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Le programme HOMES Objectifs , résultats et perspectives

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  1. Le programme HOMES Objectifs , résultats et perspectives COFHUAT – 21 octobre 2011

  2. Agenda : resultats , enjeux et perspectives • Carte d’identité du programme • Les solutions d’efficacité énergétique • Mesurer la performance énergétique réelle • Architecture • Prototypes “concept” • Les sites pilotes : • Objectifs • Resultats • Ce qu’il reste à faire • Enjeux et perspectives

  3. Le plus important programme d’innovation dans le domaine de l’Efficacité Energétique Active des bâtiments en Europe Financé par OSEO HOMES fait partie des 5 premiers projets 2006 de l’AII > 4 ans : septembre 2008 > septembre 2012 > 26 Work Packages – 88 M€ > Equivalent de 120 chercheurs « Doter chaque bâtiment de solutions d’Efficacité énergétique active pour atteindre la meilleure performance énergétique » • Bâtiments résidentiels et tertiaires : • Neuf et existant • Europe

  4. Un programme collaboratif d’innovation avec un consortium couvrant l’écosystème concerné Laboratoires de recherche +7 coopérateurs Pour le moment… HOMES parmi les 5 premiers projets AII en 2006 Démarrage : Septembre 2008 Soutenu par OSEO Ecosystème technologies/composants Ecosystème des usages Ecosystème du bâtiment ( coopérateurs)

  5. Le programme couvre le cycle de vie complet d’une innovation

  6. Agenda : resultats , enjeux et perspectives • Carte d’identité du programme • Les solutions d’efficacité énergétique • Mesurer la performance énergétique réelle • Architecture • Prototypes “concept” • Les sites pilotes : • Objectifs • Resultats • Ce qu’il reste à faire • Enjeux et perspectives

  7. Les solutions d’efficacité énergétique • Les enveloppes et le bâti • Isolation • Inertie • Etanchéité à l’air • Apport lumineux ( vitrage • Choix des équipements techniques • Production (< rendement) • Distribution (> pertes) • Consommation (> consommation) • L’Efficacité Energétique Active • L’optimisation des fonctionnements • La mesure et l’information

  8. La performance énergétique d’un batiment et ses indicateurs = = + Occupant OCCUPANT Confort physique température luminosité QAI accoustique accessibilité Confort psychologique Securité Protection Esthétique,ergo. Acceptabilité des automatismes Activité efficace Disponibilité Flexibilité Communication Ambiance process + Energie utile ou « Demande en énergie » des différents locaux Energie renouvelables % Energy utilisée kWh/m²/an Energie approvisionnée € CO² kWh/m²/an Apports gratuits Consommations production Chaudiere PAc Compteur elec Compteur gaz Vecteurs de distribution Fils elec tuyaux gaines Cool DHW Elec Heat Light Gaz OUE Production renouvelables Eolien, solaire Fuel … 1 énergie approvisionnées par type  services rendus =confort 2 consommations des locaux par applications (résolution incrémentale) 3 énergies utilisées par vecteur  OUE auxiliaires pour le rendement 4 les 3composantes exogènes => meteo occupation activité

  9. Les leviers de l’Efficacité Energétique Active Réduire les besoins énergétiques dans les différents locaux en prenant en compte confort et activité Optimiser l’approvisionnement énergétique des différents vecteurs pour servir ces besoins Optimiser par le contrôle multi-applicatif Améliorer les performances de génération et de distribution, Adapter à la présence et au type d’activité Prendre en compte les apports gratuits Gérer les sources d’énergie sous contraintes du réseau (smart Grid) Impliquer les personnes pour chaque profil : sensibilisation, amélioration, maintenance dans le temps Energy Manager Occupant Propriétaire Maintenance

  10. structure générique OCI* Lien amont Effecteurs Confort Occupation IHB *OCI = Outil Commissionnement Intégrateur

  11. Notre façon de concevoir l’efficacité énergétique active HOMES Controle multifonctionnel Par zone/local Hier Aujourd’ hui Integration amont Connectivity EXTERIEURS BUREAU DU CHEF SALLE REUNION CUISINE OPEN SPACE RESTAURANT HALL D ENTREE CORRIDOR IT ROOM ARCHIVES AMPHITHEATRE VECTEUR ELEC VECTEUR TUYAU Niveau supérieur

  12. Intégration dans d’autres eco-systèmes • HOMES est le Smart building : 3 microgrid cohérents (elec, eau , air) • Consommateurs : les différents locaux • Réduire la demande en prenant en compte confort et activité • optimiser les 3 réseaux d’approvisionnement • Gérer les énergies • Intégrant la problématique production renouvelable • Et le véhicule électrique et ses interactions à la maison, sur le lieu de travail et sur l’équilibre des réseaux elec R P D • Au niveau ecoquartier ou ecocampus ( smart block – ecocities) • Consommateurs : les différents bâtiments • Mutualisation : • de production ex: réseaux de chaleur, • De transport • De renouvelable.. • Au niveau du réseau national (smart GRID) • Consommateurs : bâtiments , villes, régies, quartiers • Equilibrer la production en fonction de la consommation • Gérer la protection et la disponibilité du réseau • Gérer l’équilibre du réseau en sollicitant éventuellement des effacements S R P D S R P D S R P: production R : renouvelable S : Stockage D : réseau de distribution S

  13. La maison de demain sera intelligente mais surtout obéissante • Pilotage automatique des équipements « techniques » • Adaptation à l’occupant des équipements « de confort » • Le bon compromis confort - économies : • Je gère mon confort perçu quand je rentre • La maison gère les économies quand je sors • Mesures et affichages . A quoi ca sert? • Comportement • Achats d’amélioration Schémas de l’architecture multifonctionnelle

  14. Pourquoi le monitoring est du controle actif • Mesure • savoir • Connaitre • Comprendre • Décider KPI : CO² € KWh comforts Owner Operator Occupant Tenant FM • Agir

  15. Efficacité du monitoring occupant Nota : Ces coefficients statistiques s’appliquent sur le périmètre de responsabilité énergétique des actions des occupants considérés

  16. IHB : Exemple de comportement différencié en fonction du type d’affichage sur 10 gérants d’hotel Par application: centré sur les moyens techniques (0/10) Par local: centré sur les besoins d’usage (7/10)

  17. Quelques exemples de prototypes Collecteur de mesures : sera testé sur le site Lama Contrôleur de zone multi-applicatif : la Roombox Capteurs de confort sans fil sans pile Outil de commissionnement

  18. Agenda : resultats , enjeux et perspectives • Carte d’identité du programme • Les solutions d’efficacité énergétique • Mesurer la performance énergétique réelle • Architecture • Prototypes “concept” • Les sites pilotes : • Objectifs • Resultats • Ce qu’il reste à faire • Enjeux et perspectives

  19. Critères de choix : la diversité en 5 sites Activités : BureauRésidentiel Enseignement Hôtel Ancienneté : 1890, 1970, 1990, 2007, Neuf Energies: Pompe à chaleur, Gaz, tout électrique Taille: entre 500 et 3000 m² Climat : Méditerranéen Océanique Continental Montagnard

  20. Pilotes HOMES: 6 objectifs et 2 finalités Créer méthodologies outils et compétences pour l’ EE Définir le plan de mesure de la performance énergétique effectivedes bâtiments Développer les techniques de traitement de données: Analytics Améliorer la simulation pour bâtiments existants Evaluer l’impact du monitoring sur les comportements Evaluer le potentiel de gainsdes fonctions de contrôle. Réduire complexité et couts de la mesure Catalogue optimisé de composants et de fonctions de contrôle et d’affichage

  21. Instrumentation : installations des capteurs Confort & occupation Energies Météo Electricité Air Eau

  22. « Réduire la demande » sur les sites pilotes - 30 % Hotel elec 1970 - 37 % Hotel Nice 1890 - 22 % - 56 % - 36 % Ecole 1990 Residentiel THPE ENR Bureau 2007

  23. HOMES : Ce qu’il reste à faire • Gestion des sources d’énergie • Connexion au smart grid et aux smart cities • Stockage et déstockage d’énergie • Production de Negawatts (capacité) • Intégration de l’impact des véhicules électriques • Optimisation dans chaque pièce • Capteurs : CO2 , occupation , activité • Nouveaux algorithmes • Auto adaptativité ( réduction de paramétrage) • Monitoring • Pour chaque utilisateur • Outils filières • L’énergie dans la maquette numérique • Un simulateur de bâtiments existants • Outils de commissionnement simples

  24. Conclusion rapport d’expertise du programme HOMES d’avril 2011 • 6 octobre 2011 : l’étape clef et le jalon sont acceptés par OSEO

  25. Agenda : resultats , enjeux et perspectives • Carte d’identité du programme • Les solutions d’efficacité énergétique • Mesurer la performance énergétique réelle • Architecture • Prototypes “concept” • Les sites pilotes : • Objectifs • Resultats • Ce qu’il reste à faire • Enjeux et perspectives

  26. Résultats sur le lab virtuel résidentiel • L’amélioration de l’enveloppe , sans contrôle , fait progresser la performance • Quelle que soit la qualité de l’enveloppe, le potentiel de gain du contrôle actif est du même ordre de grandeur • Avec contrôle actif , l’amélioration de l’enveloppe n’apporte plus de gain. • Conclusions : • l’ordre dans lequel on mène des opérations d’amélioration n’a pas d’importance. • Il est préférable de jouer sur les 3 piliers de l’EE que d’essayer de saturer un seul.

  27. Cool DHW Light Heat OUE Evaluation des potentiels de gain Pays • Analyse statistiques des 280M de bat: • Par pays (27) • Par secteur d’activité (12) • Par taille (10) • Collecte de données : • Nb et surface des bâtiments • Evolution dans le temps • Consommation par énergie • Poids énergétique par application • Simulation des 3 familles de solutions • Batiments performants : 45% • Equipements performants : 40% • Contrôle actif et monitoring : 55% Secteurs Taille

  28. 5H/mois 8H/J 1H/J 24/7/365 Efficacité comparée en fonction du taux d’occupation Performance énergétique en % de la demande Isolation externe Réduire la demande Taux d’occupation Les données techniques et/ou informations contenues dans les présents documents ne sont pas libres de droit et appartiennent aux membres du groupement HOMES suivant les termes des accords qui lient ces membres

  29. Potentiel de gain par secteur

  30. Les potentiels de gain par taille de batiments

  31. Potentiel du contrôle actif sur le parc Europe : 9300TWh 300kWh/m²/a 50% Efficacité énergétique 40% Gerer les approvisionnements 30% 20% Réduire le besoin des locaux 10% Monitoring par profil 2 ans 5 ans 10 ans 50 ans 30 ans ROI/Capex

  32. Comment choisir ses priorités d’actions d’efficacité énergétique Confort physique Confort psychol. Activité efficace Refaire l e batiment Complexité, coût Inertie Daylight factor isolation Étanchéité à l’air Monitoring Ctrl au niveau poste de T Qualité du Bâti Eqpt de distribution Ctrl vecteur Controle actif Ctrl au niveau piece Eqpt de production ! Monitoring occupant Qualité des eqpts Ctrl au niveau zone Ctrl au niveau batiment Gestion des énergies Eqpt de consommation Monitoring gestionnaire Mesure globale Efficacité énergétique

  33. Conclusions sous forme de recommandations • Parc • Mesurer simplement la performance intrinseque du site • Inciter à l’amélioration permanente plutot qu’à l’atteinte d’une valeur absolue. • Beaucoup sont économiquement performantes. • Neuf • Construire des batiments “controlables” • Ne pas construire de voiture sans le compteur de vitesse. • Ne pas confondre qualité du bati et peformance du site • Ou alors rédiger une règlementation énergétique embarquant les niveaux de pilotage et les niveaux de controle de l’EN15232.