Classement énergétique de plusieurs bâtiments : cadastre énergétique – ancien article

Le cadastre énergétique permet de classer différents immeubles d’un patrimoine en fonction de leur qualité énergétique et donc de l’urgence d’entreprendre des interventions URE.

Tout dernièrement, sur l’impulsion de la Région wallonne, les Facilitateurs URE de Wallonie ont crée un modèle de cadastre énergétique mis a disposition en ligne pour les communes et institutions désireuses de suivre et gérer leur consommations.

Méthode simplifiée

Si le calcul ne doit pas faire l’objet d’une réglementation, une méthode simplifiée est accessible :

1. On divisera la consommation de chaque bâtiment par sa surface chauffée, exprimée en m². Le ratio en kWh/m² le plus élevé sera l’indice du bâtiment le plus “mauvais” sur le plan énergétique. Au passage, on pourra alors déjà se comparer aux consommations du secteur.
2. Il se peut que le plus mauvais bâtiment… soit très petit, et que donc le potentiel d’économie d’énergie soit faible. Il sera alors plus opportun d’attaquer d’abord un bâtiment d’un peu meilleure qualité, mais dont la consommation importante amortira beaucoup mieux les investissements (un appareil de régulation représente le même investissement dans un petit bâtiment que dans un grand). Dans ce but, on multiplie le ratio trouvé précédemment par la consommation du bâtiment. On fait donc (consommation /surface chauffée) x consommation, exprimé en [kWh²/m²]. Le plus grand nombre trouvé est sans signification, mais c’est celui dont le potentiel d’économie d’énergie est le plus grand.

Méthode officielle

Il existe une méthode plus rigoureuse, plus proche de la performance énergétique exacte d’un bâtiment. Ce type de classement est d’ailleurs demandé dans le cadre du programme de subsides UREBA.

Deux critères vont mettre en évidence les immeubles les plus déficients :

• l’indice énergétique E,
• l’indice énergétique pondéré ECaPi.

Soit deux bâtiments de bureaux, situés dans le Brabant, que l’on souhaite classer :

Cons.	125 067 litres	40 020 litres
Se	14 376 m²	3 200 m²
T°Int Moy	20°C – 3°C – 3°C = 14°C	20°C – 3°C – 3°C = 14°C
E	125 067 l x 9 950 Wh 14 376 m² x (14°C – 6,5°C) x 5 800 h= 2,0	40 020 l x 9 950 Wh 3 200 m² x (14°C – 6,5°C) x 5 800 h= 2,9
ECaPi	2,0 x 125 067 x 9 960 = 2,5 10 (exposant 9)	2,9 x 40 020 x 9 960 = 2,2 10 (exposant 9)

Conclusion : le premier bâtiment est thermiquement meilleur que le deuxième, mais le potentiel d’énergie récupérable y est plus important.

La température intérieure moyenne équivalente T°_{Int Moy}

T°_{Int Moy} =

• La température intérieure équivalente du bâtiment sur la saison de chauffe.
• La température moyenne des locaux en journée – réduction pour les coupures de nuit et de week-end – réduction pour les apports gratuits.

La réduction pour les coupures (nuits, W.E., congés scolaires) est donnée approximativement dans le tableau suivant :

La réduction pour les apports “gratuits” (équipements internes, personnes, soleil, …) est estimée en moyenne entre 2 et 3°C dans les anciens bâtiments. Elle peut être nettement plus élevée dans les bâtiments récents, bien isolés.

Cette réduction doit donc être adaptée en fonction des caractéristiques physiques du bâtiment : elle doit être augmentée si l’inertie thermique et l’isolation sont fortes et les apports internes sont grands (ordinateurs, éclairage, occupation, …), et diminuée si le bâtiment est peu vitré, par exemple.

Application

Prenons des bureaux maintenus à 20°C durant la journée, la température intérieure moyenne choisie pour les calculs sera de :

Attention ! Cette température intérieure équivalente est fictive. En réalité, elle est bien de 17°C mais 3°C sont “fournis” par les apports “gratuits” et ne sont donc pas comptabilisés dans la facture de chauffage (à noter que les apports des appareils électriques sont payés… mais sur une autre facture). Les 14°C constituent donc une température équivalente fictive pour dimensionner la chaleur “consommée”.

La température extérieure moyenne équivalente T°_{Ext Moy}

T°_{Ext Moy} est la température extérieure moyenne équivalente durant la saison de chauffe. Voici sa valeur entre le 15 septembre et le 15 mai pour quelques endroits de notre région :

Cette température est obtenue via la valeur des degrés-jours 15/15 du lieu, divisée par la durée standardisée de la saison de chauffe (242 jours, du 15 septembre au 15 mai).

Exemple.

Pour Uccle :

• Degrés-jours 15/15 = 2 074 D°J,
• 2 074 / 242 jours = 8,5°C -> l’écart moyen de la température extérieure est donc de 8,5°C par rapport à 15 °C,
• La température extérieure moyenne est donnée par : (15°C – 8,5°C) = 6,5°C.

Comment est-on passé de :

E = k_glm / η_expl.

Vers

   Consommation x PCI
E =     
se x ΔT_m x durée saison

Il faut repartir de l’évaluation de la consommation d’un bâtiment.
Décomposons :

Consommation en Wh =

Consommation en unités physiques (litres, m³,…) x PCI du combustible

Qu’est-ce que la consommation en unités physiques ?

Consommation en unités physiques =

Puissance moyenne de chauffe x durée saison de chauffe / Rendement saisonnier installation

Or la puissance moyenne de chauffe est donnée par :

Puissance moyenne de chauffe =

Puissance moyenne des pertes par les parois + Puissance moyenne des pertes par ventilation

où :

• Puissance moyenne des pertes par les parois =

ks x Se x (T°Int Moy – T°_{Ext Moy} )

• Puissance moyenne des pertes par ventilation =

0,34 xβ x Volume du bâtiment x (T°_{Int Moy} – T°_{Ext Moy} )

où :

• β est lui-même le taux de renouvellement d’air horaire du bâtiment et 0,34 correspond à la capacité volumique de l’air (0,34 Wh/m³.K).

Si l’on appelle “ΔT_m” l’écart moyen entre intérieur et extérieur et “k_glm” le coefficient global moyen de déperdition du bâtiment :

k_glm = (KSe + 0,34 x β x V)/ Se

On peut alors avoir l’expression de la consommation sous la forme :

Consommation x PCI = k_glm x Se x ΔT_m x durée saison / η_expl

En regroupant les termes plus faciles à déterminer du même côté de l’équation, on isole le ratio des deux termes difficiles à connaître et caractéristiques de la mauvaise performance du bâtiment :

Consommation x PCI / Se x ΔT_m x durée saison = k_glm / η_expl = E

Ce qu’il fallait démontrer !

Il est possible de remplacer le produit ΔT°_m x durée de la saison de chauffe par la valeur des degrés-jours pondérés x 24 h. C’est la méthode officielle préconisée par l’Université de Mons-Hainaut.

Dans le cadre du programme de subventions UREBA, l’Université de Mons-Hainaut propose une série de degrés-jours pondérés en fonction du lieu et du type d’activité.

C’est pour cela que l’indice E exprimé ci-dessus :

     Consommation x PCI
E =    
     Se x ΔT°_m x durée saison

Peut-être encore donné sous la forme :

     Consommation x PCI
E =     
     Se x Degrés-Jours pondérés x 24

Ou encore, si le PCI est exprimé en Joules :

     Consommation x PCI
E =    
     Se x Degrés-Jours pondérés x 24 x 3 600