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architecture : theory and strategy

formation : réglementation thermique RT2012 / BBC


date 130910 lieu le '308' à bordeaux intervenants bernard sesolis / tribu energie sujet dans cet article est publiée une sommaire très abrégée de la formation : réglementation thermique - batiments neufs et existant / RT2012 / BBC

introduction : la nouvelle réglementation thermique est très exigeante, non seulement sur les composants (façades, fenêtres, toitures, etc.), mais surtout sur les détails (étanchéité à l'air, ponts thermiques, etc.). la limite des prestations va être le sujet le plus sensible dans le cadre de maintient des performances. à cette complexité s'ajoutent a) la réglementation handicapés, b) l'évolution dans la jurisprudence (ou l'obligation de moyens se voit transformée en obligation de résultat), et c) la directive service (ou le promoteur pourra réaliser les études). les engagements et les responsabilités deviennent importants. une intégration des disciplines en études (archi et bet, simulation thermique dynamique) est indispensable des le concours. les relations contractuelles dans les différentes phases (études et travaux) méritent une réévaluation pour que chacun s'engage dans la mesure de ces compétences.

1 / rt.2012 / le contexte / les exigences : les fluctuations thermiques lors des derniers 1000 années ont été de l'ordre de 0,5 dgr. pour les 100 ans a venir l'augmentation de la temperature est estimé à + 5 dgr. l'effet de serre est la cause principale. egalement les resources d'energie fossile sont limités (charbon 200 ans, petrole 40 ans, gaz 60 ans, nucleaire 70 ans). la reduction des émissions de CO2, et la reduction des consommations d'energie sont primordiales. pour réduire à 50% le niveau mondial il faut reduire a 25% dans les pays développés. pour compenser pour les faibles performances des bâtiments existants, les bâtiments neufs doivent être plus performant. 

le bâtiment est responsable pour 24% des CO2 et pour 43% de la consommation d'énergie. dans le parc immobilier, la maison individuelle est responsable pour 60 % des CO2, et 60 % des consommations d'énergie. les consommations prise en compte sont  : chauffage, froid, eau chaud sanitaire, éclairage, auxiliaires. attention : les fuites des clims et les PAC réversibles contiennent une fluide frigorigène 6 x plus néfaste pour l'atmosphère que le CO2.  une formule a été décrite pour donner les divers consommations leur poids équitable. SOMME kWh ep = 2,58 kWh ep elec + 0,6 kWh ep bois + 1 kWh ep autres. elle propose des équivalences en énergie primaire (ep). puisque pour générer 1 kWh d'électricité il faut consommer 2,58 kWh de combustible, elle compte 2,58 fois. 

BATIMENTS NEUFS 

2 / la rt.2012 "neuf" et ses labels : la RT2010 et la RT2012 sont distingués que par leur date d'applicabilité. la RT2010 est exigible pour des bâtiments tertiaires et publiques a partir de juillet 2011 (date pc). la RT2012 est exigible pour des bâtiments logements a partir de janvier 2013 (date pc). la RT2012 (=RT2010) généralise l'exigence BBC (= Effinergie) pour tous les logements neufs = 50 kWh ep/m2.an. les autres typologies vont respecter la RT2005-50%. des mesures encore plus contraignants sont envisagés au dela de la RT2012 (voir après). en complément aux exigences pour le performance énergétique, une étude de faisabilité d'approvisionnement énergétique doit être fourni préalable au pc. cela oblige les ingénieurs à s'informer sur des techniques alternatives. pour les transactions immobilières  les étiquettes DPE (diagnostique de performance énergétique) sont obligées, et à faire par contrôleur certifié. 

la RT2005 fonctionnait avec un bâtiment théorique de référence, basé sur le projet en particulier. cela permettait de compenser des défaillances en façade avec une équipement puissant (exemple). dans la RT2012 tout bâtiment est traité avec le même texte et des références absolues. des grilles de caractéristiques de principe donnent les références à respecter : a) des zones climatiques réglementaires. ces zones sont de l'ordre administratif, et non pas "réaliste", car paris se trouve dans la même zone que strasbourg, et orleans dans la meme zone que la rochelle. sinon c'est organisé est - ouest, et nord - sud, b) des zones programmatique dans le projet, c) des zones de bruit (br1, br2, b3 = calme, moyen, bruyant). les classes sont donnés selon les classements des sources a proximité, les distances de ces sources et des masques éventuelles. d) choix de climatiser oui/non. une grille arrêté établit si la référence prend en compte la clim oui ou non. attention : si la grille indique que la référence ne prend pas en compte la clim, et que le projet en propose, il faut trouver des compensations importants, car la clim est énergievore. les grilles et choix détermineront des facteurs de référence : Bbiomax, Tic ref et Cmax.

3 / conception / architecture / Bbiomax : Bbiomax = l'exigence de performance du bâti (Besoin bio maximum). un enveloppe plus performant aura moins besoin d'équipements performants (ref.littérature : guide de l'architecture bioclimatique, ed.: le moniteur). quelques considérations fondamentales pour la conception : orientation du bâtiment au soleil, vents, bruits et masques (végétales et construites) + distribution des activités intérieures + choix de système constructif. quelques principes de conception avantageux : grands ouvertures protégés sur le sud (apport important de lumière et chaleur) + grand inertie au coeur du bâti (tampon et stockage chaleur) + ventilation traversante (rafraîchissement) + espaces tampon thermique (sas, veranda) + équipements géo-hydro-aéro-énergie. 

il faut éviter les surchauffes en été : par protection des baies vitrées (double, triple), par la ventilation mécanique ou naturelle, par stockage en inertie (construction 100% bois = peu inerte). la RT2012 ne prend pas en compte l'interaction avec l'inertie du bâtiment, et donnera une protection solaire selon une grille. attention : des petites ouvertures protègent bien, mais crée un besoin en éclairage important (elec = 2,58 kWh ep / m2.an!). la facteur de compacité du bâti n'est avantageuse qu'en certain cas, selon le programme et les équipements (un bâtiment profond et compact à plus besoin d'éclairage qu'un bâtiment étroit et longue.

il faut éviter les déperditions en hiver : par des isolant performants partout (fondations, toitures, façades et vitrages doubles, triples), par l'abandon des ponts thermiques (= 42% des fuites thermiques), par la maîtrise de la ventilation (fuites thermiques importants). l'avantage décisive de l'isolation extérieure comparé à isolation intérieure, c'est l'abandon des ponts thermiques et en conséquence l'absence de dégradations par humidité localisé (la propreté est exigé pour l'usage et la garantie décennale). avec l'arrivé d'exigences accrues pour l'isolation, la différence entre la température intérieure et extérieure va s'accentuer et donc aussi le risque de condensation sur les parties 'froides' comme les ponts thermiques. l'isolation extérieur augment la pérennité du bâtiment. l'isolation thermique et l'inertie sont opposé. pour isoler il faut des matières plein d'air, car c'est l'air qui fait résistance à la transmission. pour stocker la chaleur avec inertie il faut des matières denses, capables de bien transmettre l'énergie. des produits hybrides (béton cellulaire, briques monomur) remplissent les deux fonctions, mais ont une grande épaisseur pour y arriver.

4 / conception / architecture & équipements / Tic ref = c'est l'exigence en confort d'été (Température intérieure conventionnelle de référence), exprimé en dégrés celcius. Pour établir cette température de référence des facteurs du projet sont prises en compte : zone climatique, zones de bruits, l'orientation et l'inclinaison de la baie. l'effet de l'inertie sur la température est donné par une valeur moyenne absolue indépendante. si le projet s'avère plus inerte que la moyenne, les fluctuations des températures seront moins importants, et donc plus simple (économique) à pallier.

5 / conception / équipements / Cmax  = l'exigence de consommation maximale (Consommation maximum). la référence BBC est généralisé, la consommation maximale est de 50 kWh.ep/m2.an (logements) ou de RT2005-50% (autres). cette valeur est modulé selon une facteur attribué au zones climatiques (aquitaine = 0,9 x 50 = 45 kWh.ep/m2.an. les logements sont surtout consommateur en eau chaud sanitaire. les bâtiments tertiaire sont consommateur en ordre de priorité : 1. clim, 2. ecs, 3. éclairage. le choix d'équipement se fait sur la region, le prix d'investissement, le prix d'exploitation, et son rendement. des nouveaux équipements du type conduit 3ce (chaudières indiv.gaz), vmc double flux, les panneaux photovoltaïque et les panneaux solaires sont encombrants et donc à intégrer dans l'architecture en amont (la consommation d'eau chaud sanitaire fait la consommation le plus important. l'eau chaud solaire pourrait se banaliser). 

avec la ventilation sont géré la qualité de l'air et le renouvellement de l'air. mais avec la ventilation viennent les déperditions. l'étanchéité à l'air est indispensable pour maîtriser les déperditions en ventilation, et fait parti des conformités à la livraison (test a surpression, valeur maximal à respecter, attention aux détails). a) ventilation naturelle : cette ventilation est gratuite mais difficile a maîtriser. b) ventilation mécanique simple flux (auto-réglable ou hygro-réglable) : les débits se maîtrise mieux à l'aide de ventilateurs alimenté électrique ce qui coûte en exploitation. c) ventilation mécanique double flux : en plus par rapport à la simple flux, elle récupère le chaleur dans le réseaux, ce qui réduit les déperditions, mais l'exploitation est plus cher et l'entretien devient très important (propreté des airs). d) ventilation hybride : naturelle en été et double flux en hiver. 

le chauffage doit être adapté au site, au bâtiment et à l'activité, pour atteindre une performance optimalisé. consommer le moins possible reste primordial. le coût d'investissement et le temps de retour doivent être évalués. il y a deux composants primaires : la production (chaudière, xmpl) et la distribution (radiateur, xmpl). a) chauffage gaz : chaudières à condensation sont deja le standard. le conduit 3ce facilite l'installation en collectivité et évite les bouches en façade. il existe aussi des systèmes moins standard : chaudière électrogène, le pompe à chaleur (pac) à moteur gaz, et le pac absorption (sans fluides frigorigènes, comme dans les camping-cars). b) chauffage électrique : peu performant à la source (2,58 kWh ep / m2.an) mais très adapté à la petite distribution (logements individuels) si bien isolé. c) chauffage bois : assurer la fiabilité est beaucoup plus facile sur la grand échelle en chaufferie. performance en petit échelle pas suffisant pour être exhaustif. il faut toujours des moyens de secours qui sont par défaut quasiment suffisant pour le chauffage primaire. la pérennité des sources locaux de bois n'est pas assuré, et chauffer en zone littoral avec du bois des montagnes n'est pas cohérent. la climatisation existe en diverses formes. attention : la pompe à chaleur réversible est un climatiseur qui émet froid et chaud. sommaire des rendements des systèmes de chauffage : électrique (2,58 kWh ep / m2.an) : convecteur 40%, chaudière standard 85%, chaudière basse temp. 95%, chaudière à condensation 105%, p.a.c. élec 135%. gaz : chaudière électrogène 125%, p.a.c. gaz 160%, p.a.c. absorption gaz 170%.
l'eau chaude sanitaire est la plus grande source de consommation d'énergie, car l'eau et la chaleur qu'elle contienne sont jetés. réduire la consommation peut se faire avec des robinets adaptés (standard) et des systèmes d'eaux gris pour utiliser l'eau vicié une deuxième fois (l'eau de douche pour tirer la chasse de toilette). l'éclairage électrique est souvent une grande poste de coûts pour le tertiaire. une bonne conception de façades et les baies vitrées peut faire beaucoup de différence. certains programmes demande une valeur exacte de FLJ (facteur de lumière de jour), attention aux éblouissements, autant en éclairage naturelle qu'en éclairage électrique. la gestion d'allumage par horloge ou par détection de présence évite d'éclairer pour rien. une partie de plus en plus important dans le calcul thermique dynamique est la partie process ce qui consiste de tout les appareils imaginables dont l'usager va se servir sans qu'ils soient livrés avec le bâtiment. notamment les ordinateurs en tertiaire amène beaucoup de chauffage dans les locaux. également un écran plat dégage beaucoup d'énergie en chaleur (mais n'est pas toujours allumé).

BATIMENTS EXISTANTS

6 / les deux rt "existants" et les labels (traité de façon sommaire) : la rt.existant s'applique à tout travaux de rénovation, sauf en cas de contraintes particulières concernant la température, l'hygrométrie ou la qualité de l'air. l'intérêt de ces travaux sera de faire augmenter la performance affichée dans le DPE (diagnostique de performance énergétique). les améliorations sur l'enveloppe peuvent s'avérer onéreuse sans apporter un grand amélioration de performance. au même temps les améliorations des équipements peuvent avoir un impact considérable sur la performance avec des coûts raisonnables. pour trouver la vérité il est conseillé de faire un audit énergétique. contraire au DPE, qui sert de classer la performance énergétique du bâtiment après travaux, l'audit rentre dans les détails de la composition et fonctionnement du bâtiment et ces équipements, et pourra signaler les points forts et faibles, afin d'intervenir la ou c'est nécessaire et efficace.

la rt.ex connaît deux variantes : a) rt.ex par élément s'applique au petits bâtiments anciens (si : 1/ le projet se fait sur un bâtiment antérieur de 1948, 2/ moins de 1.000 m2 et avec 3/ des coûts de travaux inférieur à 25% de la valeur du bâtiment.) les coût de travaux sont fixés par arrêté : logement 1.2787 ?/m2 shon, autres 1.110 ?/m2 shon. l'estimation doit être fait avant dépôt pc / déclaration de travaux, ou avant signature des marchés. les éléments visés sont les composants du bâtiment dont on peut augmenter l'isolation (planchers, façades, fenêtres, portes, toitures (en pente ou plat)), et les équipements (chauffage, refroidissement, radiateurs, ventilation, éclairage). les améliorations par élément auront des impacts différents sur la performance du bâtiment. b) rt.ex globale s'applique au grands bâtiments modernes (si : 1/ le projet se fait sur un bâtiment postérieur de 1948, 2/ plus de 1.000 m2 et avec 3/ des coûts de travaux supérieur à 25% de la valeur du bâtiment). le projet est comparé avec un projet de référence avec la même géométrie, mais avec la performance des composants à remplacer fixée par la réglementation. dans le projet de référence on calcule les valeurs de référence : la consommation = le coëff Cep (en kWh ep/m2.an), le confort d'été = la température de référence Tic, et les caractéristiques thermiques minimales. 

7 / objectif 2050 et usages : au dela de la rt.2012 et le label BBC, la réglementation va évoluer pour augmenter encore la performance des bâtiments. aujourd'hui rien n'est arrêté, mais les termes qui caractérisent le débat s'appellent BEPAS et BEPOS. le bepas signifie bâtiment à énergie passive ou la gestion du confort thermique se fait sans apport d'énergies extérieurs. le bepos signifie bâtiment à énergie positive ou le comportement énergétique du bâtiment génère de l'énergie, au lieu d'en consommer.