En 2019, Agoria a fait réaliser une étude des possibilités de faire calculer la méthode PEB sur une base horaire. Pour cet exercice, on s’est basé sur la norme NBN EN ISO 52016-1 permettant de déterminer les besoins énergétiques d’un bâtiment. Cette méthode est utilisée pour déterminer la performance énergétique d’un nouveau bâtiment et de rénovations énergétiques majeures. Actuellement, le calcul est effectué sur une base mensuelle ; ceci signifie que des facteurs de correction doivent être fixés pour des technologies à fluctuation élevée.

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La méthode horaire dans la pratique

Traditionnellement, ce sont les déperditions de chaleur dans les bâtiments dues, par exemple, à une isolation insuffisante ou à des fenêtres simple vitrage qui ont le plus grand impact sur l'équilibre thermique. Dans les bâtiments à haute performance énergétique, ce n’est toutefois pas le cas ; comme les déperditions de chaleurs y sont très réduites, ce sont les gains de chaleur internes et externes qui ont le plus grand impact. Le réchauffement d’une pièce par la soleil constitue un exemple de ce type de gain de chaleur. Pour ces gains de chaleur, la sensibilité aux fluctuations en raison de changements des conditions atmosphériques constitue un élément typique. Pour la détermination de la performance énergétique d’un bâtiment, ceci a pour conséquence qu’il est de plus en en plus difficile de déterminer des facteurs de correction appropriés pour des éléments comme les gains de chaleur ; il s’agit d’une différence majeure par rapport à un calcul où les déperditions de chaleur exercent l’impact le plus important, étant donné que des moyennes mensuelles sont plus faciles à déterminer en raison du faible impact des fluctuations. La performance énergétique toujours plus élevée des bâtiments a dès lors soulevé la question de savoir s’il existe une manière de déterminer plus précisément les facteurs de correction mensuels utilisés ; la méthode horaire a été développée en réponse à cette demande. 

Comment fonctionne-t-elle ?

Le calcul de la performance énergétique consiste grosso modo à déterminer les besoins en chaleur, la quantité d'énergie requise sur la base de l'efficacité énergétique d'un appareil de chauffage moins la quantité d'énergie produite localement de manière durable. Pour la détermination du besoin de chaleur et de la quantité d'énergie requise, on utilise d’une part les données d'entrée spécifiques au produit, qui sont caractéristiques pour les propriétés de l'appareil concerné. Comme exemple, citons les coefficients d’efficacité énergétique qui sont également utilisés dans le cadre de l’étiquetage énergétique pour la répartition en catégories. D’autre part, on utilise des « facteurs de correction » pour les données d’entrée qui peuvent différer par bâtiment ou comportement d’une technologie sous l’influence de facteurs externes. Comme exemples, citons les données liées au climat et le débit de ventilation. Ces facteurs de correction sont fixés dans la réglementation. Lors de l’application de la méthode horaire, le comportement d’une technologie est modélisé à l’aide d’un algorithme plutôt que d’appliquer des facteurs de correction. On applique également une agrégation mais l’impact de celle-ci sur la détermination de la performance énergétique est négligeable. En théorie, il n’est dès lors plus nécessaire de fixer des facteurs de correction distincts dans la réglementation. Comme avantage supplémentaire, il faut souligner qu’un besoin simultané de refroidissement et de chauffage peut être déterminé plus précisément (voir figure 1).

Figure 1 : Représentation schématique simplifiée différence chauffage et refroidissement simultanés

 

Principales considérations dans la norme NBN EN ISO 52016-1

La norme NBN EN ISO 52016-1 fait partie d'une série de normes DPEB visant à soutenir le développement des connaissances sur les méthodes de performance énergétique des bâtiments. Les normes ont été révisées vers 2017 à la demande de la Commission européenne, l'objectif étant de faciliter l'application des normes DPEB par les États membres. Suite à cette révision, la norme ISO 13790 a été remplacée par la norme NBN EN ISO 52016-1. Cette norme décrit une méthode de calcul avancée pour déterminer les besoins énergétiques d'un bâtiment. Le rapport NBN EN ISO 52016-2 correspondant dans lequel la méthodologie est validée . Avec l'introduction de la norme NBN EN ISO 52016-1, une possibilité a été prévue d'appliquer les méthode horaire et mensuelle de manière combinée (voir figure 2). La norme comprend également des options pour l’introduction de plusieurs zones. Chaque pays peut élaborer ses propres variantes en fonction de besoins de précision spécifiques. Une proposition est prévue à cet effet dans la norme. La prise en compte de zones est en principe la même pour les deux méthodes ; seul le temps de calcul pour le logiciel peut être plus long pour la méthode horaire. La révision de la norme contenait également l’établissement d’un fichier Excel permettant de simuler le calcul par technologie. Cet Excel a été publié fin 2019. Actuellement, l’EPB Center poursuit le développement d’un certain nombre d'outils supplémentaires pour ce fichier Excel (voir chapitre 3 du rapport d'étude). 

Figure 2 : Représentation simplifiée des méthodes horaire et mensuelle combinées

La méthode horaire et la PEB

L'intégration de la méthode horaire en combinaison avec la méthode mensuelle est l'une des pistes explorées pour simplifier l'intégration de technologies du bâtiment innovantes. Dans les méthodes de performance énergétique, il est fait usage, pour le calcul, de paramètres spécifiques au produit, comme des facteurs de correction et des coefficients d’efficacité énergétique. Pour chaque nouveau produit sur le marché, ces paramètres doivent être adaptés en fonction des propriétés de ce produit. En principe, le fabricant ou le fournisseur dispose de ces données (fiches de produit). L’utilisation de ces données comporte toutefois un risque pour le rapporteur PEB ; lors de l’établissement d’un rapport PEB, le rapporteur est en effet responsable de l’utilisation des bonnes données. Lors de l’utilisation de paramètres « validés » ou de données d’entrée approuvées par les autorités, les données sont considérées automatiquement comme « approuvées ». Le rapporteur PEB court dans ce cas un risque. Comme exemples de paramètres validés, on peut citer les facteurs de correction fixés dans la réglementation et les valeurs par défaut. Adapter ces valeurs à une nouvelle technologie requiert le respect d’une procédure, si bien que cela peut prendre des années. C’est pourquoi on recherche une manière d’accélérer l’intégration d’innovations ; une des options consiste à rendre les facteurs de correction superflus par l’intégration de la méthode horaire. 

Étude d’Agoria : Exploration des possibilités d’implémentation

Début 2019, une étude a été lancée par Agoria pour explorer les possibilités d'intégration de la méthode horaire dans la méthode PEB belge sur la base de la norme NBN EN ISO 52016-1. Cette étude a été réalisée par l’EPB-Center, qui a été créé par la fédération HVAC européenne REHVA et l’institut néerlandais des techniques de construction et d’installation ISSO, en vue de soutenir la mise en œuvre des normes DPEB. Des études de cas ont été développées pour les pompes à chaleur et la ventilation nocturne ; ces cas ont été sélectionnés en raison de l’impact important des fluctuations des conditions intérieures et extérieures sur la détermination de la performance énergétique.

Le rapport décrit ensuite le calcul, la liaison avec l’Excel spécifique au produit (par exemple, l’Excel pour la norme EN 16798-4-2 pour les pompes à chaleur) et les résultats. Les paramètres nécessaires au calcul sont décrits dans le chapitre 6.3. de la norme.

En principe, l'application de la méthode combinée ne nécessite aucun paramètre supplémentaire par rapport à la méthode mensuelle. Les résultats montrent qu'un calcul basé sur la méthode horaire entraîne une consommation d'énergie moindre si un refroidissement mécanique est appliqué (voir tableau 1 à la page 12 du rapport). Afin de pouvoir évaluer dans quelle mesure cette méthode appréhende mieux la performance énergétique que la méthode PEB mensuelle actuelle, il est nécessaire d'effectuer des calculs comparatifs pour un certain nombre de technologies. 

Conclusion et prochaines étapes

L'étude a montré que la méthode horaire présente certainement le potentiel de déterminer plus précisément la performance énergétique d'un bâtiment. L'intégration de la méthode requiert toutefois également un investissement financier, étant donné que la méthode de calcul et le logiciel doivent être adaptés. En outre, d’autres pistes sont également proposées, comme l’application de la méthode dynamique. Pour vérifier si l’intégration de la méthode horaire est une manière efficace du point de vue des coûts d’accélérer l’intégration de l’innovation, il est dès lors nécessaire d’effectuer un calcul comparatif avec la PEB actuelle. Agoria a dès lors l’intention d’examiner si des études de cas concrètes peuvent être réalisées dans le prolongement de l’étude. L’EPB-Center a proposé son soutien dans ce cadre. L’EPB-Center développe en outre un certain nombre d'initiatives visant à améliorer les connaissances relatives aux normes DPEB. La méthode horaire est également visée dans ce cadre. En février, l’EPB-Center a notamment lancé, en collaboration avec BUILD UP, une série de webinars mensuels visant à présenter les possibilités offertes par les normes. Ces webinars peuvent être suivis gratuitement moyennant inscription sur ce site internet. Le quatrième webinar le 26 mai 2020 sera entièrement consacré à la méthode horaire comparée à la méthode mensuelle. 

Liens utiles :

L’étude a été réalisée dans le cadre des travaux préparatoires pour le cadre politique de la performance énergétique (PEB) dans le cadre du suivi de la politique énergétique et climatique ayant un impact sur les bâtiments (2019). Ce travail sera poursuivi en 2020 en tant que projet Parc immobilier climatiquement neutre.