Legislating building energy performance: putting EU policy into practice

The UK governmental strategy for fulfilling Article 3 of the Directive on Energy Performance of Buildings was implemented through the introduction of the Building and Approved Inspectors (Amendment) Regulations 2006 (England and Wales). These regulations defined the ‘National Calculation Methodology’ as the unified route for demonstrating compliance with energy performance criteria and required the use of accredited building energy performance prediction tools to implement associated calculations. A mixed-method study was used to synthesize a comprehensive assessment of the viability of adopting this approach for the new non-domestic sector. Key parameters of success measuring the adaptive capability of the UK construction industry, applicability of the methodology and suitability of accredited tools were developed as the framework for evaluation. The main findings outline shortcomings in the adaptation strategy adopted by industry, inconsistent implementation/enforcement approaches and fundamental tool limitations. The research concludes that although a number of positive aspects can be associated with the use of this approach for compliance demonstration, considerable efforts are required to extend its usefulness as a credible legislative support tool. Key recommendations are provided in the fields of research and development, policy formulation, and future industry practice.

La stratégie gouvernementale britannique pour s'acquitter des obligations prévues à l'Article 3 de la Directive sur la performance énergétique des bâtiments a été mise en oeuvre grâce à l'introduction de la Réglementation 2006 (Modifiée) relative au Bâtiment et aux Inspecteurs Agréés (Angleterre et Pays de Galles). Cette réglementation a défini la « Méthodologie Nationale de Calcul » comme étant la voie unifiée pour démontrer la conformité aux critères de performance énergétique et a fait obligation d'utiliser des outils agréés de prévision des performances énergétiques des bâtiments pour mettre en oeuvre les calculs associés. Il a été utilisé une étude à méthodologie mixte pour synthétiser une évaluation globale de la viabilité de l'adoption de cette approche pour le nouveau secteur non domestique. Il a été développé comme cadre d'évaluation des paramètres clés de réussite mesurant la capacité d'adaptation de l'industrie britannique du bâtiment, l'applicabilité de la méthodologie et la pertinence des outils agréés. Les principaux résultats obtenus exposent les défauts de la stratégie d'adaptation adoptée par l'industrie, les incohérences dans les approches adoptées pour la mise en oeuvre/en vigueur et les limites fondamentales des outils. Ce travail de recherche conclue que, bien qu'un certain nombre d'aspects positifs puisse être associé à l'utilisation de cette approche pour démontrer la conformité, des efforts considérables sont nécessaires pour étendre son utilité en tant qu'outil crédible de soutien législatif. Il est fourni des recommandations clés dans les domaines de la recherche et développement, de la formulation des politiques et des pratiques futures de l'industrie.

Mots clés: performances des bâtiments, réglementation du bâtiment, évaluation de la conformité, prévision énergétique, politique européenne, réglementation basée sur les performances     

Analysis of energy and carbon flows in the future Norwegian dwelling stock

A dynamic analysis of future energy and carbon flows (2000–2050) is performed on the aggregated residential building stock in Norway. The basis for the analysis is a dynamic material flow analysis of floor areas and the main building materials. By adding energy intensity assumptions for space heating, water heating, domestic electrical appliances and embodied energy in construction materials, the future corresponding delivered energy demand is calculated. This forms the basis for life cycle estimation of the future direct and indirect greenhouse gas (GHG) emissions. The predicted demand for delivered energy in 2025 will increase by 24.0% and 12.5% above those for 2000 and 2010, respectively, and then remain stable towards 2050. Energy savings per unit of floor area are counterbalanced by growth in the building stock. The very high influence of energy technology assumptions within the electricity generation market is demonstrated, along with the large differences between using attributional and consequential life cycle assessment principles in the calculation of future emissions. Future electricity demand met by marginal power generation technologies in the European market will yield substantially higher GHG emissions. The simulations demonstrate the policy, strategy, and practical challenges in achieving significant long-term energy and GHG emission reductions from the residential building stock in a country with a rapidly growing population.

Une analyse dynamique des flux futurs d'énergie et de carbone (2000-2050) est réalisée en Norvège sur l'ensemble du parc de logements (immeubles résidentiels). La base de l'analyse consiste en une analyse dynamique des flux de matières des surfaces au sol et des principaux matériaux de construction. En ajoutant des hypothèses relatives à l'intensité énergétique concernant le chauffage d'ambiance, la production d'eau chaude, les appareils électroménagers et l'énergie intrinsèque des matériaux de construction, la demande future correspondante en énergie livrée est calculée. Ceci constitue la base pour l'estimation du cycle de vie des futures émissions directes et indirectes de gaz à effet de serre (GES). La demande prévue d'énergie livrée en 2025 sera en augmentation de 24,0% et de 12,5%, respectivement, par rapport à la demande de 2000 et à celle de 2010, puis demeurera stable vers 2050. Les économies d'énergie par unité de surface au sol sont contrebalancées par la croissance du parc bâti. Démonstration est faite de la très forte influence des hypothèses relatives aux technologies énergétiques dans le marché de la production d'électricité, ainsi que des grandes différences existant entre le fait d'utiliser, pour le calcul des émissions futures, les principes d'une analyse attributionnelle et ceux d'une analyse conséquentielle du cycle de vie. La demande future d'électricité satisfaite par les technologies marginales de production d'électricité dans le marché européen générera des émissions de gaz à effet de serre sensiblement plus élevées. Les simulations montrent les défis qui se posent en termes de politique, de stratégie et sur le plan pratique, pour réaliser des réductions à long terme importantes de la consommation énergétique et des émissions de GES provenant du parc bâti résidentiel.

secteur du bâtiment?parc bâti?bâtiments?réduction du CO₂?consommation énergétique?émissions de gaz à effet de serre?analyse des flux de matières?atténuation?Norvège     

Implications of climate change on heritage

The user-centred approach to heat consumption in housing is a highly relevant, but often neglected, aspect of residential energy consumption. The practice–theory approach is presented as a development within the socio-technical approach. A detailed analysis of empirical evidence from different households living in similar buildings in a suburb of Copenhagen, Denmark, shows significant variation in energy consumption due to different usage patterns of both the house and its heating system. An analysis using practice–theory finds that technologies, embodied habits, knowledge, and meanings are the main components in the understanding of both what holds this practice together as a collectively shared practice and the different socio-material configurations of each of the individual households.

Un aspect hautement pertinent, mais souvent négligé, de la consommation énergétique résidentielle consiste en une approche de la consommation de chauffage dans les logements axée sur l'utilisateur. L'approche, basée sur la théorie de la pratique, est présentée comme un développement intervenant dans le cadre de l'approche socio-technique. Une analyse détaillée des données empiriques probantes provenant de différents ménages vivant dans des bâtiments similaires d'une banlieue de Copenhague, au Danemark, montre l'existence de variations importantes de la consommation énergétique en raison de modes d'utilisation différents, qu'il s'agisse de la maison ou du système de chauffage. Une analyse faisant appel à la théorie de la pratique permet de constater que les technologies, les habitudes ancrées, les connaissances et les significations sont les principaux éléments qui donnent à comprendre à la fois ce qui permet à cette pratique de se maintenir en tant que pratique collectivement partagée et les différentes configurations socio-matérielles de chacun des ménages concernés.

Mots clés: systèmes de contrôle?chauffage domestique?demande énergétique?habitudes?environnement intérieur?comportement des habitants?convention sociale?confort thermique     

Modelling building stock geometry for energy,emission and mass calculations

The effect of energy efficiency measures is generally evaluated for one or only a few houses. While the energy and environmental optimization of a particular building design is crucial, this cannot easily draw generic conclusions for future building designs. A method is presented for considering the effect of building geometry in simplified energy and life cycle assessment studies. Based on architectural and functional considerations, realistic ranges were determined for the parameters describing the geometry of ‘technically feasible’ buildings and their relationships. These parameters include floor area, the number of storeys, the perimeter-to-floor area ratio, the ratio of the building envelope adjoining neighbouring heated buildings, the window ratio and frame factor, the density of partition walls, and the roof slope. An algorithm is developed for the random generation of a large building sample based on the realistic ranges of these geometric parameters. By analysing the results, it is possible to calculate the expected value, standard deviation and confidence interval of the sample. The application of the method is shown in an example. The cumulative non-renewable energy demand is calculated for the whole life cycle and for different building types.

On évalue généralement l'effet des mesures de l'efficacité énergétique sur une ou seulement quelques habitations. Alors que l'optimisation énergétique et environnementale d'un modèle de bâtiment particulier est essentielle, elle ne permet pas de tirer facilement des conclusions génériques pour les futurs concepts de bâtiments. Cet article présente une méthode qui permet de prendre en considération l'effet de la géométrie d'un bâtiment dans des études d'évaluation simplifiées de l'énergie et du cycle de vie. En s'appuyant sur des considérations architecturales et fonctionnelles, on a défini des plages réalistes pour les paramètres décrivant la géométrie de bâtiments « réalisables sur le plan technique » et leurs relations. Ces paramètres incluent la surface au sol, le nombre de niveaux, le ratio entre le périmètre et la surface au sol, le ratio de l'enveloppe de bâtiments chauffés se trouvant à proximité, le ratio des fenêtres et le facteur de châssis, la densité des cloisons et la pente du toit. Un algorithme a été calculé pour la génération d'un grand échantillon aléatoire de bâtiments basé sur des plages réalistes de ces paramètres géométriques. En analysant les résultats, on peut calculer les valeurs escomptées, les écarts standard et l'intervalle de confiance de l'échantillon. L'application de cette méthode est décrite au moyen d'un exemple. La demande cumulée en énergie non renouvelable est calculée pour l'ensemble du cycle de vie et pour différents types de bâtiments.

Mots clés: géométrie des bâtiments, morphologie des bâtiments, parc bâti, efficacité énergétique, évaluation du cycle de vie, bâtiments résidentiels, Hongrie     

A data framework for measuring the energy consumption of the non-domestic building stock

The transition to a low-carbon economy urgently demands better information on the drivers of energy consumption. UK government policy has prioritized energy efficiency in the built stock as a means of carbon reduction, but the sector is historically information poor, particularly the non-domestic building stock. This paper presents the results of a pilot study that investigated whether and how property and energy consumption data might be combined for non-domestic energy analysis. These data were combined in a ‘Non-Domestic Energy Efficiency Database’ to describe the location and physical attributes of each property and its energy consumption. The aim was to support the generation of a range of energy-efficiency statistics for the industrial, commercial and institutional sectors of the non-domestic building stock, and to provide robust evidence for national energy-efficiency and carbon-reduction policy development and monitoring. The work has brought together non-domestic energy data, property data and mapping in a ‘data framework’ for the first time. The results show what is possible when these data are integrated and the associated difficulties. A data framework offers the potential to inform energy-efficiency policy formation and to support its monitoring at a level of detail not previously possible.

Le passage à une économie bas carbone exige de toute urgence de meilleures informations sur les facteurs de consommation énergétique. La politique du gouvernement britannique a donné la priorité à l'efficacité énergétique du parc bâti en tant que moyen de réduction du carbone, mais ce secteur est historiquement pauvre en informations, s'agissant en particulier du parc bâti non résidentiel. Cet article présente les résultats d'une étude pilote qui a étudié si et comment les données relatives à l'immobilier et à la consommation énergétique pouvaient être combinées afin d'analyser la consommation d'énergie non résidentielle. Ces données ont été combinées en une « Base de Données de l'Efficacité Energétique Non Résidentielle », de façon à décrire l'emplacement et les attributs physiques de chaque bien immobilier et sa consommation d'énergie. Le but était d'appuyer la création d'un éventail de statistiques sur l'efficacité énergétique concernant les secteurs industriels, commerciaux et institutionnels du parc bâti non résidentiel, et de fournir des éléments probants solides pour le développement et le suivi d'une politique nationale d'efficacité énergétique et de réduction du carbone. Ces travaux ont rassemblé pour la première fois sous forme d'un « cadre de référence » des données sur l'énergie non résidentielle, des données sur l'immobilier et un mappage de ces données. Les résultats montrent ce qu'il est possible de faire lorsque ces données sont intégrées, ainsi que les difficultés qui s'y rapportent. Un cadre de référence offre la possibilité d'influer sur l'élaboration des politiques d'efficacité énergétique et d'en appuyer le suivi à un niveau de précision qui n'était pas possible auparavant.

Mots clés: parc bâti, consommation, données, base de données, statistiques énergétiques, énergie, politique fondée sur des données probantes, cadre de référence     

Life cycle energy assessment of Australian secondary schools

The Australian Department of Commerce builds many secondary schools in New South Wales every year, and the impact of energy consumption for such a type of construction has rarely been done before in Australia. Although there is a particular responsibility to ensure that public-owned projects contribute to the future well-being of the natural environment, environmental performance and energy efficiency of public projects are not well studied. In order that more informed design and planning decisions can be made about the future construction of school projects, this research paper uses life cycle energy analysis to study the total energy consumption of 20 public secondary school projects in New South Wales. The results will serve as a model for a more comprehensive analysis of energy consumption in establishing environmental performance criteria for the design and construction of future school projects in New South Wales.

Le ministère australien du Commerce construit chaque année de nombreuses écoles secondaires dans la province de Nouvelle Galles du Sud; l'étude de l'impact de la consommation d'énergie de ce type de bâtiment a rarement été faite auparavant en Australie. Bien qu'il existe une responsabilité particulière à s'assurer que les projets contribuent au développement harmonieux de l'environnement naturel, les performances environnementales et l'efficacité énergétique des projets publics ne font pas l'objet d'études sérieuses. Pour que l'on puisse prendre des décisions mieux étayées en matière de conception et de planning de futurs projets de construction d'écoles, cette communication s'appuie sur l'analyse énergétique du cycle de vie pour étudier la consommation énergétique totale de 20 projets d'écoles secondaires publiques en Nouvelle Galles du Sud. Les résultats obtenus serviront de modèles à une analyse plus complète de la consommation d'énergie en établissant des critères de performances environnementales applicables à la conception et à la construction de futures écoles en Nouvelle Galles du Sud.

Mots clés: Performances des bâtiments, énergie intégrée, analyse énergétique du cycle de vie, énergie opérationnelle, bâtiments publics, écoles     

Exploring scenarios for the future of energy management in UK property

The most appropriate responses to the energy management of buildings from now until 2050 are investigated through a process of scenario planning. A qualitative, explorative approach was undertaken to develop four 2050 scenario end-states resulting from an axis of two critical uncertainties not closely correlated: the attitudes of society towards sustainability; and the availability of energy. These scenarios were applied to the property industry through expert workshops, from which trends and themes were identified. The findings are that the property industry should prepare for a transitional period with an uncertain outlook. Therefore, it would be prudent for this industry to focus on resilient performance under a diverse set of futures, and plausible shock events, rather than optimizing for today's conditions. This could be challenging in a sector that works on relatively long time scales. Aspects that should be incorporated into property industry strategy are suggested: responding to the potential effects of climate change; understanding what drives communities and investing in buildings that are significant to the community's functions; considering transport links as key to successful property investments; adopting the latest technological innovations; and becoming more ‘full service’ and interdisciplinary. A need for a paradigm shift in the industries' practices was also identified.

Les réponses les plus appropriées à la gestion énergétique des bâtiments d'ici 2050 sont étudiées en ayant recours à un processus de planification par scénarios. Une approche qualitative exploratrice a été adoptée afin de développer quatre conclusions de scénario pour 2050, résultant d'un axe formé par deux incertitudes cruciales qui ne sont pas étroitement corrélées: les attitudes de la société envers la durabilité et la disponibilité de l'énergie. Ces scénarios ont été appliqués à l'industrie de l'immobilier par l'intermédiaire d'ateliers d'experts, grâce auxquels des tendances et des thèmes ont été identifiés. Il en ressort que l'industrie de l'immobilier devrait se préparer à une période de transition offrant des perspectives incertaines. En conséquence, il serait prudent que cette industrie concentre ses efforts sur le maintien de solides performances face à différents avenirs possibles, et à des évènements chocs plausibles, plutôt que sur une optimisation par rapport aux conditions d'aujourd'hui. Ceci pourrait être difficile dans un secteur qui travaille sur des échelles de temps relativement longues. Il est suggéré des aspects qui devraient être intégrés à la stratégie de l'industrie de l'immobilier: répondre aux effets potentiels du changement climatique; comprendre ce qui constitue le moteur des collectivités et investir dans des bâtiments qui soient significatifs pour les fonctions de la collectivité; considérer les liaisons de transport comme essentielles pour des investissements immobiliers réussis; adopter les dernières innovations technologiques; et devenir davantage « un service complet » et interdisciplinaire. A également été identifiée la nécessité d'un changement de paradigme dans les pratiques des industries.

bâtiments, gestion énergétique, planification future, secteur de l'immobilier, résilience, scénarios, incertitude     

The building performance sketch

A new approach to the creation of design tools is proposed that addresses the real information needs of designers in the early stages of design of non-residential buildings. Traditional simplified design tools are typically too limited to be of much use, even in conceptual design. The proposal is to provide access to the power of detailed simulation tools at a stage in design when little is known about the final building, but at a stage also when the freedom to explore options is greatest and the ability to improve the design is greatest. The concept of the building performance sketch forms the basis of the proposed design tool. It was derived from consultation with design analysis teams as part of the development of the COMFEN tool for fenestration design. Tools like COMFEN are explored to understand how they were shaped by consultation and how requests from these teams for real-world relevance might shape such tools in the future. The simulation process can effectively utilize some of the as-built, as-occupied and as-managed lessons on behaviours and technical outcomes from the Post-occupancy Evaluation (PoE) of buildings.

Il est proposé pour la création des outils de conception une nouvelle approche répondant aux véritables besoins d'information des concepteurs dans les premières phases de conception des bâtiments non résidentiels. Les outils de conception simplifiée traditionnels sont habituellement trop limités pour être très utiles, même en design conceptuel. Ce qui est proposé est de pouvoir accéder à la puissance d'outils de simulation détaillée à un stade de la conception où l'on sait encore peu de choses concernant le bâtiment final, mais également à un stade auquel la liberté d'exploration des options possibles comme la capacité d'amélioration de la conception sont les plus grandes. Le concept du schéma de performance du bâtiment constitue la base de l'outil de conception proposé. Il découle de la consultation des équipes chargées de l'analyse de la conception dans le cadre du développement de l'outil COMFEN de conception du fenêtrage. Des outils tels que COMFEN sont examinés afin de comprendre comment ils ont été modelés par la consultation et comment les demandes de ces équipes en termes de pertinence réelle pourraient façonner ces outils à l'avenir. Le processus de simulation peut tirer efficacement parti de certaines des leçons, conformes à l'exécution, à l'occupation et à la gestion, en matière de comportements et de résultats techniques, retirées de l'Evaluation Après Occupation des bâtiments.

modèles d'information du bâtiment?bâtiments?processus de conception?outils de conception?début de conception?efficacité énergétique?retour d'information?simulation des performances?évaluation après occupation     

National building stocks: addressing energy consumption or decarbonization?

The Building Research & Information special issue titled ‘Climate Change: National Building Stocks’ (2007) focused attention on the potential that the national building stock has in reducing CO₂ emissions. However, can this potential be realized? To do so requires faith in energy models that suggest that demolition, new build, and the refurbishing of existing homes with insulation measures can deliver massive energy savings by 2050. But why, in the future, can there be increased efficiency and reduced consumption, when this has never occurred in the past? It is argued that the central weakness in the special issue papers is the neglect of the relationship between energy consumption and energy efficiency, and of the ‘rebound effect’. The primary goal, should after all, be to reduce carbon emissions rather than energy use. Hence, emphasis should be placed on decarbonizing the centralized energy-supply systems. However, there will be a role here for micro-generation, building on the favourable image that energy efficiency has amongst the public. In 2050, we may be a low-carbon society, but I doubt we will be a low-energy one.

Le numéro spécial de Building Research & Information intitulé « Changement Climatique: le Parc Bâti National » (2007) a attiré l'attention sur le potentiel de réduction des émissions de CO₂ que possède le parc bâti national. Cependant, ce potentiel peut-il être réalisé? Pour y parvenir, il faut se fier à des modèles énergétiques qui suggèrent que les démolitions, les constructions neuves et une rénovation des logements existants s'accompagnant de mesures d'isolation peuvent assurer des économies d'énergie massives d'ici à 2050. Mais pourquoi y aurait-il à l'avenir un accroissement du rendement énergétique et une réduction de la consommation, alors que cela ne s'est jamais produit par le passé? Il est argumenté que le point faible central des articles de ce numéro spécial réside dans le fait qu'il n'est tenu compte ni de la relation entre consommation d'énergie et rendement énergétique, ni de « l'effet de rebond». Le but premier devrait être, après tout, de réduire les émissions de carbone plutôt que d'utiliser de l'énergie. De sorte que l'accent devrait être mis sur la décarbonisation des systèmes centralisés d'approvisionnement énergétique. Néanmoins, il y aura là un rôle à jouer pour la micro-génération, en tirant parti de l'image favorable que possède le rendement énergétique auprès du public. En 2050, nous serons peut-être une société à faible émission de carbone, mais je doute que nous devenions une société à faible consommation d'énergie.

Mots clés: parc bâti, changement climatique, démolitions, consommation d'énergie, rendement énergétique, faible émission de carbone, mesures politiques, effet de rebond     

Energy feedback in buildings: improving the infrastructure for demand reduction

The concept of market transformation is being widened to include a range of processes, including information flows. The paper argues that feedback to energy users on their consumption (via improved metering, billing and displays) complements other tools such as energy labelling and minimum standards, increasing the likelihood that decisions on built fabric and equipment will be grounded in the realities of daily usage. Different types of feedback to energy users, mostly in the residential sector, are considered for their impact in the short- and long-term. Implications are examined for energy policy in relation to feedback, including the relative importance to different actors of load control and demand reduction, as well as the question about how priorities should be set in debates over the future of metering.

Le concept de la transformation du marché est élargi de façon à inclure une gamme de processus, notamment les flux d'informations. D'après l'auteur, le retour d'information vers les consommateurs d'énergie concernant leur consommation (grâce à l'amélioration des moyens de mesure, de la facturation et de l'affichage) complète d'autres outils comme l'étiquetage de l'énergie et les normes minimales, ce qui augmente les chances que les décisions relatives au tissu construit et aux équipements soient prises en fonction de la réalité de l'usage quotidien. L'auteur examine différents types de retours d'information destinés aux consommateurs d'énergie, la plupart dans le secteur résidentiel, en termes de leur impact dans une perspective plus ou moins lointaine. Les implications sont examinées dans le cas de la politique énergétique en relation avec le retour d'information, y compris de l'importance relative pour différents acteurs du contrôle des charges et de la réduction de la demande ainsi que la façon d'établir les priorités dans les débats concernant l'avenir des systèmes de mesure.

Mots clés: comportement, facturation, gestion de la demande, retour d'information, habitants, bâtiments intelligents, transformations du marché, mesure, systèmes socio-techniques     

Factors facilitating construction industry development

The key factors associated with construction industry development worldwide are identified by using a grounded theory approach. This first involved the identification of 62 variables from earlier studies. A questionnaire survey was then used to elicit views of the current strength of each variable. The resulting data were factor analysed and a set of eight key factors obtained comprising the following: (1) industry-led better practice and culture; (2) financial resources and investor confidence; (3) human skills and a culture of transparency; (4) government policies and strategies supporting construction business; (5) research and development for construction; (6) a self-reliant construction culture; (7) institutional support; and (8) supportive attitudes from aid agencies. These appear to be relevant to both developed and developing countries.

Les facteurs-clés associés au développement de l'industrie du bâtiment à travers le monde sont identifiés en utilisant une approche de type théorie enracinée. Ceci impliquait d'abord l'identification de 62 variables provenant d'études antérieures. Une étude par questionnaire a ensuite été utilisée pour obtenir des opinions sur la force actuelle de chaque variable. Les données qui en ont résulté ont été soumises à une analyse factorielle. Un jeu de huit facteurs clés en est ressorti, comprenant les facteurs suivants: (1) une amélioration des pratiques et de la culture sous l'impulsion de l'industrie; (2) les ressources financières et la confiance des investisseurs; (3) les compétences humaines et une culture de la transparence; (4) des stratégies et des politiques gouvernementales de soutien du secteur du bâtiment; (5) de la recherche et développement au bénéfice du bâtiment; (6) une culture du bâtiment autonome; (7) un soutien institutionnel; et (8) des attitudes de soutien de la part des organismes d'aide. Ces facteurs s'avèrent pertinents aussi bien pour les pays développés que pour les pays en voie de développement.

Mots clés: renforcement des capacités, industrie du bâtiment, développement de l'industrie du bâtiment, performances du secteur du bâtiment, gouvernance, théorie enracinée     

Long-term monitoring and performance of ground source heat pumps

The results of a full annual cycle of detailed monitoring of ten domestic ground source heat pump systems installed in similar properties are presented. The monitoring scheme used was designed to allow full characterization of the system, including monitoring of the heat supplied by the pump to both space-heating and domestic hot water, and also monitoring of the energy consumption of the various heat pump constituents. This approach is contrasted with a more commonly adopted approach where seasonal performance factors (SPF) are obtained without invading the heat pump enclosure. A number of issues are discussed which can lead to significant inconsistencies in the latter approach. Quantitative differences in the SPF obtained by the two methods are calculated or estimated for the monitored systems. Generally, the simpler approach leads to underestimation of the SPF by an amount which is variable and dependent on factors such as domestic hot water usage, pump settings and precise meter locations.

Sont présentés les résultats d'un cycle annuel complet de suivi détaillé de dix systèmes de pompes à chaleur géothermiques domestiques installés dans des propriétés similaires. Le plan de suivi utilisé a été conçu de façon à permettre une caractérisation complète du système, ceci incluant le suivi de la chaleur fournie par la pompe à la fois pour le chauffage des locaux et pour l'eau chaude à usage domestique, ainsi que le suivi de la consommation d'énergie des divers éléments des pompes à chaleur. Cette approche est mise en opposition avec une approche plus couramment adoptée dans laquelle les valeurs du coefficient de performance saisonnier (CSP) sont obtenues sans pénétration de l'enceinte de la pompe à chaleur. Il est discuté d'un certain nombre de problèmes qui peuvent conduire à des incohérences significatives dans la seconde approche. Les différences quantitatives du CSP obtenu selon les deux méthodes sont calculées ou estimées pour les systèmes suivis. En règle générale, l'approche la plus simple conduit à une sous-estimation du CSP dans une proportion qui est variable et dépend de facteurs tels que l'utilisation de l'eau chaude domestique, les réglages de la pompe et l'emplacement précis du compteur.

Mots clés: performances énergétiques?pompe à chaleur géothermique?suivi?coefficient de performance saisonnier (CPS)?performances technologiques     

Forum Policy challenges for building stocks

The Building Research & Information special issue titled ‘Climate Change: National Building Stocks’ (2007) (volume 35, number 4) describes the significance of the existing building stocks. Policies that result in integrated, low-carbon buildings and energy systems that provide people with services (e.g., thermal comfort, lighting, and hot water) are crucial for meeting global challenges. In general, it is easier and cheaper to reduce emissions from buildings with energy efficiency and renewables than in other sectors; therefore, it is probable that greater reductions will be required from buildings than from other sectors. Buildings are long lived, so poor policies for buildings will incur a heavy penalty for many decades into the future. Population growth and urbanization are most rapid in developing countries. Therefore, most new buildings will be constructed there and it is vital these have the highest performance. In developed countries populations are almost static and the built environment changes slowly, so the challenge is to improve existing buildings. Policies must be effective in the implementation of well-known energy efficiency and supply measures in buildings, in terms of both installation and operation. Decarbonizing buildings, as indeed the rest of the energy economy, is not so much a technological problem but more of a social and political problem.

Le numéro spécial de Building Research & Information intitulé ‘Le changement climatique: les parcs de logements nationaux’ (2007) (volume 35, N°4) décrit l'importance du parc de logements existant. Les politiques qui se traduisent par des bâtiments intégrés sobres en carbone et des systèmes énergétiques qui fournissent des services aux occupants (par exemple, le confort thermique, l'éclairage et l'eau chaude) sont essentielles pour relever les défis d'ensemble. D'une manière générale, il est plus facile et moins cher de réduire les émissions provenant de bâtiments efficaces sur le plan de l'énergie et des renouvelables que dans d'autres secteurs. Il est donc probable que des réductions plus importantes seront exigées du secteur du bâtiment que d'autres secteurs. Les bâtiments ont une longue durée de vie utile et ceux de conception médiocre seront fortement pénalisés pendant de nombreuses décennies à venir. La croissance démographique et l'urbanisation sont plus rapides dans les pays en développement. C'est donc dans ces régions que la construction de bâtiments neufs sera la plus importante et il est essentiel que leurs performances soient les meilleures possibles. Dans les pays industrialisés, la démographie est pratiquement statique et le parc bâti évolue lentement; la difficulté réside donc dans l'amélioration des bâtiments existants. Il faut des politiques efficaces de mise en ?uvre de mesures bien connues d'efficacité énergétique et de fourniture d'énergie pour les bâtiments, tant en termes d'installation que d'exploitation. La décarbonisation dans le secteur du bâtiment, comme d'ailleurs le reste du secteur énergétique, n'est pas tant un problème technologique qu'un problème social et politique.

Mots clés: parc de logements, réduction des émissions de dioxyde de carbone (CO₂), intensité carbone, changements climatiques, démographie, pays en développement, politiques publiques     

Life-cycle energy analysis of buildings: a case study

Energy use is a widely used measure of the environmental impact of buildings. Recent studies have highlighted the importance of both the operational and embodied energy attributable to buildings over their lifetime. The method of assessing lifetime building energy is known as life-cycle energy analysis. With Kyoto target obligations necessitating the quantification of greenhouse gas emissions at the national level, it seems increasingly probable that analyses of this kind will increase in use. If conducted in primary energy terms, such analyses directly reflect greenhouse gas emissions, except for a few processes which involve significant non-energy related emissions such as cement manufacture. A Life-Cycle Assessment would include these issues, as well as other environmental parameters, though probably with a corresponding decrease in system boundary completeness. This paper briefly explains some of the theoretical issues associated with life-cycle energy analysis and then uses an Australian based case study to demonstrate its use in evaluating alternative design strategies for an energy efficient residential building. For example, it was found that the addition of higher levels of insulation in Australia paid back its initial embodied energy in life-cycle energy terms in around 12 years. However, the saving represented less than 6% of the total embodied energy and operational energy of the building over a 100-year life cycle. This indicates that there may be other strategies worth pursuing before additional insulation. Energy efficiency and other environmental strategies should be prioritized on a life-cycle basis.

La consommation d'énergie est un paramètre très utilisé lorsque l'on veut mesurer l'impact des bâtiments sur l'environnement. Des études conduites récemment ont mis en lumière l'importance de l'énergie opérationnelle et celle de l'énergie intrinsèque dégagées par les bâtiments pendant leur durée de vie. L'analyse énergétique des bâtiments pendant leur cycle de vie est une méthode d'évaluation de l'énergie d'un bâtiment pendant sa durée de vie. Pour respecter les objectifs de la Conférence de Kyoto, il faut quantifier les émissions de gaz de serre au niveau national; il semble donc de plus en plus probable que la pratique de ces analyses va aller en augmentant. Si elles portent sur l'énergie primaire, ces analyses rendront parfaitement compte des émissions de gaz à effets de serre, sauf pour quelques procédés industriels, comme la fabrication du ciment, où les émissions de ces gaz ne sont pas liées à l'énergie. Toute évaluation du cycle de vie doit tenir compte de ces questions mais aussi d'autres paramètres environnementaux, mais avec, sans doute, une moindre netteté des limites des systèmes. Le présente communication expose brièvement quelques uns des problèmes théoriques liés aux analyses ènergétiques sur le cycle de vie et s'appuie sur une étude de cas australienne pour démontrer son utilitè à évaluer d'autres stratégies de conception de bâtiments à usage d'habitation à faible consommation d'énergie. On a constaté, par exemple, qu'en Australie le fait d'ajouter des niveaux d'isolation remboursait en 12 ans environ l'énergie intrinsèque initiale en terme d'énergie sur le cycle de vie. Toutefois, les economies répresentaient moins de 6% de l'énergie intrinsèque totale et de l'energie opérationnelle du bâtiment sur un cycle de vie de 100 ans. Cela veut dire qu'il serait peut etre intéressant d'envisager d'autres stratégies avant d'augmenter l'isolation. On devrait donner priorité à l'efficacité énergétique et à d'autres stratégies environnementales sur la base du cycle de vie.     

Using Display Energy Certificates to quantify schools' energy consumption

The UK non-domestic sector accounts for 2 million buildings and 19% of national CO₂ emissions, representing a significant opportunity for emission reductions. However, substantial improvement of the stock requires a greater understanding of current energy performance characteristics. This paper explores energy consumption in English schools, using data from the Display Energy Certificates (DECs) database. DECs are a key step in understanding the non-domestic stock, incorporating national-scale statistical data, covering bottom-up details of the individual buildings. Significant variations in emissions between primary and secondary schools and academies exist, primarily caused by large differences in electricity consumption. Considering pupil numbers is shown to accentuate the differences, revealing a 47% rise in CO₂ emissions per pupil from primary to secondary schools, and a further increase between secondary schools and academies. The extent to which building characteristics, including location, heating, ventilation and air-conditioning (HVAC) and size, influence performance has also been evaluated. Location, HVAC and school density are shown to correlate with variations in energy use. Finally, a comparison of current school performance against past data reveals considerable reductions in fossil-thermal energy consumption over the last decade. However, this has been offset by a significant increase in electricity consumption, resulting in rising typical emissions across the school types.

Le secteur non domestique britannique représente 2 millions de bâtiments et 19% des émissions de CO₂ du pays, ce qui constitue une importante opportunité de réduction des émissions. Cependant, une amélioration substantielle du parc exige une plus grande compréhension des caractéristiques actuelles des performances énergétiques. Cet article examine la consommation d'énergie dans les écoles anglaises, en utilisant les données provenant de la base de données des Display Energy Certificates (DEC – Certificats de Performance Energétique à afficher). Les certificats DEC sont une étape clé pour mieux connaître le parc non domestique, intégrant des données statistiques à l'échelle nationale et couvrant en détail selon une approche ascendante les différents bâtiments. D'importantes variations des émissions entre les écoles primaires, les écoles secondaires et les académies existent, principalement dues à de grandes différences dans la consommation électrique. Il est démontré que la prise en compte du nombre d'élèves accentue les différences, révélant une hausse de 47% des émissions de CO₂ par élève entre les écoles primaires et secondaires, une hausse supplémentaire intervenant entre les écoles secondaires et les académies. A également été évalué le degré d'influence sur les performances des caractéristiques des bâtiments, au nombre desquelles l'emplacement, le chauffage, la ventilation mécanique et la climatisation (CVCA), ainsi que la taille. Il est démontré que l'emplacement, la CVCA et la densité des écoles sont en corrélation avec les variations de la consommation d'énergie. Enfin, une comparaison des performances actuelles des écoles par rapport aux données passées révèle des réductions considérables de la consommation d'énergie thermique fossile au cours de la dernière décennie. Cependant, ceci a été contrebalancé par une augmentation importante de la consommation d'électricité, qui s'est traduite par une hausse des émissions moyennes sur l'ensemble des types d'écoles.

indicateurs de référence, parc immobilier, émissions de CO₂, Certificats de Performance Energétique (DEC), consommation d'énergie, écoles     

Comparative life cycle costs for new steel portal frame building systems

Life cycle costs of a new steel portal frame building system incorporating energy efficient sandwich panels are compared with those of a conventional steel portal frame building system for use in industrial and commercial buildings. The economic benefits of the new building system have been demonstrated through cost assessment of energy in use. The results from life cycle cost analysis of both the new and conventional portal frame building systems indicate that, despite slightly higher initial costs, the new building system costs significantly less than the conventional system over its complete life cycle of 50 years. The new system provides improved economic performance along with a more energy-efficient model for commercial/industrial building design in the Australian climate. Le coût du cycle de vie d'un nouveau système de bâtiment à portique en acier comportant des panneaux en sandwich efficaces au plan énergétique est comparé à un système classique pour un emploi dans des bâtiments industriels et commerciaux. Les avantages économiques du nouveau système ont été démontrés par une évaluation des dépenses énergétiques. Il ressort de l'analyse comparative du coût du cycle de vie du nouveau et de l'ancien système qu'en dépit d'une légère augmentation du coût de départ, le nouveau système est nettement moins onéreux que l'ancien sur un cycle de vie complet de 50 ans. Les performances économiques du nouveau système sont supérieures à celles du système classique, avec de meilleures performances énergétiques pour la conception de bâtiments commerciaux et industriels sous le climat australien.     

Including recycling potential in energy use into the life-cycle of buildings

Previous life-cycle studies of buildings tended to omit the phases after demolition. If recycling is not included, the potential benefits of recycling are not possible to assess. A parametric study of a one family house is presented which focuses on the potential energy savings by recycling the various building materials after demolition. The results indicate that it can be more important to design a building for recycling than to use materials which require little energy for production, that the creation of effective recycling depends upon its consideration and inclusion at the design stage, that the re-use and adaptation of existing foundations is an important component of recycling.

Le concept d'analyse de l'énergie du cycle de vie (LCEA) est employé; pour formuler en valeurs d'énergie les flux des produits durant chaque phase du cycle de vie d'une activité. Dans le cas des constructions résidentielles, cela comprend d'habitude l'énergie consommée lors de la fabrication des matériaux de construction, l'é;nergie employée pour les opérations de la construction elle-même et celle dépensée pour la maintenance périodique. Pour positionner ces quantités d'énergie dans un contexte national, il faut également prendre en considération l'énergie nécessaire aux autres marchandises et services consommés par les propriétaires. Cet article utilise le concept LCEA pour démontrer la nécessité de prendre en compte non seulement l'énergie de cycle de vie de la construction mais aussi l'énergie de cycle de vie attributable aux autres activités entreprises par les utilisateurs réels du bâtiment. L'énergie du cycle de vie d'un bâtiment résidentiel australien ainsi que les activités ordinaires des ménages sont analysées et simulées au cours d'une période de 30 ans en employant un exemple basé sur une portion jumelée à deux chambres à coucher et à revêtement de brique. Les implications à long terme montrent bien l'importance de prendre en compte l'énergie nécessaire à la construction initiale d'un bâtiment résidentiel aussi bien que celle résultant de la consommation de marchandises et de services par les propriétaires. Afin d'encourager de façon durable ces pratiques, il est suggéré que les architectes prennent davantage en considération les activités des propriétaires lorsqu'ils conçoivent des bâtiments résidentiels, particulièrement en zone de climat tempéré. La conclusion de l'article fait le point des futurs secteurs de recherche du concept LCEA dans le domaine résidentiel.     

Nostalgic research reflections

This research aimed to generate opportunities for UK construction companies, particularly contractors and consultancies with 50 to 150 employees to improve relationships with clients and to increase effectiveness through the exploitation of communication procedures and technologies. The research team used an action learning approach to work with managers from construction companies and housing associations to design and deliver support mechanisms, such as industry workshops, specific to the needs of SMEs. Analysis of the results showed how, as a result of interacting with other groups within a non-adversarial environment and benefiting from the process, partnering and performance improvement came to be seen as both desirable and possible. The trust and confidence generated from working together successfully also led construction SMEs to share good practice with others from the industry, including local competitors. The authors propose that SMEs should be treated as ‘leaders’ and ‘full partners’ within the programme for UK industry improvement being championed by Sir John Egan (1998), rather than simply recipients. It is also suggested that governments provide further support to ensure participation from small and micro firms.

Cette étude a pour objectif de geénérer des opportunités pour les entreprises britanniques du bâtiment, notamment pour les entrepreneurs et les bureaux d'ingénieurs conseil employant de 50 à 150 personnes, afin d'améliorer les relations avec la clientè le et accroîitre l'efficacité grâce à l'exploitation des procédures et des technologies de communication. Lors de ses travaux avec les responsables de la construction et de l'habitat, l'équipe de recherche a adopté une approche basée sur l'apprentissage des processus afin de concevoir et de fournir des mécanismes de support, tels que des ateliers industriels, spécifiques aux besoins des PME. L'analyse des résultats a révelé la f?on dont, suite à l'interaction avec d'autres groupes au sein d'un environnement non concurrentiel et tirant avantage du processes, l'amélioration du partenariat et des performances pouvait s'avérer à la fois souhaitable et possible. La confiance générée par la réussite de la collaboration a également conduit les PME du bâtiment à partager leurs bonnes pratiques avec d'autres acteurs de l'industrie, concurrents locaux inclus. Les auteurs proposent de traiter les PME en tant que ‘leaders’ et ‘partenaires à part entière’ dans le cadre du programme pour l'amélioration de l'industrie britannique défendu par Sir John Egan (1998), et non comme de simples récipiendaires. Il est également suggéré que les gouvernements fournissent d'autres subventions pour garantir la participation des petites et des micro-entreprises.     

Resilience to increasing temperatures: residential building stock adaptation through codes and standards

The resilience of the current Spanish residential building stock to increased temperatures is modelled. Homogenized daily temperature data recorded at 50 Spanish meteorological stations for the periods 1950–1979 and 1981–2010 were used to investigate anticipated climate warming on the Spanish residential building stock by means of the degree-day method. Impacts on residential buildings were investigated for three different future time periods (2011–2040, 2041–2070 and 2071–2100) for three representative Spanish provincial capitals. Future climate change scenarios comprising two statistical downscaling methods, three general circulation models and two carbon emission scenarios were used to project local climate. Results show that 72% of current residential building stock in Spain is thermally unprotected. In addition, the energy demand for heating the building sector in Spain is expected to decrease by between 30% (Barcelona, B2 scenario) and 36% (Valencia, A2 scenario) by 2100, while the respective energy demand for cooling could increase by between 107% (Valencia, B2 scenario) and 296% (Madrid, A2 scenario) by 2100. To increase resilience to higher winter and summer temperatures, strategies for modifying the built environment are needed, particularly for the role of building codes and standards.

La résilience du parc bâti résidentiel espagnol actuel face à l'augmentation des températures est modélisée. Les données homogénéisées des température journalières enregistrées dans 50 stations météorologiques espagnoles pour les périodes 1950–1979 et 1981–2010 ont été utilisées pour étudier le réchauffement climatique prévu sur le parc bâti résidentiel espagnol en utilisant la méthode des degrés-jours. Les répercussions sur les immeubles résidentiels ont été étudiées pour trois périodes futures différentes (2011–2040, 2041–2070 et 2071–2100) et pour trois capitales provinciales espagnoles représentatives. Il a été utilisé des scénarios de changement climatique futur comprenant deux méthodes de réduction d'échelle statistique, trois modèles de circulation générale et deux scénarios d'émission de carbone pour prévoir le climat local. Les résultats montrent que 72 % du parc bâti résidentiel actuel de l'Espagne est dépourvu de protection thermique. Il est en outre prévu que la demande énergétique liée au chauffage dans le secteur du logement en Espagne diminue de 30 % (Barcelone, scénario B2) à 36 % (Valence, scénario A2) d'ici à 2100, tandis que la demande énergétique respective liée à la climatisation pourrait augmenter de 107 % (Valence, scénario B2) à 296 % (Madrid, scénario A2) d'ici à 2100. Afin d'augmenter la résilience face à des températures hivernales et estivales plus élevées, il est nécessaire de disposer de stratégies de modification du cadre bâti, concernant en particulier le rôle des codes et des normes du bâtiment.

Mots clés: stratégies d'adaptation, performances des bâtiments, réglementation du bâtiment, parc bâti, changement climatique, degrés-jours, surchauffe, confort thermique, vulnérabilité, Espagne     

Introducing the prebound effect: the gap between performance and actual energy consumption

German regulations for the thermal renovation of existing homes demand high thermal standards, which the government claims are technically and economically feasible. This paper examines existing data on 3400 German homes; their calculated energy performance ratings (EPR) are then plotted against the actual measured consumption. The results indicate that occupants consume, on average, 30% less heating energy than the calculated rating. This phenomenon is identified as the ‘prebound’ effect and increases with the calculated rating. The opposite phenomenon, the rebound effect, tends to occur for low-energy dwellings, where occupants consume more than the rating. A similar phenomenon has been recognized in recent Dutch, Belgian, French and UK studies, suggesting policy implications in two directions. Firstly, using a dwelling's energy rating to predict fuel and CO₂ savings through retrofits tends to overestimate savings, underestimate the payback time and possibly discourage cost-effective, incremental improvements. Secondly, the potential fuel and CO₂ savings through non-technical measures such as occupant behaviour may well be far larger than is generally assumed in policies so policy-makers need a better understanding of what drives or inhibits occupants' decisions.

La réglementation allemande relative à la rénovation thermique des logements existants exige des normes thermiques élevées, que le gouvernement prétend être techniquement et économiquement applicables. Cet article examine les données existantes sur 3400 logements allemands; leurs classes d'efficacité énergétique (CEE) calculées sont ensuite comparées à la consommation réelle mesurée. Les résultats indiquent que les occupants consomment, en moyenne, 30 % d'énergie de chauffage en moins que la classe calculée. Ce phénomène est identifié en raison de l'accroissement de l'effet de « pré-bond » avec la classe calculée. Le phénomène opposé, l'effet de rebond, tend à se produire dans les logements à basse consommation d'énergie, dans lesquels les occupants ont une consommation supérieure à la classe. Un phénomène similaire a été reconnu dans des études récentes néerlandaises, belges, françaises et britanniques, suggérant des implications en termes de politiques dans deux directions. En premier lieu, l'utilisation de la classe énergétique d'un logement pour prévoir les économies de combustible et de CO₂ pouvant être obtenues grâce à des rénovations a tendance à surestimer les économies, à sous-estimer le délai d'amortissement et éventuellement à dissuader d'effectuer des améliorations incrémentielles rentables. En second lieu, les économies potentielles de combustible et de CO₂ pouvant être obtenues par des mesures non techniques telles que le comportement des occupants peuvent se révéler être bien plus importantes que cela n'est supposé en règle générale dans les politiques, de sorte que les décideurs ont besoin de mieux comprendre ce qui motive ou empêche les décisions des occupants.

Mots clés: performance des bâtiments, rénovations thermiques, politique climatique, classe énergétique, politique énergétique, comportement de consommation énergétique