Comment cela affecte-t-il et que se passe-t-il lorsque vous augmentez l'isolation dans un bâtiment
Le niveau d'isolation nécessaire pour un bâtiment et comment il peut affecter les coûts, l'impact environnemental, etc. est généralement discuté.
Dans quelques Dans certains cas, il est avancé qu'il peut y avoir un « excès » d'isolation et qu'il n'est pas pratique de l'augmenter au-dessus de certaines valeurs car considérée comme contre-productive car soit elle entraîne une augmentation de la consommation d'énergie, soit le coût d'investissement n'est pas compensé par des économies d'énergie.
Ce niveau d'isolement « limite » est souvent appelé isolement « optimal ».
Nous allons essayer de voir comment cette valeur supposée "optimale" peut être calculée et comment en réalité la valeur trouvée avec cette procédure est en réalité très peu ambitieuse d'un point de vue protection de l'environnement et doit être considérée comme une valeur "minimum" et non comme une valeur valeur "optimale" et beaucoup moins "maximale".
Les directives européennes et les réglementations thermiques nationales se sont jusqu'à présent appuyées sur ce critère de coût optimal, mais nous conclurons dans cet article qu'il s'agit en réalité d'un scénario très peu ambitieux par rapport aux critères de protection de l'environnement.
Coût "optimal"
Pour calculer le coût « optimal », l'évolution du coût de l'isolation est calculée pour le bâtiment à l'étude (augmentant avec le niveau d'isolation), en même temps le coût de l'énergie consommée en chauffage et en refroidissement est estimé au cours de la Cycle de vie du bâtiment (décroissant avec le niveau d'isolation) enfin les deux coûts sont additionnés (l'investissement et l'exploitation) pour trouver le point où le coût total passe par un minimum et le niveau d'isolation qui correspond à cette valeur de coût minimum est-il considère cela comme le niveau d'isolement "optimal".
Ces calculs sont plutôt à court terme et volatiles car ils sont basés sur les tarifs des produits et de l'énergie.
Impact environnemental minimal
De manière analogue au calcul du coût économique, un calcul de l'estimation des impacts environnementaux causés par l'obtention/l'installation et le dépôt de l'isolant (augmentant également avec le niveau d'isolation) peut être effectué et corrélé avec les impacts causés par l'énergie consommés lors de l'exploitation du bâtiment.
Ce type de calcul est basé sur la Déclaration Environnementale de Produit (EPD) en anglais.
Il y aura de multiples impacts différents, a priori il y aura autant de niveaux d'isolation qui minimiseront l'impact total que de critères sont à considérer, par exemple : Effet de Serre / Potentiel de Réchauffement Global (PRG), Impact sur l'Energie Primaire / Energie Primaire ( PE), Acidification atmosphérique / Potentiel d'acidification (AP), Épuisement des ressources abiotiques / Éléments d'épuisement du potentiel abiotique (ADPe), etc. Par conséquent, il n'y aurait pas une seule valeur de niveau d'isolement "optimal", mais plutôt autant de critères que l'on souhaite minimiser.
Étude de cas du bâtiment
Pour illustrer l'application de ces méthodologies un immeuble de logements multifamiliaux a été considéré situé à Barcelone et des calculs ont été effectués sur la demande énergétique / l'énergie finale / le coût / les impacts environnementaux sur la base de différents niveaux d'isolation croissants.
Dans l'image jointe le bâtiment considéré est schématisé :
Climatologie
Le fichier climatique représentatif de la ville de Barcelone a été utilisé
Profils d'utilisation
Le calcul a été effectué à partir des profils professionnels décrits à l'annexe D du DB HE
Pour l'infiltration d'air et la ventilation, une valeur constante de 0,2 renouvellements par heure a été considérée, complétée par 4 renouvellements par heure pendant les nuits d'été et avec un débit de ventilation tout au long de l'année de 4 l/s/personne (variable selon l'occupation)
Pour la protection solaire, l'utilisation d'appareils mobiles offrant un facteur solaire supplémentaire de 0,3 pendant les mois d'été tant que le rayonnement solaire incident est supérieur à 75 W/m2 a été prévue.
Systèmes de climatisation
Pour le système de climatisation, ce que la DB HE prescrit pour l'efficacité et le vecteur énergétique a été utilisé pour les systèmes de référence.
Durée de vie utile du bâtiment
Une durée de vie utile de 50 ans pour le bâtiment a été considérée dans cette étude.
Niveaux d'isolement
Le calcul a été effectué avec des niveaux d'isolation croissants selon le tableau suivant :
Pour analyser les résultats, le volume d'isolation consommé dans chaque système constructif et pour l'ensemble du bâtiment a été calculé.
Sur les façades, une laine de verre recouverte de papier Kraft a été envisagée, tandis qu'en toiture une couche de XPS a été envisagée.
Vitrage
Pour le vitrage, dans tous les cas un verre avec un coefficient de transmission U de 1,8 W/m2K et avec une menuiserie en aluminium à rupture de pont thermique a été utilisé.
Coût unitaire de l'isolation
Pour estimer le coût de l'isolation, la liste de prix recommandée publiée par l'URSA pour le produit URSA TERRA MUR P1281 dans les différentes épaisseurs a été consultée et un prix moyen a été calculé pour le m3 de produit, de la même manière qu'il a été fait pour le produit URSA XPS NIII, dans les deux cas, les taxes applicables (TVA) ont été ajoutées.
| Isolation de façade | URSA TERRA MUR P1281 | 87,12 € / m2 |
| Couverture d'isolation | URSA XPS NII | 289,19 € / m3 |
Tarifs d'électricité
Pour estimer le coût de l'énergie, le tarif domestique pour les particuliers a été consulté et pour le calcul seul le terme énergie (directement attribuable à la consommation) a été considéré sans prendre en compte le terme puissance (qui est payé indépendamment de la consommation) et les taxes directement liés à la consommation d'énergie ont également été inclus.
| Consommation de chauffage | Gaz naturel | 0,0484 € / kWh d'Énergie Finale |
| Consommation de réfrigération | Électricité | 0,120 € / kWh d'Énergie Finale |
Isolation intégrée impacts
Pour les impacts intégrés dans le cycle de vie des isolateurs, les Déclarations Environnementales des Produits URSA (DAP/EPD) considérées ont été considérées et un calcul a été effectué de manière similaire au coût économique pour trouver la valeur représentative de chaque produit par m3 de volume.
Résultats de l'estimation de la demande finale d'énergie et de la consommation
Grâce à la simulation énergétique utilisant l'outil EnergyPlus comme moteur de calcul et OpenStudio comme interface de modélisation de l'étude de cas, les demandes énergétiques pour chaque niveau d'isolation ont été obtenues.
Le calcul de la demande a été traduit en consommation d'énergie finale en utilisant les valeurs d'efficacité des systèmes de référence.
- On constate que (au moins pour ce bâtiment et dans les conditions envisagées) tant la demande que la consommation énergétique finale diminuent avec l'augmentation du niveau d'isolation (m3 d'isolant installé dans le bâtiment) et contrairement à ce que certains disent Augmenter le niveau d'isolement n'est jamais contre-productif / « excessif ».
la consommation d'énergie finale diminue avec l'augmentation du niveau d'isolation et, contrairement à ce que certains prétendent, l'augmentation du niveau d'isolation n'est jamais contre-productive
Résultats économiques optimaux
On objecte souvent que même s'il est vrai que la réduction de la consommation d'énergie est toujours décroissante avec l'augmentation du niveau d'isolation, à partir d'un certain point, le coût économique plus élevé du type d'isolation incorporé n'est pas compensé par la diminution en coût de l'isolation moins d'énergie consommée.
On calculera donc le coût d'investissement de l'isolation pour chaque niveau considéré et on le rapportera au coût le plus bas de l'énergie finale consommée.
- On constate que le coût total, somme du coût d'investissement (croissant) et du coût d'exploitation (décroissant), présente un minimum qui dans ce cas et dans les conditions considérées se situe à un niveau d'isolement de 84 m3 d'isolant (100 mm d'isolant). Isolation en façade et 80 mm d'isolant en toiture).
Résultats Impact environnemental minimal
Nous effectuerons un calcul similaire à celui effectué pour le critère économique avec les différents impacts environnementaux
Effet de serre (PRP)
Énergie primaire totale (EP)
Acidification atmosphérique (AP)
Épuisement des ressources abiotiques (EDPe)
- On constate que pour tous les impacts environnementaux (au moins dans les niveaux d'isolement considérés) l'évolution de la valeur d'impact ne présente pas un minimum, et donc, il n'y a pas de niveau d'isolement "optimal", ou plutôt, le niveau d'isolement optimal coïncide avec le maximum et, par conséquent, du point de vue de la protection de l'environnement, une isolation « maximum » doit être encouragée sans aucune limitation pour des raisons économiques.
Du point de vue de la protection de l'environnement, un isolement « maximal » doit être favorisé sans aucune limitation pour des raisons économiques.
- L'impact global est fortement déterminé par celui de la consommation d'énergie, la composante embarquée due aux isolants étant très faible et très faiblement croissante.
CONCLUSION
- Il est prouvé qu'augmenter le niveau d'isolation n'est jamais « contre-productif » du point de vue de la réduction de la demande et de la consommation finale d'énergie.
- Si l'on utilise le critère économique, on peut déterminer un niveau d'isolation au-dessus duquel le coût d'investissement plus élevé n'est pas compensé par la réduction de la facture énergétique.
- Si l'on utilise des critères environnementaux, l'augmentation de l'isolation est toujours bénéfique pour l'environnement et rien ne justifie de limiter le niveau d'isolation des bâtiments.
- Considérer uniquement le critère purement économique revient à ne pas prendre en compte les impacts qu'entraîne la dégradation de l'environnement (économique / social / sanitaire /…), donc cela donne une vision très limitée du problème.
- La prise « optimale » ne doit pas être celle qui fournit un coût minimum mais plutôt celle qui permet un impact minimal sur ce qui se passera lorsque la demande énergétique du bâtiment est nulle et par conséquent la consommation est également nulle.
- Les impacts environnementaux intégrés des produits isolants sont très faibles et peu significatifs par rapport à ceux liés à la consommation d'énergie.
- Les Directives Internationales et les Règlements d'Etat feraient bien d'« oublier » le critère de coût optimal pour se concentrer sur l'introduction de ceux basés sur l'obtention d'impacts environnementaux minimaux comme critère déterminant.
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