Didier Roux, Directeur de la recherche et de l’innovation de Saint-Gobain et membre de l’Académie des Sciences, a présenté une réflexion originale sur le paradigme actuel de l’efficacité énergétique des bâtiments. Il a notamment mis en exergue les défauts de mesures dans le domaine mais également les incohérences dans le financement de la rénovation énergétique en France. Ce powerpoint a été utilisé pour la présentation de Didier Roux aux Ateliers du Shift du 16.09.2014 organisés par The Shift Project.

1. Efficacité énergétique des bâtiments, mesures, performanceset conséquences sur la gestion des réseaux électriques
www.theshiftproject.org

2. Didier Roux, Directeur de la recherche et de l’innovation de Saint-Gobain et membre de l’Académie des Sciences
Efficacité énergétique des bâtiments, mesures, performances et conséquences sur la gestion des réseaux électriques

3. Efficacité énergétique des bâtiments, mesures, performances et conséquences sur la gestion des réseaux électriques
Didier Roux Dr R&D et Innovation
3

4. Efficacité Energétique des bâtimentsGénéralitésComment fonctionne un bâtimentConséquences statiquesConséquences dynamiques
Didier Roux
20 mai 2014

5. Agenda
Les enjeux globaux
Pays développés
Pays en voie de développement
La thermique d’une maison
Conséquences de la rénovation du parc
Statique (consommation)
Dynamique (gestion des réseaux)
Quelques considérations sur le coût
5

6. Agenda
Les enjeux globaux
Pays développés
Pays en voie de développement
La thermique d’une maison
Conséquences de la rénovation du parc
Statique (consommation)
Dynamique (gestion des réseaux)
Quelques considérations sur le coût
6

7. L’énergie et l’environnement en pays développés
Dépenses énergétiques en Europe
42%
28%
32%
Millions Tonnes équivalentpétrole
France 45,4 %

8. 8
Le cadre réglementaire : neuf essentiellement
Europe
U n but commun mais une vitesse différente
Arriver rapidement à zéro énergie pour le neuf
Accélérer la rénovation «en profondeur»
passer de 1% à 3 ou 4% par an
Des Leaders
Danemark, Suède, Allemagne, Autriche, Suisse…
Des pays à la traine
Europe du sud
Des pays qui rattrapent vite
UK, France…
USA
Un enjeu identifié mais une réglementation complexe à tous les niveaux
Fédéral, Etats, Ville…
Chine, Asie
Un cadre réglementaire qui se durcit mais un vrai enjeu pour le faire respecter

9. 9
Et l’ancien…
Clairement le parent pauvre
Principalement des incitations
Efficacité assez grande
Effets pervers
Choix technologiques guidés essentiellement par les réductions d’impôts
Quelques essais de labellisation
BBC Effinergie Rénovation
Passiv Haus : incluant des éléments passif…
Passant par des acteurs des filières professionnelles
Certificat d’énergie
Ou la valorisation des biens
Diagnostique de performance énergétique
Avec obligation d’affichage….
Mais quel fiabilité?

10. 10
Des enjeux différents selon les pays
Europe
Un enjeu limité sur le neuf
Beaucoup plus fort sur le bâti
Parc vieillissant
Amérique du Nord
Dans le passé : un intérêt limité pour l’efficacité énergétique
Récemment : une prise de consciencemais une mise en oeuvre difficile
Asie
Une urbanisation rapide
En 2015 50% des bâtiments en Chine auront moins de 15 ans
Inde

11. Un cerclevertueux
11
Mesures
Contrôle
Diagnostic
Prescription

12. Agenda
Les enjeux globaux
Pays développés
Pays en voie de développement
La thermique d’une maison
Conséquences de la rénovation du parc
Statique (consommation)
Dynamique (gestion des réseaux)
Quelques considérations sur le coût
12

13. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
Les caractéristiquesde l'enveloppe
C'estuneestimation pas unemesure
Et dansla vie réelle?
•Performances inférieuresde 40% en moyenne
•Jusqu'à120% d'écart*
*Rapport LEEDS sur32 maisonsrénovées

14. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
Comment mesurerla performance énergétiqued’un bâtiment?
Mesurede la quantitéd'énergiepar unitéde temps (puissance) nécessairepour maintenirla différencede températureentre l'intérieuret l'extérieur
●Test de chauffagecombiné(Co Heating)
●Impossible à effectueravec précisionsurun vraibatiment
chauffagecombiné: beaucoup d'autressources de chaleur(solaire, appareils, persones…)
Le batimentn'estjamaisdansun étatsable (la températureextérieurechange tout le temps)
De nouvellesméthodessontnécessaires
●Test QUBat(Brevet Saint-Gobain)
Des progrèsintéressants: mesurespossiblesen quelquesheures

15. CONFIDENTIAL - Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
Pourquoi cela n'est pas simple
La temperature extérieure évolue en permanence et la maison
n'est jamais dans un état stable
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
-500,00 500,00 1500,00 2500,00 3500,00 4500,00
T PP amb
T PP amb board
T Cham mur
T Cham mur board
Temps ext
Jour 1 Jour 2 Jour 3 Jour 4

16. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
Comment la maisonréagit-elleau changementde température? CapacitéThermique:
●C = Cp* masse des matériaux
Pertes
●K = U * Surface de l'enveloppe
Characteristiquede temps* :
●Le rapport
t = C / K = temps caracteristique
Typiquementplusieursjours
* Largest time constant
2 contributions
●Modification de la températuredes matériaux(capacitéthermique, ouinertie)
●Compenseles pertesthermiques(isolation : valeurU)

17. CONFIDENTIAL - Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
Comment la maison réagit-elle au changement de température?
Refroidissement : DT = DT0 (1 - t/t)
● t = C / K, t = temps
Réchauffement : DT = P/C t
● P : Puissance du chauffage
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
-500,00 500,00 1500,00 2500,00 3500,00 4500,00
T PP amb
T PP amb board
T Cham mur
T Cham mur board
Temps ext
t mn
T

18. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
Unecooperation avec deuxUniversités:
University of SalfordManchester
●Un outilunique : the Energy HouseLeeds Metropolitan University
●De solidescompétencesen Science du Bâtiment

19. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
L'Energyhouse de l'universitéde Salford: unemaisonvictoriennejumeléeen environnementcontrôlé
Un environnemententièrementcontrôlé

20. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
L'Energyhouse de l'universitéde Salford: échelle1
Un environnemententièrementcontrôlé
Température(-2ºC à +30ºC) avec uneprécisionde +/-0.5ºC
Humidité(10% -100 %) avec uneprécisionof 1% Pluie: jusqu’àéquivalentà 200mm par heure
Vent léger
Neige

21. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
Grandes lignes
Objectifs du projet
Résumé du programme de tests
Résultats
Enseignements / tests ultérieurs
Marketing

22. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
Full Retrofit
Full Retrofit without Floor Insulation
Solid Wall Insulation
Performance Glazing
Loft Insulation
Reference
Acoustic Test
Energy House Programme de tests
Renovation complète
Rénovationsans isolation du sol
Isolation des murs(extérieurs)
vitrage
Isolatindes combles
Référence
Test acoustique

23. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.

24. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.

25. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.

26. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.

27. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.

28. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
Grandes lignes
Objectifs du projet
Résumé du programme de tests
Résultats
Enseignements / tests ultérieurs
Marketing

29. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
Mesuressurquelquesjours(stable)

30. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
QUbat
0,3°C / hour
1 °C / hour

31. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
Performance globale du bâtiment
Renovation complète
Rénovationsans isolation du sol
Isolation des murs
Vitragesperformants
Isolation des combles
Référence
Isolation des combles
X
X
X
Isolation des murs
X
X
X
Fenêtres3G
X
X
X
Sol
X
UBAT statique(W/m2/K)
0.51 ±0.02
0.57 ±0.02
(Floor T°17)
0.7 ±0.03
1.26 ±0.06
1.28±0.07
1.33±0.07
SG Quick-U-Bat
0.53 ±0.05
Failed
0.74 ±0.07
1.31±0.05
1.35±0.05
1.46±0.06
Consommationénergétique(kWh/m²/an)
69
82
100
174
180
187
Amélioration
2,7
2,3
1,9
1,08
1,04
1
Le haut rendement de la rénovation est prouvé
Tous les éléments doivent être rénovés pour le confort thermique

32. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
Performance des éléments pris séparément
EWI et l'isolation du plafond sont peu performantes. Le montage peut être amélioré
Le calcul prédictif de l'isolation du sol n'est pas conforme aux résultats obtenus
La prévision de performance du vitrage et de l'IWI est bonne
Les calculs ne sont pas suffisants !
Certains éléments peuvent être améliorés!
U W/m2/K
EWI
IWI
Vitrage
Sol
Plafond
Calcul
2,1
2,1
2,5
0,59
0,4
Avant
1.68 ±0.24
1.58 ±0.21
2.46 ±0.3
0.61 ±0.03
0.34 ±0.08
Après
0.34 ±0.03
0.25 ±0.06
1.3 ±0.16
0.14 ±0.03
0.21 ±0.1
Calcul
0.29
0.24
1.33
0.17
0.12

33. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
Diversitédes temps caractéristiques
House
Bungalow
Beaucouzé
BioCocoon
Salfordold
SalfordNew
Mérignac
C MJ/K
1,18
50 / 10
20
20
20
110
K W/K
30
109 / 30
132
228
80
450
tdays
0.4
5,3 / 3,8
1,75
1
2,7
3
Temp/time
(DT = 20°C)
2 °C/h
0,2°C/h
0,5°C/h
1°C/h
0,3°C/h
0,3°C/h

34. Agenda
Les enjeux globaux
Pays développés
Pays en voie de développement
La thermique d’une maison
Conséquences de la rénovation du parc
Statique (consommation)
Dynamique (gestion des réseaux)
Quelques considérations sur le coût
34

35. Parc énergétique Français
Moyenne du parc Francais : 280 kWh/an
Etat énergétique du parc
0%
3%
18%
31%
22%
9%
15%
A < 50 B 51 à 90 C 91 à 150 D 151 à
230
E 231 à
330
F 331 à
450
G > 450
Pourcentage de répartition des étiquettes

36. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
L’énergie et l’environnement en pays développés
Dépenses énergétiques en Europe
42%
28%
32%
Millions Tonnes équivalentpétrole
France 45,4 %

37. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
Consommation énergétique des bâtiments
kWhep/m2/an

38. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
Economie potentielle > 500 MTep (25%)
MTep

39. Agenda
Les enjeux globaux
Pays développés
Pays en voie de développement
La thermique d’une maison
Conséquences de la rénovation du parc
Statique (consommation)
Dynamique (gestion des réseaux)
Quelques considérations sur le coût
39

40. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
Utilisationdes batimentspour économiserl'énergie/ électricitésurun réseau
Si le systèmede chauffageutilisel'électricité
●Convertisseurthermiquedirect
●Pompeà chaleur
En fonctiondu temps charactéristiquedes maisons/appartements
●En estimantqu'unepertede 1°C peutêtreacceptable
Arrêterle chauffagependant unecertainedurée
●1h if t = 1 day
●4h if t =4 days

41. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
Jour d'hivertype (France)

42. Consommationélectriqueen France
Heating

43. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.

44. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
44

45. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
Quelqueschiffres
36% des systèmesde chauffagesontélectriques
Pic en hivers (100 GW)
2,3 GW par °C
Amplitude de pic 10 GW (19h)
Pour un jour d'hivertype 40 GW pour le chauffage
●30 GW residentiel
●10 GW Tertiaire
Si 25% des chauffagessontcoupés pendant 3-4 heures, le pic esteffacé

46. Agenda
Les enjeux globaux
Pays développés
Pays en voie de développement
La thermique d’une maison
Conséquences de la rénovation du parc
Statique (consommation)
Dynamique (gestion des réseaux)
Quelques considérations sur le coût
46

47. Coût
Objectif
500 000 logements rénovés / an
100 m² en moyenne
Gain de 200 kWh/m²/an (de 280 à 80 kWh/m²/an)
20 000 €(surcoût de rénovation thermique)
Coûts 10 Md€pour -10 TWh/an
Total Coût de l’énergie 60-80 €du MWh*
Comparaison nucléaire EPR Coût 8,5 Md€(Flamanville) pour + 10 TWh/an
Production Coût de l’énergie 70-90 €du MWh*
*Amortissement sur 30 ans taux d’actualisation de 3%
47

48. Conclusions 1/2 : un cerclevertueux
48
Mesures
Contrôle
Diagnostic
Prescription

49. Conclusions 2/2
La mesure permet
le contrôle et la confiance
La rénovation Elément clé de la transition énergétique
Le coût de l’économie d’énergie De l’ordre de grandeur du coût de productionPlus vertueux
L’importance de bien connaitre son parc de bâtiment
Un parc connecté permet de mieux gérer la production
49

50. Back-up
50

51. 51

52. 52

55. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
Saint-Gobain: a short presentation
Didier Roux R&D and Innovation Vice President
55