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JOURNEES ENERGIE, TRANSPORTS, HABITAT : QUELS ENJEUX POUR DEMAIN ?

JOURNEES ENERGIE, TRANSPORTS, HABITAT : QUELS ENJEUX POUR DEMAIN ?. Enjeux énergétiques et environnementaux de la construction Francis Allard francis.allard@univ-lr.fr. Les enjeux énergétiques et environnementaux de la construction. Le contexte environnemental Le contexte énergétique

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JOURNEES ENERGIE, TRANSPORTS, HABITAT : QUELS ENJEUX POUR DEMAIN ?

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  1. JOURNEES ENERGIE, TRANSPORTS, HABITAT : QUELS ENJEUX POUR DEMAIN ? Enjeux énergétiques et environnementaux de la constructionFrancis Allardfrancis.allard@univ-lr.fr Séminaire Energie, Poitiers 21/04/2014

  2. Les enjeux énergétiques et environnementaux de la construction • Le contexte environnemental • Le contexte énergétique • Les initiatives européennes • Quelles stratégies pour le bâtiment en Europe? • Questions posées par la définition des Nearly Zero Energy Buildings (NZEB) • La réhabilitation • La situation du bâtiment en France • Les problématiques scientifiques Séminaire Energie, Poitiers 21/04/2014

  3. Réchauffement global

  4. Corrélation concentration en GES/température

  5. Bilan Concentration en dioxyde de carbone et température En à peine plus de 200 ans nous aurons rejeté dans l’atmosphère ce que la nature avait mis 600 millions d’années à piéger Concentration en CO2 Température

  6. Le phénomène est durable!!!!

  7. Evolution des températures terrestres au 21ème siècle Le tout fossile L’hétérogène Le mixte Le tout ENR Le convergent 7

  8. Solutionunique, réduction immédiate des émissions:le facteur 4 Source : GIEC

  9. Un autre phénomène à prendre en compte: le développement des Îlots de chaleur urbains Différences maximum de températures mesurées entre les centres urbains et zones rurales en Europe et Amérique du Nord (Littlefair, 2000, Oke 1982).

  10. Développement de la climatisation d’été (+1000% de vente en Italie de 1990 à 1997) Microclimat urbain en conditions d’été Ensoleillement Charges anthropiques (bâtiments, transports, …) Effet du Smog urbain Accumulation de chaleur(matériaux, formes urbaines,absence de végétation) Athènes Population urbaine: 76% de la population en Europe (2001)

  11. Distribution des charges de climatisation [kWh/m3] à Athènes en 2004, pour une température intérieure de consignede 26°C, (Santamouris et al,2004) Effet directs et indirects sur la demande énergétique des bâtiments • Les charges de climatisation peuvent être plus que doublées • Les COP des systèmes de climatisation sont réduits (-25% à Athènes) • Les pics de puissance sont accrus (2 à 4% pour 1°C supplémentaire)

  12. Évolution de la fourniture énergétique mondiale 3%/an

  13. Évolution de la fourniture énergétique européenne 1.3 %/an Séminaire Energie, Poitiers 21/04/2014

  14. Contexte Énergétique Européen Une solution durable: économiser l’énergie!!!! Séminaire Energie, Poitiers 21/04/2014

  15. Un défi économique et politique Prédiction de la dépendance énergétique européenne Séminaire Energie, Poitiers 21/04/2014

  16. L’ initiative européenne contre le changement climatique (décembre 2008) 20 % de réduction des gaz à effet de serre 20% d’énergie renouvelable en + 20% de gain d’efficacité énergétique Séminaire Energie, Poitiers 21/04/2014

  17. Les plans nationaux Séminaire Energie, Poitiers 21/04/2014

  18. Quelle feuille de route pour le bâtiment en Europe? Séminaire Energie, Poitiers 21/04/2014

  19. Le secteur de la construction en Europe • 41 % de l’énergie finale utilisée • 36 % des émissions de CO2 • Fort potentiel d’économie d’énergie: ~30 % en 2020 • 9 % du P.I.B européen, 8 % des emplois et 2 mille milliards d’€ /an; • Le secteur européen le plus actif en termes de lutte contre le changement climatique : Energy Performance of Buildings Directive (EPBD, 2002/91/EC) y “EPBD recast” (Juin 2010)

  20. chauffage climatisation éclairage isolation Un réel potentiel de réduction des émissions de CO2 à coût négatif 1% de gain en efficacité énergétique des bâtiments européens correspond à une réduction des émissions de 55Mt CO2 (20% de l’objectif de Kyoto) Séminaire Energie, Poitiers 21/04/2014 F. Allard 31 Janvier 2012

  21. Statuts des réglementations en thermique des bâtiments en Europe en 2001 heat transmission (U) ventilation solar gains internal gains heating system (building) domestic hot water lighting cooling fans and pumps distribution loss renewable thermal renewable electrical heating system (district) (F. Allard, C.A. Roulet, CLIMA2001, Napoli)

  22. EPBD (2002/91/EC) • Exigences minimales pour tous les états membres: • Une méthodologie commune pour évaluer l’efficacité énergétique des bâtiments (notion de consommation globale conventionnelle) • Une réglementation dans chaque état membre définissant les valeurs maximales avec réajustement tous les 5 ans • La mise en place dans tous les états membres des certificats de performance dans un format unique (DPE) • La mise en œuvre des inspections régulières des chaudières de plus de 10kW et des systèmes de climatisation de plus de 12kW. • Un ajustement des niveaux de performance au niveau du neuf pour les réhabilitations importantes (plus de 1000 m2 et plus de 25% de la valeur du bâtiment » • Un grand effort de normes européennes communes. (CEN) Séminaire Energie, Poitiers 21/04/2014

  23. EPBD « recast» (2010) « • “NearZeroEnergy Buildings” Chaque état membre doit mettre en œuvre une politique visant pour tous les bâtiments neufs une consommation énergétique “quasi nulle” pour 2020 (2018 pour les bâtiments publics.) • Réhabilitation basse consommation: toute réhabilitation de plus de 25% du coût du bâtiment ou 25% de son enveloppe se doit d’appliquer les niveaux d’exigences en vigueur. La contrainte des 1000 m2 n’existe plus. • Une méthode pour évaluer l’efficacité économique des stratégies. • Un nouveau “package” de normes mieux adaptées est demandé au CEN. • L’intégration des autres directives (produits, énergies renouvelables,…) est à intégrer dans une démarche globale cohérente. • Un usage mieux approprié des DPE qui doivent à terme renseigner sur l’amélioration potentielle de l’efficacité énergétique. Séminaire Energie, Poitiers 21/04/2014

  24. Une nouvelle directive EED (octobre 2012) Séminaire Energie, Poitiers 21/04/2014

  25. L’efficacité énergétique: un enjeu pour 2020 Séminaire Energie, Poitiers 21/04/2014

  26. Le bâtiment, le secteur clé d’amélioration Bâtiment Séminaire Energie, Poitiers 21/04/2014

  27. European Roadmap to 2050(COM(2011)112) 27

  28. NZEB Définition Article 2 de recast EPBD: “a building that has a very high energy performance... . The nearly zero or very low amount of energy required should be covered to a very significant extent by energy from renewable sources, including energy from renewable sources produced on-site or nearby”. 28

  29. Une ambition partagée France United States F. ALLARD-AIVC 2013-Athens

  30. Questions posées par la définition des NearlyZeroEnergy Buildings Control the property ems consumption Occupants Energie Control the movable property items consumption Synthesis Environnement Ville et quartier

  31. Questions posées par la définition des Nearly Zero Energy Buildings Control the property items consumption Control the movable property items consumption Energie “un bâtiment sobre privilégiant l’utilisation des énergies renouvelables” Synthesis use of on site renewable energies

  32. Questions posées par la définition des Nearly Zero Energy Buildings Contrôle de la consommation des bâtiments Cas de la France F. ALLARD-CLIMAMED2013 Istanbul PAGE 32 Evaluation des consommations en kWh pe/m2 Year

  33. Inclure les consommations de tous les équipements… Bâtiments Autres équipements Evaluation des consommations en kWh pe/m2 an

  34. Questions posées par la définition des NearlyZeroEnergy Buildings • Exploiter “on site or nearby” renewableenergy sources • Tel que définit aujourd’hui le but des NZB repose en grande partie sur la possibilité d’utiliser des sources proches d’énergie renouvelable. • Les challenges et les verrous des énergies renouvelables: • Réduction des coûts • Intégration architecturale et technique • Stockage de chaleur et d’électricité • Systèmes de contrôle permettant l’utilisation prioritaire des énergies renouvelables • Dimensionnement des systèmes • Garantie de production • Connections aux réseaux

  35. Maîtrise de la production d’énergie renouvelable en contexte urbain consommation production construction mobility Low Important Low Important F. ALLARD-CLIMAMED2013 Istanbul Evaluation des consommations en kWh pe/m2 an

  36. Questions posées par la définition des NearlyZeroEnergy Buildings Analyser les performances sur le cycle de vie total du bâtiment Synthesis Control environmental impact linked to the building’s construction Environnement 36

  37. Prendre en comptel’énergiegrise consommation production construction mobility Low Important F. ALLARD-CLIMAMED2013 Istanbul PAGE 37 Evaluation des consommations en kWh pe/m2 an

  38. Questions posées par la définition des NearlyZeroEnergy Buildings facilitate Eco-responsible behaviours Occupants Synthesis Un bâtiment sain, sûr et confortable facilitant les comportements éco-responsables. give a comfortable and reliable environment 38

  39. Questions posées par la définition des NearlyZeroEnergy Buildings Fournir un environnement sain et confortable • Confort Global • Confort d’été même avec le réchauffement • climatique • Confort acoustique même pour des • bâtiments plus légers • Confort visuel: optimisation des surfaces vitrées • Minimiser les inconforts… • Santé et sécurité • QAI( matériaux et produits, stratégies de ventilation) • Qualité de l’eau • Sécurité électrique, protection électromagnétique,.....

  40. Questions posées par la définition des NearlyZeroEnergy Buildings Faciliter les comportements eco-responsables • Evaluer et prédire • Nécessité d’outils de modélisation adaptés • Faire évoluer les comportements • Via la conception du bâtiment • Via l’information des occupants

  41. Questions posées par la définition des NearlyZeroEnergy Buildings Des NZEB dans des quartiers et des villes durables Synthesis Ville et quartier ensure a good architectural and urban integration control energy for User’s transportations 41

  42. Impact du micro climat urbain/ efficacité énergétique des bâtiments • On ne peut plus concevoir des bâtiments comme s’ils étaient construits sur un aéroport, • Les interactions entre le microclimat urbain et le bâtiment sont déterminantes sur les choix de stratégie énergétique, • On manque cruellement de données expérimentales et de modèles permettant d’apprécier ces interactions. 42

  43. modélisation météorologique Région Modélisation microclimatique Ville Vent géostrophique Troposphère Rue Canopée urbaine Canopée urbaine Canopée forestière Bâtiment Station météo vitesse calculée rue canyon étudiée Modélisation multi échelle des transferts à l’échelle de la rue canyon 43

  44. Prendre en compte la mobilité Comment associer la production locale avec la mobilité? consommation production construction mobilité F. ALLARD-CLIMAMED2013 Istanbul PAGE 44 Evaluation des consommations en kWh pe/m2an

  45. L’approche globale est absolument nécessaire. Occupants Energie Environnement Ville et quartier

  46. Multi-Performances:Comment évaluer la performance globale, quels indicateurs choisir? Baseline Standards [ASHRAE, CEN, ISO] Advanced Standards, [ASHRAE 189.1, AEDG] Environmental Standards Leed, Bream, HQE,… F. ALLARD-BS 2013-Chambéry

  47. Coût d’investissement maîtrisé Source ICADE-2008

  48. Les NZEB:des examples partout en Europe Switzerland Finland France Sweden Germany Holland Portugal F. ALLARD-CLIMAMED2013 Istanbul

  49. Evolution des taux de rénovation pour atteindre les objectifs de la directive EED Séminaire Energie, Poitiers 21/04/2014

  50. Impact économique de la réhabilitation énergétique des bâtiments en Europe Séminaire Energie, Poitiers 21/04/2014

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