Efficacité énergétique et durabilité des bâtiments : cas de Bâle, Suisse

Cet article sert de matériel pour la conférence « Efficacité énergétique et durabilité dans la construction » à l'Université de l'Atlantique, Colombie.

La crise climatique mondiale a positionné l'efficacité énergétique comme priorité stratégique en Suisse. Le secteur de la construction représente approximativement 45% de la consommation énergétique nationale (OFEN, 2020) et génère environ 40% des émissions de CO₂ liées à l'usage de l'énergie (OFEN, 2020). Ceci fait de la réhabilitation énergétique un pilier central de la Stratégie Énergétique 2050 de la Confédération Suisse.

Bâle-Ville se distingue comme canton pionnier dans l'implémentation de politiques strictes d'efficacité énergétique, s'alignant avec la Stratégie Énergétique 2050 de la Confédération Suisse. L'objectif est de fournir des outils techniques, économiques et environnementaux pour la prise de décisions informées dans les projets de rénovation énergétique.

Normative techniques applicable

Les exigences énergétiques en Suisse sont régulées par des normatives spécifiques qui cherchent à optimiser la consommation d'énergie, réduire les émissions de CO₂ et promouvoir la construction durable. Parmi les normatives les plus pertinentes se trouvent les suivantes :

SIA 380/1 (2016) - Énergie thermique dans les bâtiments : Norme suisse fondamentale pour le calcul de la demande énergétique des bâtiments. Définit la méthodologie de calcul des pertes thermiques, gains solaires et internes, et demande nette de chauffage (SIA, 2016).

MuKEn 2014 (Modèle de Prescriptions Énergétiques des Cantons) : Les prescriptions énergétiques modèles établissent des limites pour la demande de chaleur dans les bâtiments neufs (16 kWh/m²·a) et rénovés (24 kWh/m²·a). Les valeurs limites de transmittance thermique sont (EnDK, 2014) :

• Murs extérieurs : U ≤ 0.25 W/m²·K

• Toitures : U ≤ 0.20 W/m²·K

• Fenêtres : U ≤ 1.30 W/m²·K

• Sols contre extérieur : U ≤ 0.25 W/m²·K

KBOB : Définit des critères de durabilité pour les matériaux de construction, incluant l'énergie grise et les facteurs d'émission de CO₂. Gaz naturel : 0,202 kgCO₂/kWh ; mix électrique suisse : 0,036 kgCO₂/kWh (KBOB, 2016).

Concepts techniques fondamentaux

Pour le développement d'un projet d'efficacité énergétique en édification, il est nécessaire de comprendre certains principes techniques de base. Ces concepts constituent le cadre de calcul sur lequel se fondent les normatives, les valeurs limites et les solutions de conception.

Mur dans une habitation typique, où l’on peut voir les isolations

Transmittance thermique (Valeur U): Quantifie la capacité d'un élément constructif à transmettre la chaleur :

U = 1 / R_total [W/m²·K]

Où : R_total = R_si + R_1 + R_2 + ... + R_n + R_se

Exemple pratique : Mur de brique années 1960 (25 cm, λ = 0.8 W/mK) :

• R_si = 0.13 m²K/W

• R_brique = 0.25/0.8 = 0.31 m²K/W

• R_se = 0.04 m²K/W

• R_total = 0.48 m²K/W → U_existant = 2.08 W/m²K

Avec isolation EPS 12 cm (λ = 0.035 W/mK) :

• R_isolation = 0.12/0.035 = 3.43 m²K/W

• R_total_amélioré = 3.91 m²K/W → U_amélioré = 0.26 W/m²K

Pertes par transmission selon SIA 380/1: Sont les pertes d'énergie thermique qui se produisent à travers les éléments constructifs du bâtiment dues à la différence de température entre l'intérieur et l'extérieur. Ces pertes se quantifient moyennant le coefficient de transmission thermique (valeur U) de chaque élément et se calculent en additionnant les contributions des surfaces et des ponts thermiques.

Q_T = H_T × GD_20/9 [kWh/a]

Où :

• H_T = Σ(A_i × U_i) + Σ(ψ_j × l_j) [W/K]

• GD_20/9 = Degrés-jour base 20°C intérieur / 9°C extérieur

Pertes par ventilation: Correspondent à l'énergie thermique perdue par le renouvellement de l'air intérieur avec l'air extérieur, soit par ventilation naturelle ou mécanique. Se calcule en fonction du débit d'air renouvelé, du volume du bâtiment et de la différence thermique entre intérieur et extérieur.

Q_V = H_V × GD_20/9 [kWh/a]

Où : H_V = 0.33 × n × V_net [W/K]

Note:

• Le paramètre n représente le nombre de renouvellements d’air par heure [h⁻¹]. Ses valeurs typiques sont de 0,2–0,6 h⁻¹ dans les bâtiments Passivhaus (norme Minergie) et de 2–4 h⁻¹ dans les hôpitaux (SIA 382/1).

• Le volume net (Vₙₑₜ) se calcule en m³ comme 0,8 × V_brut, conformément à la norme suisse SIA 180:2014, où V_brut correspond au volume brut de l’espace.

Bilan thermique pour demande de chauffage: C'est le calcul qui intègre les pertes par transmission et ventilation, soustrayant les gains internes et solaires, et ajustant par des facteurs d'exploitation et de réduction, pour déterminer la demande nette de chauffage nécessaire pour maintenir des conditions confortables dans le bâtiment.

Q_h = (Q_T + Q_V - η_g × Q_g) × f_red [kWh/a]

Où : Q_g = Q_internes + Q_solaires ; η_g = Facteur d'exploitation des gains ; f_red = Facteur de réduction par intermittence.

Méthodologie d'Analyse Énergétique

Pour garantir la validité technique de l'étude énergétique, on établit une méthodologie qui intègre l'inspection directe du bâtiment, l'usage de documentation énergétique disponible et l'application de logiciels spécialisés en concordance avec la normative suisse.

Inspection Technique :

• Mesure d'épaisseurs de murs et identification de matériaux

• Thermographie infrarouge pour détection de ponts thermiques

• Test blower door pour mesure d'étanchéité (SIA 180)

Documentation Énergétique :

• Historique de 3 ans de factures de gaz et électricité

• Certificat énergétique cantonal (si existant)

• Plans architecturaux originaux

Outils de Calcul :

• Lesosai v8.0 (logiciel officiel SIA)

• PVGIS de la Commission Européenne pour analyse solaire

• Feuilles de calcul basées sur normatives SIA

Données Climatiques Bâle

Selon MeteoSwiss (station Basel/Binningen, code 06601, période 1991-2020) (Source : MeteoSwiss). (2021). Klimanormwerte Basel/Binningen 1991-2020) :

• Température moyenne annuelle : 10.4°C

• Degrés-jour de chauffage GD₂₀/₉ : 2,895 Kd

• Rayonnement solaire horizontal : 1,170 kWh/m²·an

• Rayonnement solaire sud 30° : 1,350 kWh/m²·an

Cas pratique: Bâtiment Schützengraben 33, Bâle

Le bâtiment objet d'étude se trouve situé à Schützengraben 33, 4051 Basel, Suisse (coordonnées : 47.5596° N, 7.5886° E). Il fut construit en l'an 1965 et correspond à une typologie résidentielle multifamiliale de sept étages avec ascenseur. La distribution fonctionnelle s'organise de la manière suivante : au rez-de-chaussée se localisent des locaux commerciaux et un dépôt ; entre les étages 1 et 5 se dispose un appartement par niveau, chacun avec une surface approximative de 100 m² et 4.5 pièces ; finalement, l'étage 6 abrite un grenier de 3.5 pièces avec une surface de 60 m², et la valeur 2.7 mètres correspond à la hauteur entre étages.

• Surface utile totale : 7 × 100 m² + 60 m² = 760 m²

• Volume chauffé : 760 m² × 2.7 m = 2,052 m³

État Actuel de l'Enveloppe

Les valeurs suivantes sont des estimations typiques pour les bâtiments suisses de 1965. Pour une analyse réelle, une inspection technique et une thermographie sont requises. Enveloppe thermique estimée :

• Murs : U = 1.2 W/m²·K, A = 450 m²

• Fenêtres : U = 2.8 W/m²·K, A = 70 m²

• Toit : U = 0.8 W/m²·K, A = 120 m²

• Sol : U = 0.9 W/m²·K, A = 120 m²

Systèmes actuels :

• Chauffage : Chaudière gaz naturel (η_saisonnier = 0.85)

• ECS : Intégrée avec chauffage

• Ventilation : Naturelle par infiltrations (n = 0.7 h⁻¹)

Note : 

• Ventilation : Naturelle par infiltrations signifie que le renouvellement de l'air intérieur du bâtiment se produit de manière naturelle, sans usage d'équipements mécaniques, à travers les infiltrations naturelles.

Occupation estimée : 20 personnes (moyenne 3 personnes/appartement)

Tarifs Énergétiques 2021 : IWB (Industrielle Werke Basel) :

• Gaz naturel : 0.10 CHF/kWh (estimé)

• Électricité : 0.20 CHF/kWh (estimé)

Analyse énergétique actuelle

Calcul de Pertes par Transmission: H_T = Σ(A_i × U_i) [W/K]

H_T = (450 × 1.2) + (120 × 0.8) + (120 × 0.9) + (70 × 2.8)

H_T = 540 + 96 + 108 + 196 = 940 W/K

Q_T = H_T × GD × 24/1000 [kWh/a]

Q_T = 940 × 2,895 × 24/1000 = 65,284 kWh/a

Calcul de pertes par ventilation

H_V = 0.33 × n × V [W/K]

H_V = 0.33 × 0.7 × 2,052 = 474 W/K; Q_V = H_V × GD × 24/1000 [kWh/a]

Q_V = 474 × 2,895 × 24/1000 = 32,890 kWh/a

Gains internes selon SIA 380/1 :

Q_int = 3.5 W/m² × 760 m² × 8,760 h/1000 = 23,300 kWh/a

Gains solaires (estimation conservatrice pour orientations mixtes): Q_sol ≈ 15,000 kWh/a

Q_g = 23,300 + 15,000 = 38,300 kWh/a

Note : Formule SIA 380/1 (Section 3.5.4) : Qs=∑(Aw,i x ggl,i x Fsh,i x Isol,i)

Où :

• Aw : surface vitrée [m²], 70 m²

• ggl : facteur solaire du verre (transmission énergétique) [-], 0.75

• Fsh : facteur de réduction par ombrage [-], 0.8

• Isol : rayonnement solaire incident annuel sur le plan de la fenêtre [kWh/m²·a], 357kWh/m²⋅a

Q_sol = 70 x 0.75 x 0.8 x 357 ≈ 15,000  kWh/a

Demande de Chauffage

En assumant facteur d'exploitation η_g = 0.7 et facteur de réduction f_red = 0.95 :

Q_h = (Q_T + Q_V - η_g × Q_g) × f_red [kWh/a]

Q_h = (65,284 + 32,890 - 0.7 × 38,300) × 0.95

Q_h = (98,174 - 26,810) × 0.95 = 67,796 kWh/a

Demande spécifique : 67,796 / 760 = 89.2 kWh/m²·a

Note :

• Le facteur d'exploitation des gains (η_g) représente la proportion des gains internes et solaires de chaleur que le bâtiment peut utiliser effectivement pour réduire la demande de chauffage. Sa valeur dépend des conditions thermiques, de la conception et des systèmes du bâtiment.

• Le facteur de réduction par intermittence (f_red) tient compte des variations temporelles dans l'usage et l'opération du système de chauffage, reflétant qu'il ne fonctionne pas toujours à pleine capacité continue.

Demande Totale d'Énergie

Eau Chaude Sanitaire : Q_ecs = 20 personnes × 1.7 kWh/(personne·jour) × 365 jours = 12,410 kWh/a

Électricité pour électroménagers :

Q_el = 20 kWh/m²·a × 760 m² = 15,200 kWh/a

Énergie finale gaz (chauffage + ECS) :

E_gas = (Q_h + Q_acs)/η_gest = (67,796 + 12,410)/0.85 = 94,359 kWh/a

Émissions CO₂ Actuelles

Émissions gaz = 94,359 kWh/a × 0.202 kgCO₂/kWh = 19,060 kgCO₂/a

Émissions élec = 15,200 kWh/a × 0.036 kgCO₂/kWh = 547 kgCO₂/a

Total = 19,607 kgCO₂/a

Note :

• Le facteur d'émission pour le gaz naturel, 0,202 kgCO₂/kWh, correspond à la moyenne suisse basée sur le contenu et le processus de combustion du gaz en Suisse.

• Le facteur d'émission pour électricité, 0.036 kgCO₂/kWh, reflète le mix électrique suisse qui combine sources renouvelables, nucléaires, et autres, résultant en une empreinte carbone faible.

Scénario A : Amélioration de l'Enveloppe Thermique

Mesures implémentées :

• Isolation thermique extérieure (SATE) EPS 12 cm → U = 0.25 W/m²K

• Rénovation fenêtres triple vitrage → U = 1.1 W/m²K

• Isolation toiture 16 cm → U = 0.20 W/m²K

• Sol sans amélioration → U = 0.9 W/m²K

Nouveau H_T :

H_T_A = (450×0.25) + (120×0.20) + (120×0.9) + (70×1.1)

H_T_A = 112.5 + 24 + 108 + 77 = 321.5 W/K

Q_T_A = 321.5 × 2,895 × 24/1000 = 22,318 kWh/a

Q_h_A = (22,318 + 32,890 - 0.7×38,300) × 0.95 = 26,373 kWh/a

Réduction demande : (67,796 - 26,373) / 67,796 = 61.1%

Investissement estimé (Minergie, 2018) : 280 CHF/m² × 760 m² = 212,800 CHF

Économie énergétique gaz : (67,796 - 26,373) = 41,423 kWh/a

Note : 

• La valeur d'investissement estimée de 280 CHF/m² provient de calculs ou études préalables de coûts moyens par mètre carré pour réhabilitation énergétique ou amélioration de bâtiments en Suisse. Ce type d'estimation se base sur des analyses de marché et des données de programmes d'appui gouvernemental, qui considèrent les coûts typiques de matériaux, installation, main-d'œuvre et autres dépenses associées à la rénovation énergétique.

Scénario B : Substitution par Pompe à Chaleur (PAC)

Mesures implémentées :

• PAC air-eau haute efficacité (maintient enveloppe existante)

• Système distribution basse température

• Régulation intelligente par zones

Dimensionnement selon SIA 384/201 :

Puissance maximale = H_T × ΔT_conception = 940 W/K × (20-(-8))K = 26.3 kW

PAC sélectionnée : 30 kW nominal

Rendement saisonnier (climat Bâle, zone climatique 2) :

SCOP estimé = 3.5 (donnée conservatrice pour PAC air-eau 2021)

Note : 

• Le rendement saisonnier, exprimé comme SCOP (Coefficient de Rendement Saisonnier), est un indicateur qui reflète l'efficacité réelle moyenne d'un système de climatisation durant toute la saison de chauffage, considérant les variations climatiques et de charge. Dans le cas du climat de Bâle, situé dans la zone climatique 2, un SCOP estimé de 3,5 indique que la pompe à chaleur air-eau peut produire 3,5 unités d'énergie thermique utiles pour chaque unité d'énergie électrique consommée dans des conditions réelles d'opération.

• Zona climática 2: En Suiza, las zonas climáticas se definen principalmente por la temperatura mínima de cálculo para calefacción en invierno.Zona climática 2 se caracteriza por inviernos relativamente fríos, con una temperatura exterior de proyecto habitual de -8 °C.

Consommation électrique PAC :

E_élec_PAC = (Q_h + Q_ecs) / SCOP = (67,796 + 12,410) / 3.5 = 22,916 kWh/a

E_total = E_élec_PAC + Q_el = 22,916 + 15,200 = 38,116 kWh/a

Investissement estimé : 45,000 CHF (PAC + installation)

Note : 

• Selon les bases de données et offres recueillies en Suisse, le coût total d'une pompe à chaleur air-eau plus son installation se situe habituellement entre 30 000 et 40 000 CHF pour des habitations unifamiliales, pouvant augmenter en fonction de caractéristiques spécifiques et systèmes complémentaires. Des prix d'environ 45 000 CHF sont habituels pour des installations complètes avec équipements de gamme moyenne et montage professionnel.

Émissions CO₂ :

Émissions = 38,116 kWh/a × 0.036 kgCO₂/kWh = 1,372 kgCO₂/a

Réduction : (19,607 - 1,372) / 19,607 = 93.0%%

Scénario C : Rénovation Intégrale (A+B+PV)

Mesures implémentées :

• Combinaison Scénario A (enveloppe) + Scénario B (PAC)

• Système photovoltaïque dimensionné (PV)

Demande électrique totale :PAC améliorée : (26,373 + 12,410) / 3.5 = 11,081 kWh/a

Total électricité : 11,081 + 15,200 = 26,281 kWh/a

Dimensionnement photovoltaïque

On détermine la puissance installée nécessaire pour couvrir 60% de la consommation électrique annuelle du bâtiment avec énergie solaire. La puissance photovoltaïque s'exprime en kWc (kilowatts crête). Pour ce cas, on calcule qu'il faut une installation de 15,8 kWc, qui équivaut à approximativement 79 m² de panneaux solaires, tenant compte de la puissance typique installée par mètre carré (environ 200 Wc/m²). La surface nécessaire se calcule avec :

S = PPV / Pm = 15.8 / 0.2 = 79m²

Où :

• S = Surface nécessaire de panneaux solaires (m²)

• PPV = Puissance totale installée (kWc)

• Pm = Puissance par mètre carré de panneau (kWc/m²), 0.2 kWc/m² = 200 Wc/m²

L'énergie générée annuellement par l'installation se calcule comme :

Production annuelle = Pinstallée × Irad × PR

Où :

• Pinstallée = 15.8kWc

• Irad = 1,350kWh/kWc (rayonnement solaire annuel ajusté pour Bâle)

• PR = 0.85 (facteur de rendement considérant pertes)

15.8 × 1,350 × 0.85 = 18,136kWh/a

Autoconsommation Désirée : On veut couvrir 60% de la consommation annuelle du bâtiment moyennant cette énergie propre :

Autoconsommation = Ctotal × 0.60 = 26,281 × 0.60 = 15,769kWh/a

Excédent Injecté au Réseau : L'énergie qui se produit mais ne se consomme pas instantanément s'injecte au réseau et peut être compensée ou vendue :

Excédent = Production annuelle − Autoconsommation = 18,136 − 15,769 = 2,367 kWh/a

Coûts d'Investissement : L'investissement pour le système photovoltaïque se calcule en multipliant la puissance installée par un coût moyen par kWc :

Investissement PV : 15.8 kWc × 1,800 CHF/kWc = 28,440 CHF

Note : 

• Selon plusieurs rapports et analyses du marché suisse, le coût d'installer un système photovoltaïque résidentiel se situe habituellement dans une gamme approximative entre 1 500 et 2 500 francs suisses par kWc, dépendant de facteurs comme le fournisseur, la localisation, la complexité de l'installation et la qualité des matériaux.

Exemple d'un système photovoltaïque dans une habitation

Analyse Économique

L'analyse économique est clé pour évaluer la viabilité financière d'un projet énergétique. Elle permet d'estimer l'investissement initial nécessaire, les coûts annuels d'énergie, les économies que génère l'amélioration et le temps dans lequel l'investissement se récupère. De plus, elle aide à déterminer si le projet est rentable dans le temps en utilisant des indicateurs comme la Valeur Présente Nette.

Investissement total : 212,800 + 45,000 + 28,440 = 286,240 CHF

Scénario	CAPEX (CHF)	Énergie Annuelle (CHF/a)	Économie (CHF/a)	Payback (années)	VPN 3% (10a, CHF)
Actuel	–	12,756¹	–	–	–
A: Enveloppe	212,800	6,613²	6,143	34.6	–75,890
B: PAC	45,000	7,623³	5,133	8.8	31,447
C: Intégral	286,240	4,517⁴	8,239	34.7	–162,513

Tableau d'Analyse Économique (Horizon 20 ans)

Notes techniques :

1. Actuel : Consommation = 106 365 kWh gaz (0,10 CHF/kWh) + 15 200 kWh électrique (0,20 CHF/kWh) → 12 756 CHF/an.

2. Scénario A : (≈26 600 kWh chauf. + 12 410 ECS)/0,85 = 46 000 kWh gaz (0,10 CHF/kWh) → 4 600 CHF; + 15 200 kWh électrique (0,20) → 6 613 CHF.

3. Scénario B : (Q_h+Q_ECS) / SCOP = 29,200 kWh électrique + 15,200 appareils = 44,400 kWh × 0,20 CHF = 7,623 CHF.

4. Scénario C : Consommation nette postérieure à PV ≈ 22 600 kWh électriques × 0,20 = 4 517 CHF.

Analyse : Le Scénario B (seule PAC) offre la meilleure rentabilité avec un payback de 8,8 ans et un VPN positif. Les scénarios avec amélioration d'enveloppe requièrent des subventions pour être économiquement attractifs.

Note :

• CAPEX (CHF) : C'est le coût initial d'investissement en francs suisses pour implémenter un projet ou une amélioration, comme réhabilitation ou installation d'équipements.

• Énergie Annuelle (CHF/a) : C'est le coût annuel qui se paie pour la consommation d'énergie (gaz et électricité) selon les tarifs en vigueur. Coût d'énergie annuel = ∑(Consommation annuelle d'énergie en kWh × Tarif en CHF/kWh)

• Économie (CHF/a) : Argent qu'on cesse de dépenser en énergie chaque année grâce aux améliorations appliquées dans le projet. Économie = Coût énergie annuel actuel − Coût énergie annuel scénario

• Payback (années) : Temps nécessaire pour récupérer l'investissement initial à travers l'économie en coûts énergétiques. Payback = CAPEX / Économie

• VPN 3% (10a, CHF) : Valeur présente nette des économies futures calculée avec un taux d'actualisation de 3% pour 10 ans. Indique si l'investissement est rentable. VPN = Σ (Flux_de_trésorerie_t / (1 + 0.03)^t) pour t=1 à 10 - CAPEX

Subventions - Programme cantonal Bâle-Ville (données estimées 2021) :

• Isolation thermique : jusqu'à 40 CHF/m²

• Substitution chaudière par PAC : jusqu'à 8,000 CHF

• Installation PV : jusqu'à 300 CHF/kWc

CAPEX_subventionné = 286,240 - (40×760 + 8,000 + 300×15.8) = 243,500 CHF

Payback amélioré = 243,500 / 8,239 = 29.6 années

Analyse Environnementale

On calcule les émissions annuelles de gaz à effet de serre à partir de la consommation d'énergie, appliquant des facteurs d'émission spécifiques pour chaque source énergétique. De plus, on détermine le pourcentage de réduction d'émissions atteignable avec chaque scénario d'amélioration, fournissant une mesure claire du bénéfice environnemental obtenu.

Scénario	Émissions (kgCO₂/a)	Réduction (%)
Actuel	19,607	–
A: Enveloppe	17,290	11.8
B: PAC	1,372	93.0
C: Intégral	862	95.6

Note :

• Émissions_totales = Σ_i (Consommation_i × FacteurEmission_i)

Où :

• Consommation_i : consommation annuelle de chaque type d'énergie i en kWh (par exemple, gaz naturel, électricité).

• FacteurEmission_i : facteur d'émission de CO₂ en kgCO₂/kWh pour chaque source énergétique en Suisse. (Gaz naturel : 0,202 kgCO₂/kWh ; Électricité suisse : 0,036 kgCO₂/kWh).

Scénario Actuel : Émissions = (94,359 kWh gaz × 0.202) + (15,200 kWh élec × 0.036) = 19,060 + 547 = 19,607 kgCO₂/année

Scénario A (Enveloppe) : Nouvelles consommations ajustées après améliorations en isolation, fenêtres et toit : Émissions = (46,000 kWh gaz × 0.202) + (15,200 kWh élec × 0.036) = 9,292 + 547 = 17,290 kgCO₂/année

Scénario B (PAC) : Chauffage et ECS avec pompe à chaleur, consommation électrique majeure, gaz nul : Émissions = 38,116 kWh élec × 0.036 = 1,372 kgCO₂/année

Scénario C (Intégral) : Consommation électrique réduite par photovoltaïque : Émissions = 26,281 kWh élec × 0.036 = 862 kgCO₂/année

Bénéfices Additionnels

Souligne les avantages cruciaux des améliorations énergétiques dans les bâtiments certifiés Minergie, comme :

• Confort thermique : On élimine les parois froides et les courants d'air, créant des ambiances intérieures plus chaudes et stables.

• Qualité de l'air : On réduit le risque de moisissures et on améliore la ventilation contrôlée, favorisant la santé et le bien-être des occupants.

• Valorisation immobilière : Les immeubles avec certification Minergie à Bâle-Ville augmentent leur valeur entre 5% et 10%, reflétant leur efficacité et qualité.

• Indépendance énergétique : Diminue la dépendance aux combustibles fossiles moyennant des systèmes efficaces et énergie renouvelable, apportant durabilité et autonomie.

Les apports aux Objectifs de Développement Durable (ODD)

Les interventions de réhabilitation énergétique du bâtiment Schützengraben 33 s'alignent directement avec plusieurs des Objectifs de Développement Durable de l'ONU. L'adoption de n'importe lequel des scénarios proposés contribue à :

• ODD 7 : Énergie abordable et non polluante : La réduction de la demande énergétique (Scénario A) et la transition vers des sources propres comme l'électricité de bas carbone (Scénarios B et C) et l'énergie solaire (Scénario C) promeuvent une énergie plus efficace, accessible et durable.

• ODD 11 : Villes et communautés durables : En réhabilitant un bâtiment existant, on améliore la qualité de l'infrastructure urbaine, on optimise l'usage de ressources et on augmente la résilience climatique de l'environnement construit.

• ODD 13 : Action pour le climat : La réduction massive des émissions de CO₂ opérationnelles, spécialement dans le Scénario C (de 22,031 kgCO₂/a à 642 kgCO₂/a), contribue directement aux objectifs de mitigation du changement climatique.

ODS 7 : Énergie propre et d'un coût abordable ; ODS 11 : Villes et communautés durables ; ODS 13 : Action pour le climat

Conclusions

Le projet de réhabilitation énergétique du Bâtiment Schützengraben 33 exemplifie comment l'intégration de technologies durables peut transformer un bâtiment ancien en modèle d'efficacité, générant des impacts positifs multisectoriels. Son succès réside dans :

• La combinaison synergique de mesures techniques (isolation, PAC, PV).

• Le cadre normatif suisse (SIA, MuKEn) assure de hauts standards de qualité.

• L'alignement avec des agendas globaux comme les ODD et l'Agenda 2030.

Ce cas sert comme feuille de route réplicable pour des projets similaires dans les pays en développement, soulignant l'importance de politiques publiques qui encouragent la réhabilitation énergétique, les incitations financières accessibles et la participation communautaire pour atteindre un futur durable et inclusif.

Références Bibliographiques

Basel-Stadt, Kanton. (2021). Bau- und Energiegesetz (BauG) Basel-Stadt. Departement für Bau und Verkehr.

EnDK - Konferenz Kantonaler Energiedirektoren. (2014). Mustervorschriften der Kantone im Energiebereich (MuKEn) 2014: Vollzugshilfen EN-100 bis EN-142. EnDK. https://www.endk.ch/

KBOB, ecobau, IPB. (2016). Ökobilanzdaten im Baubereich 2009/1:2016 - Datenbestand. Koordination der Bau- und Liegenschaftsorgane des Bundes.

MeteoSwiss. (2021). Klimanormwerte Basel/Binningen 1991-2020. Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz. https://www.meteoswiss.admin.ch/

Minergie. (2020). Minergie-Standard 2020: Komfort, Effizienz und Werterhalt. Verein Minergie. https://www.minergie.ch/

OFEN - Bundesamt für Energie. (2020). Schweizerische Gesamtenergiestatistik 2019. OFEN.

SIA - Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein. (2016). SIA 380/1:2016 - Thermische Energie im Hochbau. SIA Zürich.

SIA - Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein. (2003). SIA 384/201:2003 - Heizungsanlagen in Gebäuden: Grundlagen und Anforderungen. SIA Zürich.

Glossaire Technique

CAPEX : Capital Expenditure - Investissement initial en équipements et infrastructure

COP/SCOP : Coefficient of Performance / Seasonal COP - Efficacité pompe à chaleur

f_red : Facteur de réduction par intermittence de chauffage

GD₂₀/₉ : Degrés-jour base 20°C intérieur / 9°C extérieur

H_T, H_V : Coefficients globaux de pertes thermiques par transmission et ventilation

LCOE : Levelized Cost of Energy - Coût nivelé d'énergie

OPEX : Operational Expenditure - Dépenses opérationnelles annuelles

PAC : Pompe À Chaleur

PR : Performance Ratio - Ratio de rendement système photovoltaïque (≈0.80-0.85)

SATE : Système d'Isolation Thermique par l'Extérieur

TIR : Taux Interne de Rentabilité - Rentabilité projet

VPN : Valeur Présente Nette - Rentabilité actualisée projet

η_g : Facteur d'exploitation gains thermiques internes et solaires

Annexes

Annexe A : Calculs Détaillés – État Actuel

Paramètre	Formule	Calcul	Résultat	Unité
H_T murs	A × U	450 × 1.2	540	W/K
H_T toit	A × U	120 × 0.8	96	W/K
H_T sol	A × U	120 × 0.9	108	W/K
H_T fenêtres	A × U	70 × 2.8	196	W/K
H_T total	Σ H_Ti	540 + 96 + 108 + 196	940	W/K
Q_T	H_T × GD × 24 /1000	940 × 2895 × 24 /1000	65,284	kWh/a
H_V	0.33 × n × V	0.33 × 0.7 × 2052	474	W/K
Q_V	H_V × GD × 24 /1000	474 × 2895 × 24 /1000	32,890	kWh/a
Q_int	3.5 × A_E × 8760/1000	3.5 × 760 × 8.76	23,300	kWh/a
Q_sol	Est. orientation mixte	–	15,000¹	kWh/a
Q_g	Q_int + Q_sol	23,300 + 15,000	38,300	kWh/a
Q_h	(Q_T+Q_V–η×Q_g)×f_red	(98,174 – 26,810)×0.95	67,796	kWh/a

¹ Donnée estimée, nécessitant un calcul avec PVGIS selon l'orientation réelle.

Annexe B : Calculs – Scénario A (Amélioration Enveloppe)

Paramètre	Formule	Calcul	Résultat	Unité
H_T murs amélioré	A × U	450 × 0.25	112.5	W/K
H_T toit amélioré	A × U	120 × 0.20	24	W/K
H_T sol (inchangé)	A × U	120 × 0.9	108	W/K
H_T fenêtres amélioré	A × U	70 × 1.1	77	W/K
H_T total A	Σ H_Ti	112.5 + 24 + 108 + 77	321.5	W/K
Q_T_A	H_T × GD × 24/1000	321.5 × 2895 × 24/1000	22,318	kWh/a
Q_V_A	Non modifié	–	32,890	kWh/a
Q_h_A	Bilan SIA 380/1	(55,208 – 26,810) × 0.95	26,978	kWh/a
Réduction demande	(Q_h – Q_h_A)/ Q_h	(67,796 – 26,978)/67,796	60.2%	–

Annexe C : Calculs – Scénario B (Pompe à Chaleur PAC)

Paramètre	Formule	Calcul	Résultat	Unité
Puissance maximale PAC	H_T × ΔT_conception	940 × (20 – (–8))	26,320	W
PAC sélectionnée	Catalogue commercial	–	30,000	W
SCOP estimé	EN14825 climat Bâle	–	3.5	–
Consommation chauffage	Q_h / SCOP	67,796 / 3.5	19,370	kWh/a
Consommation ECS	Q_ecs / SCOP	12,410 / 3.5	3,546	kWh/a
Consommation élec total	PAC + électroménagers	19,370 + 3,546 + 15,200	38,116	kWh/a
Émissions CO₂	E_total × 0.036	38,116 × 0.036	1,372	kg CO₂/a
Réduction CO₂	(19,607 – 1,372)/19,607	18,235 / 19,607	93.0%	–

Annexe D : Économie – 20 ans, actualisation à 3%

Scénario	CAPEX (CHF)	Économie annuelle (CHF)	Facteur VPN	VPN Économies (CHF)	VPN net (CHF)
A: Enveloppe	212,800	6,143	14.877	91,410	–121,390
B: PAC	45,000	5,133	14.877	76,347	31,347
C: Intégral	286,240	8,239	14.877	122,577	–163,663

Facteur VPN (20 ans, i=3%) : (1 − (1.03)⁻²⁰) / 0.03 = 14.877

Annexe E : Sensibilité – Scénario B (PAC)

Escalation prix énergie	VPN 20 ans (CHF)	Taux Interne de Rentabilité (TIR, %)
0% (constant)	31,347	11.4
2% annuel	65,891	14.2
4% annuel	108,234	17.5
6% annuel	159,876	21.3

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Javier Trespalacios

Bâle (Suisse), février 2021

Efficacité énergétique et durabilité des bâtiments : cas de Bâle-Ville, Suisse