Mesures

Objectifs

La connaissance des consommations réelles du bâtiment présente un double intérêt :

  • d’analyser finement les consommations et le fonctionnement des équipements pour repérer et corriger le cas échéant toute dérive de consommation.
  • d’améliorer la connaissance du comportement du bâtiment, de ses équipements et des ses occupants. Nourrir ainsi le retour d’expérience sur des bâtiments à hautes performances est indispensable pour favoriser la reproductibilité de ce type de conceptions.

Les consommations mesurées sont comparées aux calculs de simulation et réglementaire, ce qui permet d’apprécier la pertinences des hypothèses de calculs retenues, ainsi que les forces et faiblesses du bâtiment réel.

Le dispositif

Afin d’assurer une analyse la plus fine possible, des comptages différenciés ont été mis en œuvre. La GTC centralise l’ensemble des informations et en réaliser l’archivage et la présentation synthétique. Les points de mesure suivants ont été prévus à la livraison du bâtiment :

  • Chauffage + rafraîchissement + eau chaude + auxiliaires
  • Eclairage
  • Ventilation
  • Bureautique (prises vertes, serveur, autocom et baie de brassage)
  • Ventilo-convecteur
  • Electroménager
  • Bornes parking
  • Autres (différence entre la consommation totale mesurée et les consommations précédentes : prises blanches, brise-soleil orientables, éclairage extérieur,…)
  • Photovoltaïque

Pour affiner la répartition des consommations en chaufferie, les compteurs suivants ont été ajoutés en mars 2016 :

  • consommation électrique de l’appoint ECS
  • consommation de la PAC seul
  • consommation de la pompe du circuit plancher chauffant
  • consommation de la pompe du circuit ventilo convecteur
Vue températures GTC
Vue des températures par zone mesurées pour la régulation et l’enregistrement par la GTC.

Le températures mesurées par les sondes servant à piloter la régulation de chaque zone du plancher sont également enregistrées, ainsi que l’humidité de certains locaux et les conditions météorologiques extérieures (température, humidité, rayonnement global horizontal). Ces informations sont disponibles au pas de temps de 10 minutes.

Première année de mesure

Méthodologie

L’enregistrement automatique des mesures n’étant pas opérationnel durant cette première année, les consommations énergétiques et la production photovoltaïque ont été relevées manuellement tous les mois.
Un seul compteur mesurant globalement les quatre usages chauffage, rafraîchissement, eau chaude et auxiliaires, une estimation de la consommation de chacun des usages a été faite à partir des valeurs calculées.
Pour les consommations de chauffage, afin de tenir compte de la variabilité du climat, la consommation mesurée est ramenée aux DJU théoriques à partir des DJU réels.

Consommations pour les usages réglementaires

Graphe bilan consos RT

La consommation de chauffage mesurée est plus élevée que celle issue du calcul. Cet écart peut s’expliquer par un niveau de température de consigne plus élevé (21°C) que celui considérée dans le calcul (19°C) ainsi que par un fonctionnement non optimal de l’installation durant cette première année.
Les consommations de ventilation et d’éclairage mesurées sont elles plus faibles que celles calculées. Ces résultats témoignent pour la ventilation d’une très bonne performance de la CTA mise en œuvre et du bon dimensionnement du réseau aéraulique qui induit peu de pertes de charge. Le bon éclairage naturel du bâtiment associé à des équipements performants et bien régulés explique le bon résultat sur l’éclairage.
Les consommations de refroidissement mesurées sont nettement plus élevées que la STD, alors qu’elles sont plus faibles que le calcul RT. Ces résultats peuvent s’expliquer par :

  • un été 2015 particulièrement chaud
  • le fonctionnement en géocooling qui n’a pas été possible (voir bilan confort d’été ci-après)
  • des apports internes plus importants que ceux prévus dans la simulation (voir bilan des consommations non réglementaires ci-après).

Globalement la consommation réelle du bâtiment pour tous les usages est inférieure aux résultats prévus par les calculs STD et RT2012.

Consommations pour les usages non réglementaires

Graphe bilan consos non RT
La consommation pour les usages non réglementaires est presque deux fois plus élevée que l’estimation retenue en hypothèse du calcul STD. L’absence de compteurs divisionnaires supplémentaires rend difficile une analyse fine qui permettrait de mieux connaître la répartition de ces consommations et l’origine précise de cette sous-estimation.

Bilan BEPOS

Avec une production photovoltaïque plus importante que celle prévue par le calcul et un bilan des consommations globalement inférieur aux prévisions, le bilan à “énergie positive intégrale” est confirmé par la première année de mesure !

Graph bilan bepos

La consommation totale électrique finale du bâtiment représente 12 700 kWh pour 453 m² de surface RT.

Bilan sur le confort

Le retour des occupants sur le confort est très bon. Les bureaux sont jugés lumineux, chaleureux et baignant dans une bonne odeur de bois ! Le confort hygrothermique est très satisfaisant, tant en hiver qu’en été.

Confort d’hiver

Après une première période de réglages pour le premier hiver, la consigne permettant un confort optimal pour tous ont été trouvée : 21°C. Cette température supérieure aux 19°C proposés par les thermiciens s’est avérée plus adaptée à un travail en station assise… Avec un petit gilet pour les plus frileux !
La régulation par zone et un temps de réponse rapide du plancher chauffant permettent de profiter pleinement des apports gratuits, sans surchauffe. En hiver par temps ensoleillé, la PAC ne fonctionne quasiment pas, la consommation pour l’usage chauffage est mineure : 5 kWhEP/m².

Confort d’été

Pour le confort d’été, la pratique a démenti certaines de nos hypothèses :

  • la ventilation nocturne est finalement peu pratiquée. En plein été, les horaires de départ du bureau sont incompatibles avec une ouverture de fenêtre : la température extérieure dépasse encore de 5 à 10°C la température intérieure. Malheureusement, les occupants sont partis quand vient la fraîcheur nocturne.
  • le mode géocooling de la PAC n’est pas utilisable, la température retour des sondes est juste à la limite de la température maximale demandée par la PAC pour autoriser ce mode de fonctionnement (17°C). Les possibilités de paramétrage de la PAC étant limitées, sur cette limite et sur le débit dans les sondes, il n’a pas été possible de le faire fonctionner. Un forage test aurait permis d’anticiper ce comportement du sol, mais il n’était pas économiquement envisageable sur un si petit projet.
  • Initialement pensée pour ventiler sans pertes de chaleur en hiver, la ventilation double-flux a également été un très bon allié dans la lutte contre les surchauffes. L’excellent rendement d’échange a permis de rafraîchir l’air extérieur de 35°C à 28°C avant insufflation et après échange avec l’air extrait à 26-27°C. Ce refroidissement de l’air extérieur correspond à une puissance frigorifique de l’ordre de 1400 W, de l’ordre de grandeur des apports internes par les appareillages.

Le confort estival est globalement très satisfaisant. Les dispositions passives atteignent leur limite par temps très chaud, quand les températures extérieures dépassent 33°C plusieurs jours d’affilée. Le mode froid de la PAC permet ensuite d’assurer le rafraîchissement pour une consommation énergétique faible.

Températures mesurées

Températures été 2016 sans PAC
Début juin 2016, les températures extérieures atteignent 34 à 35°C trois jours de suite, le confort n’est plus maintenu par les dispositif passifs (29°C dans deux des bureaux les plus chauds “Bureau développement” et “Études double”). La mise en route de la PAC est décidée en fin de semaine.
Températures été 2016 avec PAC
Une fois la PAC mise en route mi-juin, la consigne de 26°C permet d’obtenir un confort satisfaisant, ne dépassant pas 27°C.

Clarifier l’usage du bâtiment

L’occupant, principal acteur de la performance

Au delà de toutes les simulations et de toutes les techniques mises en œuvre, ce sont ses occupants qui feront de ce bâtiment un bâtiment à énergie positive et confortable. Ce n’est que par un comportement adapté de la part des occupants, une pédagogie quotidienne de la part des thermiciens de l’équipe et un temps de prise en main que la performance escomptée pourra être atteinte. Pour y parvenir, les utilisateurs ont à leur disposition des outils et il a été décidé de leur laisser une part de responsabilité dans la gestion du bâtiment.

Manuel ou automatique ?

Pour des raisons de coût d’investissement, de facilité d’entretien et de responsabilisation de l’occupant, la gestion manuelle a été retenue pour une partie des équipements. L’automatisme a été conservé là où il semblait plus approprié.

Ventilation nocturne estivale

Ventilation naturelle traversante du bâtiment en été
Ventilation naturelle traversante du bâtiment en été

La gestion de la ventilation nocturne est en premier lieu manuelle :

  • ouverture des menuiseries oscillo-battantes en été dans chaque bureau, avec abaissement des brise-soleil extérieurs pour protéger contre toute intrusion,
  • ouverture des impostes vitrées basculantes entre les bureaux et la circulation pour assurer une ventilation traversante,
  • ouverture des impostes vitrées basculantes dans les circulations.

Le fonctionnement complémentaire de la centrale de VMC est également possible, il sera décidé en fonction du ressenti après le premier été.

Éclairage des bureaux

Partant du constat que les éclairages artificiels des bureaux sont la plupart du temps éteints dans les locaux actuels, il nous a semblé pertinent de faire l’économie de la détection de présence dans les bureaux individuels. Les bonnes habitudes déjà prises seront ainsi conservées : un interrupteur simple permet l’allumage et l’extinction de l’éclairage d’ambiance et du luminaire de bureau.
D’autres locaux sont eux commandés par des automatismes : les circulations et sanitaires sont équipés de détecteurs de présence, la salle de formation et la salle de réunion est équipée de détecteurs de présence et d’une gradation automatique.

Suspensions cuisine

Commande des brise-soleil orientables

Les brise soleil orientables extérieurs sont également commandés manuellement, chacun sera ainsi en mesure d’adapter la protection solaire à son confort visuel, tout en ayant en tête les impératifs thermiques : laisser entrer les apports solaires en hiver et se protéger au maximum en été. Vérifier la position du brise-soleil d’un bureau dont l’occupant est absent fera également partie des bonnes pratiques à intégrer !

Commande brise soleil
Commande brise soleil
Brise soleil extérieur
Brise soleil extérieur

Pilotage via la GTC

La GTC permettra de piloter principalement l’installation de chauffage/rafraîchissement et de visualiser l’ensemble des mesures effectuées sur le bâtiment (températures, consommations par poste, états de fonctionnement des pompes et ventilateurs…). Adapter les consignes, modifier les programmations, ajuster les conditions de démarrage des modes chaud ou froid : autant de réglages qui permettront d’affiner le fonctionnement des équipements en thermiques en fonction du comportement du bâti et des ses occupants.

Récit de chantier