#10 - Des solutions constructives et énergétiques matures et accessibles !
Dans le bâtiment, il s’agit de consommer moins et mieux l’énergie, de privilégier le recours aux énergies peu émettrices de gaz à effet de serre pour décarboner les usages.
Cet article présente les solutions techniques « sans regret » qui permettent d’atteindre cette décarbonation déclinée par la RE2020, que ce soit côté énergie ou construction. En particulier, pour chauffer et produire l’eau chaude sanitaire des bâtiments, les solutions décarbonées disponibles sont multiples : réseaux de chaleur, bois énergie, solaire thermique et pompes à chaleur (PAC). L’article expose quelques exemples de réalisation pour la maison individuelle et le logement collectif.
Les solutions énergétiques et constructives en maison individuelle
Un large panel de solutions énergétiques matures
Pour respecter les exigences de la RE2020, les équipements resteront majoritairement la chaudière bois, la pompe à chaleur (PAC), un matériel déjà présent sur presque 50% du marché de la maison individuelle depuis la RT2012, et le raccordement à un réseau de chaleur alimenté par des énergies renouvelables. Dans les deux premiers cas, ils seront associés :
- à un chauffe-eau thermodynamique (CET) et des radiateurs électriques performants dans les chambres pour la chaudière biomasse,
- à un CET et/ou avec des panneaux rayonnants, pour la PAC (air/eau double service (chauffage + eau chaude sanitaire), ou air/air multisplits ou monosplits).
Les Bastides Lauragaises, une opération éligible à la RE2020
A Corronsac en Occitanie (figure 1), une maison neuve de 176 m² sur 3 niveaux, a été équipée d’une PAC air/eau pour le chauffage et la production d’eau chaude. Elle a été construite en 2019 avec des matériaux fabriqués localement, bio-sourcés et à coûts maîtrisés. Elle autoconsomme une partie de sa production locale d’électricité et ses performances thermique et environnementale sont « RE2020 compatibles ».
Impact carbone d’une maison individuelle chauffée avec une PAC
Il a été calculé pour une maison R+1 d’une SHAB de 110,7m2 avec 4 chambres, 2 salles de bain et d’une cuisine ouverte sur le séjour, construite en zone H2b et équipée comme indiqué ci-dessous :
Cette maison respecte les exigences de la RE2020 avec un niveau bâti à la limite du seuil maximal du Bbiomax (Bbio=60points), une consommation énergétique de 40,5 kWhep/m2.an (Cep et Cepnr respectivement de -37% et -14% par rapport au seuil maximal), des degrés heures de 414°C.h et un impact carbone des consommations d’énergies de 1,3 kgCO2/m2.an (55kg CO2/m2.an sur la durée de vie selon la méthode dynamique). Son impact carbone « construction » est de 605 kgCO2/m2, sous le seuil maximal de 615 kgCO2/m2, et se décompose (cf. figure 2) en 29% liés à la superstructure en béton et à la toiture, 28% liés au second œuvre, 26% liés aux systèmes CVC et à la plomberie.
Contraints par la règlementation européenne F-Gas qui restreint l’usage des fluides frigorigènes fluorés, les industriels de la PAC choisissent des fluides à plus faible impact environnemental, ce qui réduit la part du fluide frigorigène dans l’indicateur Icconstruction, à 0,01% au minimum et à 5% au maximum, selon le système et le fluide.
Baisser encore les émissions constructives de cette maison est possible si :
- Utilisation plus intensive des fiches individuelles (PEP ou FDES). Notre référence compte près de 45% de données environnementales par défaut,
- Choix d’un second œuvre moins carboné pour atteindre le seuil de 2025,
- Evolution du mode constructif pour atteindre les exigences post 2028.
Les solutions énergétiques et constructives en immeuble collectif
Un panel de solutions énergétiques beaucoup plus variées
Les chaudières gaz double-service, individuelles ou collectives, restent éligibles jusqu’en 2025 comme en RT2012. Puis, elles laisseront la place à des solutions 100% PAC, aux réseaux de chaleur alimentés à plus de 60% par des énergies renouvelables et de récupération, et à des systèmes mixtes (chaudière gaz pour le chauffage des locaux et PAC pour l’eau chaude sanitaire) dans un bâtiment bien isolé.
La PAC air/eau devrait devenir une solution de référence pour le chauffage collectif des locaux et de l’ECS. La PAC air/air, quant à elle, pourrait se placer en chauffage individuel, associé à un CET.
Deux opérations collectives éligibles à la RE2020
Impact carbone d'un logement collectif
Le calcul a été réalisé pour un logement collectif d’une SHAB de 2417m², de 32 appartements dont 76% des logements sont traversants. Cet immeuble, sans ascenseur, possède un parking souterrain sur 2 niveaux. Situé en zone H2b, il est chauffé avec une PAC collective double service.
Cet immeuble, RE2020 compatible, a un besoin bioclimatique inférieur au seuil max (Bbio=64points), une consommation énergétique de 54 kWhep/m2.an (Cep et Cepnr soit respectivement 36% et 22% sous le seuil maximal), des degrés heures de 371°C.h dans la zone traversante et 632°C.h dans la zone non traversante et un impact carbone des consommations d’énergie de 1,7 kgCO2/m2.an (65kg CO2/m2.an), soit 87% sous la limite 2022 (14 kgCO2/m2.an) et 73% sous le seuil 2025 (6,5 kgCO2/m2.an). L’impact carbone construction s’élève à 707 kgCO2/m2 sur 50 ans, inférieur au seuil 2022 (787 kgCO2/m2 sur la durée de vie selon la méthode dynamique) et accessible, avec quelques aménagements, au seuil 2025.
Comme indiqué dans la figure 4 ci-dessous, la superstructure (100% béton avec bardage) et la toiture représentent 47% de cet impact carbone construction, du fait des deux niveaux de parking. Le second œuvre qui a été optimisé (sans surcoût), émet 13% des émissions. Les systèmes CVC et plomberie quant à eux sont responsables de 21% des émissions.
Pour ce projet, des pistes d’améliorations sont identifiées pour réduire davantage l’impact carbone :
- Recourir à une structure décarbonée soit une conception mixte type « bois + béton bas carbone » afin de réduire le lot superstructure,
- Utiliser les fiches individuelles (PEP ou FDES). Plus de 50% des fiches étaient des données environnementales par défaut dans les calculs,
- Opter pour du second œuvre moins carboné (avec surcoût) pour atteindre le seuil de 2028,
- Faire évoluer le mode constructif pour 2031.
La PAC en logement collectif, c’est possible !
A date, seuls 7% des logements collectifs neufs sont chauffés par une PAC et 13% en sont équipés pour l’eau chaude sanitaire. La raison ? La RT2012 n’obligeait pas la présence d’énergie renouvelable dans ces bâtiments contrairement à la maison individuelle. La RE2020 qui pousse le recours à des énergies faiblement carbonées, ouvre la porte aux solutions thermodynamiques matures et adaptées aux logements collectifs.
PAC collectives par bâtiment ou groupe de bâtiments
Les matériels installés aujourd’hui sont multiples :
- PAC air/eau en chauffage seul : la gamme est large avec les équipements et groupes froids réversibles déployés dans le tertiaire. Pour une performance optimale, il est recommandé de choisir des émetteurs basse température (planchers, radiateurs ou ventilo-convecteurs).
- PAC pour la production d’ECS couplée à des ballons de stockage d’ECS : la température de la boucle de distribution est assurée par la PAC, ce qui permet de bénéficier de ses performances et de baisser les consommations d’eau chaude.
- PAC air/eau collective double service (chauffage et ECS) (cf. figure 5) : les industriels préparent l’élargissement de leur gamme avec des produits sur le marché d’ici 2025.
- PAC air/air collective (DRV à débit de réfrigérant variable) : appréciée en tertiaire d’hébergement (hôtellerie, résidences pour personnes âgées), elle convient au logement collectif et assure chauffage, climatisation et ECS.
- PAC eau/eau collective : elle s’installe en proximité de nappe souterraine ou d’un terrain permettant la pose de sondes verticales.
PAC individuelle par logement
Certains acteurs recherchent des solutions pour individualiser les charges. Les enjeux sont de réduire le coût d’achat et d’intégrer les unités extérieures.
- Chauffe-eau thermodynamique : c’est la PAC individuelle la plus installée en collectif. Elle se décline avec les variantes sur l’air extrait par la ventilation ou sur l’air extérieur, raccordées en ventouse concentrique ou sur un conduit collectif d’amenée et de rejet d’air.
- PAC individuelle avec unités extérieures air/eau (figure 6) ou air/air (monosplit, multisplit ou monosplit gainable centralisé avec diffusion en faux-plafond) : elle s’installe en appartement moyennant un espace disponible. L’intégration esthétique et acoustique est assurée par l’ajout de masques, bandeaux verticaux, claustras, coursives. Rappelons que les PAC mises sur le marché répondent à une règlementation acoustique qui impose 65 dB, avec des produits qui descendent déjà sous les 50 dB.
- PAC sans unité extérieure : plusieurs sont proposées avec un raccordement sur l’air extérieur via une ouverture et une grille murale, ou des conduits collectifs d’amenée et de rejet d’air en toiture ou encore grâce à un raccordement sur l’air extrait par la ventilation du logement (figure 7).
La RE 2020 inscrit la France parmi les pays les plus avancés en matière de décarbonation des bâtiments.
L’Europe avec la directive performance énergétique des bâtiments, propose que d’ici 2030, les bâtiments neufs soient « zéro émission », et que déjà en 2027, les bâtiments publics le soient. La communication REpowerEU de mars dernier insiste sur la nécessaire accélération de l’installation de PAC dans les bâtiments, pour réduire notre dépendance aux énergies fossiles.
La RE2020 a franchi le pas de l’unique critère énergétique en énergie primaire, qui ne rime pas avec un faible niveau d’émissions de gaz à effet de serre. Elle a mis en place une métrique sur les émissions de carbone et des exigences de seuils, donnant ainsi un temps d‘avance aux acteurs français pour s’organiser et proposer les solutions constructives et énergétiques de demain.
Les auteures :
Chantal Degand, EDF Pôle Client Services et Territoires, directrice adjointe stratégie et régulation
Nadège Chatagnon, EDF R&D, cheffe de projet Bâtiment et efficacité environnementale
Durca Pathmanathan et Hanaa El Hardouz, EDF R&D, ingénieures chercheuses bâtiment et efficacité environnementale
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