L'efficacité énergétique du bâtiment
Optimiser les performances énergétiques, le confort et la valeur des bâtiments tertiaires et industriels
Richard Franck
Guy Jover
Frank Hovorka
Eyrolles
Préface19
Introduction20
Domaine d'application20
À qui s'adresse cet ouvrage ?20
Contenu22
Mode d'emploi22
Partie 1
Les bases23
1 | Définitions et conventions de vocabulaire24
2 | Les bases techniques26
2.1 Les consommations énergétiques du bâtiment
26
Différentes natures de consommations d'énergie26
Poids relatif des différentes consommations d'énergie29
Ratios en kWh/m2 : de quel kWh et de quel m2 s'agit-il ?29
Données statistiques de consommation des bâtiments.32
Différences entre puissance et consommation32
2.2 Les cibles de performance énergétique du bâtiment
33
Cibles de performance dans le bâtiment neuf33
Cibles de performance des projets de rénovation34
Calculs réglementaires, simulations et consommations réelles37
2.3. Les émissions de gaz à effet de serre du bâtiment
38
Différentes natures d'émissions de gaz à effet de serre39
Poids relatif des différentes émissions de CO243
KgCO2/m2.an : de quel CO2 s'agit-il ?41
2.4. Énergies renouvelables, de récupération et techniques à haut rendement
45
Définitions45
Notions particulières46
Description succincte par technologie51
3 | La qualité du bâtiment59
3.1. Confort, santé et productivité des occupants
59
Notions de base sur le confort59
Impacts du confort sur la santé et la productivité60
Relations entre confort et consommations d'énergie62
Des normes pour cadrer les conditions de confort64
Concilier confort et réglementation sur les températures64
3.2. Qualité d'usage, obsolescence et valeur verte
67
Qualité d'usage67
Obsolescence67
Valeur verte68
Partie 2
La stratégie énergétique69
4 | Pourquoi une stratégie énergétique ?70
4.1. Facteurs externes à l'organisme
70
Quatre facteurs externes en pleine évolution70
4.2. Facteur internes à l'organisme
73
Les dix enjeux stratégiques de référence73
La stratégie énergétique créatrice de valeur75
5 | La mise en oeuvre d'une stratégie énergétique77
5.1. Le processus de mise en place de la stratégie
78
5.2. Évaluer son patrimoine et son système de management
79
L'évaluation énergétique du patrimoine bâti79
L'évaluation de la qualité du patrimoine bâti80
L'évaluation du système de management de l'énergie81
5.3. Définir une vision
82
5.4. Évaluer les gisements et les potentiels
82
5.5. Définir les critères de décision
83
5.6. Tester des scénarios et des cibles énergétiques
86
Quel périmètre pour des scénarios énergétiques ?86
Étude de scénarios énergétiques86
Les cibles87
Le choix du scénario87
5.7. Élaborer le plan d'actions stratégique
87
5.8. La stratégie de communication
89
Partie 3
Maîtrise de l'énergie dans les bâtiments existants91
6 | La maîtrise des données92
6.1. Les données de patrimoine
92
6.2. Les données de consommation
93
6.3. Les conditions d'usage et de confort
93
7 | Campagnes d'audits énergétiques94
7.1. Audit énergétique d'un bâtiment tertiaire
94
Les familles d'actions94
Le plan d'actions95
7.2. Audit énergétique d'un bâtiment industriel
96
7.3. Préparation d'un audit énergétique
96
Rassemblement des données96
Quelles compétences mobiliser pour réaliser un audit ?96
Désignation et implication des interlocuteur internes98
Les facteurs de non-qualité de l'audit98
7.4. Réalisation d'un audit énergétique
98
Phase 1 : préparation de l'offre98
Phase 2 : collecte des données et mesures101
Phase 3 : études102
Phase 4 : restitution102
7.5. De l'audit d'un bâtiment à l'audit d'un patrimoine
103
Nécessité d'une approche globale103
Une approche adaptée à l'importance du patrimoine105
Audit énergétique à l'échelle d'une zone105
7.6. Fréquence des campagnes d'audits énergétiques
106
8 | Supervision des consommations d'énergie107
8.1. Maîtrise de la mesure et de l'information
107
8.2. Le plan de comptage
108
L'implantation des compteurs108
Le choix des compteurs111
8.3. Les indicateurs et tableaux de bord
111
Le choix des indicateurs111
Les tableaux de bord112
Convention d'élaboration des tableaux de bord112
8.4 Le système de supervision
113
L'ancrage du système dans la démarche de MdE113
La dimension managériale du système114
L'approche technique114
8.5. Mise en oeuvre d'un projet du supervision
118
Un projet transversal118
Management des acteurs121
Phasage du plan de comptage121
Cahier des charges de la supervision121
8.6. Approche économique du projet de supervision
121
Ordres de grandeur des coûts121
Ordres de grandeur des gains122
Tiers investissement123
9 | Optimisation de l'exploitation des bâtiments124
9.1. Des gisements importants et très accessibles
124
9.2. Les actions
125
Exploitation125
Maintenance125
9.3. Relations avec les occupants et bail vert
126
Gestion des charges énergétiques des occupants126
Concertation entre propriétaires et occupants126
Bail vert127
9.4. Gestion des contrats d'achat d'énergie
127
Optimisation de la puissance souscrite127
Le consommateur payeur129
9.5. Externalisation de l'exploitation et de la maintenance
130
9.6. Sous-traitance partielle de la démarche de MdE
132
Accompagnement de la démarche de MdE132
Rétro-commissionnement des installations132
10 | Plans d'investissement spécifiques à la MdE134
10.1. Élaboration et suivi d'un plan d'investissement
134
Un système structuré d'acquisition des informations134
Les motivations et objectifs du plan d'investissement135
Le périmètre du plan d'investissement135
Le construction du plan d'investissement136
La gestion dynamique du plan d'investissement137
10.2. Financement et gestion budgétaire du plan
138
Réservations budgétaires décentralisées139
Réservation budgétaire centralisée139
Système budgétaire incitatif140
Système de financement par les économies d'énergie140
Internal contracting ou intracting140
10.3. Contrats de performance ou de partenariat énergétique
143
Principe du CPE143
Profils des prestataires144
Différentes formules de contrat144
Mise en place et suivi d'un CPE146
Avantages et inconvénients des différentes formules148
11 | Investissements non spécifiques à la MdE151
11.1. Procédures
151
11.2. Référentiels
152
Partie 4
Maîtrise de l'énergie dans les projets neufs et en rénovation lourde153
12 | À quoi vont ressembler les bâtiments performants154
12.1. Le cadre réglementaire
154
L'historique des évolutions réglementaires154
Distorsions entre calculs réglementaires et consommations réelles156
12.2. Les labels et certifications
158
Les labels énergie158
Les certifications environnementales160
Les labels énergie de demain160
12.3. Du mauvais usage de la réglementation et des labels
163
Une conception uniquement guidée par la réglementation164
Impacts sur les consommations et le confort164
12.4. Les leviers de performance énergétique dans le neuf
166
Confort et bioclimatique166
Performances de l'enveloppe169
Sources d'énergie169
Systèmes énergétiques169
Moyens de mesure et de comptage170
Au final, un bâtiment performant et confortable170
12.5. Les leviers de performance énergétique en rénovation
170
Rénovation avec amélioration des façades170
Rénovation avec remplacement des façades172
13 | Architecture et techniques : les points de vigilance173
13.1. Choix architecturaux
173
Les apports de lumière naturelle173
Les espaces tampons175
La forme, l'orientation et la profondeur du bâtiment177
Les protections solaires en façade179
Choix des couleurs en intérieur et en façade183
Les accès et les déplacements verticaux184
L'isolation et les ponts thermiques185
La ventilation naturelle186
Le freecooling187
Une conception qui évite ou limite l'usage de la climatisation188
13.2. Flexibilité et évolutivité des bâtiments
190
Flexibilité190
Évolutivité191
13.3. Choix des matériaux et des modes constructifs
192
Un enjeu qui devient important192
Outils d'évaluation de l'énergie grise et du CO2-gris193
Leviers de réduction de l'énergie grise et du CO2-gris194
Choix de scénarios de construction198
L'innovation énergie grise... à coût et délai maîtrisés200
13.4. Choix des systèmes
200
Les moyens de production et de transformation d'énergie201
Les systèmes thermiques201
Les systèmes d'éclairage209
13.5. Sources d'énergie et énergies renouvelables
211
Le recours aux énergies renouvelables211
Raccordement à un réseau213
Pompes à chaleur et chaudières à condensation213
La production combinée de chaleur et d'électricité214
13.6. Systèmes informatiques et bureautiques
214
Part des consommations informatiques et bureautiques215
Les leviers d'économie215
13.7. Automatismes, GTB et gestion à distance
216
Contrôle individuel des conditions de confort217
Automatismes pour l'éclairage217
Automatismes pour la CVC217
Automatismes pour les stores et protections à lames217
Automatismes ou GTB ?219
Les systèmes de gestion à distance219
Les moyens de comptage219
13.8. Préfabrication et industrialisation des bâtiments
222
La préfabrication223
L'industrialisation224
14 | Approche économique des bâtiments performants225
14.1. Données statistiques de l'immobilier tertiaire
225
14.2. Le coût du bâtiment performant
225
Investissements sur les bâtiments neufs225
Investissements en rénovation lourde229
Coûts complémentaires d'études et de suivi de travaux229
Gains énergétiques230
Gains en maintenance232
Impacts sur la rentabilité d'un projet232
14.3. La valeur du bâtiment performant
233
Méthode 1 : économie environnementale233
Méthode 2 : étude des prix de marché233
Méthode 3 : actualisation des flux de trésorerie235
Gains en commercialisation et recettes locatives236
Exemples d'études d'impacts sur la valeur237
Conclusion238
15 | Approche méthodologique des bâtiments performants239
15.1. Importance de la phase amont d'un projet
239
15.2. Rôles et responsabilités de la maîtrise d'ouvrage
240
Les tâches de la maîtrise d'ouvrage en énergie240
Le maître d'ouvrage est-il armé pour ces tâches ?241
15.3. Implication des différents acteurs du projet et mode collaboratif
242
Implication des acteurs de la conception242
Implication de l'exploitant pendant le projet245
Implication des preneurs246
15.4. Impact du type de montage de projet
247
16 | Pilotage du projet de bâtiment performant250
16.1. Phase d'analyse d'opportunité
251
Rénovation lourde ou démolition-reconstruction ?251
Implantation géographique et poids des transports251
Innovation255
16.2. Phase programme
256
Les données257
Les performances259
Les exigences techniques269
Fiche de synthèse des objectifs de performance273
Outils d'évaluation et de suivi énergétique du projet275
16.3. Phase de consultation de maîtrise d'oeuvre
278
Contenu du cahier des charges d'un appel d'offres278
Prestations complémentaires279
Clauses d'engagement de performances énergétiques280
Rémunération de la maîtrise d'oeuvre282
Analyse des offres et négociations284
16.4. Phase d'études
285
16.5. Phase de consultation des entreprises
286
Vérification des cahiers des charges des entreprises286
Déclinaison des clauses de garantie de performance287
Analyse des offres des entreprises287
16.6. Phase de réalisation et de réception des travaux
287
Contrôle de l'enveloppe et des systèmes287
Mise à jour des calculs de performances énergétiques291
16.7. Phase de suivi des performances énergétiques
291
16.8. Le commissionnement énergétique
293
Définition et contenu du commissionnement293
Avantages du commissionnement295
Coûts et gains liés au commissionnement295
Partie 5
Maîtrise de l'énergie en interface entre le bâtiment et les process297
17 | Les gisements globaux en milieu industriel298
17.1. Arborescence simplifiée des consommations
298
Consommation de l'opération élémentaire : C1298
Consommation de la ligne de fabrication : C2298
Consommation des réseaux : C3299
Consommation des sources : C4299
17.2. Les gisements
299
Définitions299
Analyse par inducteur299
Leviers de performance d'une démarche de MdE globale301
18 | Exploitation des gisements à l'interface302
18.1. Mise en oeuvre sur les installations existantes
302
Dispositions d'ordre général302
Dispositions spécifiques au process303
Dispositions spécifiques à l'interface bâtiment/process303
18.2. Mise en oeuvre sur les projets neufs ou en rénovation
304
Mise au point de l'expression de besoin304
Conception305
18.3. Cas de l'externalisation
306
Partie 6
Maîtrise de l'énergie à l'échelle d'une zone ou d'un territoire309
19 | Performance énergétique des zones ou des quartiers310
19.1. Les thèmes centraux
310
Morphologie urbaine et énergie310
Réseaux et mix énergétique312
19.2. Une approche globale pour des aménagements performants
314
L'expression de besoin315
La conception315
19.3. Les écoquartiers
317
Écoquartier et énergie317
Les labels et certifications318
20 | Morphologies urbaines : les points clés319
20.1. Définir les densités et les formes
319
Les indicateurs319
Exploiter les indicateurs320
20.2. Exploiter la lumière naturelle
321
20.3. Maîtriser les vents
323
20.4. Réduire les îlots de chaleur
327
Conséquences de l'îlot de chaleur en été327
Traitement de l'îlot de chaleur327
20.5. Un impact concret sur le plan masse d'une zone
330
20 | Mix énergétique : les points clés334
21.1. Intérêt intrinsèque des réseaux d'énergie locaux
334
21.2. Récupération et transfert d'énergie thermique
337
Récupération de chaleur337
Transferts thermiques337
21.3. Stockage d'énergie
339
Stockage de chaleur339
Stockage de froid340
Stockage d'électricité341
21.4. Les smart grids
341
21.5. Autonomie énergétique et synergies locales
344
Les synergies externes au cycle de l'énergie344
Vers l'autonomie énergétique locale346
22 | Management d'un projet d'aménagement347
22.1. Schéma directeur énergie
348
Multiplicité d'acteurs et d'intérêts348
Penser local, agir local348
Appropriation du schéma directeur par la collectivité349
AMO énergie351
Le déroulement des études351
Consolidation du schéma directeur énergie retenu352
22.2. Schéma directeur d'urbanisme environnemental
352
22.3. Management ou gouvernance d'un projet d'aménagement
353
Autorité de la collectivité355
Constitution de l'équipe de projet355
Programme du projet d'aménagement356
Partie 7
Les schémas d'organisation et de management359
23 | Organisation énergie360
23.1. Une organisation énergie lisible
363
Rattachement de la structure énergie363
Équilibre entre centralisé et décentralisé365
Équilibre entre missions internes et missions externes366
Positionnement par rapport aux autres entités366
Implication des autres acteurs de l'organisme367
23.2. Fonctions et structures énergie
368
Structure à un niveau369
Structure à deux niveaux369
Structure à trois niveaux370
Structure complétée par des correspondants énergie370
Visibilité et légitimité de la structure énergie371
23.3. Des moyens spécifiquement affectés
371
Dimensionnement des moyens humains371
L'affectation des budgets371
23.4. Des compétences
376
Les nouveaux métiers de la maîtrise de l'énergie376
Évolution des métiers de l'exploitation et de la maintenance377
Gestion des compétences379
23.5 Un effort permanent qui ne tolère aucun relâchement
379
24 | Management de la démarche de MdE382
24.1 Les systèmes d'amélioration continue
382
Principe d'amélioration continue PDCA383
La norme ISO 50001383
Animation de la démarche383
24.2. Management de la démarche de MdE en mode projet
384
Engager une démarche de MdE en mode projet387
Prescriptions d'ordre général388
Décomposition de la démarche de MdE en projets388
Le processus de management d'un projet de MdE389
Conclusion392
L'approche traditionnelle : quinze idées reçues392
Les fondements de la nouvelle approche : cinq éléments de synthèse déterminants395
Bibliographie et sites Internet522
Index527
Annexe I
Fiches de réalisation397
1| Audit énergétique de l'hôtel de département du Bas-Rhin398
2| Campagne d'audits énergétiques de la Caisse des dépôts401
3| La campagne d'audits énergétiques du CEA405
4| Optimisation de l'exploitation des centres commerciaux de la société foncière Hammerson407
5| Gestion du contrat de maintenance des bâtiments de l'OCDE409
6| Contrats d'engagement de performance chez Lorco et Bosch411
7| Garangie d'économie d'énergie pour Technip414
8| Gestion dynamique d'un plan d'investissement Caisse des dépôts/AEW Europe417
9| Fonctionnement de l'intracting à la Ville de Stuttgart421
10| Bâtiment de bureaux Hélianthe, Lyon (69)423
11| Bâtiment de bureaux Woopa, Lyon (69)425
12| Bâtiment de bureaux Cité de l'Environnement, Saint-Priest (69)427
13| Bâtiment de bureaux et de formation Gamba Acoustique, Labège (31)429
14| École primaire Saint-Exupéry, Pantin (93)431
15| Plateformes de courrier Poste Immo433
15| Plateforme de préparation et de distribution du courrier de Montélimar (26)433
15| Plateforme de préparation et de distribution du courrier de Saint-Lô (50)434
16| Bâtiment de bureaux ALLP, Lyon (69)436
17| Bâtiment de bureaux AFI Esca, Strasbourg (67)438
18| Bâtiment de bureaux du journal La Montagne, Clermont-Ferrand (63)440
19| Bâtiment de bureaux Mundo-b, Ixelles (Bruxelles, Belgique)441
20| Bâtiment de bureaux Funky, Munich (Allemagne)443
21| Bâtiment de bureaux ALTOS'Sphère, Bussy-Saint-Martin (77)446
22| Bâtiment de bureaux Phénomène E +, Courbevoie (92)449
23| Bâtiment de bureaux Ecocert, L'Isle-Jourdain (32)451
24| Bâtiment de laboratoire et bureaux de Givaudan France Fragrances, Argenteuil (95)454
25| Bâtiment de bureaux Australia, Montigny-le-Bretonneux (78)456
26| Tour de bureaux PB6, la Défense, Puteaux (92)457
27| Le système de gestion à distance de GA460
28| Bâtiment de bureaux Altaï, Tremblay-en-France (93)462
29| Valeur verte du bâtiment Franklin, Paris (75)464
30| Implication de l'exploitant dans un projet de bâtiment de l'OCDE466
31| Optimisation des consommations de la Cité de l'Environnement après livraison468
32| Pompes à chaleur sur réseau de chaleur470
33| Thermo-frigo-pompes sur réseau de chaleur ou de froid472
34| Thermo-frigo-pompes sur boucle d'échange de Genève474
35| Quatre exemples de quartiers, villes et territoires vers l'autonomie énergétique477
36| Mise en oeuvre de la stratégie énergie de la Ville de Montdidier (80)482
37| La ZAC de Bonne, Grenoble (38)483
Annexe 2
Études de cas487
1| Bosch488
2| Airbus Group493
3| Gecina498
4| Propriétaire de patrimoine immobilier et industriel502
5| Ville de Besançon504
6| Ville de Montpellier510
7| Ville de Stuttgart517