Le confort d’été : anticiper et adapter les bâtiments

Bien que cette année la météo soit capricieuse, notamment sous les latitudes parisiennes du CCCA-BTP, le réchauffement climatique est en marche et va occasionner des vagues de chaleur de plus en plus fréquentes et longues, nous contraignant à trouver des solutions qui puissent améliorer la situation, sans avoir recours de manière systématique à la climatisation.  

Enjeu majeur de notre époque, l’amélioration énergétique des bâtiments est un point névralgique de la maîtrise de l’impact environnemental. Si les procédés de chauffage sont aujourd’hui bien maîtrisés, il n’en est rien de celui du rafraîchissement, consommateur d’énergie et produisant des îlots de chaleur extérieure.  

La climatisation permet certes d’obtenir une ambiance tempérée durant les fortes chaleurs. On se rappelle l’été 2003 durant lequel les EHPAD dépourvus d’espaces climatisés avaient été fortement impactés. Si cette technique semble incontournable dans de nombreux cas, elle peut être couplée à d’autres systèmes moins énergivores. 

  •             Fonctionnement de la « climatisation »  

Ce système utilise les propriétés d’un gaz dit « frigorigène ». Ce gaz, dans un circuit fermé, sera soumis à diverses contraintes et va changer successivement d’état ce qui entrainera des variations de température. La chaleur sera évacuée et le froid récupéré et dirigé vers les appareils rafraichissants. 

Initialement, le gaz utilisé était du CFC. Il a été interdit car trop polluant, et remplacé par du HFC (hydro fluo carbone). Malgré la circulation prévue en circuit fermé, des fuites sont inévitables et peuvent entraîner des conséquences impactant l’environnement. 

 

  •               Ventilation et renouvellement de l’air 
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  • La circulation de l’air dans un bâtiment, si elle est bien conçue, peut faire baisser la température. Le système dit « adiabatique » met en contact de l’air avec l’eau permettant l’évaporation de celle-ci et l’abaissement de la température de l’air. Un rafraîchisseur adiabatique permet l’échange entre l’air et l’eau et l’insufflation d’un air plus frais.  

 

  •                 Free Cooling 

Il s’agit une méthode de rafraîchissement gratuite utilisant la différence de température entre l’air extérieur et l’air intérieur d’une maison ou d’un immeuble afin d’alimenter un système de refroidissement. L’été, le Free Cooling est capable d’assurer les mêmes fonctions qu’un climatiseur. Ainsi, rattaché à un système de chauffage au sol, celui- ci permet un refroidissement passif de 2°C à 4°C. Le free Cooling peut-être diurne et nocturne, mais leur rendement sera sensiblement différent.  

Le refroidissement passif est une solution efficace et peu chère à l’usage, permettant d’éviter les courants d’air et impliquant des frais d’investissement peu importants.  

 

  •                  Puits canadien (ou provençal) 

Ce système utilise l’énergie disponible du sol pour réchauffer (puits canadien) ou rafraîchir (puits provençal) l’air neuf du système de ventilation d’une habitation. Sa mise en œuvre et son fonctionnement sont relativement simples. L’air extérieur est capté au niveau d’une grille, puis circule dans un réseau de tubes enterrés permettant par contact un échange thermique. L’air sera par la suite distribué dans les pièces par l’intermédiaire de diffuseurs. 

Ainsi, l’été, lorsque la différence de température entre l’air extérieur et celui du sol est supérieure de 10°C, cette dissemblance permettra de tempérer efficacement l’air intérieur de l’habitation et de se passer ainsi d’une climatisation énergivore.  

Il sera également possible pour augmenter l’efficacité du système de le coupler à une ventilation mécanique double flux.  

Seul bémol, son dimensionnement qui dépend de nombreux facteurs (conductivité thermique du sol, profondeur d’enfouissement, longueur des réseaux…).  

Le puits provençal reste toutefois une alternative, peu coûteuse et efficace pour un rafraîchissement d’été non énergivore et respectueux de l’environnement.  

 

  •                     Réseaux urbains 

Centralisés au sein d’une installation permettant de desservir plusieurs usagers, ces systèmes sont constitués d’une ou plusieurs unités de production (réseau primaire), sur fluide caloporteur et de sous-stations d’échanges à partir desquelles les bâtiments sont desservis (réseau secondaire). Avec une efficacité énergétique supérieure aux systèmes individuels ou collectifs habituels, ce système se révèle être une alternative à ne pas sous-estimer pour le petit tertiaire et le tertiaire. 

  

Actuellement, deux solutions de production de froid sont possibles :  

  • Par groupe froid à compression électrique, ce système représente environ 95% de la production de froid actuelle.  
  • Par groupe froid par absorption, utilisant une source chaude. Ce système est par exemple utilisé dans la ville de Toulouse dans le quartier de la Cartoucherie. 

Cette solution revêt de nombreux avantages, tels que la centralisation des moyens de production de froid, la possibilité de recourir à des sources de froid naturelles permettant de limiter l’utilisation de groupe frigorifique, l’atténuation des îlots de chaleur urbains, ainsi qu’une faible émission de gaz à effet de serre grâce à l’utilisation maîtrisée de fluides frigorigènes.  

Pour savoir, si le réseau urbain passe près de chez soi, il est possible de consulter le plan « réseau de froid » et pour savoir si le raccordement est possible, il suffit de se rapprocher du gestionnaire de réseau.  

Actuellement, il n’existe pas d’aide pour les particuliers, mais pour le petit tertiaire et le tertiaire, la prime CEE permet de faire en partie financer le coût du raccordement du bâtiment au réseau.  

NB : il est à noter que ces systèmes nécessitent une source d’énergie afin de faire circuler les fluides. C’est pourquoi, par périodes de chaleur et d’ensoleillement, utiliser de l’électricité photovoltaïque semble être un choix tout à fait pertinent.  

Redécouvrir les solutions « passives »

Les solutions dites « passives » sont les systèmes utilisés depuis des générations permettant à chacun de protéger son logis des excès de chaleur, notamment dans les régions méridionales : 

  • Protections solaires 

D’une manière plus vaste, on évoquera dans ce thème le positionnement de la construction par rapport à la course du soleil, et plus exactement le positionnement de ses principales baies vitrées. Si l’orientation des baies au Sud est plébiscitée pour les apports thermiques durant les périodes fraiches, l’effet de serre généré en été rend l’atmosphère difficile à supporter. Il est toutefois possible de conserver cette orientation en équipant les ouvertures d’un système les protégeant de l’effet de serre de manière intermittente. Nous aurons donc recours à des stores extérieurs, orientables et rétractables : casquettes horizontales ou stores à lamelles, légèrement espacés des vitrages et résistant aux intempéries. On peut également évoquer le traitement des surfaces vitrées avec un revêtement réfléchissant, limitant l’effet de serre, mais ce revêtement sera un obstacle aux apports d’UV pendant l’hiver. Les équipements mobiles sont incontestablement à privilégier. 

 

  • Déphasage thermique 

« L’effusivité » est la capacité d’un matériau à absorber la chaleur sans pour autant se réchauffer. On peut également évoquer l’inertie thermique, ce qui peut être plus explicite. La chaleur absorbée sera restituée avec un important décalage dans le temps (déphasage thermique) et avec une intensité moindre. Une isolation intérieure complémentaire permettra d’atténuer cette restitution. Ainsi, l’été, la chaleur aura plus de difficulté à entrer dans le bâtiment et la fraîcheur nocturne sera conservée plus longtemps dans la journée (si toutefois les châssis vitrés sont protégés de l’ensoleillement direct). Les matériaux présentant de bonnes valeurs d’effusivité sont des matériaux lourds et épais (béton, pierre…), les maisons à ossature bois possédant une faible inertie. 

 

Face aux périodes de fortes chaleurs de plus en plus courantes, le confort d’été est une problématique forte. Climatiser à outrance n’est pas, comme nous venons de le voir, l’unique solution. Les alternatives existent mais sont insuffisamment connues du grand public. C’est pourquoi les Organismes de Formation du BTP devraient, pour se démarquer, s’emparer de ces systèmes afin d’acculturer et de sensibiliser les apprenants à ces techniques plus respectueuses de l’environnement. Pour répondre à ces besoins en compétences, la formation des formateurs est primordiale afin d’être à même d’apporter ces nouveaux savoirs, savoir-faire et savoir-être aux apprenants.  

Dernier point à ne pas négliger : ces systèmes, une fois installés, nécessiteront une maintenance spécifique afin de maintenir des performances élevées, constituant ainsi une nouvelle source « d’emplois indispensables ». 

Vous êtes intéressé ? Besoin de plus d’information ? Contactez-nous :

Anne ROSSNER, Chargée de projets CFA de demain : anne.rossner@ccca-btp.fr

Thierry BERNARDIE, Ingénieur formation : thierry.bernardie@ccca-btp.fr