Eléments du choix durable

Synthèse des éléments de choix durable

* Le free-cooling peut être mis en œuvre de différentes manières: de la simple possibilité d'ouvrir les fenêtres manuellement (d'application pour le résidentiel et le petite tertiaire) à un système motorisé et automatisé utilisant des conduits d'extraction spéciaux (d'avantage d'application pour le tertiaire). L'impact moyen concerne les systèmes plus simples. L'impact significatif concerne les systèmes à réglage automatique et/ou pourvus de conduits spéciaux avec éléments en toiture.

Aspects environnementaux

Impact sur la consommation d'énergie

La climatisation des bâtiments est responsable d'une partie importante de la consommation totale d'énergie finale en Belgique (de l'ordre de 70 kWh/m² d'électricité pour un bureau existant), comme l'ont prouvé la saturation des réseaux électriques et le manque de capacité de production constatés ces dernières années lors des canicules. Le pic de consommation électrique coïncide en effet avec une faiblesse de production des centrales électriques, pénalisée par le manque de débit des cours d'eau utilisés dans les circuits de refroidissement.

La climatisation est malheureusement utilisée de plus en plus souvent dans les habitations, ce qui entraîne une consommation supplémentaire d'énergie. En améliorant le confort d'été grâce à une conception bioclimatique et au refroidissement passif, il est possible d'éviter la climatisation et de réduire drastiquement les consommations d'énergie.

Impact écologique des fluides frigorigènes

Bien que, suite au protocole de Montréal, les fluides frigorigènes utilisés par les installations de climatisation ne soient plus aussi nocifs (ils généraient auparavant des gaz qui détérioraient la couche d'ozone), les nouveaux fluides ne sont pas totalement inoffensifs. Notamment, le coût environnemental de leur production n'est pas négligeable.

Aspects éconoiques

Pour un immeuble de bureaux ou un autre bâtiment présentant un besoin de refroidissement, les investissements à consentir varieront en fonction du dispositif envisagé. Il faudra toujours veiller à l'équilibre entre:

• les investissements évités sur l'installation et la maintenance lorsqu'on n'installe pas de refroidissement actif,
• le coût de l'équipement des éléments supplémentaires nécessaires au refroidissement passif,
• les économies d'énergie rendues possibles par le refroidissement passif,
• les coûts d'exploitation induits par le refroidissement passif (consommation en eau pour le refroidissement adiabatique, coût de maintenance, ...).

Pour les affectations résidentielles, l'on doit viser à ne pas installer de refroidissement actif. Les bénéfices économiques des techniques de refroidissement passif porteront sur l'absence d'installation de refroidissement actif (coût d'installation et de maintenance). Pour le résidentiel, les mesures de free-cooling sont relativement simples et ne nécessitent pas de réel surinvestissement. Les bénéfices économiques du puits canadien sont davantage calculés sur les besoins en chauffage.

Aspects socio-culturels

Les raisons du problème

En raison de l'important potentiel d'efficience énergétique dans le secteur du bâtiment, les architectes ont cherché à faire baisser la consommation d'énergie jusqu'au niveau le plus bas possible en assurant une isolation toujours plus efficace mais aussi en prenant la voie d'une « architecture solaire », ou plus simplement d'une architecture utilisant plus de vitrage: les jardins d'hiver, les serres et les grandes baies vitrées se sont multipliés. Pour des températures extérieures moyennes, ceci n'était toutefois pas problématique, étant donné que les parois mal isolées assuraient des pertes par transmission « suffisantes ». Un problème a commencé à se poser avec l'introduction d'exigences d'isolation plus strictes. En outre, le choix s'est porté plus souvent sur des constructions légères n'offrant qu'une faible inertie. Cette combinaison de facteurs et l'augmentation de la charge interne (dégagement de chaleur des appareils électroménagers et des ordinateurs, en particulier dans les bureaux) rendent ces bâtiments extrêmement sensibles à la surchauffe. Avec les théories en matière d'architecture bioclimatique, on assiste actuellement à une mise en équilibre des préoccupations en matière d'énergie et de confort d'été.

Climatisation : la solution de facilité

Compte tenu des vagues de chaleur récurrentes, le confort d'été n'est désormais plus seulement une problématique architecturale mais aussi un enjeu de société. On estime par exemple que le nombre de logements climatisés chez nos voisins du sud s'élevait à 4 % en 2000, tandis que ce chiffre est passé à 10 % en 2004 (contre 65 % aux États-Unis et 85 % au Japon). Pourtant, pendant ces mêmes vagues de chaleur, des immeubles de bureaux et des logements offraient à leurs occupants des conditions confortables de manière tout à fait naturelle. Il est donc important de sensibiliser le public à l'existence d'alternatives à la climatisation.

Confort et satisfaction

Les installations de refroidissement doivent garantir une température d'environ 24 °C dans les locaux. S'il est possible d'ouvrir une fenêtre pour chercher un peu de fraîcheur, les températures plus élevées sont tout à fait supportables, surtout s'il fait très chaud dehors. Pendant une vague de chaleur, il est préférable de s'efforcer d'atteindre une différence de quelques degrés seulement, au lieu d'opter pour une température basse en permanence qui peut être à l'origine d'un choc thermique lorsqu'on entre dans le bâtiment.

Pour plus d'informations, voir le dossier Assurer le confort thermique

Dans le cas du refroidissement passif par free-cooling, il est possible d'ouvrir les fenêtres. Selon des recherches récentes, les plaintes liées au confort sont moins nombreuses lorsqu'il est possible d'ouvrir les fenêtres. Les occupants supportent alors plus facilement une température intérieure un peu plus élevée. Le contact avec l'extérieur est en effet accru et les occupants du bâtiment peuvent davantage intervenir sur leur environnement. Grâce à ce sentiment de liberté et au contact renforcé avec l'extérieur, les occupants se contentent plus aisément d'une différence plus faible entre la température extérieure (élevée) et la température intérieure (légèrement inférieure). Un écart plus faible entre ces deux températures est également plus sain lors du passage de l'environnement intérieur à l'environnement extérieur. Cette situation est exposée dans les figures ci-dessous. Cet avantage est inexistant dans le refroidissement actif puisque les fenêtres ne peuvent pas être ouvertes.

Dans les figures ci-dessous, la température intérieure maximale admissible est comparée à la valeur pondérée de la température extérieure moyenne. La température extérieure est pondérée pour les derniers jours parce que les occupants s'adaptent aussi aux fluctuations de la température extérieure, par exemple dans le choix de leurs vêtements mais aussi dans leur organisme. Les graphiques illustrent quatre zones. 65 %, 80 % et 90 % des personnes présentes jugent le confort satisfaisant. « 90 % de satisfaction » signifie que seuls 10 % des individus présents sont insatisfaits dans une certaine mesure de la température intérieure. (Le taux de satisfaction de 100 % n'existe pas, voir le PPD dans le dossier Assurer le confort thermique). Souvent, la limite de 80 % est utilisée (voir Objectifs) .

Dans un bâtiment dans lequel un nombre suffisant de fenêtres peuvent être ouvertes pour une température intérieure moyenne pondérée de 22 °C (période estivale chaude), la température intérieure maximale admissible pour obtenir un taux de satisfaction de 80 % s'élève à 28 °C.

© Bruxelles Environnement

Pour des conditions extérieures identiques, cette température ne s'élève qu'à 26 °C dans un bâtiment équipé d'un refroidissement actif. Cela signifie qu'un nombre suffisant de fenêtres ouvrantes permet d'atteindre plus facilement un taux de satisfaction élevé.

© Bruxelles Environnement

Un nombre suffisant de fenêtres ouvrantes signifie:

• au moins 1 fenêtre ouvrante pour 2 personnes;
• une surface vitrée ouvrante minimale de 0,5 m² par travée;
• la fenêtre ouvrante est pourvue d'un ouvrant résistant au vent avec entrebâillement réglable;
• (souvent avec le complément suivant: distance maximale de 7 mètres entre la personne et la fenêtre ouvrante).

En plus de réduire les gains de chaleur, les fenêtres ouvrantes constituent donc le dispositif de base du refroidissement passif par excellence.

Pour plus d'informations, voir le dossier Assurer le confort thermique