Réglementation

Etude de sensibilité RT 2012 en maison individuelle

Mis à jour le
Découvrez les impacts de 5 paramètres sur les résultats de l'étude thermique d'une maison individuelle type.

Méthode

Dans le cadre d’un projet de construction neuf, une étude thermique réglementaire, conforme aux exigences définies dans l’arrêté du 26 octobre 2010 relatif aux caractéristiques thermiques et aux exigences de performance énergétique des bâtiments nouveaux et des parties nouvelles de bâtiments, est obligatoire. Celle-ci s’applique pour tous bâtiments ou parties de bâtiment à usage de bureau et d’enseignement, aux établissements ou parties d’établissement d’accueil de la petite enfance et aux bâtiments ou parties de bâtiment à usage d’habitation ayant une surface supérieure à 50 m².

L’étude réglementaire est réalisée selon la méthode de calcul réglementaire Th-BCE 2012, et les résultats sont calculés à l’aide d’un logiciel d’application évalué. Ce dossier a pour objectif de mettre en avant l’impact de la variation de différents paramètres d’entrée sur les résultats d’une étude réglementaire RT 2012 en maison individuelle.

Pour ce faire, les différents paramètres sélectionnés ont été appliqués à un même bâtiment de base. Les calculs ont ensuite été réalisés en modifiant les valeurs de chaque paramètre (toujours sur le même bâtiment). Les résultats sont présentés sous forme de graphiques et font l’objet d’une analyse spécifique et commentée. Les calculs ont été effectués à l’aide du logiciel réglementaire U22Win de Perrenoud (version 5.0.37 du 28/04/2014), sur trois zones climatiques (H1a, H2b et H3). Lorsque les résultats ont la même tendance pour les trois zones climatiques, il a été fait le choix de ne présenter que ceux d’une zone, pour plus de lisibilité.

Bâtiment étudié

Pour réaliser l’étude de sensibilité, le bâtiment suivant (représentatif des tendances du marché) a été choisi comme bâtiment de base :

Type : Maison individuelle 
Typologie : T4 
Surface habitable : 98,11 m² 
Hauteur sous plafond : 2,5 m 
Nombre de niveaux : 2 
Surface vitrée : 16,48 m² 
Structure : Béton aggloméré (200 mm) 
Isolation 
Murs : ITI, Laine de verre GR32 - 100 mm – R : 3,15 m².K/W 
Plancher bas : TMS – 100 mm – R : 4,65 m².K/W 
Plancher haut : Laine soufflée – 415 mm – R : 9 m².K/W 
Type d’émetteur : Radiateur à eau chaude 
Perméabilité : 0,6 m3/(h.m²)

Fig 1- Plan de façade du bâtiment (Nord-Sud-Est-Ouest)
Fig 2 Plan rez-de-chaussée
Fig 2 Plan rez-de-chaussée
Fig 3 Plan R+1

Orientation des surfaces vitrées

L’orientation du bâtiment et des surfaces vitrées peuvent avoir un impact important sur les besoins de chauffage, d’éclairage et sur le confort d’été du fait des apports solaires.

Résultats H2b

Impact de l'orientation des surfaces vitrées
En quelques mots 

Le choix de l’orientation d’un bâtiment impacte en premier lieu le besoin de chauffage et donc la consommation associée (Cep chauffage). En fonction des surfaces vitrées et de leur orientation, l’impact sur le besoin de chauffage sera plus ou moins important. Par exemple pour le cas numéro 3, la façade sud ne dispose d’aucun vitrage ;  le Cep chauffage est donc plus important (+7% par rapport au cas numéro 4). Pour cette étude, l’orientation n’a pas eu d’impact sur les besoins d’éclairage et aucun inconfort d'été n’a été relevé (Tic<Tic réf).

Analyse 


Les simulations confirment que l’orientation sud de la plus grande surface vitrée (cas 4) est la plus optimale. Elle permet de gagner 5% sur le Bbio par rapport à l’orientation 3 (la plus défavorable). Ce gain est dû aux apports solaires qui permettent de participer aux besoins de chauffage et entraînent un gain de 7% sur la consommation associée (par rapport à l’orientation 3). L’orientation 3 est la plus défavorable car elle ne bénéficie d’aucune ouverture au sud et donc d’aucun apport solaire direct.

A noter que dans le cas de l’orientation 2, le Cep chauffage est plus important que pour l’orientation 1 alors que la surface vitrée orientée sud est supérieure. Cela s’explique par le fait que dans le cas 2, les façades est et ouest disposent d’une surface vitrée de 1,5 m² contre 12 m² dans le cas 1 ; or ces deux façades sont exposées au soleil durant la matinée (est) et la soirée (ouest) et permettent donc de bénéficier d’apports solaires non négligeables.

Ces apports thermiques n’occasionnent aucun inconfort d’été (éventuelle surchauffe) pour l’occupant puisque la température intérieure conventionnelle (Tic) est toujours inférieure à la Tic ref (Tic de 28,7°C pour une Tic réf de 33,4 °C en orientation sud). Cette Tic est similaire quelle que soit l’orientation (+ ou – 0,2 °C).

Dans cette étude réglementaire, l’orientation n’a aucun effet sur le besoin d’éclairage. Cela s’explique du fait que la part d’éclairage naturel est calculée au niveau du groupe (définit paragraphe 1.2 de la méthode Th-BCE) et ce indépendamment de l’orientation. Seul l’accès à l’éclairage naturel doit être défini, ce qui est le cas du bâtiment de cette étude puisqu’il doit répondre à une exigence de surface de baies. La part d’éclairage est ensuite calculée d’après les caractéristiques de ses baies (surface, protection solaire,…) et ne changera pas quelque soit l’orientation.

Variation temporelle des robinets thermostatiques

La variation temporelle exprimée en °C  ou K met en évidence l'influence de la régulation thermostatique et sa précision. Plus cette valeur est faible, plus la valeur de la température ambiante s’approche de celle de consigne à un instant t. Il est possible d’assimiler la variation temporelle à une hystérésis, c'est-à-dire une différence de température entre la température de consigne et les températures auxquelles le régulateur détecte un écart (température de consigne + ou – hystérésis)

Variation temporelle des robinets thermostatiques
Variation temporelle des robinets thermostatiques

Pour cette étude, la variation temporelle a été appliquée à des robinets thermostatiques installés sur des radiateurs à eau chaude.

Résultats H1a

Variation temporelle des robinets thermostatiques- H1a
Variation temporelle des robinets thermostatiques- H1a
En quelques mots 


La variation temporelle impacte principalement les consommations de chauffage, puisqu’elle concerne la régulation terminale du système de chauffage. Le graphique ci-dessus montre également une augmentation de la consommation des auxiliaires liée à l’augmentation de la variation temporelle. Aujourd’hui, les émetteurs équipés de systèmes de régulation ayant une variation temporelle de 0,41 K sont très répandus sur le marché. Le gain amené par l’utilisation d’une technologie ayant une variation temporelle de 0,2 K est de 2 % sur le Cep total par rapport à une variation temporelle de 0,41 K. Il sera donc important d’étudier la différence de prix de ces deux technologies en parallèle des gains apportés sur la facture énergétique. De manière générale, le prix d’une régulation de 0,25 K est d’environ 60 % plus élevé que celui d’une régulation de 0,41 K. A noter que chaque émetteur doit être équipé d’un système de régulation.

Analyse 


En passant d’une variation temporelle de 1 K à 2 K, la consommation de chauffage (Cepchauffage) augmente de 13 %, celle des auxiliaires de distribution (Cepauxiliaires) de 9 % et le Ceptotal de 8 %.

Cela peut s’expliquer de la manière suivante : si la température de consigne est de 19°C et que la variation temporelle est de 2 K, le régulateur détectera un besoin de chauffage à 19-2 = 17 K. L’émetteur va donc délivrer des calories à l’air ambiant et cessera à 19+2 = 21°C. En réduisant la variation temporelle, la différence entre la température de consigne et les températures de mise en marche/arrêt du système de régulation sont également réduites. Plus cette différence sera faible, plus la puissance nécessaire à la mise en température du local sera faible, il en sera de même pour la consommation de chauffage et celle des auxiliaires de distribution. 

Emplacement de la production d'ECS

La génération peut être placée, soit en volume chauffé (cuisine,…) soit hors volume chauffé (garage, cellier,…). Les calculs ont été réalisés pour deux modes de production d’eau chaude sanitaire (instantanée et accumulée) afin d’identifier l’impact lié aux pertes de stockage

Résultats H3

Impact de la position de la production d'ECS - H3

En quelques mots 


La position de la génération a un impact sur les Cep chauffage et ECS. Ils sont plus importants lorsque la génération est située hors volume chauffé (respectivement +8,5 % et +2,6 % pour les solutions accumulée et instantanée hors volume chauffé par rapport aux solutions en volume chauffé). Dans la configuration hors volume chauffé, la différence entre la température ambiante de la pièce où est située la génération et la température d’eau du réseau est plus importante qu’en modélisation en volume chauffé. Les échanges thermiques sont donc favorisés pénalisant ainsi cette configuration. A noter qu’en configuration « volume chauffé », les échanges thermiques peuvent être valorisés puisqu’ils participent aux besoins de chauffage.

Analyse 


L’emplacement de la génération a un impact non négligeable sur le Cep total :

Solution étudiée

Mode de production d'ECS

Emplacement de la génération

Impact sur Cep total

Chaudière à condensation + Kit PV

Instantané

Volume chauffé

Réf

Hors volume chauffée

+2.6%

Accumulé

Volume chauffé

Réf

Hors volume chauffé

+8.5%

 

Impact de la position de la production d'ECS sur le Cep
Impact de la position de la production d'ECS sur le Cep

Cet impact est d’autant plus important dans le cas d’une production d’eau chaude sanitaire accumulée car le ballon doit être maintenu à la température de consigne de 55°C. Dans le cas où la génération est située hors volume chauffé, les échanges thermiques entre le ballon et l’ambiance sont plus importants du fait d’une différence de température plus élevée.

 

Impact de la position de la génération sur la consommation en énergie primaire liée au poste ECS :

Mode de production ECS

Emplacement de la génération

Impact sur le Cep ECS

Accumulé

Volume chauffé

Réf

Hors volume chauffé

+6%

Instantané

Volume chauffé

Aucun impact

Hors volume chauffé

 

Impact de la position générateur sur Cep ECS
Impact de la position générateur sur Cep ECS

L’étude montre que le Cep chauffage est moins élevé dans le cas où la génération est situé en volume chauffé pour les deux types de production d’eau chaude sanitaire. Ce gain s’explique par la valorisation des pertes thermiques de l’installation contribuant aux besoins de chauffage.

Emplacement de la génération

Mode de production

Gain sur le Cep chauffage (vs Hors volume chauffé)

Volume chauffé

Accumulé

13 %

Instantané

5 %

Impact de la position de la production d'ECS sur le Cep
Impact de la position de la production d'ECS sur le Cep

Régulation de chauffage

Dans le logiciel réglementaire, différents choix de régulation de chauffage sont sélectionnables :

  • Horloge à heure fixe : ce mode de régulation correspond à un mode tout ou rien. Il gère les coupures, les relances et les réduits à heures fixes à l’aide d’une horloge.
  • Horloge à heure fixe avec contrôle d’ambiance : ce mode de régulation correspond à une régulation à horloge à heure fixe améliorée. En effet, en plus de gérer les coupures, relances et réduits à heures fixes, elle tient compte des probables apports internes de chaleur. Par exemple si la température de consigne est de 19°C et que la pièce bénéficie d’apports solaires importants, le système de régulation va s’adapter afin d’éviter une éventuelle surchauffe.
  • Optimiseur :  par rapport aux types de régulations précédents qui permettent une coupure et une relance à heures fixes, les optimiseurs font varier le moment de ces dernières en fonction des températures extérieure et intérieure. Lorsque la température extérieure est élevée, le refroidissement du bâtiment sera plus long. Par exemple, si la température ambiante est de 21°C à 12h et que celle souhaitée à 18h est de 19°C le système de régulation tiendra compte de ces informations mesurées et adaptera l’heure de coupure du chauffage afin d’arriver à la température souhaitée en temps et en heure.

Résultats H1a

Impact de la régulation de chauffage - H1a
Impact de la régulation de chauffage - H1a
En quelques mots 


L’utilisation d’un système de régulation « Optimiseur » sera intéressante en cas d’application de réduits et/ou en cas de longues périodes d’inoccupation. Dans le scénario proposé par la méthode de calcul Th-BCE 2012, les durées de réduits et d’absence prolongée permettent d’avoir un gain de 1 % sur la consommation en énergie primaire totale entre la solution optimale (« Optimiseur ») et la solution Horloge à heures fixe. Il sera donc judicieux d’étudier le surcoût engendré par l’achat d’un système de régulation optimisé par rapport au gain apporté sur la facture énergétique.

Analyse 


L’impact du type de régulation du chauffage est très faible (moins de 1 % entre l’optimiseur et l’horloge fixe sur le Cep total). A noter que les calculs sont effectués d’après des scénarii « types » renseignés dans la méthode de calcul Th-BCE 2012. Dans le scénario d’une maison individuelle ou accolée, le chauffage est en mode « normal » (température de consigne  : 19°C) 74 % de l’année. Le mode « réduit » (température de consigne 16°C) quant à lui représente 20 % du temps. Enfin le mode « absence prolongée» (plus de 48h, température de consigne  : à 7°C) est considéré comme actif 6 % du temps. Dans cette méthode de calcul, en mode réduit, les durées de relance sont de :

  • 2h pour les régulations « Horloge à heure fixe » et « Horloge à heure fixe avec contrôle d’ambiance »,
  • 1h pour la régulation « Optimiseur ».
  • En mode « absence prolongée », les durées de relance sont de :
  • 6h pour la régulation « Horloge à heure fixe »,
  • 4h pour la régulation « Horloge à heure fixe avec contrôle d’ambiance »,
  • Entre 0 et 3h en fonction de la température extérieure

D’après ces scénarii, plus les périodes de réduit et d’inoccupation seront nombreuses, plus l’utilisation d’une régulation « Optimiseur » sera pertinente.

VMC

Différents types de ventilations sont modélisables dans l’outil de calcul réglementaire. Pour l’étude de sensibilité, les systèmes étudiées sont les suivants : 

  • Ventilation simple flux Hygro A : Elle associe des bouches d’extractions hygroréglables (débit variable) et des entrées d’air autoréglables (débit fixe).
  • Ventilation simple flux Hygro B : Elle associe des bouches d’extractions hygroréglables et des entrées d’air hygroréglables permettant un gain thermique plus important que la VMC hygro A en limitant les déperditions par entrée d’air.
  • Ventilation double flux : Elle assure le renouvellement d’air tout en participant aux besoins de chauffage. Un échangeur sur l’air extrait permet de récupérer les calories de l’air vicié afin de les transmettre à l’air neuf insufflé dans le logement.

L’impact du choix de la ventilation est différent en fonction de la zone géographique. C’est pourquoi les résultats présentés ci-dessous sont détaillées pour les 3 zones climatiques. A noter que les simulations ont été réalisées avec un système de production de chaleur Chaudière gaz condensation + Kit Photovoltaïque.

Résultats H1a etH2b ( même tendance)

Impact de la VMC - H1a
Impact de la VMC - H2b
En quelques mots 


Quelque soit la zone climatique étudiée, le recours à un système de ventilation double flux permet de réduire les consommations de chauffage. Ce constat reste néanmoins à minorer et ce pour deux raisons :

  • on remarque une augmentation des consommations liées aux auxiliaires de ventilation en raison de l’ajout d’un ventilateur d’insufflation.
  • l’installation d’une ventilation double flux est plus couteuse en termes d’investissement et de maintenance.
Analyse 


L’utilisation de la VMC double flux permet de réduire les besoins de chauffage (13 % pour les zones H1a et H2b par rapport à la VMC simple flux hygro B) car elle réduit fortement les déperditions par renouvellement d’air. Toutefois, l’ajout d’un ventilateur d’insufflation multiplie par 2,5 les consommations d’électricité en énergie primaire liées à la ventilation. Cette consommation n’est pas simplement multipliée par deux (utilisation de deux ventilateurs au lieu d’un) car les puissances de ces derniers ne sont pas égales (modèles différents).

Impact de la VMC

Solution

Gain sur  Cep total H1a

Gain sur Cep total H2b

VMC Simple flux hygro B

Réf

Réf

VMC Double flux

2 %

2 %

VMC Simple flux hygro A

Réf

Réf

VMC Double flux

7.5 %

10 %

Impact de la VMC - H1a et H2b

Résultats H3

Impact de la VMC - H3
En quelques mots 


En zone H3, le recours à un système de ventilation double flux permet également de réduire les consommation de chauffage. Cependant, dans cette zone climatique, la surconsommation induite par l’ajout du ventilateur d’insufflation est plus importante que le gain apporté par l’utilisation de la solution double flux. La VMC simple flux Hygro B est donc plus intéressante en terme de coût et de consommation énergétique.

Analyse 


En zone H3, l’utilisation de la VMC double flux permet de réduire les besoins de chauffage (17,7 % par rapport à la VMC simple flux hygro B). Toutefois comme il est expliqué dans le paragraphe « Analyse » des zones H1a et H2b, l’ajout d’un ventilateur d’insufflation engendre une surconsommation liée au poste ventilation.

En zone H3, la température extérieure est plus élevée que dans les zones H1 et H2. La différence entre les températures intérieure et extérieure est donc plus faible. Le gain apporté par l’utilisation d’une double flux sur le Cep chauffage est inférieur à la surconsommation des auxiliaires liée à l’utilisation de cette solution en zone H3. La VMC simple flux Hygro B est donc plus intéressante en terme de coût et de consommation énergétique.

Impact de la VMC- H3

Solution

Gain sur Cep total

VMC Double flux

Réf

VMC Simple flux hygro B

1.2 %

VMC Simple flux hygro A

Réf

VMC Simple flux hygro B

11 %

Impact de la VMC - H3
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