Villa secondaire de Poincaré - PLANET-D

Mathias Cochais - Soraya Foubert Abigail Garza Jacobo - Carole Hoell Eduard Maldonado - Marie Ruault de Beaulieu Promotion 2009

ECO-FRIENDLY PROJECT REHABILITATION DES BATIMENTS EXISTANTS

Projet réalisé du 5 mai au 27 juin 2008

Remerciements Suite à ce projet, nous tenons à témoigner notre gratitude à plusieurs personnes : Nous remercions Mme Lacombe pour l’intérêt qu’elle a porté à notre projet, sa disponibilité, son efficacité quant aux autorisations qu’elle nous a fournies pour visiter l’EPF de fond en comble (sans mauvais jeux de mots !). Merci à M. Omar Megdoud pour avoir été notre guide lors des visites des combles et du toit de l’EPF ; Il a su nous ouvrir toutes les portes qui ont permis le bon déroulement de notre travail ! Un grand merci aussi à M. Faure, notre professeur de thermique du bâtiment, pour avoir orienté notre travail et pour son efficacité durant les séances de travail encadrées. Nous remercions M. Chamonin pour être intervenu auprès de la direction et de nous avoir proposé de nous investir dans un projet aussi intéressant. Il nous a communiqué sa détermination sur le fait que de nombreux points pouvaient être améliorés à l’EPF, qu’il fallait être optimiste et créatif et que les choses pouvaient changer ! Nous tenons à remercier tout particulièrement M. Amauger, notre responsable d’option pour nous avoir encouragés tout au long de ces deux mois de cours en « Energétique & Environnement » et de nous avoir communiqué son enthousiasme pour ce projet. A la suite de ses conseils, toute la classe s’est inscrite aux concours des Trophées Planète-D. Enfin, nous remercions M. Nicolle, le directeur de notre école de nous avoir fait confiance et de nous avoir donné l’opportunité d’intervenir sur un projet concret dans une vraie démarche de développement durable : faire de notre école une école moderne, tournée vers un avenir durable !

Sommaire L’Eco-Friendly Project……………………………………………………………………………………………………………1 I.

Présentation .................................................................................................................................... 1 1.

L’Eco-Friendly Project .................................................................................................................. 1

2.

Une approche globale ................................................................................................................. 1

3.

Ce que la promotion 2006 nous a appris… .................................................................................. 2

II.

Les locaux de l’EPF ........................................................................................................................... 2 1.

La petite villa Poincaré ................................................................................................................ 2

2.

La villa Lakanal coté cour ............................................................................................................. 3

3.

Le bâtiment du site Lakanal......................................................................................................... 3

4.

Et les autres bâtiments ? ............................................................................................................. 4

A la découverte de nos locaux…………………………………………………………………………………………….…5 I.

Les secrets de l’EPF .......................................................................................................................... 5 1.

L’isolation des différents types murs .......................................................................................... 5

2.

L’isolation des plafonds ............................................................................................................... 9

3.

Le plancher bas .......................................................................................................................... 11

4.

La visite des toits ....................................................................................................................... 12

II.

La visite des combles et les premières observations .................................................................... 12 1.

Lakanal ....................................................................................................................................... 12

2.

Poincaré ..................................................................................................................................... 13

3.

Villa secondaire de Poincaré : ................................................................................................... 13

Etude réglementaire…………………………………………………………………………………….……………………..14 I.

Les promesses ............................................................................................................................... 14

II.

La part de responsabilité du secteur du bâtiment ........................................................................ 14

III.

La « RT existant » ....................................................................................................................... 15

1.

Pourquoi la « RT existant » s’applique à l’EPF ? ........................................................................ 15

2.

« La règle des 3C » ..................................................................................................................... 16

3.

Ce qu’il faut prendre en compte pour l’EPF .............................................................................. 16

IV.

Ce qui ne va pas… ...................................................................................................................... 17

Calculs de déperdition…………………………………………………………………………………………………………18 I.

Déperditions surfaciques............................................................................................................... 18

II.

Déperditions linéiques................................................................................................................... 20 1.

Choix des coefficients de déperditions : ................................................................................... 21

2.

Calcul des déperditions linéiques .............................................................................................. 22

III.

Les déperditions par renouvellement d’air ............................................................................... 23

Diagnostic de Performances Energétiques…………………………………………………..………………………25 I.

Qu’est ce que le DPE ? ................................................................................................................... 25

II.

Quel est son intérêt dans notre étude et comment l’avons-nous exploité ? ............................... 25

III.

Calcul des consommations avant rénovation ........................................................................... 26

1.

En chauffage .............................................................................................................................. 26

2.

En eau Chaude Sanitaire : ECS ................................................................................................... 26

3.

En ventilation............................................................................................................................. 26

4.

Consommation totale en énergie primaire ............................................................................... 27

5.

Calcul des émissions de GES ...................................................................................................... 27

IV.

Etiquettes énergie et climat ...................................................................................................... 28

Les solutions proposées………………………………………………..…………………………………………………….29 I.

Les portes ...................................................................................................................................... 29

II.

Panneaux ....................................................................................................................................... 29

III.

Les fenêtres ............................................................................................................................... 30

IV.

L’isolation sous les salles 1L et 6L .............................................................................................. 30

V.

Le plancher bas .............................................................................................................................. 30

VI.

Les conduits de ventilation et la VMC ....................................................................................... 31

VII.

Les grilles de ventilation ............................................................................................................ 32

VIII.

Isolation des combles de la villa Lakanal et des villas du site Poincaré .................................... 32

1.

Villa Lakanal ............................................................................................................................... 32

2.

Villa principale de Poincaré ....................................................................................................... 32

3.

Villa secondaire de Poincaré ..................................................................................................... 33

IX.

Verrière fermant l’EPF ............................................................................................................... 33

X.

Récapitulatif .................................................................................................................................. 34

Simulation de déperdition et analyse des résultats……………………….…………………………………….35 I.

Remplacement des vitres par du double vitrage ou triple vitrage................................................ 35 1.

Double vitrage ........................................................................................................................... 35

2.

Triple vitrage.............................................................................................................................. 36

II.

Remplacement des murs de panneaux isolants ............................................................................ 36

III.

Soufflage de cellulose sous les salles 1L et 6L ........................................................................... 37

IV.

Mise en place d’une VMC double flux ....................................................................................... 37

V.

Déperditions thermiques totales du bâtiment entièrement rénové ............................................ 38

VI.

Calcul des consommations après rénovation............................................................................ 38

1.

En chauffage .............................................................................................................................. 38

2.

En eau Chaude Sanitaire : ECS ................................................................................................... 39

3.

En ventilation............................................................................................................................. 39

4.

Consommation totale en énergie primaire ............................................................................... 39

5.

Calcul des émissions de GES ...................................................................................................... 39

6.

Etiquettes énergétiques ............................................................................................................ 40

7.

Conclusion et règles des 3C ....................................................................................................... 41

Et l’aspect esthétique ?............................................................................................................42 I.

Des façades de bois pour le bâtiment d’étude de l’EPF ? Et pourquoi pas ? ................................ 42 1.

Aspects énergétiques ................................................................................................................ 42

2.

Aspects Techniques ................................................................................................................... 43

3.

Aspect économique ................................................................................................................... 44

II.

La façade végétalisée .................................................................................................................... 45 1.

Caractéristiques techniques et avantages................................................................................. 45

2.

Faisabilité technique ................................................................................................................. 45

3.

Coût d’un mur végétalisé .......................................................................................................... 45

4.

Choix d’une structure adaptée .................................................................................................. 46

III. 1.

Une solution alternative peu coûteuse et indispensable .......................................................... 46 Aspects réglementaires ............................................................................................................. 46

Approche environnementale……………………………………………………………………………………………….47 I.

Approche environnementale ........................................................................................................ 47 1.

Energie Grise ............................................................................................................................. 47

2.

BILAN ......................................................................................................................................... 53

Le bilan carbone de l'EPF, et plus précisément du bâtiment de cours………….………………………54 I.

Tout d'abord, qu'est ce que le bilan Carbone ?............................................................................. 54

II. Quel est l'intérêt de cette méthode ? Pourquoi se préoccuper de ce qui est émis indirectement par notre activité ? ................................................................................................................................ 55 III.

Les calculs : ................................................................................................................................ 55

1.

La consommation directe d'énergie .......................................................................................... 56

2.

La prise en compte des émissions de provenant pas de l'usage d'énergie............................... 57

3.

Les transports ............................................................................................................................ 57

4.

Les matériaux de base ............................................................................................................... 58

5.

La prise en compte d'autres produits entrants ......................................................................... 58

6.

Les déchets directs et eaux usées ............................................................................................. 59

7.

Le traitement de fin de vie des emballages .............................................................................. 59

8.

L'amortissement des immobilisations ....................................................................................... 60

9.

Conclusion ................................................................................................................................. 61

Conclusion…………………………………………………………………………………………….…………………………….62

L’Eco-Friendly Project I.

Présentation 1. L’Eco-Friendly Project

Réunissant tous les étudiants de l’option Energétique & Environnement, l’ « Eco-Friendly Projet » est un projet qui vise à faire de l’EPF une école moderne et respectueuse de l’environnement ! Pour comprendre ce en quoi consiste notre projet, revenons sur l’actualité récente de l’EPF… Tout d’abord, il faut savoir que la direction de notre école est à l’origine de ce projet. Pour des raisons de capacité d’accueil, il devient aujourd’hui nécessaire d’agrandir l’EPF et de construire un nouveau bâtiment. Mais selon M. Nicolle, notre directeur depuis cette année, cela ne suffit pas : le nouveau bâtiment devra allier modernité et économie d’énergie et cela dans un seul but, faire de cette construction un bâtiment à « énergie zéro » ! L’idée est alors de faire participer les élèves, qui après tout, sont les plus concernés. C’est ainsi que grâce à l’initiative de M. Chamonin, professeur de Maîtrise de la Demande d’Energie, l’option entière a été impliquée dans le projet en tant que bureau d’étude énergétique. Plusieurs groupes ont été mis en place : de l’étude thermique du nouveau bâtiment à l’étude de faisabilité quant à l’implantation de panneaux photovoltaïques, différents aspects très intéressants et variés ont été abordés. Mais il serait impensable de construire un bâtiment peu consommateur d’énergie à côté d’un autre bien moins performant sur le plan énergétique… Pourquoi ne pas aussi inclure dans le projet les anciens bâtiments ?

2. Une approche globale Parce qu’il serait bien dommage de ne penser qu’au futur bâtiment sans corriger les défauts de nos locaux actuels, l’ « Eco-friendly Project » ne porte pas seulement sur la création d’un bâtiment « écologique » : il s’agit plus d’une réflexion globale sur les problèmes énergétiques de l’EPF. La construction d’un nouveau bâtiment devient ainsi un prétexte pour se pencher sur l’utilisation de l’énergie à l’école. Et dans cette optique, devant certaines aberrations énergétiques que présentent nos locaux : une rénovation s’impose ! C’est ainsi qu’intervient notre groupe, encadré par M. Faure. Chargés de la « réhabilitation des locaux actuels », nous intervenons dans l’harmonisation entre le bâtiment neuf et les plus anciens. Nos objectifs consistent à proposer à la direction de l’école, des solutions qui viseront à améliorer le bilan énergétique de nos locaux actuels. La démarche du projet est ainsi globale dans le sens où tous les bâtiments bénéficieront de ce projet, mais la dimension globale concerne aussi la logique générale du projet : notre travail, nos actions et décisions ne sauraient s’affranchir de la réflexion menée par les autres groupes de projet et du cabinet d’architectes. Il s’agit d’un véritable projet d’ensemble !

1

3. Ce que la promotion 2006 nous a appris… Notre travail s’inscrit dans la continuité d’un travail mené par une promotion précédente de l’option EE, qui a effectué le « Diagnostic énergétique du patrimoine bâti de l’EPF » en décembre 2005. Une étude très complète avait été réalisée : les anciens étudiants EE avaient recensé l’ensemble des installations (éclairage, chauffage, ventilation, parc informatique…), analysé les problèmes énergétiques (ponts thermiques, mauvaise conception des systèmes d’éclairage ou de chauffage, etc.). Et ces éléments leur ont permis de comprendre la répartition de la consommation électrique, l’évolution au fil des années, faire des comparaisons de consommation entre les différents sites, les économies réalisées... Jusqu’à aujourd’hui, bien que pertinente, leur étude n’a malheureusement pas été utilisée. Elle nous a cependant été bien utile. Ce qui nous a tout particulièrement intéressés sont les solutions qui ont été proposées à l’issue de leur étude. C’est à ce moment-là que nous intervenons ! Notre mission consiste à quantifier les déperditions énergétiques de l’EPF et à évaluer les différentes solutions que nos prédécesseurs ont proposées. Leur travail n’est donc pas abandonné, notre promotion prend le relai… Actuellement, la consommation énergétique du bâtiment de Lakanal est de 289 kWh/m2/an. Nous ne prétendons pas faire aussi bien que les résultats obtenus par le groupe travaillant sur le nouveau bâtiment (c’est impossible dans notre cas !), notre objectif est d’atteindre une baisse de 20%, soit 231,2 kWh/m2/an. Comme nous l’a précisé M. Chamonin, nous ne sommes actuellement qu’en phase d’avant-projet : nos conclusions ne seront que des pistes à suivre, des conseils que nous trouvons utiles de prendre en compte avant la réalisation des travaux. Voyons maintenant sur quels bâtiments va porter notre étude de rénovation !

II.

Les locaux de l’EPF

Notre étude de rénovation concerne tout particulièrement : la petite villa du site Poincaré, les 2 villas du site Lakanal (une côté cour, l’autre côté jardin) et principalement le bâtiment d’études Lakanal.

1. La petite villa Poincaré Il s’agit d’un bâtiment de 2 étages, le rez-de-chaussée comprend une salle informatique ainsi qu’une salle de cours. Les autres pièces de cette villa sont des petites salles de cours qui peuvent chacune accueillir une vingtaine de personnes. Pour cette villa, notre intérêt se porte sur les combles : il n’y a aucune isolation ! Les tuiles sont directement posées sur la charpente : attention aux problèmes d’infiltration… A nous d’envisager des améliorations possibles.

2

2. La villa Lakanal coté cour Commençons par un peu d’histoire… Ce bâtiment date de l’avant-guerre ! L’EPF en a fait l’acquisition en 1956 (c’est-à-dire, il y a plus de 50 ans !). Et aujourd’hui, il est dédié à une partie de l’administration de l’école.

Villa Lakanal

Pour notre étude de rénovation, ce qui nous intéresse plus précisément dans ce bâtiment ce sont les combles : où il n’y a aucune isolation ! Le reste du bâtiment, est quant à lui plutôt bien isolé thermiquement. Même si les fenêtres ne sont qu’en simple vitrage, les huisseries sont en bois peint, ce qui constitue un bon isolant : la faiblesse est ainsi compensée.

3. Le bâtiment du site Lakanal Construit en 1987, c’est sur ce bâtiment que notre attention s’est portée tout particulièrement. C’est à l’intérieur de cet imposant bâtiment qu’ont lieu la majorité des cours : cours magistraux dans les 2 amphis, travaux dirigés dans les 6 salles du premier étage ou travaux pratiques dans les 6 salles informatiques au dernier étage ; le site accueille tous les jours la plupart des étudiants de l’EPF, avec une capacité maximale de 886 personnes. L’essentiel de notre travail se base sur ce bâtiment puisqu’à première vue, il possède plusieurs défauts majeurs à corriger impérativement : les élèves s’y plaignent d’avoir froid l’hiver et trop chaud l’été (surtout dans les salles informatiques) ! Nous verrons par la suite, quelles sont les causes réelles de ces problèmes…

Bâtiment de cours Lakanal

3

4. Et les autres bâtiments ? L’EPF, c’est en tout 3 sites et 7 bâtiments différents. Pourquoi ne pas s’intéresser à tous ? Nos raisons : 





le site Trévise ne sera pas intégré au projet final (en effet, la construction du nouveau bâtiment a pour but de cesser la location de ces bâtiments à la Mairie de Sceaux), nous ne le prendrons pas en compte dans notre étude ; La cafétéria du site Lakanal a été construite en 2002 : nous supposerons que la construction a été réalisée avec les techniques d’isolation de l’époque et que ce bâtiment ne présente donc pas de problème énergétique particulier ; Concernant le site Poincaré, le plus gros des bâtiments a été rénové en 1999. Nous ferons donc l’hypothèse qu’il est bien isolé thermiquement et qu’il ne possède pas de défaut important.

●

●

●

Pour commencer notre étude et savoir sur quoi se pencher tout particulièrement, il nous était impératif de bien connaître nos bâtiments de cours. Un important travail de visite et d’observation a dû être mené pour connaître l’école sous le moindre détail…

●

4

●

●

A la découverte de nos locaux A l’EPF, un petit groupe d’étudiants a attiré l’attention et intrigué tout le monde : muni de grands plans, de mètre et de tournevis, notre groupe « rénovation » partait à la recherche d’informations pour connaître l’état de l’existant ! Car si nous venons tous les jours dans nos locaux et que nous avons tous les 6 l’impression de les connaître par cœur, un important travail de recherche a dû être effectué : prospection d’indices concernant l’isolation des murs ou des plafonds, diverses mesures de portes, de fenêtres… Notre principal problème : c’est que nous travaillons sur un bâtiment construit il y a plus de 20 ans où les matériaux utilisés semblent aujourd’hui inconnus de tous… Voici donc le résultat de nos observations, pour certains matériaux que nous n’avons pu voir (à défaut de pouvoir « faire des trous » !), plusieurs hypothèses ont été réalisées.

I.

Les secrets de l’EPF 1. L’isolation des différents types murs a) Les murs de salles et amphis

Pour connaître l’isolation des murs (celle de tous les murs des salles et amphis), nous avons démonté les prises à deux endroits différents : en amphi A et en salle 5L du site Lakanal. L’isolation intérieure que nous avons observé est la même : il s’agit tout d’abord de d’une plaque de plâtre suivie de 6 cm de laine de verre puis d’une nouvelle plaque de plâtre. C’est ce que nous avons pu voir et mesurer.



1ière hypothèse :

Amphi B : à l’extérieur, les « sandwichs »

Plâtre Sandwich 1 cm

C’est la grande inconnue de l’isolation des murs ! Le bâtiment étant construit suivant une structure métallique et l’épaisseur totale des murs étant de 20 cm, nous avons donc considéré que cette zone inconnue était constituée d’air.

1 cm

? 6 cm

5 cm

Laine de verre

Mousse

Zone inconnue : considérée comme une lame d’air

A l’extérieur du bâtiment, sous la salle 6L, nous avons pu voir l’isolation extérieure : il s’agit de la superposition d’une couche de tôle, d’une couche de mousse et d’une couche de tôle, aussi appelée « sandwich » : PROMISOL 1003 B (Cf. annexe 1).

5

Récapitulatif : Matériau Plâtre Laine de verre Air Sandwich

Epaisseur (cm) 2 6 7 (hypothèse) 5

Conductivité thermique (W.m-1.°C-1) 0,40 0,04 0,024 0,025

Calcul de 𝑼𝒎𝒖𝒓 : 𝑅𝑡ℎ = 𝑅𝑠𝑖 + ∑ 𝑖

𝑒𝑖 + 𝑅𝑠𝑒 𝜆𝑖

𝑅𝑠𝑒 + 𝑅𝑠𝑖 = 0,17 (Pour des parois verticales) 𝑅𝑡ℎ =

0,02 0,06 0,07 0,05 + + + + 0,17 = 6,64 𝑚². °𝐶. 𝑊 −1 0,40 0,04 0,024 0,025

𝑈𝑚𝑢𝑟 =

1 𝑅𝑡ℎ

= 0,15 𝑊. °𝐶 −1 . 𝑚−2

Cette valeur semble être largement optimiste ! Faisons donc attention à ce résultat : il est représentatif des murs tels qu’ils étaient à l’état initial : ils ont aujourd’hui 21 ans en réalité ! Nous ne connaissons pas leur état actuel, ni si leurs propriétés thermiques sont toujours aussi performantes, ou s’ils sont toujours bien disposés… De plus, il ne prend pas en compte la structure métallique… Une campagne de mesure de température en hiver est impérative pour connaître la vraie valeur de ce coefficient ! 

2ième hypothèse :

On va considérer que la zone inconnue est du polystyrène expansé. Voici le nouveau calcul de 𝑈𝑚𝑢𝑟 𝑅𝑡ℎ =

0,02 0,06 0,07 0,05 + + + + 0,17 = 6,05 𝑚². °𝐶. 𝑊 −1 0,40 0,04 0,03 0,025

𝑈𝑚𝑢𝑟 =

1 = 0,17 𝑊. °𝐶 −1 . 𝑚−2 𝑅𝑡ℎ

Il s’agit d’une valeur à peine plus élevée que celle trouvée pour une hypothèse avec une lame d’air ! Cela semble donc encore trop faible…

6



3ième hypothèse :

On suppose que la configuration des murs est la suivante :

Poutre « Sandwich » Lame d’air

Laine de verre Plâtre Flux Le flux de chaleur est donc divisé : il passe soit par la lame d’air, soit par la poutre en acier. Ce schéma correspond à une disposition des résistances thermiques en parallèle. Récapitulatif :

Matériau Plâtre Laine de verre Air Poutre (acier) Sandwich

Epaisseur (cm) 2 6 7 (hypothèse) 7 5

Conductivité thermique (W.m-1.°C-1) 0,40 0,04 0,024 60 0,025

On calcule d’abord la résistance équivalente qui correspond à la mise en parallèle de la poutre avec la lame d’air : 1 1 1 0,024 60 = + = + = 857,5 𝑊. °𝐶 −1 . 𝑚−2 𝑅𝑒𝑞 𝑅𝑎𝑖𝑟 𝑅𝑎𝑐𝑖𝑒𝑟 0,07 0,07 𝑅𝑒𝑞 = 𝑅𝑡ℎ =

1 = 0,00117 𝑚². °𝐶. 𝑊 −1 857,49

0,02 0,06 0,05 + + 0,00117 + + 0,17 = 3,72 𝑚². °𝐶. 𝑊 −1 0,40 0,04 0,025 1

𝑈𝑚𝑢𝑟𝑠 = 𝑅 = 𝟎, 𝟐𝟕 𝑾. °𝑪−𝟏 . 𝒎−𝟐 𝑡ℎ

On retiendra cette solution qui semble plus raisonnable ! Pour les toits, on a fait l’hypothèse que l’isolation était identique (même si 𝑅𝑠𝑖 + 𝑅𝑠𝑒 = 0,14 , le calcul de 𝑈𝑡𝑜𝑖𝑡𝑠 donne la même valeur).

7

b) Les murs en briques

Ce sont les murs de la « tour » entre les deux amphis du site Lakanal : il s’agit des murs liés à la cage d’ascenseur, aux toilettes et à certains bureaux. Nous n’avons pu observer réellement de quoi étaient composés ces murs, le schéma suivant résulte de ce que les plans nous ont appris : Briques Ces murs sont constitués de la superposition d’une couche de briques, puis d’une couche de laine de verre et enfin une couche de briques. Ces murs ne semblent pas a priori très bien isolés comparés aux précédents, mais ils ne représentent pas une surface très importante. De plus, la plupart des salles sur lesquelles ces murs donnent n’ont pas besoin d’être chauffées (ascenseur). Cependant, il sera important de traiter les défauts au niveau des différents bureaux.

6 cm

7 cm

7 cm

Laine de verre

Récapitulatif : Matériau Briques Laine de verre

Epaisseur (cm) 7 (deux fois) 6

Conductivité thermique (W.m-1.°C-1) 0,52 0,04

Calcul de 𝑼𝒃𝒓𝒊𝒒𝒖𝒆𝒔 : 𝑅𝑡ℎ =

0,07 × 2 0,06 + + 0,17 = 1,94 𝑚². °𝐶. 𝑊 −1 0,52 0,04

𝑈𝑏𝑟𝑖𝑞𝑢𝑒𝑠 =

8

1 = 𝟎, 𝟓𝟐 𝑾. °𝑪−𝟏 . 𝒎−𝟐 𝑅𝑡ℎ

2. L’isolation des plafonds a) Les plafonds intérieurs

Nous avons observé l’isolation en montant sur les tables des amphis ! Il s’agit de la même isolation pour les plafonds du rez-de-chaussée et du premier étage à l’intérieur du bâtiment. Voici un schéma récapitulatif de ce que nous avons vu :

Plafond rez-de-chaussée et premier étage

Du béton, très certainement

? 14 cm

20 cm

Ce dessin représente une coupe verticale du plafond reliant 2 étages du bâtiment : il s’agit de la même technique d’isolation pour tous les plafonds de toutes les salles du rez-de-chaussée et du premier étage. L’isolation du dernier étage est différente, mais nous n’avons pas pu voir l’isolation (à moins de pouvoir faire des trous !). Le calcul de R et U ne sera pas effectué, cela ne servant pas pour la suite des calculs…

Acier 8,5 cm

5 cm

Isolant : laine de verre de 3 cm d’épaisseur protégée dans du plastique de type « sac poubelle »

Air

Plaque acier

9

en

b) L’isolation des plafonds donnant sur l’extérieur

Voici le type d’isolation situé au-dessus du préau à côté de l’amphi B (audessus, on trouve la salle 6L) et au-dessus du garage à vélo (sous la salle 1L) : elle ressemble à la précédente sauf qu’il n’y a plus de laine de verre. Elle a été remplacée par de la cellulose, il reste à voir ce que cela donne au niveau de l’isolation…

Plafond extérieur du préau

Du béton, très certainement

Acier 8,5 cm

14 cm

20 cm

Cellulose : sur une épaisseur de 4,5 cm environ

?

5 cm

Plaque acier

Récapitulatif :

Matériau Cellulose Acier Béton

Epaisseur (cm) 4,5 1 20 (hypothèse)

Conductivité thermique (W.m-1.°C-1) 0,045 200 1,8

Calcul de 𝑼𝒑𝒓é𝒂𝒖 ∶ 𝑅𝑡ℎ,𝑝𝑟é𝑎𝑢 =

0,045 0,01 0,2 + + + 0,21 = 1,32 𝑚². °𝐶. 𝑊 −1 0,045 200 1,8

𝑈𝑝𝑟é𝑎𝑢 = 𝟎, 𝟕𝟔 𝑾. °𝑪−𝟏 . 𝒎−𝟐

10

en

3. Le plancher bas D’après les plans, le plancher bas n’est pas isolé et il est constitué par 15 cm de béton. Calcul de b : 𝑏=

𝜃𝑖 − 𝜃𝑠𝑜𝑙  𝜃𝑖 − 𝜃𝑒

𝑏=

19−5 19−(−7)

= 0,54 Pour effectuer ce calcul, on a fait l’hypothèse que le sol était à une température de 5°C en hiver (en s’inspirant de la courbe ci-contre).

Calcul de 𝑼𝒑𝒍𝒂𝒏𝒄𝒉𝒆𝒓𝒃𝒂𝒔 : 𝑅𝑡ℎ = 𝑅𝑠𝑖 + 𝑅𝑠𝑒 +

𝑒𝑏é𝑡𝑜𝑛 = 0,30 𝑚². °𝐶. 𝑊 −1 𝜆𝑏é𝑡𝑜𝑛

𝑈𝑝𝑙𝑎𝑛𝑐ℎ𝑒𝑟𝑏𝑎𝑠 = 𝟑, 𝟐 𝑾. °𝑪−𝟏 . 𝒎−𝟐

Remarque : on a choisi : 𝑅𝑠𝑖 + 𝑅𝑠𝑒 = 0,21 Ce qui correspond à un flux vertical descendant donnant sur l’extérieur, c’est-à-dire de l’air. Or il s’agit en réalité de terre, meilleur isolant thermique que l’air et qui n’a pas une température aussi faible même en hiver. Le coefficient Uplancherbas apparaît donc plus élevé que ce qu’il devrait être normalement.

11

4. La visite des toits Pendant notre période de découverte de l’école, il est nous paru intéressant de visiter l’EPF de bas en haut, grâce à Mme Lacombe et M. Megdoud, nous avons pu visiter les toits de l’école avec le groupe « panneaux photovoltaïques ». Voici quelques clichés : La visite nous a permis d’apprendre 2 informations principales sur les toits de l’école : 



II.

Les toits sont recouverts de tôle : il est impossible de connaître l’isolation du bâtiment juste « par la vue ». N’ayant pas d’autres informations, nous avons donc fait l’hypothèse que l’isolation des toits était la même que celle des murs, ce que semblent aussi confirmer les plans… Il y a sur le toit un espace dédié aux ventilateurs. S’il s’avère que la ventilation est à changer, on pourra mettre les installations nécessaires à cet endroit.

Les toits du bâtiment Lakanal

La visite des combles et les premières observations

Les combles sont le point faible thermique d’un bâtiment. S’ils ne sont pas isolés, ils représentent 30% des déperditions de chaleur. Voici nos constatations et propositions concernant les combles de l’EPF.

1. Lakanal La villa Lakanal dispose de combles habitables mais non isolés. Ils ne sont utilisés que pour stocker du matériel. Aux vues de son usage d’entrepôt, nous recommandons une isolation sous toiture afin de pouvoir toujours profiter de cet espace. Cette isolation intérieure des rampants est une opération qui nécessite le doublage préliminaire du plafond rampant. L'isolant est rapporté ensuite sur cevilla plafond. Les combles de la Lakanal : stockage de matériel

12

Isolation des combles habitables (Source : ADEME)

2. Poincaré Les combles de la villa principale du site Poincaré ne sont pas exploités. Ils sont isolés au niveau du sol par une couche de laine de verre de 10 cm protégée par un film parevapeur. Il n’est pas nécessaire d’effectuer des changements sur cette partie.

Combles isolés de la villa principale de Poincaré

Calculons maintenant la résistance thermique de l’isolation des combles de la villa Poincaré : elle n’est constituée que d’un matériau, d’où : 𝑅𝑡ℎ =

0,10 0.04

= 2.5 𝑚². °𝐶. 𝑊 −1

𝑈𝑝𝑙𝑎𝑛𝑐ℎ𝑒𝑟 = 𝟎. 𝟒 𝑾. °𝑪−𝟏 . 𝒎−𝟐

3. Villa secondaire de Poincaré : La petite villa du site Poincaré dispose de combles non isolés, et comporte même des ouvertures directes sur l’extérieur. Elles ne sont pas utilisées (seuls quelques tables y sont entreposées), aussi nous proposons une isolation par le sol du même type que celle des combles de la villa principale. Pour une isolation sur plancher, les procédés envisageables ici sont : Combles de la villa secondaire

Ouverture visible dans le plafond des combles !

 isolant en rouleaux, surfacés d’un parevapeur (type laine de verre comme dans les combles de la villa principale) ;  isolants en panneaux disposés bord à bord sur le plancher.

Isolation des combles perdus (Source : ADEME)

13

Etude réglementaire I.

Les promesses

Face à ce constat sur l’environnement, une prise de conscience de l’ensemble des décideurs politiques, des industriels et des citoyens pour favoriser la mise en place de nouveaux moyens de production d’énergie, plus propres et respectueux de l’environnement est primordiale. En associant le développement des énergies renouvelables (soleil, vent, biomasse, …) aux économies d’énergie, il est possible de lutter contre l’effet de serre et le changement climatique. De l’été à l’automne 2007, le Grenelle de l’environnement donne une nouvelle impulsion. Le gouvernement français a ainsi retenu plusieurs propositions de ce grenelle : 

 

Objectif européen des « 3x20 » du Conseil Européen du 8 et 9 mars 2007 avec ses 3 objectifs pour 2020 : réduire de 20% les émissions de CO2, améliorer l’efficacité énergétique de 20% et garantir une part de 20% d’énergies renouvelables dans la consommation globale. Le sommet des chefs d’Etat des 8 et 9 mars 2007 a ratifié ces objectifs qui devront conduire à des plans d’actions nationaux et à des mesures concrètes pour les atteindre ; Principe du « Facteur 4 » : division des émissions françaises d’ici 2050 par 4, pour stabiliser les émissions de gaz à effet de serre au niveau de 1990 ; Augmenter de 20 millions de TEP (Tonne Equivalent Pétrole) la production d’énergie renouvelable en 2020 et de dépasser ainsi une proportion de 20% d’énergies renouvelables dans la consommation finale d’énergie.

En tant que premiers consommateurs d’énergie, les secteurs des transports et du bâtiment sont immédiatement concernés.

II.

La part de responsabilité du secteur du bâtiment

Le secteur de bâtiment est un gros consommateur d’énergie ! Avant 1975, les bâtiments étaient construits sans aucune isolation ! Avec 30 millions de logements en France, 800 millions de m² en tertiaire : cela représente 43 % de l’énergie consommée et une demi-tonne de carbone par an et par habitant ! Il s’agit donc d’un secteur dans lequel des progrès restent à faire… Dans cette optique, les performances énergétiques des bâtiments sont aujourd’hui soumises à une réglementation :  

Réglementation pour les bâtiments neufs qui doit changer tous les 5 ans : actuellement, la RT 2005 est en vigueur ; Réglementation pour la réhabilitation des bâtiments existants. Il s’agit bien d’une démarche de développement durable : il faut aussi penser à l’existant et rénover notre parc de bâtiments actuels.

Ainsi, même pour la rénovation, on ne peut pas faire ce que l’on veut ! Voyons donc ce à quoi nous sommes contraints.

14

III.

La « RT existant »

Ou la Réglementation Thermique qui s’applique aux bâtiments existants.

1. Pourquoi la « RT existant » s’applique à l’EPF ? L’EPF va subir des travaux de rénovation : la « RT existant » est incontournable. Reste à voir maintenant quel type de réglementation appliquer en fonction des caractéristiques de nos locaux :

Surface

Surface

1000 m²

Coût des travaux de rénovation thermique 25 % de la valeur

Coût des travaux de rénovation thermique 25 % de la valeur

du bâtiment

du bâtiment

1948

RT « globale » : on applique la RT 2005 comme si c’était du neuf. Seul problème : cette réglementation est toute nouvelle, le logiciel de calcul ne sera disponible qu’à partir de septembre 2009.

1000 m²

1948

RT « élément par élément » : on travaille sur chaque poste du bâtiment séparément : le bâti (l’isolation, les fenêtres, …), la ventilation, la climatisation, …

●

●

●

Et pour l’EPF ? ●

●

● Les locaux de l’EPF représentent une surface d’environ 1371 m² et le bâtiment date de 1987. Nous ne connaissons pas actuellement la valeur du bâtiment et le logiciel de calcul de la RT globale n’est pas disponible (les calculs de ce logiciel sont extrêmement fastidieux à réaliser « à la main »). A priori, la méthode qui nous convient est donc celle de la « RT élément par élément ».

15

2. « La règle des 3C » Pour faire cette étude « élément par élément », l’outil des « 3C » nous est utile pour savoir sur quels points se focaliser ainsi que sur quels critères agir. La « règle des 3C », c’est le respect simultané de : 

La Consommation : 𝐶𝑒𝑝 ≤ 𝐶𝑒𝑝 𝑟é𝑓 𝐶𝑒𝑝 ≤ 30% 𝐶𝑒𝑝 (𝑎𝑣𝑎𝑛𝑡 𝑡𝑟𝑎𝑣𝑎𝑢𝑥)



Du Confort d’été : 𝑇𝑖𝑐 ≤ 𝑇𝑖𝑐 𝑟é𝑓



L’EPF n’étant pas occupée pendant les mois de juillet/août, nous négligerons ce critère.

Des Caractéristiques thermiques minimales : ou « les garde fous »  Pour tous les composants de l’enveloppe : parois, menuiseries, ponts thermiques ;  Pour tous les systèmes : ventilation, chauffage, ECS.

3. Ce qu’il faut prendre en compte pour l’EPF Voici les aspects règlementaires issus de l’Arrêté du 3 mai 2007 relatif aux caractéristiques thermiques et à la performance énergétique des bâtiments existants. La réhabilitation thermique du parc immobilier existant est soumise à une réglementation, dont voici ici les points qui s’appliquent aux bâtiments de l’EPF.

a) Les murs et parois opaques:

Le décret du 3 mai 2007 impose des résistances thermiques minimales pour les surfaces supérieures à 0,5 m2 :  

16

Murs donnant sur l’extérieur : Rmin=2,3 m2.K/W ; soit un coefficient de transmission thermique de U=0,43 W/m2.K Plafond de combles perdues (cas des combles de la villa Lakanal) : Rmin=4,5 m2.K/W ; soit U=0,22 W/m2.K

b) Les surfaces vitrées : 

Le matériel :

Le coefficient de transmission thermique maximal imposé est Uw=2,4 W/m2.K. De plus, le coefficient Ug du vitrage lui-même doit être inférieur à 2W/m²K. Le type de vitrage est aussi préconisé par la règlementation. Pour les fenêtres à menuiserie PVC ou bois, sans volet, on doit utiliser du double vitrage peu émissif à isolation renforcée (VIR) avec une lame de 10 à 12 mm d’air ou 8 à 10 mm de gaz rare (argon, krypton). 

Les protections solaires :

Les protections solaires actuellement en place devront être remplacées et non pas éliminées. Les fenêtres du toit (notamment les verrières des salles 2L, 3L et 5L) devront être équipées de protections solaires mobiles qui apporteraient un facteur solaire de 0,15. c) La ventilation :

La ventilation mise en place devra avoir une consommation maximale de 0,3 Wh/m3 (ou éventuellement 0,45 Wh/m3 dans le cas d’utilisation de filtres à haute efficacité (classes F5 à F9) : filtres à poches, filtres plissés). Dans le cas d’un bâtiment d’enseignement, tel que celui de l’EPF, un dispositif de régulation automatique des débits d’occupation et d’inoccupation devra être mis en place, pour gérer la ventilation.

IV.

Ce qui ne va pas…

Faisons maintenant la comparaison entre ce qu’on a à l’EPF et ce que la réglementation « RT existant » nous impose pour la rénovation :

Murs extérieurs Plafond de combles perdus Fenêtres Ventilation

Coefficient à l’EPF Rmurs=3,72 m2.K.W-1