« Quand on fait descendre la température dans la journée, le soir il faut relancer très fort et donc au final ça consomme plus ! »

mis à jour en cours : mise en température de 2 semaines (P+C 3.4.6.0)

Aujourd’hui, je vous propose une petite dissertation. Vous aurez 4 heures pour répondre 😀

Le sujet en est le suivant : il y a-t-il ou non intérêt à passer le chauffage en mode réduit durant les périodes de temps qui ne nécessitent pas une température de confort élevée ou, comme l’indique l’aphorisme populaire cité dans le titre, est-ce inutile ?

La surprise

Figurez-vous que ce n’est pas si évident que cela, et que tout dépend du type de bâtiment sherlock myopera smiley

Si l’on regarde les résultats des simulations, sur une semaine d’hiver, ci-dessous, on constate qu’une réduction de consigne est efficace pour un bâtiment dispendieux en énergie (- 27 % de consommation) mais presque contre-productive pour un bâtiment très-basse-énergie (- 3 %).

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Avant de se demander pourquoi cela ne marche pas dans un bâtiment passif, posons-nous la question de pourquoi c’est efficace dans un bâtiment plus classique.

Le plus simple est de faire une analogie avec la conduite automobile. En roulant doucement (la fameuse éco-conduite !), on met plus de temps à parcourir un trajet donné mais on fait une économie conséquente de carburant. Remplacez la mesure de la vitesse par la consigne de chauffe, la consommation de carburant par celle d’énergie nécessaire au chauffage, et vous voilà au fait du pourquoi la réduction de consigne est efficace.

Mais alors qu’est ce qui explique que l’on ne retrouve-t-on pas cette économie dans un bâtiment économe ?

Hé bien, tout simplement pour la même raison qui fait que vous consommez plus de carburant en ville que sur route : vous ne cessez d’accélérer, freiner et ré-accélérer.

Reprenons notre simulation mais cette fois-ci intéressons-nous aux appels de puissance d’une seule des zones, heure par heure, associés aux deux bâtiments équipés de la même double consigne 16 °C et 19 °C :

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Il apparaît 3 zones sur le graphique :
– la première correspond à une puissance de base permettant le maintien à 16 °C (➊ : P < Q1),
– la seconde est matérialisée par des pics de puissance pour assurer le passage de la consigne basse à la consigne haute (➋ : P > Q2),
– la dernière rend compte d’une puissance intermédiaire pour contenir les précieux 19 °C (➌ : Q < P < Q2).

La première observation concerne les pics de puissance : dans les deux cas, ils sont en effet du même ordre de grandeur, tout du moins en début de cycle. Quel que soit le bâtiment, il va falloir lutter contre son inertie, indépendante de l’isolation, pour le faire monter en température. En cours de cycle, les pics déclinent dans le bâtiment passif, tout simplement parce que les masses thermiques n’ont pas eu le temps de se décharger entre deux consignes.

En revanche, la puissance de base et la puissance intermédiaire diffèrent. Un bâtiment passif exige moins de puissance pour compenser les déperditions plus faibles que celle d’un bâtiment énergivore. Rien d’étonnant, c’est même l’effet principal recherché ! idea myopera smiley

Cela se manifeste notamment par l’écart entre le pic de puissance maximale et la puissance de base (cf. ce commentaire). Quand elle est d’un facteur 6 pour un bâtiment classique, elle est d’un facteur 22 pour le bâtiment passif. Sur un même temps, il faut donc 22 fois plus d’énergie pour faire passer mon bâtiment très basse-énergie de 16 à 19 °C que pour le maintenir à 16 °C (ou à 19 si on se permet une approximation).

Notons enfin que quand l’écart entre puissance de base et puissance intermédiaire est de 100 % dans le cas du bâtiment « conventionnel », il est de 200 % pour le bâtiment très-basse-énergie. Cela explique que la moindre augmentation de consigne dans ce dernier type de bâtiment soit immédiatement sanctionné par une augmentation relative de la facture fort conséquente (plus près de 20 % que des 7 % des publicités).

Regardons maintenant la répartition entre ces 3 états de puissance :

Cela ne pourrait être plus flagrant ! Alors que l’épave énergétique met toute son énergie (ou dit avec moins d’emphase : 60 %) à maintenir les consignes de température, le bâtiment passif s’épuise (presque 60 % aussi) lui à assurer la montée de 3 °C. S’abstenir des pics de puissance qui permettent les montées en température est donc une voie sûre pour améliorer encore la consommation de ce dernier.

Ma maison passive est comme une voiture qui consommerait presque rien en carburant pour conserver sa vitesse mais en userait autant voire plus en accélérations.

Remarquons, enfin, que le maintien de la consigne à 16 °C ne consomme presque pas d’énergie* : comme une voiture profitant de son inertie, le bâtiment le moins énergivore se contente de laisser tomber la température depuis la consigne haute sans plus d’effort que celui nécessaire au retour à la consigne haute.

* les quelques pourcentages affichés correspondent à une « anomalie » dans la méthode de détection utilisée.

Finalement, l’expression populaire est effectivement fausse… ou alors elle était en avance sur son temps et parlait déjà de bâtiments passifs !

C’est quand qu’on va où ?

On ne peut clore le sujet sans chercher à mieux définir le moment de la bascule ! ⭐

Pour qu’il y ait économie, il faut que l’énergie dépensée durant le scénario à double consigne soit inférieur à celle dépensée pour maintenir la consigne haute. Cela signifie donc que le cumul des énergies des 3 zones décrites plus haut doit être inférieure à celle du maintien monotone à 19 °C.

Imaginons que nous n’ayons réalisé qu’une simulation avec une réduction de consigne, pouvions-nous appréhender le résultat précédent par avance ?

Oui, il nous suffit de reprendre les deux derniers résultats et, non pas de les comparer entre eux, mais avec ce que nous pouvons deviner (si nous nous refusons à une nouvelle simulation) de l’énergie nécessaire au maintien de 19°C.

Pour cela, nous avons estimé — choix critique attention — la puissance moyenne pour assurer la consigne haute en calculant la moyenne des zones à 19 °C (176 et 592 resp. pour le passif et le non passif). Dès lors, en multipliant cette valeur par la durée, nous obtenons une estimation de l’énergie nécessaire pour avoir 19°C de façon monotone.

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Nous retrouvons une baisse du besoin estimée à 13 % (proche du 20 % trouvé toutes zones confondues), grâce à la réduction de consigne, pour le bâtiment énergivore.

En revanche pour le bâtiment passif, cette méthode fait apparaître une hausse des besoins de 5 % – du fait de la réduction – qui doit nous alerter.

En procédant ainsi, on constate qu’il est possible, sans plus de simulation, d’anticiper sur le résultat. Si la méthode décrite ici — qui part sur des hypothèses favorables à la réduction de consigne pour un bâtiment économe — n’annonce pas une réduction conséquente, il faut, par de nouvelles simulations, tester l’efficacité de la réduction.

Ce que nous venons de réaliser par le calcul, on peut également en avoir l’intuition visuellement. Imaginez que la graphique de puissance soit comme une photo instantanée d’un enchainement de vagues. Lorsque le calme va revenir, que les pics vont se vider dans les creux, le niveau va-t-il monter ou descendre par rapport au plateau intermédiaire ?

S’il vous parait évident qu’il va baisser, pas de doute, la réduction sera efficace. Mais au moindre doute sur le niveau final, vérifiez par le calcul l’efficacité de la réduction sur votre bâti passif (vous pouvez aussi essayer ce calcul très simple).

Conclusions ?

Cette démonstration n’a pas vocation à prouver que la réduction de consigne est inutile dans tous les bâtiments passifs. En revanche, elle démontre qu’il y a des situations, pas si rares, où dans ce type de bâtiment, mieux vaut laisser le chauffage allumé en continu plutôt que de se risquer à des relances qui, si dans un bâtiment classique ont peu d’impacts, ici peuvent faire basculer sur une surconsommation par rapport à une consigne haute continue.

Quelles sont ces situations ? Énoncer des généralités dans ce domaine est un art difficile mais on voit bien que ce qui est marquant c’est à la fois l’allure des pics de puissance et leurs fréquences.

Un bâtiment passif soumis à des sauts de consigne rapprochés fera de fréquents appels de puissance et donc sera entraîné, sans doute, à sur-consommer.

Plus ce bâtiment sera inerte et plus le pic sera haut et plus également nous irons vers une surconsommation.

En revanche, un bâtiment passif avec peu d’inertie et soumis à des sollicitations espacées trouvera des économies dans les réductions de consigne.

Et qu’en pense le Dr Feist ?

Le Dr Feist, inventeur du standard Passivhaus, fait, comme souvent, preuve de pragmatisme et de goût pour la simplicité. Il indique en effet, que dans un bâtiment qui consomme déjà très peu, il y a vraiment très peu d’économies à attendre en valeur absolue, même si en valeur relative, le pourcentage semble élevé.

Imaginons par exemple, un bâtiment passif dont les charges de chauffage sont de 150 €/an. Économisez 25% – ce qui est énorme – équivaut à 37,50 €, pas de quoi fouetter un chat. Dans un même temps surdimensionner le chauffage pour permettre les relances risque fort de coûter bien plus cher en investissement comme à l’usage (entretien p. ex.).

RT2012 tricks : quand changer les hypothèses de calcul améliore la performance

voeux 2012 extrait

Je n’ai cessé et ne cesse de le dire à ceux qui m’interrogent : ce qui est RévoluTionnaire dans la RT2012 ce n’est pas tant les exigences affichées que le vœux pieux de généraliser la basse-consommation jusqu’alors seulement atteinte par les pionniers du BBC.

Les expériences BBC l’ont montré, on peut réaliser des bâtiments performants sur papier qui le reste à l’exploitation. Parfois, on rencontre des désordres, c’est vrai…

Jeter l’opprobre sur les concepteurs ou les entreprises à ce propos serait bien présomptueux. D’abord parce que le BBC était une voie pionnière courageuse dans un pays sans grande expérience. Ensuite, parce qu’il n’y a pas eu plus de désordre en BBC que dans la construction RT2005 traditionnelle ! Ce n’est pas moi qui le dit mais l’Agence Qualité Construction !

Rien d’anormal donc. En revanche, ce qui m’inquiète, c’est la divergence que je crains de voir se creuser entre la performance calculée et celle constatée.

Je vous signalais déjà en 2011 deux phénomènes marquants :

  • tout d’abord, il était plus difficile de faire du BBC que du RT2012. Grâce à des modulations à l’envi, la RT2012 a même inventé le bâtiment basse consommation à 600 kWh/m²/an (grâce à la climatisation) !
  • mais on constatait aussi la bienveillance et l’optimisme des calculs (RT2005) qui sous-évaluaient d’un facteur 2 les besoins de chauffage.

Comprenons-nous bien : la réglementation thermique évalue mal la consommation réelle d’une part et permet, d’autre part, de faire des bâtiments basse consommation qui consomment théoriquement bien plus que le téméraire BBC.

Pourtant, aujourd’hui, plus que la performance énergétique, c’est l’optimisation par les calculs réglementaires qui se démocratise. Mon article vieux de 3 ans a fait montre de capacités prédictives, à mon grand regret !

On ne cherche plus à bien faire, on cherche à répondre à un objectif réglementaire que l’on juge, au mieux, pertinent et efficace, ignorant les déconvenues auxquelles on s’expose. Imaginez donc, en BBC, un bâtiment sur cinq souffre (étude REX de l’AQC encore) de surchauffes, notamment à mi-saison. Que va-t-il en être en faisant confiance au seul indicateur de température maximale (Tic) de la RT2012 ?

Guère plus flatteur, la RT2012 a profité de son arrivée pour modifier les hypothèses de calcul et devenir encore plus optimiste que la RT2005. Il n’y a pas de raison de ne pas vous informer de ces modifications qui ne peuvent qu’amplifier la divergence crainte depuis 3 ans (au pire, cela me sert de mémo happy myopera smiley).

    • le climat s’est réchauffé en hiver, refroidit aux périodes les plus chaudes de l’été (au moins pour Agen, cf. ci-dessous),
      meteo RT2012 vs RT2005Dans le graphique ci-dessus, vous noterez que le climat s’est globalement réchauffé en été (+0,26 °C pour chaque heure) comme en hiver (+0,18 °C). Mais le réchauffement est surtout concentré en début et fin de saison de chauffe ainsi qu’en début d’été et fin août. La fin de l’été est elle bien plus fraîche. Le mois de décembre est aussi un petit peu plus froid mais c’est là que la méthode a supposé que le bâtiment n’était plus autant chauffé (cf. § suivant).
    • les Français partent plus en vacances (une semaine de ski pour tous hop !) et chauffent donc moins,

      Th-BCE (RT2012)
      « Cette méthode de calcul prévoit par exemple pour les maisons individuelles ou accolées et les logements collectifs une absence des occupants pendant deux semaines au mois d’août et une semaine au mois de décembre [consigne de chauffage = 7°C au lieu de 19 ou 16 °C]. »
      Th-CE (RT2005)
      « Les vacances sont prises en compte uniquement pour les zones d’enseignement ainsi que pour les zones d’hébergement et de restauration qui leur sont associées. »

    • les Français ont ralenti leur métabolisme (moins d’apports internes surtout en région chaude),
      puissance dissipée hebdomadaire RT2005 vs RT2012
      Le radar ci-présent (parcourez-le comme un cadran d’horloge pour connaitre les puissances dissipées en fonction de l’heure et du jour de la semaine) montre que si les apports internes minimaux de la RT2012 sont plus élevés que ceux de la RT2005, sur l’ensemble de la semaine, ils sont inférieurs de près d’un quart.
  • les bâtiments ont changé de surface de référence (SHO(N)RT plutôt que SHON, disparue au profit de la surface de plancher) et ont gagné 10% sur la consommation conventionnelle de facto.

Cette divergence que je soupçonne, certains l’ont déjà démontré dans d’autres pays. Ainsi, au Royaume-Uni, l’Université de Leeds a mis en évidence, sur une gamme de maisons basse-énergie, que les besoins de chauffage in situ étaient, en moyenne, supérieurs de 50% à ceux prévus en phase conception (correction climatique prise en compte) !

En France, on a eu vite fait d’annoncer que le chauffage n’était plus la priorité dans nos bâtiments BBC et RT2012. Pourtant, il suffit de consulter les données de l’Observatoire BBC pour se rendre compte que le confort thermique reste le problème no 1, et de loin :

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Dans le graphique présentant les disparités de résultats entre prévisions et constatations, n’avez-vous rien remarqué ? Mais pourquoi donc les bâtiments passifs consomment-ils aussi peu que prévu, eux ?!

L’inventeur du concept, Wolfgang Feist, s’en explique :

«Je travaillais en tant que physicien. J’avais lu que le secteur de la construction expérimentait l’ajout d’isolant dans les bâtiments neufs sans parvenir à réduire la consommation d’énergie. Cela m’a choqué – c’était à l’encontre des lois fondamentales de la physique. Je savais qu’ils devaient faire quelque chose de travers. J’ai donc fait ma mission de découvrir ce que c’était et d’établir ce qui était nécessaire pour bien faire les choses « .

Aujourd’hui encore, le physicien refuse de voir dans son standard une quelconque méticulosité, mais juste des calculs corrects, de la concentration sur les points cruciaux et de l’honnêteté. Est-ce bien sur cette voie-là que nous nous sommes inscrits ?

RT2012 : obsolescence programmée

Rares sont les réglementations qui suscitent autant d’impatience et d’espoirs. La RT2012 est de celles-là !
Publié avant l’application généralisée de cette réglementation, le fond de cet article n’a reçu absolument aucune modification depuis ! Convenez qu’il n’a pas mal vieilli et que mes prédictions n’étaient pas mauvaises…

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Ich bin Freiburger

Ich bin Freiburger

Quand on bosse dans l’efficacité énergétique, la ville de Freiburg-im-Breisgau (Allemagne) est un peu un lieu de pélerinage obligatoire.

Et bien çà y est, j’ai effectué le voyage (ndr : en août 2007 ;)) et je vais vous raconter tout cela avec quelques photos

Fribourg est une ville moyenne de 200 000 habitants mais qui a le cachet d’une petite ville un peu bourgeoise planquée dans la montagne. Tout autour, c’est la fameuse Forêt Noire ! Ce paysage montagneux et forestier qui entoure la capitale du Bade-Wurtemberg est assez étonnant mais très  plaisant. En quelques minutes, vous pouvez vous retrouver en pleine sapinière au-dessus de la ville. Question climat, c’est une région au climat doux (la plus chaude d’Allemagne ?!) mais les précipitations sont nombreuses et violentes, particulièrement en été.

D’un point de vue architectural, je crois qu’on doit pouvoir parler de baroque du fait des jeux de contraste et de l’aspect massif des bâtiments.

Fribourg est une ville très verte, les rues regorgent de beaux arbres anciens (rares en France), les balcons et les allées débordent souvent d’un amas de plantes de toutes sortes. C’est également un ville d’eau (pas seulement d’eau de pluie) où l’on trouve pléthores de fontaines, ruisseaux, torrents et petits canaux.

Soyons honnête, ma première impression a été très bonne alors que je ne partais pas d’un a priori positif craignant de découvrir une ville très froide bien loin de mes terres gasconnes 🙂
Je n’ai pas simplement rejoint ce joli coin pour me balader et faire du tourisme mais pour profiter d’un guide de grande valeur dans le domaine de la maison passive.Ce guide, c’est M. Gies, architecte fribourgeois, modeste créateur entre-autre du premier logement collectif passif d’Allemagne (et donc du monde) : WOHNEN & ARBEITEN (vivre & travailler).

Ce bâtiment, conçu au tout début de la réhabilitation du quartier Vauban, est un défi relevé avec brio à lui tout seul. Il a été bâti il y a maintenant plus de huit ans et a ouvert la voie à d’autres après lui. Ce n’est pas simplement un bâtiment passif mais tout un concept de qualité environnementale. Les toilettes assisté par dépression permettent de faire des économies d’eau et de produire du biogaz via un digesteur en sous-sol. Toute l’architecture du bâtiment a été optimisée de façon à avoir la meilleure performance pour le coût le plus faible (concepts bioclimatiques notamment). Ce bâtiment est une commande d’un maître d’ouvrage privé constitué d’une quarantaine de particuliers souhaitant accéder à la propriété. Autant avouer que c’est là aussi un défi important qui a été relevé que d’obtenir le compromis qui satisfasse tout le monde …

Il y aurait beaucoup à dire, le plus simple est que vous vous y rendiez. Je crois savoir que des visites y sont organisées encore, près de 10 ans après la pose de la première pierre … Au désespoir sans doute des occupants, Wohnen & Arbeiten  est encore un exemple à suivre !

Puisque je vous parle de vous rendre dans le quartier Vauban, parlons un peu de transport. La SNCF communique sur l’éco-innocuité de son transport vis-à-vis du réchauffement climatique via un outil en ligne : l’EcoComparateur.

Sur le trajet que j’ai emprunté en TGV de Bordeaux à Strasbourg, je suis responsable de l’émission de 6 kilogrammes d’équivalent CO2. Mais si j’avais décidé de me déplacer en avion, j’aurais débité mon « capital réchauffement climatique » de 135 kg CO2; et de 194 kg en cas de déplacement en voiture. Autant vous dire que je vous invite à privilégier le train 😉 … Fin de la parenthèse sur les transports, revenons au quartier Vauban …

Loin de moi l’idée de vous en faire un descriptif historique, vous trouverez tout cela en ligne très facilement, par exemple ici. Vauban est un quartier très particulier, longtemps peuplé de squatteurs (toujours présents dans leurs camions), c’est un laboratoire expérimental en grandeur nature.Ici, les fribourgeois ont osé des expériences de toute sorte, depuis de modestes projets de changement des vocations traditionnelles des pièces, jusqu’au banissement plus ou moins strict des automobiles en passant par la maison paille ou  le quartier solaire. Des choses audacieuses, d’autres moins mais une belle mixité de projets si ce n’est de population. En tout cas, aucun programme d’une telle ampleur n’a encore poussé en France !

L’impression laissée c’est que, ici au moins, on ose s’aventurer dans des voies alternatives et tester leur efficacité. On ose laisser la faune et la flore coloniser des fossés verdoyants, on teste l’efficacité de ces derniers dans la gestion de l’eau de pluie; on tente de laisser de la place aux arbres de plus de 15 ans … Les Baugruppen  ont fait naître une petite démocratie de quartier innovante, peut-être un peu élitiste mais qui a le grand mérite d’exister.