1Contexte et objectifs





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Projet AMI Bâtiment : COMEPOS
"Conception Optimisée de Maisons à Energie Positive"



Lot 1.1 : Définition conceptuelle de la maison à énergie positive
ARMINES - CSTB
Bruno Peuportier, Thomas Recht et Patrick Schalbart

Centre Efficacité Energétique des Systèmes – Ecole des Mines de Paris
Laurent Reynier, Matthieu Cosnier, Charles Pelé, Daniel Quenard et Jean-Christophe Visier

CSTB – Direction Energie Environnement
Version intermédiaire, juin 2014

Table des matières

1Contexte et objectifs 5

1.1Rappel des objectifs de la tâche 5

1.2Contribution des recherches amont 5

1.3Etat de l’Art - Définition et Evaluation des BEPOS 6

1.4Les concepts de bâtiments performants 6

2Analyse de quelques réalisations de maisons très performantes 15

2.1L'exemple des maisons INCAS (CEA-INES) 16

2.2La Maison Hölken 19

2.3La maison ZEN 20

2.4Les réalisations de l’architecte Rolf Disch 21

3Analyse des travaux réalisés dans le cadre de l'Annexe 52/Task 40 de l'AIE, du groupe de travail REHVA et par les Associations Effinergie et Minergie 23

3.1Annexe 52/Task40 de lAIE [2] 23

3.2L'approche REHVA – CEN 36

3.3Le projet de norme CEN prEN 15603 - 2014 41

3.4L'approche Effinergie 45

3.5Le label MINERGIE 47

3.6Conclusions de l’étude bibliographique 49

4Définition proposée pour la maison à énergie positive dans le cadre du projet COMEPOS 51

4.1Référentiel proposé pour le projet COMEPOS 51

4.2Proposition d’indicateurs pour le projet COMEPOS 54

5Contribution des recherches amonts 71

5.1Bilans, hypothèses communes en STD 71

5.2Indicateurs 82

5.3Conclusions (provisoires) 91

6Mise en application : exemple de bilan électrique d’une "MEPOS" 92

6.1Méthodologie 92

6.2Le Site 93

6.3Enveloppe 93

6.4Systèmes 94

6.5Sorties étudiées 98

6.6Résultats 99

6.7Discussion 102

6.8Conclusion 106

Annexe 1. Cas d’étude : Informations détaillées  109

Annexe 2. Impact de différentes technologies sur les indicateurs d’autoproduction, d’autoconsommation et d’intéraction avec le réseau 115


1Contexte et objectifs

1.1Rappel des objectifs de la tâche


Afin d’avoir un langage commun dans la suite du projet, il conviendra de définir très clairement nos indicateurs et de construire le référentiel qui définira la maison à énergie positive. Ce référentiel doit a minima contenir le champ d’application en termes de périmètre et d’espace, les flux à l’entrée et à la sortie de cet espace, le mode de calcul retenu et donc les usages et les seuils.

1.2Contribution des recherches amont


Une première étape, importante dans un projet de recherche, consiste à élaborer un état de l’art afin de constituer une base de connaissance, d’identifier de bonnes pratiques et de mieux cerner les limites des connaissances et le besoin d’approfondir certains sujets. Quelques premiers éléments sont donnés dans le présent document, qui aborde ensuite les sujets qui devront être étudiés pour progresser vers la définition du concept de maison à énergie positive.

Certains indicateurs de performance énergétique portent sur l’enveloppe, d’autres sur le système global (enveloppe + équipements). Il convient alors de répartir les efforts entre la performance de l’enveloppe et celle des équipements, en particulier le niveau de la production d’origine renouvelable. D’autre part, les implications sur les réseaux énergétiques doivent être maîtrisées.


Exemples de questions, en amont d’une définition de type réglementaire

→ Jusqu’où faut-il pousser l’amélioration de la performance de l’enveloppe (par exemple réduction de x% des « besoins bioclimatiques », amélioration de l’étanchéité, réduction des ponts thermiques) pour optimiser le bilan global intégrant les équipements et la production renouvelable ?

→ Sur quel(s) critère(s) cette optimisation doit se faire (énergie primaire sur le cycle de vie, CO2, coût…) ?

→ La performance d’une maison dépend très fortement du comportement de ses habitants. Par exemple, une maison bien conçue pour des personnes en activité (scénario réglementaire, considérant un chauffage réduit durant la journée) reste-t-elle performante pour des retraités (chauffage en continu) ?

→ Pour optimiser un système plus global incluant les interactions avec les réseaux, vaut-il mieux privilégier l’autoproduction (produire localement l’électricité consommée dans la maison pour éviter de surcharger le réseau aux heures de pointe), l’autoconsommation (éviter de surcharger le réseau par une production importante à certains moments), existe-t-il des méthodes permettant une optimisation globale sur l’année ?

→ Quels critères environnementaux considérer, et comment assurer l’homogénéité des indicateurs entre les calculs réglementaires (facteurs d’équivalence en énergie primaire) et l’analyse de cycle de vie ?

→ Comment caractériser le confort thermique, et s’assurer de la fiabilité des calculs ?


Pour répondre à ces questions, et en amont de la préfiguration d’une définition de type réglementaire, les organismes de recherche vont mettre en œuvre des techniques d’optimisation afin d’identifier quelques tendances, par exemple :

  • Comment varient le bilan énergétique (production et consommation) et les impacts environnementaux en fonction des efforts portés sur l’enveloppe (isolation thermique, inertie, conception bioclimatique, étanchéité à l’air, réduction des ponts thermiques…) et sur les équipements (production de chaleur et d’électricité) ;

  • Quelles sont les implications, sur le réseau et les impacts environnementaux, des variations temporelles de la consommation et de la production.

Des outils de simulation thermique dynamique et d’analyse de cycle de vie seront alors mis en œuvre dans le cadre de ces travaux. Ce document précise alors certaines hypothèses concernant la réalisation de ces simulations thermiques (en particulier en ce qui concerne les scénarios d’usage) et de ces analyses de cycle de vie. Les questions de confort et d’analyse économique sont également abordées.
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