Les raisons de l'inconfort estival des bâtiments

Pour quelles raisons les bâtiments performants seraient-ils plus sensibles à l’inconfort d’été que les bâtiments traditionnels ?

La raison est simple : on construit désormais de vraies bouteilles thermos, ayant très peu de déperditions, si bien que tous les apports d’énergie qui parviennent à l’intérieur de cette bouteille ne peuvent plus s’en échapper et se transforment en chaleur. Plus les bâtiments sont calorifugés, plus ce phénomène s’accentue. On observe aussi, et on l’explique, que dans des bâtiments ayant très peu de déperditions, il suffit de très peu d’énergie « infiltrée » à l’intérieur pour que la température s’élève de façon importante. Dans ce cas, il faut a contrario, consommer peu d’énergie pour éliminer la chaleur excédentaire (rafraîchissement) et revenir à l’état de confort. Ces nouveaux bâtiments s’avèrent donc particulièrement sensibles à la surchauffe.

Mais alors, quels sont donc ces apports pouvant conduire l’été à des surchauffes ?



Il y a bien sûr le rayonnement solaire traversant les baies vitrées, mais les architectes savent tous qu’il faut utiliser des protections solaires efficaces et ils le font en général très bien. Toutefois, la baie vitrée présente un danger réel : elle reste la partie la plus fragile d’une façade d’un point de vue thermique. En hiver, c’est par elle que s’effectue la fuite de chaleur. En été, c’est aussi par elle que se fait le transfert de chaleur par convection et conduction depuis l’extérieur (où il fait 35 °C) vers l’intérieur (où il ne fait que 25 °C). Ceci est vrai même lorsqu’il y a d’excellentes occultations, et aussi bien au nord qu’au sud. Malheureusement, l’impact sur l’élévation de température du peu d’énergie ainsi transféré est majeur.

La chaleur dégagée par les occupants constitue l’un des apports internes. Mais comme un bâtiment est d’abord fait pour être occupé, il n’y a bien sûr aucun moyen d’action contre ces apports. Il faut en revanche bien les évaluer afin de les prendre en compte de manière précise dans les calculs.

Les autres apports proviennent de tous les équipements électriques, qu’ils soient domestiques ou rattachés aux parties communes dans les bâtiments collectifs. La figure 3 représente la structure de l’ensemble des apports internes tels qu’ils ont été mesurés (hormis les apports humains, évalués) dans un bâtiment de logements collectifs durant un mois d’été.



Ces apports sont susceptibles d’augmenter la température intérieure, en permanence, de plus de 4 °C par rapport à la température extérieure. Mais il apparaît aussi que la moitié de cette augmentation de température est due aux appareils électrodomestiques.

Pour améliorer le confort d’été dans les logements, et les bâtiments en général, il faut donc commencer par réduire le phénomène perturbateur, ce qui implique de réduire au minimum tous les apports liés au matériel électrique d’une part mais aussi l’ensemble des apports dus au transfert de chaleur par les parois les plus fragiles (vitrages) depuis l’extérieur vers l’intérieur. En logements collectifs, il existe une autre source de pathologie qui pourrait rapidement être assimilée à une erreur de conception : il s’agit de la distribution d’eau chaude sanitaire en gaine palière, puis dans la dalle, soit en monotube, soit en réseau bouclé, jusqu’à chaque logement. On a alors un véritable plancher chauffant qui libère une très grande quantité de chaleur en été dans les parties communes et à l’entrée des logements. Cette disposition constructive peut conduire (surtout en cas de bouclage) à des températures continues entre 29 et 30 °C dans les locaux qui pourraient alors être considérés comme impropres à leur destination.

La question se pose de savoir comment déterminer, d’une part, le niveau du confort d’été, et d’autre part, l’impact des dispositions de réduction des apports internes. En premier lieu, ce n’est pas par le calcul réglementaire qu’on peut y parvenir de manière satisfaisante. Celui-ci ne fournit qu’une température maximale constituant bien sûr une indication intéressante, mais pas du tout suffisante pour qualifier le confort tout au long de l’été. Le meilleur outil pour cela, même s’il est un peu lourd et nécessite beaucoup de soin, est la simulation thermique dynamique. Il s’agit d’un outil de modélisation du bâtiment permettant de connaître, heure par heure, tout au long de l’année, le niveau de température et de besoins de chauffage. En été, on ne s’intéressera évidemment qu’au niveau de température atteint. Les valeurs obtenues seront ensuite classées, au cours de la période d’observation, depuis la plus élevée jusqu’à la plus basse, ce qui fournira une courbe de « fréquences cumulées des températures intérieures ». Cette représentation a le grand avantage, comme le montre la figure 4, de fournir une représentation statistique du phénomène, et pas seulement une température maximale. On peut, par exemple, déterminer pendant combien d’heures, ou pendant quel pourcentage du temps total, le bâtiment, ou la zone du bâtiment étudiée, dépassera une valeur donnée de température.