Association « Une famille, un toit »

Ecole des Mines de Nantes

EE..MM..PP..II GGrroouuppee nn°°2200

AAiiddee àà llaa ddééffiinniittiioonn dd’’oouuttiillss eeffffiiccaacceess ppoouurr rréédduuiirree llaa

ccoonnssoommmmaattiioonn éénneerrggééttiiqquuee ddee ffaammiilllleess ssoocciiaalleemmeenntt

ddééffaavvoorriissééeess

Tuteur entreprise : Bénédicte Robin

Tuteur école : Michel Potin

Arnaud Devienne, Léonore Joërg, Bethsabée Lefebvre, Franklin Musset

Année Scolaire 2010 - 2011

2

SSOOMMMMAAIIRREE ::

IInnttrroodduuccttiioonn ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… page 3

II.. PPrréésseennttaattiioonn ddee ll’’aassssoocciiaattiioonn 1.1. LL’’aassssoocciiaattiioonn ddaannss ssoonn eennsseemmbbllee ……………………………………………….. page 4

11..22.. LLee ppôôllee «« mmaaiittrriissee dd’’oouuvvrraaggeess dd’’iinnsseerrttiioonn »» ………………...... page 4

11..33.. LLee pprrooggrraammmmee ddee llaa ffoonnddaattiioonn AAbbbbéé PPiieerrrree ……………….... page 5

11..44.. CCoonntteexxttee eett oobbjjeeccttiiffss dduu ssttaaggee ………………………………………………………….. page 5

IIII.. PPllaanniiffiiccaattiioonn dduu ssttaaggee 2.1. DDiiaaggrraammmmee ddee GGaanntt …………………………………………………………………………………….... page 7

2.2. TTââcchheess àà rrééaalliisseerr ……………………………………………………………………………………………….. page 7

III. DDiiaaggnnoossttiiqquuee ddeess ppeerrffoorrmmaanncceess éénneerrggééttiiqquueess dduu bbââttiimmeenntt

33..11.. EEttuuddee tteerrrraaiinn ………………………………………………………………....……………………....………….... page 8

33..22.. MMooddéélliissaattiioonn tthhééoorriiqquuee ddee llaa ccoonnssoommmmaattiioonn éénneerrggééttiiqquuee

dduu llooggeemmeenntt :: nnoottrree DDPPEE ssiimmpplliiffiiéé ……..…………………………………………....…….... page 11

IIVV.. EEttuuddee ddeess mmaarrggeess ddee ddiimmiinnuuttiioonn ddee llaa ccoonnssoommmmaattiioonn

44..11.. VVaalliiddaattiioonn dduu mmooddèèllee ………………………………………………………………………….... page 16

44..22.. SSiimmuullaattiioonn dd’’uunnee ccoonnssoommmmaattiioonn pplluuss ééccoonnoommee

44..22..11.. LLooggeemmeenntt LLeezzéé ………………………………..…………..…………...... page 20

44..22..22.. LLooggeemmeenntt VVaarraaddeess ……………………………………....……...... page 20

44..22..33.. LLooggeemmeenntt VVaayy…………………………..…………………………..…….... page 21

44..33.. SSoolluuttiioonn àà aappppoorrtteerr ………………………………………………………………..……………….. page 23

CCoonncclluussiioonn ………………………………………………………………………………………………………………………………..……………….. page 30

RReemmeerrcciieemmeennttss ………………………………………………………………………………………………………………..……………….. page 31

AAnnnneexxee ……………………………………………………………………..………………………………………………………………........……………….. page 32

3

IInnttrroodduuccttiioonn

Avec la flambée des prix de l’énergie, plus de 3,5 millions de

français sont en situation de précarité énergétique et sont donc dans

l’incapacité à pouvoir chauffer correctement leur logement. En France on considère qu'un

foyer est en situation de précarité énergétique, lorsque ses dépenses énergétiques dépassent

10% de ses revenus. Or le constat de l'ADEME (Agence De l'Environnement et de la Maitrise

de l'Energie) est contradictoire et alarmant, selon eux, « les ménages les plus pauvres

consacrent 15% de leur revenu aux dépenses énergétiques contre seulement 6% pour les plus

riches ». Au delà de l'enjeu social, la rénovation énergétique est un enjeu écologique et

économique majeur en ce début de 21ème siècle.

C'est en ce sens, que l'association « Une famille, un toit », avec l'aide de la fondation

Abbé Pierre, intervient dans les logements de familles en précarité énergétique pour leur

fournir des logements décents en participant aux rénovations de leur logements et en

accompagnant les locataires. La plupart de ces familles habitent des maisons anciennes

construites avant 1975 dans des zones rurales.

Les travaux permettent de réduire la facture énergétique en améliorant d'une part

l'isolation et les équipements électriques. Toutefois, certains foyers dépensent encore une

somme non négligeable pour leur facture électrique. C'est en ce sens, que nous avons abordé

ce stage. Notre démarche consiste à optimiser l'existant en agissant sur les équipements de

trois logements rénovés par l'association et sur le comportement des utilisateurs, afin de

réduire considérablement leur facture énergétique et améliorer par la même occasion leur

condition de vie.

Pour cela, après avoir présenté l'association et ses objectifs, nous établirons notre

planification de notre stage, qui a pour but d'établir des diagnostiques de performances

énergétiques, que nous présenterons ensuite, et qui nous amènerons à étudier les marges de

diminution des coûts énergétique et enfin trouver des solutions adaptées aux logements pour

réduire la facture énergétique.

4

II-- PPrréésseennttaattiioonn ddee ll’’aassssoocciiaattiioonn

1- L’association dans son ensemble

« Une famille, un toit » est une association sociale et solidaire qui agit sur l’habitat.

Sensible aux problèmes de précarité énergétique, elle travaille sur l’insertion par le

logement. L’association est donc composée de plusieurs services : Architecture, gestion

locative, juridique et financière.

L’association regroupe deux agences, dont une basée à Saint-Mars la Jaille, regroupant environ

15 personnes, et l’autre à Sainte-Luce sur Loire, où travaillent 8 personnes spécialisées dans

l’accompagnement des gens du voyage et la gestion des terrains avec les municipalités.

A Saint-Mars la Jaille, les bureaux sont divisés en 3 pôles, à savoir :

Le pôle « Accompagnement à la personne »

Le pôle « Gestion Locative » (association propriétaire) et aide à la location pour les

propriétaires qui veulent des logements « très sociaux »

Le pôle « Initiative Habitat » : maîtrise d’ouvrages d’insertion et aide à la maitrise

d’ouvrages. Leur but est de rénover des maisons insalubres pour aider les occupants à

réduire leur consommation d’énergie.

2- Le pôle « maîtrise d’ouvrages d’insertion »

Le pôle « maîtrise d’ouvrages d’insertion » travaille en collaboration avec la fondation Abbé

Pierre pour la lutte contre la précarité énergétique. En particulier, il cherche à économiser l’énergie

au sein des foyers modestes pour alléger leurs charges, qui correspondent souvent à plus de 20% de

leurs revenus.

L’association peut obtenir des aides au niveau de la DDTM (Direction Départementale des

Territoires Maritimes) et de l’ADHA (Amélioration De l’Habitat), remboursant jusqu’à 25% des

travaux effectués.

Les améliorations effectuées dans les logements concernent en majeure partie le chauffage et

l’isolation. Cela peut réduire les charges du logement de 30%, mais celles-ci restent tout de même

importantes. Le comportement des usagers joue en effet un rôle important dans la réduction des

consommations énergétiques.

Pour réduire ces consommations, il faut donc prendre en compte l’usage du logement. Souvent,

les personnes touchées par la précarité énergétique ne savent pas « utiliser » leur logement. Le but

du pôle « Initiative Habitat » est donc de trouver des solutions pour diminuer leurs charges.

5

3- Le programme de maîtrise d’ouvrage internationale

En juin 2011 débute le programme de maitrise d’ouvrage internationale,

dirigé par la fondation Abbé Pierre. L’association « Une famille, un toit » souhaite

participer à ce programme, qui s’étendra sur les 6 mois prochains. Notre étude

servira en fait de point de départ à l’association pour s’intégrer dans ce

programme.

Pour débuter, l’association avait la volonté d’équiper les logements de Wattmètres, pour

étudier la consommation de chaque appareil électroménager ; ces Wattmètres nous permettant de

savoir quels appareils sont les plus gourmands en énergie. La fondation Abbé Pierre serait prête à

remplacer ces appareils, souvent très anciens, par des appareils moins énergivores s’ils sont amortis

assez rapidement.

Le but de ce programme est aussi de pousser à la rénovation du bâti ancien. Effectivement, pour

atteindre le pourcentage de maisons à énergie positive souhaité par le protocole Kyoto et le grenelle

de l’environnement, on ne peut se contenter de construire. Aujourd’hui, on construit seulement

l’équivalent de 1% du parc des maisons à énergie positive.

4- Contexte et objectifs du stage

Objectifs du stage : Quelles solutions techniques peuvent être mises en place pour diminuer les

charges? Comment sensibiliser les gens à un meilleur usage de leur logement ?

L’objectif de ce stage est d’étudier les consommations énergétiques de trois logements ayant

été rénovés par l’association, de manière à proposer des solutions permettant de réduire les factures

des occupants.

Ces trois logements ont été rénovés par l’association : l’isolation a été refaite pour les trois

logements, le système de chauffage adapté à chaque type de logement et des aides pour l’achat

d’équipements basses consommations ont été apportées (notamment pour l’éclairage).

Ci-dessous le descriptif des trois logements que l’on a étudié dans le cadre de notre stage.

6

Présentation des logements:

Type de maison

Nombre d'occupants

Isolation Type de chauffage

Logement 1 LEZE

Maison de plein pied de 1900 rénovée en avril 2006 Surface : 66m²

1

Sol: 3 cm de chaux/chanvre Plafond: 20cms de lambris de bois et de ouate de cellulose.

2006 : installation d'un chauffe-eau solaire et plancher chauffant (pompe à chaleur) 2011 : installation d'un poêle à bois remplaçant l'énergie solaire et rendant l'utilisation de la pompe à chaleur sporadique

Logement 2 VARADES

Maison d'un étage rénovée en 2002 Surface : 129m²

6

Sol : dalle pleine en béton Plafond : ouate de cellulose

Chaudière au gaz avec thermostat programmable qui date de 2008. ECS : chaudière à production d'eau chaude à accumulation avec ballon de 50L intégré.

Logement 3 VAY

Double maison de plein pied. Maison A : 46m² Maison B : 43m²

3

Sol : dalle pleine en béton avec 6cms de polystyrène Plafond : 12cms de laine de verre

Chauffage électrique avec radiateur haute température de 1000/1500W. ECS : Ballon eau chaude électrique de 150L à accumulation (heures creuses)

Les factures d’énergie sont encore souvent bien trop importantes comparé aux résultats

théoriques obtenus. Ainsi, d’autres solutions techniques doivent être apportées, mais il est aussi

indispensable de sensibiliser les habitants à l’utilisation de l’énergie dans leur logement.

Il nous faudra distinguer le coût du logement et les coûts engendrés par les ménages. Ces

derniers proviennent en effet d’une mauvaise utilisation du logement, et c’est sur ceux-là que nous

devons nous focaliser. Il faut savoir que la population ciblée n’a pas l’habitude d’habiter un logement

(rom....) ; souvent, ils ne sont pas impliqués dans la lutte énergétique.

Au cours du stage, nous allons alors visiter trois logements ; chacun ayant un mode de chauffage

différent :

Un d’eux est à la pointe de la technologie (plancher chauffant, pompe à chaleur) mais

paradoxalement très énergivore (catégorie G)

Un autre est chauffé au gaz (facture acceptable)

La dernière maison possède un chauffage électrique

Finalement, il nous était demandé le travail suivant :

- Proposer des “d’outils” techniques pour diminuer l’énergie de ces logements

- Proposer des solutions pour permettre aux habitants d’utiliser au mieux leur

logement : Simple et Efficace

- Trouver un schéma-type de foyer et de sa consommation

7

IIII-- PPllaanniiffiiccaattiioonn dduu ssttaaggee

Après quelques jours de prise en main du sujet, nous avons réussi à mieux cibler les attentes

de l’association. Nous avons alors planifié notre projet, pour avoir une vision du stage dans sa

globalité et ainsi mieux appréhender le travail à réaliser. Pour commencer l’étude, nous avons réalisé

une première estimation théorique des coûts énergétiques à partir des dossiers sur chaque

logement. Ensuite, nous avons commencé une étude de terrain, en allant visiter ces trois logements

rénovés par l’association. Parallèlement, nous avons construit un modèle théorique de calcul de la

consommation électrique annuelle. Ce tableau de calcul de la consommation théorique a été

complété grâce aux informations récupérées pendant les visites (questionnaire Dialogie). En relevant

les compteurs, et en analysant les mesures obtenues avec les wattmètres, nous avons ainsi pu

comparer la valeur théorique de la consommation (Dialogie), avec la valeur expérimentale

(compteur). Finalement, nous avons proposé des solutions pour réduire les coûts énergétiques de

ces familles, après avoir analysé leurs usages et consommations.

Diagramme Gantt de planification de projet

8

IIIIII-- DDiiaaggnnoossttiiqquuee ddeess ppeerrffoorrmmaanncceess éénneerrggééttiiqquueess dduu bbââttiimmeenntt

1- Etude terrain

Démarche adoptée

Afin de mieux appréhender les usages et consommations en énergie de chaque famille, nous

avons adopté la démarche suivante pour chaque logement visité :

PREMIERE VISITE DU LOGEMENT

Questionnaire

Dialogie

Répertorie les caractéristiques

techniques du logement, le mode de

chauffage, les usages de l’énergie

Estimation théorique des

performances

énergétiques du logement

Relevé des

compteurs

Consommation

d’eau et

d’électricité

Pose des

Wattmètres

Permet de relever la consommation

en électricité des équipements les

plus énergivores du foyer

DEUXIEME VISITE DU LOGEMENT Environ une semaine après

Récupération des

Wattmètres

Relevé de la puissance

instantanée de chaque

appareil électrique

Relevé des

compteurs

Calcul du coût annuel de

chaque appareil, en

évaluant au mieux leur

fréquence d’utilisation

Relevé des

consommations en

kWh + Estimation du

coût sur un an

Consommation en eau

et électricité sur une

semaine => Estimation

du coût sur un an

9

Outils utilisés

Wattmètres

Afin d’obtenir des valeurs précises de consommations des différents appareils dans chaque

logement, nous avons installé des Wattmètres dans les 3 logements pendant une période d’une

semaine. Les Wattmètres sont des boitiers de mesure se branchant entre la prise et l’appareil

électrique et mesurant sa consommation réelle en kWh. Le Wattmètre mis à notre disposition était

l’Energy Monitor 3000.

Au cours de nos trois visites, nous avons donc pu placer ces Wattmètres sur les appareils

les plus susceptibles de consommer de l’énergie et ainsi déterminer de manière précise leur

consommation au cours de la semaine étudiée.

Wattmètre utilisé pour relever la consommation dans les

logements étudiés.

Caractéristiques du Wattmètre Energy Monitor 3000

Il donne la consommation en kWh de l’appareil pendant la durée de

mesure

En entrant deux types de tarifs possibles (heures pleines et heures creuses

par exemple), il permet de donner le coût total en électricité de l’appareil

pendant la durée de la mesure.

Il peut également étendre l’estimation du coût à la semaine, au mois ou à

l’année prenant la consommation dans l’intervalle de mesure comme

consommation moyenne

Il fournit la durée exacte de la mesure réalisée ainsi que le pourcentage de

fonctionnement de l’appareil (temps durant lequel il a consommé de

l'électricité). Remarquer : Ce temps inclut également le temps de veille

dans le cas d’appareil consommant de l'électricité en veille.

10

Relevés de compteur

Le relevé du compteur au début et à la fin de chaque étude (1ère et 2ème visite) permet d’observer

la part de la consommation d’énergie dans ces appareils dans la consommation totale du logement.

Cela permet à la fois de savoir où agir pour réduire sa consommation mais aussi de vérifier

l’utilisation qui est faite de chaque appareil reste globalement autour de nos estimations théoriques

ou des données d’Enertech.

Questionnaire Dialogie

Lors de chaque visite, nous avons rempli ce questionnaire avec les occupants du logement, pour

avoir une idée plus précise de leur comportement face à l’énergie. Par exemple, nous avons relevé

tous les appareils électroménagers utilisés, leur fréquence d’utilisation, ainsi que leur âge.

Ces questionnaires n’ont pas encore été utilisés pour effectuer le bilan énergétique de chaque

logement ; l’espace Info Energie de Nantes n’effectuant qu’au plus deux bilans thermiques par mois.

Cependant, ils pourront être utiles à l’association « Une famille, un toit » par la suite.

Ainsi, cette démarche liée au questionnaire Dialogie n’ayant pu aboutir durant notre stage, nous

avons nous-mêmes créé un tableau permettant de calculer le coût théorique de l’électricité utilisé

par les appareils électroménagers. Pour que les chiffres utilisés soient le plus précis possible, nous

avons relevés dans chaque logement les puissances instantanées des appareils électroménagers

grâce aux wattmètres, ainsi que leur fréquence d’utilisation d’après le questionnaire Dialogie.

Qu’est ce qu’un questionnaire Dialogie ?

Le questionnaire Dialogie a été élaboré par les espaces Info Energie pour réaliser

des bilans thermiques de maisons individuelles. Dans les cas courants, il permet

d’identifier des solutions pour réduire les consommations d’énergie et améliorer le

confort.

Ce questionnaire est composé de différentes rubriques de questions, à savoir :

L’occupation du logement et le mode de vie de ses occupants

Les caractéristiques techniques du logement (doublage et isolation du sol,

des murs, du plafond, aération et ventilation)

Le chauffage (chauffage central, d’appoints et eau chaude sanitaire)

Les usages et consommations de l’énergie (appareils électroménagers,

éclairage)

11

2- Modélisation théorique de la consommation énergétique du logement : notre DPE simplifié

Qu’est ce qu’un DPE ?

Le Diagnostique Performance Energétique permet d’estimer la consommation énergétique d’un

bien immobilier. Il est obligatoire depuis 2006 pour la vente et depuis 2007 pour la location

(amendement du Grenelle 2).

« Art. L. 134-3-1. – En cas de location de tout ou partie d’un immeuble bâti, le diagnostic de

performance énergétique prévu par l’article L. 134-1 est joint à des fins d’information au contrat de

location lors de sa conclusion, sauf s’il s’agit d’un contrat de bail rural.»

« Le locataire ne peut se prévaloir à l’encontre du bailleur des informations contenues dans le

diagnostic de performance énergétique. » ;

L’article L. 134-3 : « En cas de vente de tout ou partie d’un immeuble bâti, le diagnostic de

performance énergétique est communiqué à l’acquéreur dans les conditions et selon les modalités

prévues aux articles L. 271-4 à L. 271-6. » ;

Eléments composant un DPE

Un DPE évalue donc plusieurs points : la valeur d’isolation, la consommation d’énergie, les

caractéristiques du logement et le descriptif des équipements et le chauffage et la climatisation.

DPE

Examen du bâti

Structure du bâtiment

Isolation

Huisseries

Orientation et surface du bâtiment

Analyse technique des équipements

Chauffage

ECS

Ventilation / Climatisation

Electroménager

12

Elaboration de notre DPE simplifié

L’idée de départ était de réaliser des DPE précis sur chaque logement en rajoutant des

améliorations possibles, mais comme signalé précédemment, cela n’a pas pu aboutir. Il était toutefois

intéressant pour notre étude “watt métrique” d’analyser la consommation électrique globale de

chaque logement. Nous avons donc décidé de créer un programme Excel qui modélise, sur une durée

déterminée (une année par exemple), la consommation électrique du foyer.

Deux types de consommations électriques peuvent être pris en compte : le calcul théorique du

coût de chauffage (programme réalisé par Fanny HOURDEAU, étudiante en deuxième année d'école

d'ingénieur de Grenoble (Ense3) et stagiaire à l'association «une famille, un toit») et le calcul

théorique des besoins en électricité efficace (des équipements électriques : électroménagers,

électronique, multimédias...)

Coût théorique de la consommation de chauffage

Le premier programme de coût théorique de la consommation de chauffage se divise en deux

parties : la modélisation de la consommation de chauffage annuelle et la modélisation d'eau (chaude

et froide) annuelle.

Calcul du coût de chauffage :

Soit Cchauff est la consommation de chauffage annuelle (en kWh/an) :

Avec :

DJU est le Degrés de Jour Unifiés (propre à chaque ville, ce chiffre correspond à la moyenne

des degrés au delà ou en deçà de 18°C quotidiens,

i.e é

S la surface à chauffer

H la hauteur sous plafond

U le coefficient de déperdition (dépendant des maisons) ramené au volume à chauffer.

En règle générale, on attribuera ce coefficient en fonction de l'isolation du local, tq :

I : Facteur d'intermittence dépend de plusieurs paramètres comme l'inertie du bâtiment, la

température, … Le coefficient souvent utilisé par défaut est 0,85.

A : Coefficient d'apports gratuits, prend en compte les apports thermiques externes (le soleil

par exemple), souvent prix égal à 0,90.

13

PFC : Coefficient de Pertes Fatales lié au Chauffage (fonction du rendement de la chaudière,

isolation de celle-ci). Pour les calculs, on considère un pourcentage de pertes fatales

d'environ 20% donc PFC=0,80.

Voici le rendu final sur Excel, modélisant la consommation en chauffage annuelle :

Modélisation consommation d’ECS (Eau Chaude Sanitaire) annuelle :

Besoins en ECS (m3/an) :

Consommation correspondante (kWh/an) :

Avec :

N : est le nombre d'occupants

Vp : le volume d'eau individuel consommée (L/personne/jour) ; Vp = 30L/jr/pers

J : le jour de présence par an. Ici, J= 355 jours

Cpeau est la chaleur spécifique de l'eau (Wh/kg.K) : chaleur nécessaire pour élever de 1K un kg

d'eau. Cpeau = 1,1627

: variation de température (eau chaude – eau froide)

PFE : Coefficient de pertes fatales ECS (déperditions dans le s conduites, au niveau du ballon

de stockage,...). On supposera qu'il existe 25% de pertes, soit un coefficient PFE=0,75

Voici le rendu final sur Excel, modélisant la consommation en eau chaude annuelle :

14

Modélisation consommation d'Eau Froide annuelle :

Besoin en Eau froide (m3/an) :

Voici le rendu final sur Excel, modélisant la consommation en eau froide annuelle :

A partir de ces trois coûts énergétiques, nous pouvons en déduire la facture

énergétique pour le ménage en €/an.

Coût théorique des équipements électriques du foyer

Le document précédent nous permet de déterminer de manière approximative le coût de

chauffage et d'eau d'un foyer, qui représente près de 70% de la facture d'électricité d'un foyer (en cas

d'un chauffage électrique). Intéressons nous désormais à la consommation électrique des appareils

électroménagers.

Afin d’analyser avec précision la consommation électrique, il faudrait poser des Wattmètres sur

toutes les prises du logement et réaliser un enregistrement sur la période la plus longue possible. En

pratique, les Wattmètres ont un coût non négligeable (de l’ordre de 40 euros pièce), par conséquent

seul cinq Wattmètres étaient disponibles par maison dans le cadre de notre étude. Pour cette raison,

ne pouvant accéder aux résultats des questionnaires Dialogie, nous avons réalisé un modèle simple

permettant de d’évaluer l'énergie électrique consommé par un logement.

Le reste de la facture d'électricité correspond donc aux dépenses de « confort » électriques du

foyer à savoir : l'électroménager, l'éclairage et l'électronique. Notons que les normes

environnementales progressivement mises en place vont encourager la construction de maisons

basse consommation dont les dépenses énergétiques pour le chauffage sont beaucoup plus faibles

(globalement, 5000 kWh au lieu de 10000 kWh, par an). La part de l'électricité consommé par

l'électroménager dans la facture énergétique va donc devenir plus importante. Si on ajoute à cela le

15

fait que le prix de l'électricité va augmenter de 25% d'ici les cinq prochaines années, il est clair que

faire des économies sur l'électricité spécifique va devenir de plus en plus intéressant.

Nous avons donc créé un tableur Excel permettant de modéliser les dépenses de chaque

appareil des trois foyers visités. Pour être au plus proche de la consommation réelle de chaque foyer,

la puissance et la consommation de chaque appareil électrique a été mesurée par les wattmètres :

cela en veille et lors d'une utilisation. Cette puissance instantanée permet de déterminer le coût de

revient de ces appareils sur une période fixe (par défaut une année) en tenant compte de la

fréquence d'utilisation et de l'usage qu'en font les habitants.

Ce tableau a donc plusieurs finalités :

Il permet de déterminer le pourcentage de dépense énergétique de chaque appareil utilisé

dans un foyer,

Avoir des mesures précises de la dépense énergétique de chaque appareils et permettant

ainsi d'élaborer des solutions visant à réduire la facture d'électricité du foyer,

Ce tableau permet à l'habitant de visualiser directement les conséquences de l'usage de ces

appareils et du coût que ceux-ci implique. (Par exemple lorsqu'on laisse la lumière allumée la

journée)

Trois tableaux ont été fait pour les logements que l'on a étudiés. L'utilisation du tableau est assez

simple, l'utilisateur rentre la fréquence d'utilisation de chacun de ses appareils et le tableau lui rend

sa consommation annuelle en kWh et en euros (en tenant compte du type d'abonnement de chacun

des foyers : heures pleines, heures creuses, ou autre...)

16

IIVV-- EEttuuddee ddeess mmaarrggeess ddee ddiimmiinnuuttiioonn ddee llaa ccoonnssoommmmaattiioonn

11.. Validation du modèle :

L’idée maintenant est de réaliser des simulations de consommations modérées à l’aide de

notre tableau Excel. Ainsi, pour chaque logement, il sera possible de mesurer les économies

potentiellement réalisables. Toutefois, il est important de valider notre modèle, en effet, son

utilisation serait inappropriée si l’incertitude des résultats était de l’ordre de grandeur des marges de

diminution de consommation.

Les Wattmètres posés durant toute la semaine nous apportent une mesure précise de la

consommation moyenne. Ils représentent des données fiables permettant de vérifier si nos

estimations sont réalistes. De plus, les compteurs électriques ont été relevés aux deux visites de

chaque logement. L’énergie consommée est donc évaluée précisément. Il suffit simplement de

comparer cette mesure avec la consommation théorique calculée

.

Démarche utilisée pour valider le modèle :

Tout d’abord, nous avons utilisé les valeurs des consommations électriques des appareils

pour lesquels des Wattmètres ont été posés. Notre modèle est alors utilisé pour estimer les

consommations des autres appareils, en utilisant la liste précise de l’ensemble de l’électroménager

faite lors des visites. Cette consommation estimée est alors ramenée à la durée des mesures des

Wattmètres pour pouvoir comparer la part des appareils électrique dans la consommation total du

logement. Cette dernière est obtenue de manière précise par le relevé des compteurs électriques

entre nos deux visites.

Ci-dessous l’analyse de la répartition des résultats pour chacun des 3 logements :

Utilité des Wattmètres posés sur une semaine.

Les Wattmètres posés durant toute la semaine nous apportent une mesure précise de la

consommation moyenne des usagers. Ils représentent des données fiables permettant de

vérifier si nos estimations sont réalistes.

17

Logement de Lézé :

Analyse :

Dans ce logement, au vu du nombre d’appareils électriques relativement faible, des

Wattmètres ont pu être installés sur quasiment tous les appareils consommateurs d’électricité. Seul

les éclairages et l’eau chaude sanitaire (ECS) ont été calculés par la simulation. Deux informations

ressortent de ce graphique :

- La faible part de l’électroménager dans la consommation totale confirme bien les résultats

du questionnaire comportemental qui indiquait une extrême attention du propriétaire sur

l’utilisation économe de ses appareils.

- Les 6% restants correspondent à l’erreur de notre modèle sur les calculs de consommation

de ce logement. Cette erreur est assez faible sur ce logement ce qui valide en partie le modèle, mais

cela doit être relativisé puisqu’elle reste liée au faible nombre d’appareils dont la consommation est

à estimée. Les autres valeurs étant des mesures, donc des données fiables.

5%

13%1%

12%

63%

6%

Consomation éléctricité mesurée (Lezé)

Machine à laver Frigo Télévision

Eclairages (calculé) ECS (calculé) Autres (erreurs)

18

Logement de Varades :

Analyse :

Dans le logement situé à Varades, des Wattmètres ont pu être installés sur les appareils

apparaissant en gras sur le diagramme ci-dessus. L’erreur de 11% est donc encore à relativiser

puisque le nombre d’appareils dont la consommation a été estimée est plus élevé. Il correspond à

une sous évaluation des consommations estimées. Néanmoins, il permet de confirmer l’ordre de

grandeur de nos estimations liées à notre modèle.

Le graphique fournit également une information sur les appareils électroménagers les plus

gourmands en énergie : les ensembles frigorifiques (réfrigérateur et congélateur) (40%), et les

éclairages (15%). Il est à noter que si l’eau chaude sanitaire représente aussi une des parts les plus

importantes dans la consommation d’énergie des logements en France, il n’apparait pas dans ce

diagramme puisque dans ce logement le chauffage de l’eau est réalisé au Gaz.

Télévision + Freebox +

Ordinateur fixe15%

Congélateur25%

Lave linge5%

Eclairage (calculé)15%

Frigo (calculé)15%

Lave vaisselle (calculé)

6%

Ordinateurs portable +

imprimante (calculé)

3%

Alimentation chaudière (calculé)

3%

Grille pain+Micro onde+Cafetière+Té

léphone fixe(calculé)

2%

Autres (erreur)

11%

Consomations éléctriques des appareils (Varades)

19

Logement de Vay :

Analyse :

Dans ce logement, le nombre d’appareils électriques est relativement important mais les

Wattmètres ont pu être installés sur ceux consommant le plus d’après notre simulation. Cela laisse

donc une plus faible marge d’erreur absolue pour les autres appareils dont la consommation

représente une plus petite part dans les consommations totales. On retrouve une fois encore les

appareils électriques représentant les parts les plus importantes dans la facture totale électriques,

c’est-à-dire les réfrigérateurs, les éclairages et le chauffage électriques de l’eau chaude sanitaire.

Pour la validation du modèle théorique ici, la somme de toutes les consommations mesurées

grâce au Wattmètres, ajoutées à celles estimées grâce au modèle, a dépassé de 11% la

consommation réelle du logement relevée sur le compteur. C’est pour cela que l’eau chaude

sanitaire qui représente 47% d’après le modèle théorique n’occupe que 36% sur le schéma, la

différence correspondant toujours à l’erreur relative de la modélisation. En effet pour ce logement,

les fréquences d’utilisations rentrées dans le modèle pour les appareils électriques ont été cette fois

ci légèrement sur estimé, mais cela reste une erreur somme toute relative qui permet d’obtenir une

répartition représentative de la part de l’électroménager dans la consommation totale des

ménages.

ECS (calculé) - 11% d'erreurs

36%

Eclairages (calculé)23%

2 Réfrégirateurs9%

Micro-onde + grill (calculé)

7%

Aquarium+DVD+Télé

4%

Lave Vaisellle 4%

Télé principale

3%

Réveil (calculé)3%

Machine à Laver2%

Aspirateur (calculé)2%

Petit éléctroménager(Friteuse,Bouilloire,Caf

etière,Chargeurs portables,Console)

(calculé)2%

Décodeur 2ème Télé1%

Consommation électrique du logement (Vay)

20

22.. Simulation d’une consommation plus économe :

Logement 1 : Lezé

M. Auffray a un comportement très économe et il est difficile de réduire sa facture en

électricité. La principale économie viendrait par un remplacement de ses ampoules

incandescentes par des fluo-compactes, plus rentables sur le long terme.

Comparaison entre la consommation énergétique réelle à l’heure actuelle et la consommation du

même logement avec un usage idéal.

Logement 2 : Varades

L’appareil le plus énergivore est le congélateur, notamment parce qu’il a plus de 20 ans et

qu’il est d’autre part complètement recouvert de givre. Il est impossible de jouer sur sa fréquence

d’utilisation, nous avons donc étudié la rentabilité de l’achat d’un congélateur neuf. Un congélateur

sous plan PROLINE PFZ175WA-F, capacité nette de 64 litres, coûte 205 € à l’achat puis 21€

d’électricité par an. Nous en déduisons donc que ce congélateur en particulier serait rentable en

moins de 3 ans (2 ans et 10 mois).

Encore une fois, l’éclairage prend une part importante dans les dépenses annuelles. Il est

simple, en théorie, de réduire l’utilisation des lampes. En pratique, nous n’avons pas conscience de

notre capacité à réduire notre consommation.

Contrairement au logement à Lezé, il est possible de faire une simulation plus significative de

consommation modérée. Les niveaux de consommations « améliorées » sont des estimations basées

0

5

10

15

20

25

30

35

Co

ût

ann

ue

l

Comparaison entre consommation économe et consommation actuelle

Actuelle

Améliorée

21

sur notre propre expérience et ont pour vocation de donner un ordre de grandeur de l’économie

réalisable.

Comparaison entre la consommation énergétique réelle à l’heure actuelle et la consommation du

même logement avec un usage idéal.

Notre simulation d’une consommation économe montre une économie possible de 140 € par

an par rapport à la situation actuelle (en tenant compte du changement du vieux congélateur qui

consommait énormément).

Logement 3 : Vay

Vay est le logement possédant le plus d’électroménagers, il présente donc de nombreuses

possibilités de diminution de la consommation :

- Un démodulateur TNT est inutilisé, il consomme en veille 5 euros par an, - Un seul réfrigérateur pourrait suffire pour une famille de trois personnes, - Aucun appareil n’est éteint et les veilles sont allumées continuellement, - En changeant les ampoules classiques par des basses consommations, le foyer économiserait

plus de 25€ par an dans leur dépense énergétique. - …

0102030405060708090

100

Co

ût

ann

ue

l

Comparaison entre consommation économe et consommation actuelle

Actuelle

Améliorée

22

Comparaison entre la consommation énergétique réelle à l’heure actuelle et la consommation du

même logement avec un usage idéal.

Nous avons, comme pour Varades, estimé une possible consommation modérée. Avec

quelques modifications de comportement, nous calculons une économie d’une centaine d’euros par

an.

Bien qu’avec les moyens mis à notre disposition, les résultats de notre étude ne puissent pas

être fiables à cent pour cent, nous nous sommes efforcés d’avoir une démarche qui permet de

chiffrer correctement l’ordre de grandeur des économies réalisables. Nous pouvons constater que

ces économies ne sont pas négligeable ce qui justifie les efforts à engager pour avoir un

comportement plus économe.

0,00 €10,00 €20,00 €30,00 €40,00 €50,00 €60,00 €70,00 €80,00 €90,00 €

100,00 €

Comparaison entre consommation économe et consommation actuelle

Actuelle

Améliorée

23

33.. Solutions à apporter :

i) Informer à l’aide d’étiquettes informatives et de guides pratiques

Lors de nos visites, nous avons remarqué des divergences de comportement selon les occupants

de chaque logement. Même si certains font des efforts pour réduire au maximum leur

consommation d’électricité, en débranchant par exemple leurs appareils électroménagers après

chaque utilisation, d’autres n’ont pas vraiment conscience des économies qu’ils pourraient réaliser

en faisant plus attention.

Pour sensibiliser ces personnes, des étiquettes informatives pourraient être collées sur certains

équipements du logement. On pourrait par exemple imaginer une étiquette de ce type collée sur un

congélateur ou un réfrigérateur combiné :

Ces étiquettes autocollantes donneraient des chiffres frappant sur les pertes d’énergie réalisées

lors de disfonctionnement de certains appareils, ou encore sur l’argent perdu par an en laissant tel

ou tel appareil constamment en veille. Voici quelques idées qui pourraient apparaître sur de telles

étiquettes :

Une télévision cathodique en veille vous coûte plus de 10 euros par an.

La fuite d’une chasse d’eau peut vous faire perdre jusqu’à 350€ par an.

Des guides explicatifs peuvent être distribués aux habitants, comme le Petit Libre Vert, afin de

leur faire prendre conscience de l’importance des « petits » gestes sur leur facture globale mais aussi

sur la facture nationale globale (pour l’économie et pour l’environnement).

Le givre dans un

congélateur augmente de

30% sa consommation

24

ii) Réduire ses dépenses d’éclairage et de veille

La veille et l’éclairage coûtent cher, nous l’avons vu via l’étude des trois logements, notamment à

cause de la mauvaise utilisation que l’on en fait. Réduire la consommation électrique liée à celles-ci

est un enjeu déterminant et majeur pour réduire la production électrique mondiale. Enjeu réalisable

à notre échelle de plus, il suffit juste de changer nos habitudes, ou de créer des logements

« intelligents » simplifiant l’arrêt des appareils en veille.

Lumière Eteindre la lumière en sortant d’une pièce et utiliser au maximum l’éclairage naturel.

Laisser une ampoule allumée toute la journée coûte 67€ par an

Abandonner les ampoules classiques et halogènes en privilégiant les ampoules fluo-compactes.

Utiliser des ampoules basses consommations permet de réduire de 5 à 10 fois la consommation

Dépoussiérer les ampoules Améliore les flux lumineux

Veille Eteindre la cafetière

Une cafetière allumée consomme l'énergie qu'il faut pour faire 12 tasses à café

Eteindre la veille de la TV Une TV en veille consomme 15W

Débrancher les chargeurs Un chargeur de téléphone consomme autant avec ou sans téléphone connecté

TRUCS ET ASTUCES POUR REDUIRE

LES VEILLES

25

Ces solutions sont nécessaires pour des logements déjà construits, mais pas toujours

facilement réalisables, car pour éteindre les veilles, il est parfois nécessaire de débrancher les

appareils, et les prises sont parfois difficilement accessibles. C’est pourquoi il est important d’y

songer avant de construire des logements, en instaurant par exemple des prises « intelligentes ».

En effet, nous avons eu l’idée de créer un réseau de prises colorées reliées entres elles et à

un interrupteur qui les commande. On branche à ces prises tous les appareils dont les veilles ne sont

pas nécessaires comme la télévision, décodeur TNT, ordinateur, machine à laver ou à sécher le linge,

lave-vaisselle, … (a contrario du téléphone, du réfrigérateur, du congélateur,…). A chaque absence de

l’habitant, celui-ci n’a qu’à éteindre cet interrupteur pour éteindre toutes les veilles, et économiser

ainsi l’énergie nécessaire à leur fonctionnement.

26

iii) Suivre sa consommation en temps réel : les Wattson

Un meilleur suivi de la consommation en temps réel peut aussi permettre aux foyers de

réguler le coût de leur facture électrique. Dans cette démarche, notre tuteur, Monsieur Potin, nous a

fourni un Wattmètre plus élaborée. Contrairement à ceux précédemment utilisés, le Wattson permet

de mesurer la consommation globale du logement.

Principe de fonctionnement

Étude pratique du Wattson

Nous avons placé le Wattson à l’agence de Ste Luce pour étudier son fonctionnement et évaluer

son utilité. L’appareil a été placé pendant trois jours, ce qui nous a permis de dégager ses principaux

avantages et inconvénients.

Aspect comportemental

L’efficacité du Wattson vient de sa visibilité,

il rappelle le niveau de consommation du

logement en continu. L’utilisateur prend alors

conscience de son impact sur l’énergie

employée. Les appareils électroménagers

consommant fortement, par exemple, sont

facilement repérables, l’occupant devient ainsi

plus attentif dans son comportement.

Le Wattson est connecté au compteur

électrique. Une sonde permet d’évaluer en continu

la quantité d’électricité utilisée dans la maison. La

mesure est transmise en wifi à un boîtier d’affichage

pouvant être placé n’importe où dans un rayon de

trente mètre. Deux valeurs peuvent être visualisées

sur ce boîtier: la puissance instantanée utilisée en

Watt et le coût associé de la consommation

annuelle.

27

Le Wattson possède une autre fonctionnalité : il produit une lumière qui permet de

comparer la consommation actuelle avec la consommation moyenne (lumière bleu pour une

consommation économe, rouge sinon). Nous nous sommes interrogés sur l’utilité de cette fonction.

En effet, la moyenne étant calculée à partir des mesures antérieures de l’énergie utilisée, la mise en

marche d’un appareil électroménager entraine de ce fait un dépassement de cette moyenne.

Exemple concret : A l’agence de Ste Luce, la puissance moyenne employée était de 500W environ.

Lorsque l’on allumait le micro-onde, la puissance augmentait de 1000W environ et la lumière du

Wattson virait alors au rouge. La couleur n’indique donc pas si la fréquence d’utilisation est

supérieure à la moyenne. Néanmoins la lumière est un indicateur intéressant dans le cas où un

nombre anormalement grand d’appareils électriques sont en marche.

Aspect technique

Une analyse plus fine des mesures effectuées par le Wattson peut être réalisée en le reliant à un

ordinateur via un port USB. Le logiciel Holmes permet d’analyser facilement les données enregistrées

(le Wattson possède une capacité d’enregistrement de 26 jours), son utilisation ne nécessite aucun

pré requis en informatique et est donc adapté pour un particulier.

28

Holmes permet d’accéder à un plus grand nombre d’information, il permet notamment de

connaitre le montant des dépenses en électricité ce qui est utile pour une personne en situation

précaire.

Les nombreuses courbes de consommations facilitent l’analyse des conséquences

énergétiques des comportements. Elles constituent donc une source de données utiles pour la

recherche de solutions économes. Par manque de temps, nous n’avons pu pousser notre étude sur

une durée suffisante pour repérer d’éventuelles surconsommations à Ste Luce.

En résumé, le Wattson est un appareil ludique, communiquant permettant de réduire sa

facture en électricité (jusqu’à 20% selon certains sites).

29

iv) Sensibiliser au développement durable

Gaz à effet de serre, réchauffement climatique, disparition d’espèces vivantes, pollution de

l’eau, surconsommation énergétique, surproduction alimentaire. Les constats sont là.

Au-delà des économies réalisées par l’habitant, un meilleur usage des équipements

(chauffage, veilles, éclairage...) contribuerait à rendre l’environnement plus vivable. Une réduction

de notre consommation d’électricité entraînerait notamment une diminution des rejets de CO2 dans

l’atmosphère, sachant qu’en France, un kWh électrique produit 0.09 kg de CO2.

Prenons l’exemple des veilles. Une veille d’ordinateur constamment allumée consomme

environ 30 kWh par an, ce qui coûte 3 euros à l’habitant et rejette 2.7 kg de CO2 dans l’air. Ces

chiffres nous paraissent tellement faibles qu’on se demande parfois à quoi servent nos efforts.

Cependant, même si à notre échelle, les effets d’une veille constamment allumée sur

l’environnement sont minimes, ils sont conséquents à l’échelle nationale, et plus encore à l’échelle

planétaire. En effet, si l’ensemble de la population française laissaient leur ordinateur en veille

24h/24, 162 000 tonnes de CO2 seraient rejetées tous les ans. En multipliant ce chiffre par le nombre

d’appareils laissés en veille par chaque français, les pertes seraient encore plus importantes. En

France, les veilles consomment en électricité l’équivalent de la production de deux centrales

nucléaires par an. Cela nous montre donc que chaque geste compte, et qu’il faut continuer à réduire

petit à petit nos consommations d’électricité, même si on a parfois l’impression que nos efforts sont

vains.

Concrètement, pour sensibiliser les gens plus en profondeur et marquer les esprits, il faudrait

que chacun possède un guide du consommateur durable. Ce dernier comprendrait à la fois des

indications de montants pouvant être économisés (aspect économique du développement durable ;

exemple : Baisser la température de 1°C conduit à une économie de 7 à 11 %) et des chiffres sur les

effets d’une surconsommation d’énergie sur l’environnement (aspect écologique).

Qu’est ce que le développement durable ?

Le développement durable est un processus

consistant à développer les terres, les villes, les

entreprises et les communautés de façon à

répondre à nos besoins actuels sans nuire à la

capacité des générations futures de répondre aux

leurs. Les questions sociales, économiques et

environnementales sont interconnectées.

30

CCoonncclluussiioonn ::

PPaarr ccee ssttaaggee,, nnoouuss aavvoonnss pprriiss ccoonnsscciieennccee ddee llaa nnéécceessssiittéé

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31

RReemmeerrcciieemmeennttss ::

Nous tenons à remercier tout particulièrement et à témoigner toute notre reconnaissance à nos deux tuteurs de stage : Bénédicte ROBIN et Michel POTIN, pour l’expérience enrichissante et pleine d’intérêt qu’elles nous ont fait vivre durant ces quelques jours de stage au sein de l’association. Merci de nous avoir accueillis si chaleureusement et nous avoir permis l’accès à toutes les informations utiles au développement de notre mission.

Merci aussi à Fanny HOURDEAUX, pour e temps qu’elle nous a consacré tout au long de cette période, sachant répondre à nos interrogations ; sans oublier sa participation au cheminement de ce rapport.

Nous remercions également les habitants des trois maisons, que nous avons été amenés à visiter, pour leur agréable accueil et leur gentillesse lors des réponses qu’elles nous ont apportées.

Nous remercions de même tous les salariés des deux agences « Une Famille, Un Toit » et « 4000 Familles, 4000 Toits », qui nous ont intégrés rapidement dans leur locaux et nous ont accordé toute leur confiance.

Merci enfin à Patricia ROUSSEAU et Christine BRASSART pour avoir rendu ce stage possible et pour leur soutien durant ce-même stage.

32

AAnnnneexxee ::

1. Modélisation du coût de chauffage …………p. 27

2. Modélisation du coût en ECS ……………….….p. 28

3. Modélisation d’une facture énergétique ....p.29

4. Modélisation du coût des équipements…...p.29

1. Modélisation du coût de chauffage (document Excel)

33

2. Modélisation du coût en ECS (document Excel)

3. Modélisation d’une facture énergétique sur l’année (document Excel)

4. Modélisation du coût des équipements par foyer (document Excel)

34