DEVELOPPER UNE STRATEGIE DU CHAUD

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GUIDE PRATIQUE POUR LA CONSTRUCTION ET LA RENOVATION DURABLES DE PETITS BATIMENTS
- RECOMMANDATION PRATIQUE ENE02 -
DEVELOPPER UNE STRATEGIE DU CHAUD
Assurer le confort d’hiver en limitant au maximum la consommation d’énergie.
PRINCIPES
DEMARCHE
Les bâtiments que l’on construit ou rénove doivent permettre la création de conditions de
confort, tant en hiver qu’en été. Pour cela, outre l’architecture, on se base sur des installations
de chauffage et éventuellement de climatisation, consommatrices d’énergie. Dans une
démarche d’architecture durable, on cherchera à limiter au maximum ces consommations
d’énergie par une réflexion sur la conception du bâtiment, encadrée par une « stratégie du
chaud », développée ci-dessous, et une « stratégie du froid », développée dans une autre fiche.
Stratégie du chaud.
Les concepts intervenant dans une stratégie du chaud sont les suivants :
o
o
o
o
o
o
Capter la « chaleur gratuite ».
Stocker cette chaleur dans le bâtiment.
Conserver la chaleur accumulée, tout en assurant la qualité sanitaire de l’ambiance.
Définir des consignes de température assurant un confort thermique suffisant, sans
surchauffer.
Produire le complément de chaleur nécessaire de façon efficace.
Distribuer efficacement la chaleur dans le bâtiment.
OBJECTIFS
Minimum
o
Assurer le confort : éviter la sensation de paroi froide, définir des consignes de
température adéquates
PAGE 1 SUR 7 – DEVELOPPER UNE STRATEGIE DU CHAUD – FEVRIER 2007
GUIDE PRATIQUE POUR LA CONSTRUCTION ET LA RENOVATION DURABLES DE PETITS BATIMENTS
- RECOMMANDATION PRATIQUE ENE02 -
o
o
Assurer la santé des occupants : concevoir un système de ventilation hygiénique
combinant la qualité de l’air et l’économie d’énergie.
Limiter la demande d’énergie par une isolation répondant aux exigences légales et une
bonne gestion de l’installation de chauffage (intermittence nocturne, choix des
consignes, etc.).
Conseillé
o
o
Concevoir un bâtiment demandant peu d’énergie de chauffage : Concevoir les
ouvertures de façon à profiter au mieux des gains solaires, renforcer l’isolation au-delà
des exigences légales, adapter l’inertie thermique à l’usage du bâtiment.
Concevoir des installations techniques performantes et économes : Opter pour un
système de ventilation double-flux avec échangeur de chaleur, et pour un mode de
production de chaleur limitant l’impact environnemental (chauffage bois, chaudières à
condensation, etc.).
Optimum
o
o
Viser l’absence de besoin de chauffage par une construction ou rénovation selon les
principes de la « maison passive ».
Profiter de la chaleur de la terre via un puits canadien.
La plupart de ces points sont traités plus en détail dans des fiches pratiques spécifiques. Cette
fiche-ci a pour objectif de porter la réflexion plus en amont, sur la combinaison de ces
différentes recommandations.
ELEMENTS DE CHOIX
ASPECTS TECHNIQUES
> Définir une température de confort ?
Une stratégie d’hiver ne cherche pas à maintenir à tout prix une certaine température dans les
locaux, mais bien à assurer le confort thermique. Ces deux notions sont différentes.
Scientifiquement, pour quantifier le confort thermique, on se base au minimum sur la
température opérative des locaux : il s’agit de température ressentie, qui est la moyenne entre
la température de l’air et celle des parois. Pour être tout à fait correct, il faudrait également
prendre en compte la physiologie des occupants, leur activité et habillement, l’humidité relative
de l’ambiance, la vitesse de l’air, etc. C’est possible via des critères de confort complexes, tels
que les indices PMV et PPD. Ces derniers ne sont cependant pas suffisamment « maniables »
pour être utilisés dans la régulation des immeubles.
Pratiquement, dans les petits bâtiments, on veillera à choisir une température de consigne
basse (19°C ou légèrement plus selon la sensibilité des occupants) et à diminuer cette
température la nuit (16°C dans les chambres) ou lor sque les locaux sont inoccupés (maintenir
au minimum 5 à 6°C). La présence de parois froides, d’une humidité élevée, ou de personnes
sensibles justifie des températures de consignes plus élevées.
Part ailleurs, de nombreux exemples ont montré que des bâtiments dont la gestion est trop
complexe n’assurent pas le confort des occupants. Des installations de régulation simples,
telles que des thermostats d’ambiance et vannes thermostatiques bien gérées sont donc à
conseiller.
> Comment éviter les surfaces froides ?
Vu la définition du confort thermique donnée ci-dessus, on comprend que la présence d’une
paroi ressentie comme étant froide peut créer un inconfort réel pour l’occupant. Une sensation
de surface froide peut provenir d’un manque d’isolation ou d’un choix de vitrage trop peu
performant.
Une élévation de deux degrés de la température de paroi sera donc perçue comme une
élévation de 1°C de la température ressentie, si l’ on néglige l’effet des autres paramètres du
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GUIDE PRATIQUE POUR LA CONSTRUCTION ET LA RENOVATION DURABLES DE PETITS BATIMENTS – ENE02
RECOMMANDATION PRATIQUE ENE02
confort thermique. Une isolation conforme aux règlements en vigueur permet cette élévation de
deux degrés de la température des parois, comme le montre l’exemple ci-dessous.
Exemple 1
Exemple 2
Température intérieure
20°C
20°C
Température extérieure
0°C
0°C
1,4 W/m²K
0,6 W.m²K
Température paroi
16,5°C
18,5°C
Température opérative
18.25°C
19.25°C
U mur
La présence de ponts thermiques ou une mauvaise mise en œuvre de l’isolation peuvent
également créer une sensation de paroi froide. La qualité du suivi du chantier sera donc
importante.
> La thermocirculation
Dans les années 80, des bâtiments ont été conçus de façon à favoriser les transferts
thermiques à l’intérieur des bâtiments, entre les différents locaux. L’objectif était de transférer la
chaleur des locaux Sud, bénéficiant des gains solaires et souvent prolongés par des serres ou
jardins d’hiver, vers les locaux Nord, plus froids. Le « moteur » de ces mouvements d’air était la
différence de température entre les locaux, il s’agissait donc d’une stratégie entièrement
naturelle.
Figure 1 Illustration du principe de la thermocirculation.
Aujourd’hui, ces stratégies sont moins pertinentes. D’une part, les niveaux d’isolation plus
élevés font que la température est plus uniforme à l’intérieur des bâtiments, et d’autre part le
souci pour la qualité hygiénique de l’air pousse vers des ventilations mécanisées souvent
incompatibles avec les principes de thermocirculation.
Néanmoins, à l’échelle d’un local, il est toujours pertinent de garder le phénomène de
thermocirculation à l’esprit. On positionnera par exemple les fenêtres et les corps de chauffe en
tenant compte des mouvements d’air qu’ils induiront : il est toujours intéressant de placer les
radiateurs sous les fenêtres pour limiter le risque de voir une masse d’air frais et inconfortable
descendre le long de la fenêtre puis longer le plancher. C’est particulièrement vrai si la fenêtre
est équipée d’un aérateur de ventilation, qui en hiver laissera entrer de l’air parfois très froid.
ASPECTS ENVIRONNEMENTAUX
Les différentes démarches que sont l’isolation des parois, la recherche de gains solaires et
d’inertie et l’efficience des systèmes de chauffage et de ventilation n’ont pas le même impact
énergétique. Il est cependant difficile de déterminer quel paramètre aura le plus grand impact.
Leur poids relatif est en effet différent pour chaque bâtiment, et toute amélioration de l’un des
points rend le poids des autres d’autant plus important. Les économies possibles par les
différentes mesures considérées individuellement sont détaillées dans des fiches spécifiques
(voir liens hypertextes en fin de fiche).
La figure ci-dessous permet de baliser le poids relatifs des pertes de chaleur dues à l’enveloppe
et à la ventilation selon le type de logement et la qualité de son enveloppe.
3 maisons de 100 m² chauffées sur 1 ou 2 niveaux, avec ou sans mitoyenneté
Type de
logement
De plain pied
Niveau K
U parois (W/m²K)
T = toitures / M = murs
F = fenêtres / P = planchers
Déperditions thermiques
Enveloppe
Ventilation
T
M
F
P
en
W/K
En %
en
W/K
En %
K208
4,2
2,3
2,7
1,5
699
89
88
11
K48
0,3
0,5
2,7
0,6
161
65
88
35
K39
0,3
0,4
1,6
0,6
132
60
88
40
K29
0,2
0,3
1,5
0,4
99
53
88
47
K214
4,2
2,3
2,7
1,5
524
86
88
14
K55
0,3
0,5
2,7
0,6
134
60
88
40
K43
0,3
0,4
1,6
0,6
105
54
88
46
K33
0,2
0,3
1,5
0,4
81
48
88
52
K187
4,2
2,3
2,7
1,5
380
81
88
19
K42
0,3
0,5
2,7
0,6
103
54
88
46
K33
0,3
0,4
1,6
0,6
80
48
88
52
K25
0,2
0,3
1,5
0,4
62
41
88
59
2 niveaux
2 niveaux
mitoyens
Figure 2. Répartitions de l’importance de la ventilation et des déperditions
par les parois dans la facture énergétique selon la configuration et l’isolation du bâtiment.
ASPECTS ECONOMIQUES
Les différentes démarches intervenant dans une stratégie du chaud impliquent des
investissements différents :
o
Capter la chaleur gratuite : les choix d’implantation et de répartition des ouvertures
allant dans le sens d’une « architecture solaire » n’occasionnent pas de surcoût en
construction neuve. En rénovation, le percement de nouvelles baies est une dépense
importante qui peut être très variable selon les cas (Quel type de paroi à percer ?
Quelle façon de reprendre les charges ? etc.).
o
Stocker la chaleur : En construction, la mise en œuvre d’une masse thermique
adéquate fait partie des choix de gros œuvre et ne nécessite pas de surcoût. En
rénovation, si la construction est légère, il ne sera pas possible d’ajouter de la masse
sans modifier la structure du bâtiment, ce qui est un coût très important et ne peut être
chiffré que pour un cas particulier. Si le bâtiment existant était à l’origine une
construction massive, la mise en jour de cette masse n’occasionne pas de coût élevé,
mais dépend des choix de finition intérieure (voir fiche spécifique)
o
Conserver la chaleur accumulée : une surisolation entraîne des coûts variables selon le
type de technique mise en œuvre. Une construction en bois, permettant facilement des
épaisseurs d’isolation de l’ordre de 12 ou 15 cm, n’est pas nécessairement plus chère
qu’une construction traditionnelle. Des techniques d’enduits sur isolant en rénovation
coûtent de l’ordre de 80 € htva/m² de façade, auxquels s’ajoutent les frais
d’échafaudage. Enfin, une « maison passive » nécessite un surinvestissement
important, qui n’est pas tout à fait compensé par les économies d’énergie (au coût
actuel de l’énergie) : en faisant un calcul sur 30 ans, il reste un surcoût de 10 %
(source : Passievehuisplatform). Des techniques de ventilation double flux avec
récupérateur de chaleur sont généralement facilement rentabilisées.
o
Produire efficacement la chaleur : des modes de production traditionnel performants,
tels que les chaudières à condensation, ont un bon rapport qualité prix. Des solutions
plus intéressantes d’un point de vue environnemental, telles que des capteurs solaires,
des chaufferies bois, etc. ne sont généralement pas facilement rentabilisées et
présentent souvent un investissement important. Des études spécifiques doivent être
faites pour chaque projet.
ARBITRAGE
Les différentes mesures intervenant dans une stratégie du chaud ne sont pas concurrentes. La
mise en œuvre d’une ventilation avec récupération de chaleur ne rend pas inintéressante ou
inapplicable une isolation importante des parois ou la recherche des gains solaires maximaux. Il
arrive cependant que, en cours de projet, les limitations budgétaires nécessitent de choisir entre
différentes opérations.
Dans ce cas, déterminera les mesures à prendre sur base de deux critères : leur impact
environnemental et la possibilité d’une mise en œuvre ultérieure. En effet, certaines mesures
telles que l’isolation d’un mur creux ne peuvent être aisément mise en œuvre qu’au moment de
la construction. L’ajout d’un chauffe-eau solaire par contre peut être aisément différé dans le
temps. Notons qu’une fois un chantier achevé, de nombreuses mesures ne seront plus prises
avant la fin de vie de certains équipements. Par exemple, une chaudière ne sera probablement
pas remplacée avant 15 ou 20 ans.
Conception des
ouvertures
Masse thermique
Impact
environnemental
Complexité de mise en
œuvre différée
Très important
Très difficile
Limité
Très difficile
Impact
environnemental
Complexité de mise en
œuvre différée
Important
Très difficile
Isolation des toitures
Très important
Simple
Vitrages performants
Important
Isolation des murs
Choix de la production
de chauffage
Qualité du réseau de
distribution de chaleur
Qualité du réseau de
ventilation hygiénique
Important
Difficile (attente de la fin de
vie des éléments existants)
Difficile (attente de la fin de
vie des éléments existants)
Important
Difficile
Très important
Très difficile
Si l’on suit ce raisonnement, ce sont les mesures architecturales qui recevront la priorité :
dessin des ouvertures, conception des parois, intégration d’un système de ventilation efficace.
DANS LA PRATIQUE
Des mesures doivent être prises aux différentes phases de développement et de réalisation du
projet. Ces mesures sont décrites plus en détail dans des fiches spécifiques :
ESQUISSE
o
o
o
Orienter les locaux et dessiner les surfaces vitrées en tenant compte de l’orientation.
Privilégier des ossatures bois, permettant facilement une isolation thermique
importante.
Conserver une certaine masse thermique. Pour cela, on combinera de préférence une
enveloppe légère type ossature bois à une structure massive traditionnelle.
AVANT-PROJET
o
o
o
Maximiser l’isolation des parois : voir fiche spécifique pour des ordres de grandeur.
Choisir des modes de production, de distribution et d’émission de la chaleur efficace.
Envisager un système de ventilation double flux avec un récupérateur de chaleur sur
l’air extrait
RECEPTION ET MISE EN EXPLOITATION
o
Réguler les installations de façon à minimiser leur impact environnemental : ralenti
nocturne, vannes thermostatiques, thermostat d’ambiance, etc.
INFORMATIONS COMPLEMENTAIRES
AUTRES ELEMENTS A GARDER A L’ESPRIT
Voici une liste de fiches dont les thématiques croisent celles de la stratégie de chaud :
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
ENE04 - Construire un bâtiment bien isolé
ENE06 - Optimiser la conception des fenêtres
ENE09 - Limiter les ponts thermiques
ENE10 - Assurer une bonne étanchéité à l'air de l'enveloppe
ENE11 - En rénovation: isoler les parois
ENE12 - Envisager une construction "passive"
ENE14 - Choisir le meilleur mode de production de chaleur
ENE16 - Optimiser le réseau de distribution de chauffage
ENE17 - Choisir un corps de chauffe adéquat
ENE22 - Réaliser un puit canadien/provençal
ENE23 - Choisir un mode de ventilation énergétiquement efficace
BIBLIOGRAPHIE
Informations sur la stratégie du chaud :
o
Architecture et Climat, Les conclusions de Pleiade,
http://www-climat.arch.ucl.ac.be/pleiade/conclusions-pleiade.pdf
o
Elisabeth Gratia, AMCO2361 – Physique appliqué au bâtiment – notes de cours
http://www-energie2.arch.ucl.ac.be/
CD-ROM Concevoir avec le climat – La maison individuelle, disponible auprès de la
Région Wallonne, www.energie.wallonie.be
o
o
Guide conseil pour la conception énergétique et durable de logements collectifs, IBGE,
2006

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