Journal d’une rénovation énergétique d’un bâti ancien

Gains énergétiques observé lors d'étapes de rénovation

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Abstract

Tout le monde voudrait payer moins cher ses factures d’énergie mais quand l’on voit les sommes à investir pour certains postes, il est légitime de s’interroger sur le bien-fondé et la rentablité de certains investissements. Ceci n’est pas un journal détaillé mais une vision de l’évolution de la consommation énergétique d’une maison plus que centenaire au fur et à mesure des travaux. Beaucoup de gens sont aussi désormais conscients de leur bilan carbone et pour protéger le futur, il faut aussi consommer moins. Dans cet article également quelques informations sur l’intégration d’une chaudière à condensation dans un logement.

Introduction:

Je vais commencer par une mise en garde, je me suis permis d’arrondir les consommations et la description de la maison pour plusieurs raisons:

Un hiver n’est pas l’autre et l’attaque thermique d’un hiver envers un bâtiment demanderait des sondes qui enregistrent en permanence le froid présent mais aussi le vent appliqué ainsi que l’ensolleillement.

Il ne s’agit pas d’une étude scientifique avec des paramètres sous contrôle, le bâti est vieux, très vieux, pas homogène du tout et les différents châssis ne sont pas étalonnés.

Ensuite la localisation est très spéciale et est déjà une économie d’énergie en soi.

Il s’agit donc avant tout de donner une idée des gains, parfois très faciles, qu’une action peut générer et d’aider les gens à prendre une décision sur un cas pratique.

Les consommations de gaz pour la cuisine ont été évalué grâce au fait qu’en premier temps, nous n’avions que la chaudière et la cuisinière sur le gaz, il a donc suffit de prendre la consommation pendant la période d’arrêt de la chaudière. Connaissant cette donnée, il a suffi de regarder la consommation à l’arrêt en 2010 et d’en soustraire la consommation cuisinière pour obtenir la valeur de la consommation eau chaude. Ce sont bien entendu des évaluations avec un fort taux d’erreur.

La consommation du boiler électrique a elle été calculée de manière précise grâce à une prise-compteur.

Description du bâti:

La maison ici étudiée est située en Hainaut, près du Centre, sur le coteau nord d’une colline, avec sa façade principale orientée plein sud et une protection tant par le relief que par les arbres des vents du nord sur son arrière.

Il s’agit d’une maison de type 3 façades, avec passage latéral orienténord-sudle long d’un pignon aveugle située sur une chaussée complètement bâtie dans la zone considérée, jardin et cour partiellement emmuré ce qui augmente encore la protection contre les vents.

La maçonnerie principale est constituée de briques de campagne pleines traditionnelles sur une épaisseur de 2 à 2.5 briques (40 à 50 cm), seule la dernière partie de l’annexe est constituée de briques creuses à trois trous.

Les toitures sont en ardoises clouées sur planchers et d’une toiture plate bitumée pour l’annexe récente.

La déclivité du terrain estfaible mais néanmoins de l’ordre de 1 m tous les 15 mètres (7.5%) pour s’atténuer à 1 mètre tous les 20 mètres dans le jardin (5%), le terrain monte en direction du nord ce qui signfie que le fond de jardin situé à 35 mètres de la maison et doté d’un mur de deux mètres culmine à près de2.5 mètres plus haut que le soubassement en façade avant.

La chaussée, bâtie en continu face à la maison, est à double sens, double parkage, avec trottoirs et un retrait de la maison ce qui permet que même en hiver le soleil éclaire le rez-de-chaussée tout en étant protégé des vents du sud. Pas d’effet notable d’accélération du vent à cause de l’orientation est-ouest de la chaussée car elle tourne beaucoup et donne sur un carrefour en T à une extrémité

La surface au sol du bâtiment est de l’ordre de117 m² brut.

Le volume du bâtiment est de l’ordre de 690 m³ brut

Cela donne un corps principal de 7 mètres de façade,11 mètres de profondeur, 8 mètres sous corniche et coiffé d’une toiture à deux pansà 45°. L’annexe d’origine fait 4 mètres de large pour5 de profondeur, 5 mètres 50 sous corniche et coiffée d’une toiture à un pan à 33°. L’annexe plus récente est en briques creuses à trois trous, 3 mètres sous corniche, recouverte par un toit plan en hourdis béton recouvert par des bandes d’asphalte collées, 4 mètres de large pour 5 mètres de profondeur.

Il faut ajouter à cela des caves sous tout le corps de logis principal et une citerne d’eau de pluie de près de 10 mètres cubes sous la moitié de l’annexe ancienne et un dernier grenier au-dessus de l’aménagement de l’ancien grenier de l’ordre de 28 m², isolé.

A l’origine, aucune isolation n’était présente et même les menuiseries étaient dépourvues de remplissage ou de jointage, une aération du bâtiment plus qu’optimale pourait-on dire.

Sur un plan localisation, il s’agit donc d’une implantation presque optimale sauf en ce qui concerne le passage latéral qui, lui, génère des accélérations du vent.

Par contre, comme il s’agit de maçonneries massives, c’est un bâtiment qui doit être traité en inertie, il ne faut surtout pas le laisser trop se refroidir d’où une température nocture relativement élevée car à l’expérience, cela coûte plus cher de le réchauffer si on le laisse tomber en-dessous de 15-16°C car il faut alors chauffer à fond pendant une à deux heures de plus par jour.

Données humaines:

Bâtiment occupé toute la journée avec 35 m² professionnel et semi-professionnel, 2 adultes, 3 enfants.

L’eau chaude était électrique puis au gaz naturel riche, la cuisine se fait au gaz naturel aussi ainsi que le chauffage.

Nous vivons avec une température intérieure de l’ordre de 19-20°C en journée et de 16-17°C la nuit, le chauffage se met en T° jour à 06h00 et nuit à 20h00.

AVERTISSEMENT!

Ce logement était sec et sain, il n’y avait donc pas d’autres problèmes d’humidité à gérer que quelques infiltrations. Dans ce genre de démarche où l’on modifie profondément l’aération d’un bâtiment, il existe toujours le risque de cr’éer de la condensation qui mènera à de l’humidité et à de la moisissure. Parfois, il faudra même créer une circulation d’air forcée. Par chance, nous avons pu, ici, nous en dispenser mais les derniers travaux démontrent que nous arrivons à la limite de la ventilation nécessaire au logement, les derniers aménagements devront donc comprendre des grilles de ventilation.

Les origines:

A notre arrivée, seules les parties traditionnelles étaient aménagées et sauf 2 châssis modernes double vitrage, tout le reste était du simple vitrage, majoritairement encore les anciennes portes et fenêtres des origines, grand grenier non isolé, non aménagé

Surface habitable 2004:150 m²

Consommations gaz 2004:5000 m³ (projection basée sur les 3 premiers mois)

Consommation électricité 2004:15.000 kwh (projection basée sur les 4 premiers mois)

Eau chaude2004, électricité: 9.000 kw/h (projection basée sur les 4 premiers mois)

Consommation cuisine gaz:365 m³ (projection basée sur les 4 premiers mois)

Ratio chauffage m² habitable:340 kw/h par an

Premières actions:

La première réception des factures d’énergie a été une vraie panique, il a fallu payer un plantureux supplément, la provision de 200 euros mensuelle étant largement sous-estimé, nous avons alors payé 330 euros de gaz/électricité par mois pour 2005.

Nous avons alors investi dans l’achat de deux minuteries digitales (les mécaniques ne sont pas assez fiables) pour une quarantaine d’euros et une bonne dizaine de cartouche de joints acrylates pour faire la chasse aux courants d’air. Budget total une centaine d’euros avec les petites réparations. Nosu avons mis le boiler d’eau chaude sur minuterie, 3 heures en été, 4 heures en hiver pour un boiler de 200 litres, consommation moyenne 7 kw/h à la place de 24 kw/h. Nous avons fait de même avec la chaudière ce qui obligeait à continuellement aller en cave selon la météo, consommation hivernale « normale »: 12 m³par jour avec 4 heures de chauffe car nous avons aussi baissé la T° chaudière de 70°C vers 55°C ce qui gommait aussi les pics, 70°C était trop brutal.

Surface habitable 2005:150 m²

Consommations gaz 2005:4400 m³

Consommation électricité 2005:10.500 kwh

Eau chaude2005, électricité: 3.000 kw/h

Consommation cuisine gaz:365 m³

Ratio chauffage m² habitable:295 kw/h par an

Budget améliorations:200 euros

Pose d’un thermostat d’ambiance en 2006 et compteur bihoraire:

Jusqu’ici, le moindre thermostat un peu sophistiqué demandait 150 à 200 euros, une baisse des prix nous a permis d’en avoir un pour une cinquataine d’euros et une promotion nous a permis de désormais bénéficier d’un compteur électrique bihoraire pour 150 euros. Premier changement d’un chassis pour un neuf pvc blanc dit « super isolant » pour le vitrage (K 1.1) mais sa complexité avait un coût pour éviter le permis d’urbanisme et remplacer à forme identique: 850 euros contre moins de 600 euros pour un châssis simple. Nous avons également remplacé presque toutes les ampoules par des ampoules économiques, budget estiméà une centaine d’euros.

Surface habitable 2006:150 m²

Consommations gaz 2006:4000 m³

Consommation électricité 2006:8.500 kwh

Eau chaude2006, électricité: 3.000 kw/h

Consommation cuisine gaz:365 m³

Ratio chauffage m² habitable:267 kw/h par an

Budget améliorations:1050 euros

Isolation du grenier et installation d’une chambre sous toiture

Ici commencent les grandes opérations, nous avons comencé par isoler la majorité de la toiture et construit un sas dans le grenier isolant les parties neuves des parties d’origine, il y a là la pose de l’ordre de 90 m² d’isolant 6 cm d’épaisseur avec pare-vapeur aluminium entre les chevrons de la toiture, la finition sera assurée par des plaquesde placo-plâtrede 1 cm d’épaisseur. Budget de cette partie 400 euros d’isolation, 200 euros de placo-plâtre (ne sont ici comptabilisés que les parties assignée à l’isolation extérieure). Malheureusement lors des travaux, une partie de la toiture restera inaccessible et nolus n’avons pu effectuer qu’un bourrage avec des plaques de frigolite, l’isolation y est donc très hétérogène (le cercle rouge dans le toit). Les pans de murs sous toiture sont isolés par une laine de roche 6 cm fermée au gyproc.

Surface habitable 2007:165 m²

Consommations gaz 2007:3300 m³

Consommation électricité 2007:8.000 kwh

Eau chaude2007, électricité: 3.000 kw/h

Consommation cuisine gaz:365 m³

Ratio chauffage m² habitable:196 kw/h par an

Budget améliorations:600 euros

Finalisation de l’isolation du grenier en 2008:

Pas beaucoup de frais en plus, tous les matériaux d’isolation étaient placés ou achetés l’an passé, seulement finalisation de la pose dans le nouveau grenier de l’isolation et finition des aménagements du grenier pour un bureau et un atelier donc fermeture des parois vers le toit et pose contre le mur du passage latéral de 12 cm d’isolant fermé par du gyproc, fermeture des ouvertures vers le grenier supérieur de stockage.

Surface habitable 2008:200 m²

Consommations gaz 2008:3000 m³

Consommation électricité 2008:8000 kwh

Eau chaude2008, électricité: 3.000 kw/h

Consommation cuisine gaz:365 m³

Ratio chauffage m² habitable:144 kw/h par an

Budget améliorations:négligeable

Changement chaudière et boiler:

Par un coup du sort, notre vieille chaudière Vaillant de 35 Kw tenait encore le boiler électrique ayant rendu l’âme, il fallait prendre une décision, tout changer ou seulement remplacer le boiler. Le choix fut pris de tout remplacer et d’avoir une chaudière murale avec ballon d’eau chaude de 100 litres d’également une puissance de 35 kw. Deux chassis de plus de changé, des normaux donc 650 euros la pièce de facture. Le changement de chaudière ayant eu lieu à la fin de l’hiver, son impact sur 2009 est donc faible. Il semble falloir de l’ordre de 1/3 m³ de gaz par jour pour l’eau chaude soit4 kwh.

L’appareil choisi est une Logamax murale au gaz naturel à condensation avec ballon d’eau chaude latéral.

Surface habitable 2009:200 m²

Consommations gaz 2009:2800 m³

Consommation électricité 2009:5400 kwh

Eau chaude2008: mixte

Consommation cuisine gaz:365 m³

Ratio chauffage m² habitable: 133 kw/h par an

Budget améliorations:8000 euros (châssis + chaudière)

Le bénéfice des investissement, enfin:

En 2010, seulement de la peinture sur les châssis, réparation des huisseries, jointage au joint acryl et au joints autocollants de la porte d’entrée, bourrage au polystyrène expansé des châssis de la cuisine, à compter 200 euros de peinture, de joints et de mousse en bombe. La porte d’entrée en bois avec simples vitrages a été entièrement repeinte avec adjonction de panneaux supplémentaires et l’utilisation de joints en silicone moulés avec des joints autocollants afin d’atténuer le bruit et les courants d’air.

Surface habitable 2010:200 m²

Consommations gaz 2010:2400 m³

Consommation électricité 2010:5000 kwh

Eau chaude2010, gaz:120 m³

Consommation cuisine gaz:365 m³

Ratio chauffage m² habitable:101 kw/h par an

Budget améliorations:Néant

2011, isolation de la toiture de l’annexe ancienne (sera mis à jour en fin d’année)

Nous avons cette année introduit en fin d’été une couche de 6cm de laine de roche dans le faux-plafond de l’annexe mais les bénéfices ne seront que pour 2012. Mais, déjà les gros courants résiduels ne sont plus là, une surveillance quant à l’humidité devient par contre nécessaire car quelques condensations sur des vitres simple vitrage et veux sont observées. Le toit plat a reçu une nouvelle couche de goudron et un sapoudrage de pierrailles ce qui pourra peut-être un peu aider.

Surface habitable 2011:200 m²

Consommations gaz 2011:en cours

Consommation électricité 2011:en cours

Eau chaude2011, gaz:120 m³

Consommation cuisine gaz:365 m³

Ratio chauffage m² habitable:en cours

Budget améliorations:80 euros

Reste des opérations à effectuer:

8 châssis encore à remplacer, 4 sont de l’ordre de 1m20 de large sur 2m40 de haut, une porte vitrée, un carré de 1m20 sur 1m20 et des petits châssis de type cave à l’arrière.

Il faut placer un isolation sur le toit plat et lui refaire une étanchéité monobloc par-dessus le tout.

Détruire 4 m² de faux-plafond ancien sous toiture afin de l’isoler correctement.

Mais, globalement, l’on peut dire que la majorité des choses à faire l’a été, le reste est à faire pour des questions de salubrité mais aura peu d’impact en regard du prix à mettre.

Calcul indice de performance énergétique [1] (Belgique):

Pour un ménage de 5 personnes

Attention, ces calculs normalisés sont faits en surfaces brutes au sol (murs compris).

E th 2004= 4635*11/174 =294 -> Classe E haute [2]

E th 2010= 1915*11/237 = 89 -> classeC basse

E el 2004= 17200/174 = 99

E el 2010= 6320/237= 28

La mesure française de la DPE intègre cependant l’ECS (production d’eau chaude) et reprend la consommation électrique en ce qui concerne le bilan carbone.

Cette maison est classifiée alors classe C en reprenant l’ECS et classeD en ce qui concerne le bilan carbone.

Cependant, j’ai également procédé à une PAE théorique (DPE 3-CL), qui m’a fourni comme résultat une classe G d’origine et une classe F actuelle. Ce calcul théorique bien que cohérent avec les températures en usage dans l’habitation me placerait à 4400 m³ de chauffage soit une erreur de 120%.

Ceci signfie donc qu’avec les travaux complémentaires, cette maison centenaire peut espérer avec une classe énergétique B et le renouvellement de l’électroménager pourrait alors améliorer la note électrique.

Calcul DPE à partir des consommations: http://www.eco-watt.fr/index.php?option=com_content&view=article&id=16:calculdpe&catid=18:catvlgt&Itemid=12

DPE français d’origine: Classe G energétique (490) et F ges (71)

DPE français actuel: Classe D énergétique (196.99) et D ges (31.79)

Calcul DPE théorique, module simplifié: http://www.dpe-diagnostic-performance-energetique.eu/dpe.html

DPE français d’origine: Classe G (876) et Classe G ges (182)

DPE français actuel:Classe F(424) et Classe G ges (98)

Faites donc attention aux modules simplifiés et même le module avancé ne m’a donné qu’une ClasseE etF avec encore 20% d’erreur (240 en énergie et 39 en ges) ce qui est déjà beaucoup mieux mais néanmoins encore assez imprécis. Avouons aussi que le logement est assez complexe et donc les formulaires ne sont même pas toujours assez précis que pour tout mettre.

Calcul du gain financier et du gain en bilan carbone.

Cette habitation demandait en 2004 320 euros pour le gaz et l’électricité.

Si aucun investissement n’avait été consenti, cette facture serait aujourd’hui de l’ordre de 285 euros pour le gaz et435 euros pour l’électricité (en tarif simple) soit 720 euros par mois, le prix d’un loyer.

Actuellement, ce type de logement ne demande plus que 230 euros par mois soit 490 euros d’éconmie mensuelle, soit un gain annuel de 5880 euros.

Letotal des investissements s’élevent à environ 10.000 euros et l’énergie devient de plus en plus chère, les gains sur 8 ans s’élèvent déjà à plus que les 10.000 euros investis d’autant que nous avons bénéficié de primes et de remboursements d’impôts.

Au niveau du bilan carbone [3] , le gain est ici important, le protocole de Kyoto dermandait 40% de réduction des gaz à effet de serre, ici nous avons 2600 m³ de gaz et 10.000 kwh.

Gain gaz = 1,867 tonnes de CO2 par an

Gain électricité = 1 tonne de C02 par an (selon le mode de production, ici, du nucléaire)

Quelques chiffres:

1 journée à -10°C avec température chaudière 70°C = 100 m³ de gaz naturel en 2004

1 journée à -10°C avec température chaudière 55°C =75 m³ de gaz naturel en 2005

1 journée à -10°C avecchaudière à condensation=27 m³ de gaz naturel en 2010

Remarques importantes sur le gain observé suite à l’installation de la chaudière à condensation

L’ancien chaudière était une Vaillant de 1970 qui aurait encore pu tourner longtemps mais le saut technologique a ajouté les éléments suivants:

Un grillage de chauffe en place de la traditionnelle grille de brûleurs Un thermostat au dixième de dégré près au lieu de à un degré près Une sonde extérieure Régulation automatique de la température d’eau de chauffe Une électronique prévisionnelle gérant le thermostat, la t° d’eau de chauffeet la sonde pour optimiser et stabiliser la t° intérieure Une fonction de condensation

Si j’avais remplacé une chaudière HR+, le gain observé aurait probablement été de l’ordre de 10% au maximum. Si j’avais utilisé l’ancienne chaudière comme la nouvelle, avec fonctionnement continu mais régulation de la t° d’eau de chauffe, les sondes et l’électronique, mon gain aurait probablement été d’au moins 50%. L’ancienne chaudière était utilisée ponctuellement 2, 3, 4 ou 5 heures par jour en fonction de la météo et seuls les jours de très grands froid cette chaudière tournait 24/24 et était donc utilisée comme la nouvelle.

Remboursements d’impôts et primes, valide pour la Belgique:

Les impôts remboursent grosso-modo 1/3 des dépenses énergétiques et il est possible de recevoir 600 à 800 euros de primes pour la chaudière et près de 100 euros pour un grand châssis avec vitrage super isolant.

Les prêts sont également déductible en plus encore dans les impôts.

Cet article sera mis à jour au fur et à mesure des observations…

Informations complémentaires quant à l’intégration d’une chaudière à condensation

Plus de détails techniques ici: http://herve.silve.pagesperso-orange.fr/chcondens.htm%5B4%5D

Alors, 30% de gain à l’installation d’une chaudière à condensation, un mythe ou une réalité?

Dans ce cas de figure-ci, nous avons 3000 m³ de consommation en 2008 et 2400 m³ de consommation en 2010. Soit 20% brut!

MAIS, il faut soustraire365 m³ de consommation pour la cuisine à 3000 donc 2008 = 2635 m³

Mais, il faut soustraire485 m³ en pour l’eau chaude sanitaire+cuisine à 2400 donc 2010 devient 1815 m³

Soit 1815/2635 donc le gain observé est de 31%, le mythe est donc bien confirmé ici mais aussi parce que nous venions d’une vieille chaudière classique Vaillant de 1970!

A priori, vu les coûts et efficacité, la chaudière à condensation semble l’idéal mais il faut néanmoins savoir certaines choses avant de s’engager dans cette voie:

La première est que si l’on appelle ce type de chaudière « à condensation », c’est parce qu’elle récupère la majorité du pouvoir calorifique, y compris celle de ses émanations de vapeur et fumées donc les gaz émis sont très froids et condensent jusque dans la cheminée. La cheminée doit donc absolument être tubée en plastique spécial ou en inox car l’eau va y dégouliner pour revenir jusqu’à la chaudière qui collectera et évacuera les condensats. La deuxième chose à savoir, c’est que ces condensats récoltés doivent être évacués correctement car ils sont non seulement acides (acide carbonique) mais peuvent atteindre 10 à 20 litres par jour lors des plus grands froids, il faudra donc ou relier votre chaudière à l’égoût ou avoir une pompe de relèvement si votre égoût ne passe pas à une hauteur inférieure à celle de votre chaudière (cas des caves où souvent l’égoût passe à hauteur d’homme). La troisième chose est que ces chaudières existent en deux modèles essentiellement: murale ou au sol. Les modèles au sol sont plus chers, plus encombrants mais coûtent moins en entretien et durent plus longtemps. D’autre part, un modèle au sol peut contenir un ballon d’eau chaude intégré, la chaudière murale aura son ballon en extérieur d’où des pertes thermiques. La quatrième chose est que les entretiens annuels sont essentiels pour ces chaudières très techniques et uniquement manipulables par des professionnels. Si vous mégotez, vous risquez la panne ou de vous trouvez avec une très grosse note vu le nombre de joints et de pièces à changer. La cinquième chose est de savoir que l’eau de chauffe est un peu plus froide que dans une chaudière classique, il faut donc de grands radiateurs, légèrement surdimensionnés pour que cela fonctionne. Idéalement, la chaudière à condensation est optimale avec un chauffage par le sol. Si vous optez pour une chaudière murale, son intégration à proximité ou dans une pièce de vie n’est pas trop problématique, elles ne sont pas très grandes et relativement silencieuses ce qui peut vous faciliter la vie pour le raccordement à l’égoût mais pas nécessairement pour le raccordement au gaz (au mazout n’en parlons même pas). Il existe des chaudières à condensation au mazout mais les condensats de celles-ci sont extrêmemnt toxiques, dans ce cas-ci, si le gaz est possible, c’est vraiment un bénéfices rien qu’à cause des rejets. Une chaudière à condensation n’a de sens que dans une région ayant des hivers relativement froids sinon l’avantage de la condensation ne se verra pas car la chaudière ne tournera pas assez longtemps d’affilée et les températures de retour d’eau ne seront pas assez froide. Par exemple, en France, à basse altitude, je ne crois pas qu’une chaudière à condensation soit très utile en-dessous de la Loire sauf dans le Massif Central, Alpes et Pyrénées. Enfin, dernier point, les chaudière à condensation peuvent faire de l’eau chaude instantanée mais pas de manèière optimisée, non seulement vous serez alors obligés à prendre le modèle d’une puissance supérieure mais en plus elle ne chauffera pas l’eau sanitaire en utilsant ses capacités de condensation.

Acknowledgements

Après plusieurs mesures entre les volumes de gaz consommé et la quantité de liquide généré, il a été observé une variance entre 75 cl et presque un litre d’eau par mètre cube de gaz consommé. Les basses températures extérieures semblant favoriser l’efficacité de la condensation.

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