pratiques, afin de pouvoir traiter les nouveaux enjeux, complexes, de la rénovation performante par étapes.

En conclusion et simplement …

Il apparaît donc fondamental, en maison individuelle, de favoriser la rénovation complète et performante et de construire d’urgence les outils pour rendre possible la rénovation performante par étapes en 2 ou 3 étapes de travaux. C’est un impératif majeur à l’échelle nationale pour réduire les consommations d’énergie, mais également pour préserver la santé des occupants, leur confort et le bâti.

Et après le rapport ADEME sur la rénovation performante par étapes ?...

Le rapport ADEME conclut que de nouveaux outils techniques sont nécessaires pour réellement atteindre la performance à terme lors des rénovations en 2, voire 3 étapes de travaux. Dorémi et Enertech conduisent, avec le soutien de l’ADEME, une démarche de mise à disposition de deux outils importants qui touchent à la bonne gestion des interfaces entre postes de travaux :

1°) Environ 70 fiches détaillant autant de points de vigilance dans la mise en œuvre des travaux par étapes non anticipées . A destination des ménages et des accompagnants, elles seront rendues publiques mi-2021. Ces fiches ont vocation à être le plus vulgarisé possible (texte et illustrations) pour pouvoir être comprises par des ménages souhaitant faire des travaux et soucieux de comprendre les enjeux.

2°) De plus et plus technique, 70 fiches à destination des professionnels du bâtiment (artisans, mais aussi bureaux d’études et architectes) seront diffusées fin 2021 sur la bonne gestion et le bon traitement des interfaces en rénovations par étapes performantes à terme, dans une logique de « carnet de détails ». Elles sont réalisées avec un panel professionnels du bâtiment et s’appuient sur un modèle 3D qui sera librement accessible, et que les professionnels pourront enrichir de leurs travaux.

Ces outils ont vocation à accompagner les rénovations qui ne pourraient pas être conduites en une seule opération de travaux jusqu’à un niveau performant.

Propos recueillis par Camille Julien, responsable d’études et Vincent Legrand, directeur général de Dorémi

Se procurer le rapport détaillé 2021 sur la rénovation performante par étapes (182 pages)

Par Philippe Nunes – Ingénieur ENSAIS-ICG – Directeur général d’Xpair

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Sources et liens