REX : Rénovation de 300 logements avec un objectif énergétique atteint de -50% à Saint Chamond !

Conception


La rénovation de 8 bâtiments de 300 logements sociaux à Saint Chamond se conclut avec la tenue de l’engagement énergétique de -50% dès la première année d’exploitation. Retour sur la méthodologie déployée et les facteurs de succès de cette opération.

Rénovation de 300 logements à Saint Chamond / Photo Fabien Hisbacq
Rénovation de 300 logements à Saint Chamond / Photo Fabien Hisbacq

Un projet ambitieux

La réhabilitation du quartier de la Croix Berthaud, Saint Chamond (42), a été le chantier phare de 2019 pour Gier Pilat Habitat (MOA). Pour réaliser cette opération, GPH a mis en place un Marché Global de Performance (MGP) avec pénalité afin de garantir la réduction des consommations après travaux et l’amélioration du confort des locataires. En effet, les 8 bâtiments concernés représentent la plus grande consommation au m2 de l’ensemble du patrimoine de GPH. Un engagement énergétique a donc été mis en place sur le chauffage et l’ECS pour une durée de 10 ans afin de garantir la performance dans le temps.

Les valeurs d’engagement des bâtiments après rénovation sont :

  • 75 kWh/m²/an en chauffage
  • 30 kWh/m²/an sur l’ECS

Cela représente une économie d’engagement de 58% par rapport à la situation initiale à 250 kWh/m²/an.

Avec 12 M€ TTC de travaux, le projet a consisté en la réhabilitation de 300 logements, la rénovation de 20 000 m2 de façades en 13 mois de travaux avec 15 entreprises intervenant sur le chantier en site occupé. A la clé, les logements en classe énergétique E (298 kWhEP/m².an) avant travaux passent en classe B (60 kWhEP/m².an) après travaux, soit environ 50% d’économies d’énergie pour les locataires.

Livré en Août 2019, les consommations réelles mesurées permettent de valider l’atteinte de l’objectif de l’engagement énergétique dès la première année d’exploitation.

Rénovation Saint Chamond - Suivi IPMVP
Rénovation Saint Chamond – Suivi IPMVP de la performance

 

Ces résultats sont le fruit d’une méthodologie de la conception à l’exploitation adaptée aux projets d’engagement énergétique, qui est la spécialité d’Openergy. Le projet a d’ailleurs été retenu par la Fondation Bâtiment Energie comme cas d’étude pour démontrer comment mettre en place avec succès la Mesure de la Performance Energétique des Bâtiments (MPEB) de la phase de conception jusqu’au suivi.

Une méthodologie de la conception …

La méthodologie que nous déployons sur les projets d’engagement énergétique commence dès la phase conception. En effet, c’est à cette étape qu’il faut définir l’objectif d’engagement du groupement, comment ces performances seront suivies et comment les ajustements liés à la météo par exemple seront pris en compte à travers un plan de Mesure et Vérification.

Notre approche, basée sur la simulation énergétique dynamique, se déroule en plusieurs étapes :

  • réalisation d’un modèle SED,
  • calibration sur données historiques pour fiabiliser le modèle,
  • itérations pour définir les Actions de Performance Energétique (APE) pertinentes pour l’atteinte des objectifs visés,
  • études de risques et de sensibilités pour sécuriser au maximum la performance atteignable après travaux.

Les 2 points primordiaux de notre approche innovante sont la calibration et l’évaluation du risque sur les résultats de la simulation.

  • La calibration permet de s’assurer que le modèle de SED correspond bien au bâtiment réel en croisant les résultats de simulation avec les données de factures et les relevés de températures intérieures. A la fin de ce process, les paramètres du modèle sont ajustés pour tenir compte du fonctionnement réel du bâtiment. Une fois fiabilisé, ce modèle peut être sereinement utilisé pour se projeter dans les gains liés aux actions de rénovation.
  • Les études de risques permettent de tenir compte des incertitudes sur les paramètres du modèle liés à la réalisation, à la vraie vie du bâtiment ou aux comportements des occupants : ouverture de fenêtres, infiltrations par l’enveloppe ou l’ouverture de portes, températures de consignes, gestion des stores… Cette approche permet de donner en plus d’une cible de consommation, une probabilité de dépassement de l’engagement.

Il s’avère que le groupement gagnant ne présentait pas l’engagement le plus fort, mais le plus fiabilisé.

La fiabilité a été apportée par une approche d’engagement de consommation associée à une quantification du risque par propagation d’incertitudes. L’engagement du Groupement lauréat a été formulé avec une valeur dépassant de 17% celle de la SED, associée à un intervalle de confiance de 90%. C’est cette approche de risque quantifié et transparent qui a donné confiance car elle objective le coefficient de sécurité proposé par le Groupement et permet d’en débattre lors des séances de dialogue compétitif.

Sébastien Friedrichs, bureau d’études SF2E (AMO de l’opération)

… à l’exploitation

En prévision de l’exploitation, le plan de mesure et vérification avec le plan de comptage adapté a été défini dès la conception. En effet, notre méthodologie se base en exploitation sur le croisement de la simulation énergétique avec les données réelles mesurées. La remontée de données a donc fait l’objet d’une attention particulière avec l’implication du mainteneur, Dalkia. Il a été ainsi possible de disposer des données de consommation fiables dès le mois de Novembre 2019.

L’optimisation des performances a donc pu se faire en 2 temps.

1- Optimisation par l’analyse de données

Dès les premiers mois de la livraison, la collecte et l’analyse des données liées au plan de comptage défini en conception a permis de trouver des optimisations. En effet, bien plus qu’une plateforme de suivi énergétique classique, notre plateforme Big Data permet de croiser les données afin de créer des indicateurs suivant la nature du projet. Ainsi, des analyses dynamiques de thermo-sensibilité de la production de chauffage et du ratio kWh/m3 ECS ont permis d’identifier des dysfonctionnements avec une action corrective du mainteneur.

La plateforme, interactive et collaborative, en favorisant un échange direct entre Dalkia et Vinci Construction autour de ces indicateurs, a permis des échanges constructifs et des itérations entre les acteurs. Ainsi, en 3 mois, entre Novembre 2019 et Janvier 2020, l’installation a été recalée avant le début de la période d’engagement le 15 Janvier 2020. On voit d’ailleurs une nette amélioration de performance entre Janvier et Mars 2020 du fait de ces actions.

2- Optimisation par analyse des écarts “consos modèle <> consos réelles”

Une fois que les données de la saison de chauffe ont été disponibles sur 2 mois, il nous a été possible de faire une comparaison entre les consommations de chauffage de notre modèle énergétique et les consommations réelles.

En effet, nous avons intégré les données météos historiques réelles, disponibles de façon native sur Oplus, pour relancer la simulation énergétique en exploitation. Par des itérations successives pour calibrer le modèle sur les données réelles, nous sommes parvenus à une décomposition des écarts. Cette décomposition nous permet de qualifier l’impact des paramètres d’usage qui contribuent à la différence entre notre modèle de simulation en phase étude et la situation réelle constatée.
La simulation en exploitation est lancée de manière automatique chaque semaine et comparée aux données réelles. Il est ainsi possible de visualiser de façon dynamique sur notre plateforme de suivi énergétique une décomposition des écarts : le Waterfall.

Décomposition des écarts sur VBP (Waterfall)
Exemple de décomposition des écarts par poste (Waterfall) sur la Virtual Building Platform

 

Nous avons, par exemple, remarqué que l’utilisation des stores est un gros contributeur à l’augmentation des consommations. En effet, les occupants ont tendance à ne pas remonter les brise-soleil orientables, mais à juste les orienter pour laisser passer la lumière. Il en résulte une quantité d’apports solaires réduite par rapport à ce qui était pris en compte dans les simulations en conception.

Cette analyse a donc permis de lancer des actions de sensibilisation auprès des occupants sur la gestion des stores, mais aussi sur les températures intérieures et l’ouverture de fenêtres.

Plusieurs facteurs de succès

Dans le retour d’expérience partagé lors du colloque de la Fondation Bâtiment Energie, plusieurs éléments ont été identifiés comme étant des facteurs de succès de cette opération :

  • notre présence dès la conception pour challenger et orienter les choix de partis,
  • robustesse de l’approche méthodologique qui a donné confiance à l’AMO et à la MOA,
  • fort engagement du constructeur Citinea/Vinci Construction pour implémenter la méthodologie dès la conception,
  • très bonne prise en main des outils de suivi mis en place par les équipes de Vinci Construction pour suivre la performance et challenger l’exploitant,
  • réactivité de l’exploitant pour mettre en place la télérelève des données et implémenter les actions correctives.

Au cœur de ces points, se trouvent les outils mis en place. Tout d’abord, en conception, notre outil de SED avec son approche multi bâtiments et multi simulations rend la réalisation de variantes très faciles pour guider la conception et permettre de fiabiliser l’engagement énergétique. En exploitation, le suivi de la qualité de données intégré à notre plateforme de données a permis d’être proactif sur les données manquantes pour assurer une complétude de données pour l’analyse, l’identification des écarts de performances et le bilan des consommations pour le suivi IPMVP.

Suivi de la qualité de données sur la Virtual Building Platform d'Openergy
Suivi de la qualité de données sur la Virtual Building Platform d’Openergy

 

Cette approche à la fois technique et participative, qualifiée par l’AMO de “Commissionnement digital intégré”, a permis de valider la bonne conception par l’atteinte des performances visées dès la première année. Pour la suite, ce sera à l’exploitant de maintenir voire d’améliorer les performances en déployant les pistes identifiées par l’analyse dynamique des données.

Retrouvez ci-dessous le retour d’expérience des acteurs du projet dans le cadre du colloque de la Fondation Bâtiment Energie fin Mars 2021.

La rénovation énergétique, un enjeu majeur

La rénovation est un enjeu majeur pour la transition énergétique et écologique des bâtiments. En effet, au vu des enjeux de neutralité carbone, les améliorations de performances après rénovation doivent atteindre des niveaux supérieurs à -50% pour avoir un réel impact. C’est d’ailleurs en ce sens que le décret tertiaire vient fixer des objectifs pour les 30 prochaines années.

Pour atteindre des réductions de consommations aussi significatives, la simulation énergétique nous semble l’outil indispensable couplé à un suivi de la performance réelle. L’approche déployée sur le projet de Saint Chamond a ainsi été capitalisée pour permettre un déploiement sur un parc de bâtiments afin d’offrir un outil de massification de la rénovation énergétique. Cet outil, c’est Odyssée, notre plateforme d’audit digital.

 

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Liens et ressources :

Amah Jean Abaglo

Amah Jean Abaglo

OPENERGY | Smart Energy Manager

Openergy rejoint le groupe Egis !

Toute l'équipe d'Openergy est heureuse de rejoindre le groupe Egis pour accélérer le déploiement de nos solutions de simulation et de suivi énergétique.