Après 2 années de monitoring (températures et consommations), Nobatek a publié il y a quelques mois le rapport de suivi des performances en phase exploitation du Pôle Scolaire et Médical du Hameau-Bellevue. Ce rapport a été transmis aux commanditaires (ADEME et Région Aquitaine) puis aux architectes (Luc Claverie et Florence Champiot) et moi-même quelques semaines plus tard. Sans autorisation officielle de le publier pour l’instant, je ne me permets donc pas de le porter à votre connaissance ici.

En revanche, je vais m’atteler à vous décrire les phénomènes les plus marquants, ce genre de monitoring doit permettre d’enrichir le savoir de tous, n’est-ce pas ? yes myopera smiley

Je ne vais pas vous mentir, si nous avons été ravis de constater des comportements parfois meilleurs que ceux que nous attendions, d’autres points nous ont interpellés et même, quant à moi, quelque peu piqué au vif.

TEMPÉRATURES OPTIMALES EN PÉRIODE CHAUDE :

Commençons par le constat le plus positif : « le bâtiment présente un taux de confort très important, optimal pendant la période chaude et très acceptable pendant la période mi- saison ». En voilà une bonne nouvelle ! Alors que je ne cesse de vous signaler des surchauffes dans les bâtiments BBC, le « nôtre » relève la gageure en ne dépassant quasiment jamais les 26 °C malgré quelques 35 °C en extérieur.

Tout RGE que je ne suis pas, je vais m’aventurer à une comparaison que vous ne verrez sans doute nulle part ailleurs doh myopera smiley : les valeurs mesurées face aux valeurs prévues par les simulations (une seule zone, hein, c’est déjà pas mal) ! Oh !

Mais, tout d’abord, permettez-moi un avertissement : il est très difficile de comparer les calculs et les mesures parce qu’il faudrait tout d’abord vérifier que tous les intrants coïncident, en particulier l’occupation et le climat. Je n’ai ni le temps ni l’argent pour faire cela, alors je prends le pari qu’il n’y a pas de divergence majeure ni sur le bâtiment (groumpf, pourvu que je sois sur la bonne variante) ni sur l’occupation. Reste la météo. Mon dieu, je n’ai pas non plus le temps de ramener à la même météo ! Je vais donc utiliser le diagramme de Brager qui, parce qu’il représente la température intérieure en fonction de l’extérieure, est un tant soit peu indépendant de la météo. C’est une signature qu’on peut imaginer presque…rolleyes myopera smiley … universelle. Allons-y donc…


Brager nef STD vs monitoringSalle d’activités, Diagramme de Brager – Mesures face à simulation STD W1.

Ce qui apparaît en tout premier lieu, c’est que le gros des deux pelotons se retrouve au même endroit, dans une zone rectangulaire où la température extérieure est entre 12 et 30 °C et la température intérieure entre 19 et 26 °C. C’est bon signe, les noyaux concordent.

Si on regarde du côté de la période la plus chaude de l’année, la simulation annonçait un comportement frais, avec des maxima dépassant à peine les 26 °C. Dans la réalité, dans cette zone, cette température intérieure n’a jamais été atteinte malgré des pics de température en extérieur proche du modèle numérique alors même qu’aucun système actif (= consommant de l’énergie) n’a été activé !

Maintenant, quand on regarde du côté de l’hiver, on perd toute cohérence : on constate des sous-chauffes à la mi-saison et d’importantes surchauffes même au plus froid de l’année. On note également qu’alors que la simulation annonce une température très monotone (consigne de 19 °C), les températures mesurées s’étalent sur une large gamme.

Mais que se passe-t-il donc ? Et bien, suspense, nous y reviendrons un peu plus tard !

CONSOMMATIONS DE CHAUFFAGE :

Le rapport signale des « résultats peu satisfaisants pour le chauffage » avec une consommation correspondant au double des calculs [réglementaires] théoriques. Il précise, plus loin, que des méthodes calculatoires différentes telles que la Simulation Thermique Dynamique permettent de se rapprocher plus précisément du comportement réel du bâtiment.

Et bien figurez-vous que j’ai mené de telles études en régime dynamique (vous le saviez déjà ?) ! happy myopera smiley Elles démontraient un besoin de chauffage déjà 73 % plus élevé, dans le meilleur des cas, que ce que la RT2005 évaluait. Rien d’étonnant donc à ce que le suivi mis en place constate une telle surconsommation, alors même qu’il relève une consigne de chauffage entre 22 et 24 °C contre 19 °C dans le scénario conventionnel (comme la modélisation dite STD W1).

Je viens de m’apercevoir que je signalais déjà cela dans un commentaire, il y a 2 ans et demi  ! Bien avant la sortie de ce rapport donc 😉

Tiens, au passage, vous aurez aussi noté que les consignes effectives nous renseignent, en partie, sur les surchauffes hivernales présentées plus tôt ! Entre le seuil rouge à 22 °C et 25 °C, il ne s’agit pas d’une défaillance du bâti ou des systèmes mais bien d’un choix des occupants et de la maîtrise d’ouvrage. Nous verrons un peu plus loin ce que trahissent les températures flirtant avec les 26 °C par moins de 12 °C en extérieur. wait myopera smiley

Mais revenons-en à nos consommations de chauffage aux résultats jugés, bien vite, peu satisfaisants. Vous comprenez maintenant qu’il ne s’agit pas d’une contre-performance mais d’une inadaptation manifeste de l’outil réglementaire qui ne devrait pas bénéficier de trop de considérations quant à modéliser le réel et optimiser les projets. Imaginez combien il aurait été douteux d’avoir optimisé la conception de ce bâtiment à partir de scénarios conventionnels à mille lieux de la réalité prévisible !

Cela trahit bien la nécessité de ne pas faire simplement confiance à un calcul normé conventionnel, fut-il même réalisé par un bureau d’études reconnu garant de l’environnement. Mais cela en dit aussi beaucoup sur les représentations et les normes de confort et interroge sur ce que pourraient être les garanties de résultat demain.

TEMPÉRATURES TROP FAIBLES EN HIVER :

Quoique notre mission eut atteint son terme depuis longtemps, nous sommes intervenus en début d’année 2015 pour assister le Maître d’Ouvrage qui nous a remonté des problèmes d’inconfort dus à des températures trop faibles (par rapport à leur souhait de 22 °C). Le monitoring confirme des températures inférieures en hiver, en particulier dans certaines salles, comme on le voit sur le diagramme plus haut.

Comme cela avait déjà été fait lors de la livraison, nous avons rappelé au maître d’ouvrage comme à l’entreprise de maintenance les spécificités du bâtiment, mentionnées, par ailleurs, dans le « plan-guide de sensibilisation au confort », remis et commenté à la réception du bâtiment. Le bâtiment jouit, en particulier, d’une inertie dite « très lourde » (>  5 m²/m²SU, limite supérieure tolérée par le moteur de la RT2012 !) dont les effets bénéfiques sont visibles en été (déphasage conséquent nettement décelable dans l’image ci-dessous). Cette bonne performance en période chaude est clairement confirmée par les utilisateurs comme par le monitoring (température maximale en occupation ne dépassant pas les 26 °C sans climatisation ni freecooling).

evolution_temperatures_semaine_la_plus_chaudeÉvolution des températures au cours de la semaine la plus chaude.

Cette caractéristique donne au bâtiment un comportement que nous qualifions d’indolence thermique : en été comme en hiver, les températures tendent naturellement à être peu variables. Il est, de ce fait, assez vain de tenter de programmer des consignes de températures de chauffage très différentes. Nous avons donc suggéré une programmation plus conforme aux capacités du lieu en limitant la réduction de consigne à 3/4 °C (au lieu de 6 °C), en conseillant d’abaisser la consigne à 21 °C max. et en anticipant les relances.

L’effet a été probant puisque une amélioration du confort a été rapidement constatée grâce à ces réglages correspondant aux caractéristiques du bâtiment, même avec des températures extérieures négatives… et la chaudière éteinte le week-end right myopera smiley. Aucune intervention sur les systèmes n’a été nécessaire : la chaudière fonctionne, le plancher chauffant fonctionne, les sondes fonctionnent, les ventilo-convecteurs fonctionnent, la ventilation fonctionne.

temperatures + CO2 4 salles février 2015 copyDe haut en bas, profil des températures intérieures de 2 salles de classe voisines, taux de CO2 concomitants et températures extérieures durant la froide semaine de février 2015.

TEMPÉRATURES TROP ÉLEVÉES EN HIVER :

Le diagramme de Brager, plus haut, laisse apparaître de nettes surchauffes hivernales, au-delà de 25 °C, dans la salle d’activités, quoique peu fréquentes (3,82 % du temps d’occupation annuel). En réalité, on constate même des températures plus hautes en hiver qu’en été par près de 35 °C extérieurs ! Si on peut se féliciter de l’excellent comportement en période caniculaire, il y a lieu de s’interroger sur les surchauffes hivernales.

La cause en est assez simple : la salle d’activités est chauffée par un plancher chauffant fonctionnant sur la base d’une loi d’eau. Les habitudes des installateurs ont fait que le réglage initial, adapté à des bâtiments bien plus énergivore que le Pôle Scolaire et Médical, a entraîné des surchauffes. Les réglages ont été modifiés et le maître d’ouvrage indique un bon ressenti actuellement.

Rappelons, à nouveau, pour les inattentifs, qu’alors que les diagrammes de Brager présentés dans le rapport supposent une surchauffe en hiver dès 22 °C, cette température a longtemps été la consigne minimale de chauffage du pôle scolaire. Des représentations sociales du confort et de l’implication fatale des occupants : « Ce ne sont pas les bâtiments ou les techniques qui consomment, ni même les humains » (B. Latour), mais bien le ménage que constitue l’interaction de ces deux-là.

HUMIDITÉ RELATIVE TROP ÉLEVÉE :

Nous ne disposons pas des données brutes pour pouvoir procéder à notre propre analyse mais quelques remarques restent possible à partir des rendus du bureau d’étude mandaté pour le suivi.

Nous n’évoquerons pas ici le cas de l’Unité A (hébergement), également monitorée, qui a souffert d’avaries qui rendent toute tentative d’analyse inutile, selon nous.

Dans tous les cas, il nous semble qu’une mise en contexte s’impose : le climat du site est humide, l’humidité relative extérieure moyenne est au-dessus de la limite de confort supérieure suggérée (70%) durant 94 % du temps d’étude. Constater que nous sommes dans la zone de confort, soit entre 40 et 70 % d’HR, durant 80 % du temps total comme d’occupation est donc, nous semble-t-il, une bonne performance.

meteo_salies_HR2Humidité relative de l’air mesurée à la station météo proche de Pouillon de sept. 2013 à sept. 2014. En arrière-plan, humidité relative des ambiances intérieures de deux salles de classes (figure 35 du rapport de suivi de Nobatek).

Plus qu’une simple exposition des taux d’humidité relative, il nous semblerait plus représentatif de présenter les situations d’inconfort durant lesquelles il y a bien une pression de vapeur nettement supérieure à l’intérieur par rapport à l’extérieur. Dans ce cas, il y aurait bien une signature d’une déficience de la ventilation. Actuellement, les valeurs présentées rendent plutôt compte de l’humidité de la région, en particulier en fin d’été.

Une simple vérification des profils de CO2 (cf. plus haut) démontre, d’ailleurs, le bon fonctionnement du renouvellement d’air puisqu’on constate en occupation des taux excellents, toujours inférieurs à 1 000 ppm (valeur seuil correspondant à un bon compromis entre qualité de l’air et consommations), même durant les périodes de grand froid où le confinement est maximal (personne n’ouvre les fenêtres ! pssst myopera smiley). En période d’inoccupation, quoique la programmation diminue fortement la ventilation mécanique, le taux de CO2 rejoint celui de l’air extérieur avant le retour des élèves, ce qui valide bien la tactique de ventilation adoptée dès la conception.

On ne peut donc pas conclure, comme nous l’avons lu, à une mauvaise régulation de la ventilation, à un dysfonctionnement de la VMC ou même à un sous-dimensionnement des éléments, tout juste peut-on effectivement se poser la question de la mise en place d’un déshumidificateur d’air actif. Cependant, pour notre part, équiper l’ensemble des salles de classe de l’Arc Atlantique de tels dispositifs nous semble hors de proportion et inadapté.

BON, ET ALORS ?

Puisqu’on a commencé dans la sincérité, terminons avec cette même attitude.

Lors de la livraison, j’étais un peu chagriné qu’aucune mission de commissionnement (contrôle du bon fonctionnement et surtout du maintien des performances) ne nous ait été confiée. À cause des honoraires associés bien sûr smile myopera smiley, mais également parce que j’avais le sentiment que, sans nous, il était très facile de faire dysfonctionner le bâtiment. Pas que ce fût un bâtiment complexe, oh non !, mais un ouvrage avec son caractère propre, oui. Les gens sourient souvent quand je parle de biodiversité des bâtiments. Pourtant, c’est une réalité, il est possible de concevoir des bâtiments avec des caractéristiques et des comportements très différents, comme affublés d’une personnalité.

Le Pôle Scolaire & Médical est un mastodonte, calme et indolent, mais qui n’apprécie guère les brusqueries. En réalité, ce n’est pas qu’ils ne les apprécient pas, c’est qu’il n’y réagit pas, en bon pachyderme qu’il est. Ainsi, les réglages initiaux inadaptés (contraires à nos suggestions) ont conduit à un inconfort d’hiver — soit trop chaud, soit trop froid — parce que les occupants se sont montrés trop hâtés. Il a suffit de prendre en compte les caractéristiques mis en place dès la conception pour retrouver un confort irréprochable durant la saison froide.

En période chaude, aucun inconfort n’est blâmable. Le bâtiment reste frais même par temps caniculaire et ce, sans climatiser ni même surventiler comme nous l’avions imaginé en phase d’études. Les occupants se sont contentés de fermer quelques volets sans jamais recourir à la technique, et cela a été largement suffisant. L’éléphant avance au milieu des tigres… monkey myopera smiley

Finalement — quoique les occupants aient dû en souffrir — ces deux années de tâtonnements et d’erreurs, sans notre assistance, ont été riches d’enseignements. Il m’est maintenant plus que clair qu’il ne suffit pas de faire des bâtiments performants, il faut absolument parvenir à passer la connaissance des concepteurs vers les usagers. Et ce n’est pas une mince affaire. Nombre de communications avaient été menées avant, pendant et après la livraison. Pourtant, ce qui a été le plus efficace, ce sont les rencontres que nous avons organisés pour résoudre les soucis, des années après la livraison. L’expérience ne s’apprend pas, elle s’acquiert. Et je ne parle pas que de la mienne…

Ce retour d’expérience valide aussi notre choix low-tech. Que ce serait-il passé si nous avions multiplié les systèmes et les régulations ? Aurions-nous eu jamais un bon fonctionnement ?

Enfin, que penser de garanties de résultats quand on voit combien l’occupant peut modifier le bon fonctionnement d’un projet ? Qui pour analyser, de façon approfondie sans survoler, les performances et juger du plein emploi ou non du potentiel d’un ouvrage ?

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9 réflexions sur “Suivi des performances du Pôle Scolaire… et alors ?!

  1. Cet article très intéressant confirme ce que j’avais moi même constaté, particulièrement que les abaissements de température trop importants génèrent peu d’économies et génèrent un inconfort d’hiver.
    Y avait-il de grandes baies vitrées ? Et, si oui, comment avez-vous contré les variations de température liées à la forte inertie?

  2. Bonjour,

    Le « problème » tient ici au couple inertie/puissance. Pour remonter la température en 1 h après une réduction de 6 °C (en réalité, le bâtiment descendait d’un peu plus de 3 °C) comme c’était initialement programmé ici, il aurait fallu une chaudière quatre fois plus puissante. Cela aurait été un choix aberrant, il suffit juste de relancer gentiment un peu plus tôt.

    Sinon, non pas de grandes baies vitrées, mais je ne suis pas sûr d’avoir compris votre question :/

  3. Bonjour,

    d’abord bravo et merci pour ces articles qui, en plus d’être intéressants, riches et bien expliqués, sont bien écrits!
    Je réfléchis beaucoup en ce moment à la conception d’une maison neuve (ossature bois et paille), et il y a de quoi faire… J’habite en Provence avec ce que cela implique au niveau climatique, néanmoins je me retrouve en cruel manque d’informations pour gérer les mi-saisons. J’ai toujours l’impression que les atouts d’un bâtiment en périodes « extrêmes » sont des inconvénients en mi saison, qu’une forte inertie demande finalement de plus chauffer quand dehors il fait « tiède ». Et selon l’adage du vieux c** : « il n’y a plus de saisons », à qui on donne raison au regard de cet hiver, c’est quelque chose à prendre en compte. Me trompe-je?

    1. Bonjour Loïc,

      Merci beaucoup de votre gentille introduction ! Je suis très touché que mon écriture vous plaise, sincèrement. Si le fond est important, j’essaie de faire en sorte que la forme soit un minimum agréable, que vous ne vous ennuyez pas en me lisant. Les chiffres, sans cela, ça peut vite être barbant. :/

      Pour ce qui est de votre maison, rassurez-vous, en faisant le choix de la paille comme isolant, vous vous mettez à l’abri de beaucoup de soucis. La paille est un des rares matériaux à la fois lourd et isolant. Tous ses concurrents en la matière sont très coûteux, soit pour votre portefeuille, soit pour notre environnement.

      Avec la paille en périphérie, vous avez déjà une paroi à forte inertie de transmission, qui vous protège aussi bien du froid que du chaud : quand, dehors, la température varie de ± 20 °C, la face interne de la paille voit sa température osciller de ± 0,5 °C (c’est ce qui explique le bon comportement au feu des maisons paille). Si vous aviez fait le choix d’une laine minérale quelconque, à résistance thermique égale, la variation côté intérieur aurait été de 10 à 15 °C.

      Appliquez-vous à avoir une toiture tout aussi efficace (avec des combles perdus, c’est facile), de bonnes protections solaires sur vos fenêtres, une bonne orientation quant à faire, et vous éviterez d’office le plus gros des désagréments. Ensuite, on peut travailler à peaufiner l’inertie d’absorption, mais là, il n’y a pas de recettes toute faite, il n’y a guère que la modélisation qui puisse vous renseigner sur le confort prévisible.

      Quoiqu’il arrive, même s’il n’y a plus de saison, même s’il n’y a plus d’hiver, même si les canicules se multiplient, votre isolation paille restera un atout indéniable longtemps encore.

      Quant à l’inertie, elle ne pose souci que lorsque le climat extérieur ne présente plus d’amplitude thermique suffisante. Un peu comme une éponge dans un seau — ou à l’inverse dans un four — n’éponge plus rien.

      Selon où vous vous trouvez en Provence, vous pouvez, effectivement, être concernés par l’augmentation du nombre de « nuits tropicales », c’est-à-dire durant lesquelles la température ne descend pas en dessous de 20 °C. C’est un phénomène qui ne se rencontrera pas avant très longtemps dans ma région, l’inertie ne risque pas d’y poser problème. Du côté des métropoles provençales, soyez plus prudents…

      Anomalie du nombre de nuits tropicales entre 2021 et 2050

  4. Merci pour la réponse rapide et fournie!
    Je vis actuellement dans une maison avec un toit que j’ai refait et isolé en bottes de paille, et j’ai fait une isolation par l’extérieur en fibre de bois (sur du parpaing seul).
    J’ai clairement vu la différence l’hiver (par rapport à aucune isolation, forcément ça change…), et aussi l’été : le pic de chaleur arrive en pleine nuit, et les fenêtres ouvertes font sortir tout ça.
    C’est plus avec les températures d’en ce moment que je doute (qui correspondent à une mi saison) : la journée j’ai quasiment 20° dans la maison, le soir je fais une bonne flambée dans le poële (ma dalle sur vide sanitaire n’est pas isolée du tout donc la sensation de froid est là), du coup j’arrive vite à 24-25° ce qui est bien trop, et cette chaleur arrive dans la chambre à l’étage en pleine nuit… C’est un peu anti productif, puisque le lendemain matin la température a suffisamment baissé pour se sentir juste bien (à cause d’une flambée courte). Je me retrouve donc à consommer plus que mes besoins réels, ce qui n’est pas le but !
    Certes, certes, je préfère me « plaindre » d’avoir du mal à gérer une surchauffe plutôt que d’avoir froid en chauffant beaucoup! Mais ça fait réfléchir pour un projet dans du neuf.

  5. En fait en me relisant, je crois que je viens de décrire les effets d’un manque d’inertie, non? La chaleur de mon poële fait monter la température trop vite, alors qu’il faudrait qu’elle soit stockée et rediffusée plus tard… pour absorber la surchauffe… et prolonger la sensation de chaleur. J’ai l’impression de sortir de chez le psy 🙂

  6. Allongez-vous, on va en parler ensemble, Loïc 😀

    Plus sérieusement, à ce niveau de précision, il n’y a qu’une simulation thermique (dynamique) qui pourrait donner une explication. Pas que je veuille défendre à tout prix mon activité, mais, on est clairement sur le genre de problématiques que je peux être amené à étudier avec mes clients.

  7. C’est sûr que votre métier est bien utile… Je suis quelqu’un qui sait faire parce que je suis charpentier, et qui croit savoir car j’ai lu Jean Pierre Oliva :-). Et pour concevoir une maison, ben c’est un peu juste! C’est compliqué de trouver des renseignements dans l’éco construction qui ne viennent pas des gens qui pensent savoir, car ils l’ont déjà fait (ou connaissent quelqu’un qui sait, et c’est un bon!), et qui ne viennent pas non plus d’industriels qui vous assurent que ça marche. Dès qu’on s’éloigne de la réglementation ou qu’on contourne ce que l’industrie nous impose, on se sent un peu seul… Donc j’ai été très content de tomber sur votre blog, et je pense que votre engagement, qui n’est pas automatiquement suiveur de ce qui se fait habituellement, doit vous demander beaucoup de travail :-). Allez convaincre que quelques tonnes de cailloux peuvent remplacer une clim… (pour schématiser, hein).
    Je suis encore très loin de faire faire l’étude thermique de mon projet (il la faut au moins pour la RT, non?), mais faire faire quelque chose de plus détaillé est très certainement un plus. Un jour futur??

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