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    Analysis of the heating demand before and after the renovation

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    • Cette étude analyse les besoins de chauffage de l’immeuble résidentiel de Schwamendingen, construit en 1970 puis rénové et agrandi en 2017. À l’aide d’Ubakus, les besoins thermiques annuels et mensuels avant et après la rénovation sont évalués, mettant en évidence le potentiel d’économie énergétique des mesures mises en œuvre.

      Caso studio: MFH Schwamendingen

    •   author Zhishuang Liu 09.10.2025  

    • Photo: Kämpfen Zinke + Partner AG

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    Analyse de la demande avant et après la rénovation

    • Quels sont les éléments constructifs avant la rénovation et quels sont leurs valeurs U?

      Tool: Ubakus: U-Wert-Rechner

      Avant de pouvoir déterminer les besoins de chauffage d’un bâtiment, il est nécessaire de relever tous les paramètres essentiels. Ceux-ci comprennent le volume intérieur, la surface énergétique de référence ainsi que les surfaces et les valeurs U de tous les éléments constructifs dans leur état existant. L’outil en ligne Ubakus offre une méthode précise et conviviale pour cela : il permet de modéliser chaque composant du bâtiment et de calculer automatiquement les valeurs U correspondantes. Ces données constituent la base de la simulation thermique utilisée pour déterminer les besoins annuels de chauffage.

      L’enveloppe du bâtiment existant est constituée de plusieurs éléments caractéristiques intégrés dans la simulation. Les parois extérieures se composent de 30 mm d’isolation en liège, de 180 mm de béton (type A) ou 120 mm de béton (type B), et de 4 mm d’enduit au plâtre. En raison de l’isolation très mince, cette configuration offre une protection thermique limitée, entraînant une valeur U supérieure à 1 W/m²K. La toiture présente également une isolation insuffisante, avec seulement 35 mm de XPS. Les surfaces vitrées sont relativement importantes et constituées d’un simple vitrage, ce qui provoque des pertes d’énergie considérables avec une valeur U d’environ 2,4 W/m²K.

      Les données architecturales du bâtiment existant indiquent un volume intérieur net de 4 400 m³ et une surface énergétique de référence de 1 760 m². Ces paramètres constituent la base de l’analyse ultérieure des besoins de chauffage.

    • Les images montrent les éléments existants de l’enveloppe du bâtiment avant la rénovation, notamment les murs extérieurs de types A et B, la toiture, le plafond intérieur, le plafond du sous-sol et le plancher en contact avec le sol. Source : Ubakus

    • Valeur U [W/m2K] avant la rénovation Surface [m2] avant la rénovation
      Mur extérieur type A 1,17 864.5
      Mur extérieur de type B 1,21 52.5
      Toit 0,76 440
      Plafond sous-sol 0,44 440
      Plafond intérieur 1.8 1320
      Mur intérieur 2.9 1000
      Fenêtre 2.4 405

    • Quel est le besoin en chaleur avant la rénovation?

      Outil: Ubakus: simulation thermique

      Après la saisie complète de tous les éléments de construction dans l'outil Ubakus, un nouveau calcul peut être lancé sur la page Simulation thermique. Les données de base du bâtiment telles que l'emplacement, le volume des pièces et les conditions climatiques générales sont alors définies. Ces paramètres s'orientent sur les données architecturales et créent la base d'une modélisation énergétique réaliste.

      L'étape suivante consiste à intégrer dans la simulation les éléments de construction créés et enregistrés au préalable - dont les murs, les fenêtres, les surfaces du toit et du sol - en tant que surfaces enveloppantes. Cela permet de saisir le comportement thermique global du bâtiment, y compris les flux de chaleur à travers les surfaces d'enveloppe et les gains d'énergie internes. L'attribution minutieuse de ces éléments est essentielle pour obtenir des résultats de calcul corrects.

      Dès que toutes les données sont complètes et plausibles, la simulation démarre et Ubakus calcule automatiquement les besoins de chauffage mensuels et annuels. Ce calcul constitue la base de l'analyse des pertes énergétiques qui suit et qui sera évaluée en détail à l'étape suivante.

    • Besoins de chauffage annuels et mensuels, ainsi que consommation annuelle d’énergie primaire avant rénovation. Source : illustration propre basée sur des données d’Ubakus.

    • Les résultats mensuels de la simulation présentés ci-dessus montrent que le bâtiment non rénové présente une demande de chauffage particulièrement élevée. A l'exception des mois de juillet et d'août, les besoins en chauffage sont importants presque toute l'année. Les gains internes et solaires ne suffisent pas à compenser les pertes de chaleur pendant la plupart des mois, ce qui nécessite un chauffage continu.

      Cette forte demande d'énergie permet de constater quea la consommation d'énergie du bâtiment est fortement influencée par la chaleur dégagée par l'enveloppe du bâtiment. Les surfaces insuffisamment isolées entraînent des pertes d'énergie considérables, en particulier pendant les mois de transition et d'hiver, ce qui révèle la faible efficacité des constructions existantes.

      L'analyse détaillée des pertes de chaleur montre que les plus grandes pertes d'énergie ont lieu par les murs extérieurs et les surfaces de fenêtres. Ensemble, elles sont à l'origine d'environ 55 % des pertes de chaleur totales. La cause principale en est la faible isolation des murs extérieurs et les fenêtres à simple vitrage, dont les valeurs U élevées renforcent nettement l'écoulement de la chaleur par l'enveloppe du bâtiment.

    • Aperçu des pertes de chaleur du bâtiment non rénové, basé sur les résultats de la simulation. Source : représentation propre sur la base des données d'Ubakus

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    • Quelles mesures de rénovation ont été mises en œuvre?

      L'analyse des éléments de construction et des pertes de chaleur montre clairement que le point faible énergétique du bâtiment se situe au niveau de son enveloppe. Les murs extérieurs insuffisamment isolés et les fenêtres à simple vitrage, en particulier, provoquent des pertes d'énergie considérables. En conséquence, les mesures de rénovation se concentrent sur une amélioration globale de l'isolation thermique et sur le remplacement des fenêtres afin d'augmenter sensiblement l'efficacité thermique de l'enveloppe.


      Une isolation extérieure de 220 mm en laine minérale est prévue pour le mur extérieur de type A, tandis que pour le type B, une couche de 80 mm de mousse dure PUR est ajoutée entre le béton armé et le crépi intérieur. Le toit reçoit une couche d'isolation supplémentaire de 60 mm de PUR-AL-K ainsi que d'autres couches de panneaux isolants en laine minérale et en minéraux, ce qui permet de réduire sensiblement les pertes de chaleur par la toiture. Les fenêtres seront également entièrement remplacées : des fenêtres à triple vitrage thermique minimiseront à l'avenir les pertes d'énergie par des surfaces transparentes. Dans l'ensemble, ces interventions architecturales entraînent une baisse significative des valeurs U de tous les éléments de l'enveloppe.


      En plus de la rénovation de l'enveloppe, le système de chauffage est modernisé et remplacé par une pompe à chaleur, ce qui améliore encore l'efficacité globale. Le sol contre terre ne sera pas modifié, car il présente déjà une valeur U relativement faible. En outre, le projet comprend une surélévation, ce qui porte le volume chauffé à 5 360 m³ et la surface de référence énergétique à 2 144 m². Cette extension représente un défi particulier en termes de planification : La nouvelle enveloppe extérieure doit répondre au même standard énergétique élevé afin de réduire durablement les besoins en chauffage malgré l'augmentation du volume du bâtiment.

    • Les images montrent les éléments rénovés de l'enveloppe du bâtiment après la rénovation, dont les murs extérieurs de type A et B, le mur extérieur supplémentaire du grenier pour la nouvelle surélévation, le nouveau toit ainsi que le nouveau plafond de la cave. Le plafond intérieur et le sol contre terre restent inchangés et ne sont pas montrés à nouveau dans cette représentation. Source : Ubakus

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    • Valeur U [W/m2K] avant rénovation Surface [m2] avant rénovation Valeur U [W/m2K] après rénovation Surface [m2] après rénovation
      Mur extérieur type A 1,17 864.5 0.16 864.5
      Mur extérieur type B 1,21 52.5 0,28 123.5
      Mur extérieur DG (nouveau) / / 0,14 84
      Toit 0,76 440 0.1 440
      Plafond sous-sol 0,44 440 0.23 440
      Plafond intérieur 1.8 1320 1.8 1704
      Mur intérieur 2.9 1000 2.9 1200
      Fenêtre 2.4 405 1.4 405

    • Quel sera le besoin en chaleur après la rénovation?

      Après avoir adapté les éléments de construction dans l'outil Ubakus et intégré les mesures de rénovation, la simulation thermique montre une nette amélioration du comportement énergétique du bâtiment. Les nouvelles valeurs calculées illustrent l'impact de la rénovation de l'isolation et du remplacement des fenêtres sur les besoins de chauffage. L'outil permet d'évaluer précisément l'effet des différentes mesures dans le contexte global et de rendre quantifiable l'efficacité de la rénovation.

      Les résultats de la simulation montrent qu'il n'y a plus de besoin de chauffage pendant environ la moitié de l'année. En particulier pendant les périodes de transition - au printemps et en automne - les gains de chaleur internes dus aux personnes, aux appareils et au rayonnement solaire couvrent entièrement les besoins énergétiques restants. Le bâtiment reste ainsi en équilibre thermique pendant une grande partie de l'année, tandis que les phases de chauffage sont plus courtes et nettement plus efficaces sur le plan énergétique.

      En plus de la réduction des besoins en chauffage, la consommation d'énergie primaire a également été considérablement réduite. Cela n'est pas seulement dû à l'amélioration des éléments de construction de l'enveloppe du bâtiment, mais surtout au changement du système de chauffage, qui est passé du mazout EL à une pompe à chaleur dont l'efficacité est nettement supérieure. Grâce à ce changement, les besoins en énergie primaire diminuent considérablement, ce qui entraîne une réduction sensible des émissions de CO₂ et un bilan énergétique global plus durable du bâtiment.

    • Demande annuelle et mensuelle de chaleur et demande annuelle d'énergie primaire après la rénovation. Source : représentation propre sur la base des données d'Ubakus

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    • Après la rénovation, la simulation thermique montre également une répartition nettement différente des pertes de chaleur. La part des pertes par les murs extérieurs, le toit et le plafond de la cave a largement diminué. Ce changement confirme l'effet direct de l'amélioration de l'isolation et de la nouvelle structure de l'enveloppe, qui réduisent nettement les pertes par transmission via les éléments de construction de grande surface.

      Grâce à l'optimisation de l'enveloppe du bâtiment, les pertes d'énergie sont réparties plus uniformément sur les différents éléments de construction. Les surfaces isolées thermiquement ne contribuent plus qu'à une faible part de la perte totale, ce qui permet au bâtiment d'atteindre un comportement thermique plus stable. En même temps, le confort de surface à l'intérieur s'améliore, car les différences de température entre les murs et l'air ambiant sont minimisées.

      Les surfaces des fenêtres et le sol contre le sol n'ayant pas été modifiés au cours de la rénovation, la part relative des pertes de chaleur se déplace désormais davantage vers la ventilation et la transmission par le sol. Dans l'ensemble, cela conduit à un bilan thermique plus équilibré avec une absorption d'énergie totale nettement réduite - une indication que les mesures de rénovation ont réussi à éliminer les principales sources de perte et à améliorer le comportement énergétique du bâtiment à long terme.

    • Aperçu des pertes de chaleur du bâtiment dans son état non rénové, basé sur les résultats de la simulation. Source : illustration propre basée sur des données d’Ubakus.

    • Quel est le potentiel d'économies?

      Les résultats de la simulation montrent que les mesures de rénovation permettent de réaliser une économie d'énergie exceptionnellement élevée. Les besoins spécifiques en chauffage passent de 132 kWh/m²a à 15 kWh/m²a, ce qui correspond à une réduction d'environ 89 %. La consommation d'énergie primaire diminue également de manière significative, passant de 158 kWh/m²a à seulement 8 kWh/m²a, soit une réduction d'environ 95 %. Ces valeurs illustrent à quel point la rénovation de l'enveloppe du bâtiment et le changement du système de chauffage au profit d'une pompe à chaleur peuvent améliorer la performance énergétique globale du bâtiment.

      La réduction de la consommation d'énergie par surface de référence énergétique montre que la rénovation ne minimise pas seulement les pertes absolues, mais qu'elle améliore aussi considérablement l'efficacité énergétique de l'ensemble de la surface utile. Le bâtiment atteint ainsi un niveau énergétique équivalent à celui d'une construction neuve moderne et bien isolée, tout en améliorant son confort thermique et son bilan en termes de coûts d'exploitation.

      En outre, la réduction significative des besoins en chauffage et de la consommation d'énergie primaire entraîne une diminution massive des émissions de CO₂, puisque l'exploitation ne nécessite pratiquement plus d'énergie fossile. La rénovation contribue donc non seulement à la réduction des coûts et à l'augmentation de l'indépendance énergétique, mais apporte également une contribution importante à la réalisation des objectifs climatiques et à la transformation durable du parc immobilier. Cet exemple montre comment des mesures de construction ciblées et l'utilisation d'outils de simulation numériques peuvent créer un lien efficace entre responsabilité écologique et efficacité technique.

    • Cette représentation montre les besoins annuels et mensuels en chaleur ainsi que l'énergie primaire annuelle avant et après la rénovation, sur la base des données de simulation présentées ci-dessus. Source : représentation propre basée sur les données d'Ubakus

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    • Comment les valeurs calculées se comparent-elles aux valeurs standard SIA ?

      Le diagramme ci-dessous montre la comparaison entre les résultats de la simulation de l'immeuble d'appartements de Schwamendingen et les valeurs de référence SIA 2024. Il en ressort clairement que le besoin en chaleur de chauffage calculé avant la rénovation, soit 132 kWh/m²a, se situe dans la fourchette ou légèrement au-dessus de la valeur de référence SIA de 112,9 kWh/m²a, ce qui indique une faible qualité d'isolation et des pertes par transmission élevées. Après la rénovation, les besoins sont réduits à 15 kWh/m²a, ce qui se situe entre la valeur standard SIA de 19.4 kWh/m²a et la valeur cible de 11.2 kWh/m²a.

      La comparaison montre que la rénovation effectuée élève la performance énergétique du bâtiment à un niveau supérieur aux exigences normatives. Alors que l'état initial reflétait les faiblesses typiques d'un bâtiment existant dont l'enveloppe était insuffisante, le résultat obtenu après la rénovation prouve le succès des mesures globales d'isolation et de modernisation.

      L'écart par rapport aux valeurs indicatives SIA met en évidence le fait que la simulation Ubakus permet une évaluation spécifique et détaillée du comportement énergétique. Elle montre en même temps comment des étapes de rénovation ciblées - adaptées aux données réelles des matériaux et du climat - peuvent non seulement atteindre les valeurs normatives théoriques, mais même les dépasser.

    • Cette représentation montre les besoins annuels et mensuels en chaleur Le diagramme montre les valeurs des résultats de simulation du MFH Schwamendingen (blanc), ainsi que les valeurs de référence des niveaux existants, standards et cibles de la SIA 2024 (gris).

    • Conclusion

      L'analyse montre qu'une rénovation ciblée de l'enveloppe du bâtiment peut améliorer fondamentalement le comportement énergétique d'un bâtiment. L'utilisation de matériaux isolants modernes, d'un vitrage optimisé et d'une domotique efficace a permis de réduire les besoins en chauffage d'environ 90 % et la consommation d'énergie primaire de 95 %. Cette réduction souligne l'importance cruciale d'une enveloppe de bâtiment bien conçue et d'un approvisionnement en chaleur efficace pour l'efficacité énergétique et la durabilité des bâtiments existants.

      La réduction significative de la consommation d'énergie primaire a non seulement un impact positif sur les coûts d'exploitation, mais contribue également de manière significative à la réduction des émissions de CO₂ et à la réalisation des objectifs climatiques nationaux et internationaux. En passant de systèmes de production de chaleur fossiles à des systèmes électriques à haut rendement, la consommation d'énergie devient à long terme moins dépendante des ressources épuisables et de la volatilité des prix de l'énergie.

      Dans l'ensemble, cet exemple montre comment des outils numériques comme Ubakus permettent aux architectes, aux ingénieurs et aux planificateurs d'analyser et de quantifier systématiquement les points faibles d'un bâtiment en matière d'énergie. La simulation de conditions réelles de construction et de climat permet de comparer et d'évaluer avec précision différents scénarios de rénovation. De tels outils soutiennent une planification fondée et basée sur des données, qui conduit à des mesures de rénovation efficaces, durables et économiquement raisonnables - créant ainsi un pont entre l'analyse technique et la conception architecturale.

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