Les Bâtiments: efficacité énergétique et énergies renouvelables

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Les Bâtiments: efficacité énergétique et
énergies renouvelables
Manuel de l’élève
La version française de ce manuel a été développée avec le soutien de:
Edition
FR 1.2 - novembre 2010
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Responsabilité
Ce projet a été co-financé par la Commission Européenne.
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toute utilisation pouvant être fait des informations qui y figurent.
Auteurs:
Sergio García Beltrán (CIRCE), Lucie Kochova (Enviros s.r.o.), Giuseppe Pugliese (CIRCE),
Petr Sopoliga (Enviros s.r.o.)
Traduction et adaptation:
Anne-Sophie Masure, Emmanuelle Geffriaud, Vincent Macris, Vivien Fauvel (Prioriterre)
Layout
Fabio Tomasi (AREA Science Park)
A propos de ce manuel IUSES
Ce manuel a été élaboré dans le cadre de IUSES- Utilisation intelligente de l'énergie à l'école,
projet financé par la Commission européenne avec le programme «Énergie intelligente pour
l'Europe.
Les partenaires du projet sont: AREA Science Park (Italie) CERTH (Grèce), CIRCE
(Espagne), Clean Technology Centre - Institut de technologie de Cork (Irlande), Enviros sro
(République tchèque), IVAM UvA (Pays-Bas), Centre d'éducation des adultes Jelgava
(Lettonie), Prioriterre (France), Centre des sciences de Immaginario Scientifico (Italie), Slovenski E-forum (Slovénie), Stenum GmbH (Autriche), de l'Université "Politehnica" de Bucarest (Roumanie), Université de Leoben (Autriche), Université de Rousse (Bulgarie)
Droits d’auteur
Ce livre peut être copié et distribué librement, à condition de toujours inclure la présente note
également le droit d'auteur, même en cas d'utilisation partielle. Les enseignants, formateurs et
tout autre utilisateur ou le distributeur doit toujours citer les auteurs, le projet IUSES et le programme Énergie intelligente pour l'Europe.
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la présente note de droit d'auteur et envoyer le texte traduit aux coordinateurs du projet
([email protected]), qui les publiera sur le site Web du projet IUSES pour une distribution
par téléchargement libre.
I
La clé des Symboles
Definition: indique la définition d’un terme important avec explication de sa signification .
Remarques: montre que l’information est importante, qu’il s’agit d’un conseil ou d’une information
essentielle. Cela devrait t’intéresser, fais-y attention !
Objectif d’apprentissage : présent au début de
chaque chapitre, il explique ce que tu apprendras
dans ce dernier...
Expérience, exercice ou activité : indique que tu
dois réaliser quelque chose d’après ce que tu as appris.
Lien Internet : indique une adresse Internet qui
peut être consultée pour obtenir plus d’informations.
Référence : indique la source des informations citées.
Étude de cas : présent lorsque des exemples réels
d’entreprise ou une situation réelle sont donnés..
Points Clés : résumé de ce que tu as appris, généralement situé à la fin des chapitres this is a summary (usually in bullet points) of what you have
covered, usually at the end of a chapter
Question: indique qu’une question nécessite réflexion, plus particulièrement à la fin des chapitres.
Niveau 2 : ceci marque une section plus approfondie
II
IUSES — Les Bâtiments : efficacité énergétique et énergies renouvelables
Index
1.
Introduction..............................................................................................................3
1.1.
Qu’est-ce qu’un bâtiment ? ............................................................................3
1.2.
Typologie des bâtiments..................................................................................4
2. Structures des bâtiments .........................................................................................7
2.1.
Concept : le rôle de boîte « respirante » du bâtiment .................................7
2.2.
Enveloppe du bâtiment ...................................................................................9
2.2.1. Matériaux d’isolation et de construction.................................................10
2.2.1.1. Rénovation thermique : exemples généraux ...................................12
2.2.2. Fenêtres, surfaces vitrées et portes ..........................................................12
2.2.2.1. Évaluation des fenêtres .....................................................................13
2.3.
Conception bioclimatique du bâtiment .......................................................14
2.3.1. Les éléments du système de chauffage solaire passif..............................16
2.4.
Trucs et astuces pour une meilleure utilisation du bâtiment ....................18
2.5.
Exercice/Questions ........................................................................................19
3. Climatisation...........................................................................................................23
3.1.
Chauffage .......................................................................................................23
3.1.1. Microclimat interne et confort .................................................................23
3.1.2. Systèmes de chauffage...............................................................................25
3.1.3. Type de caloporteur ..................................................................................25
3.1.3.1 L’eau chaude.........................................................................................25
3.1.3.2 L’air .......................................................................................................25
3.1.4. Sources d’énergie.......................................................................................26
3.1.4.1 Combustibles fossiles............................................................................26
3.1.4.2 L’énergie électrique..............................................................................26
3.1.5. Les sources d’énergie renouvelables........................................................26
3.1.5.1. La biomasse........................................................................................26
3.1.5.2. Les pompes à chaleur ........................................................................28
3.1.6. L’énergie solaire ........................................................................................29
3.1.7. Éléments de chauffage...............................................................................32
3.2.
Climatisation..................................................................................................33
3.2.1. Introduction ...............................................................................................33
3.2.2. Comment fonctionne un climatiseur?......................................................35
3.2.3. L’étiquette énergie.....................................................................................37
3.2.4. Les différentes solutions de systèmes de climatisation...........................37
3.2.5. Trucs et astuces sur l’utilisation d’un climatiseur .................................38
3.3.
Exercice/Questions ........................................................................................40
4. Production d’eau chaude domestique ..................................................................42
4.1.
Types d'appareils de chauffage de l'eau......................................................42
4.1.1. Appareils à accumulation électrique .......................................................43
4.1.2. Appareils électriques instantanés.............................................................43
4.1.3. Appareils instantanés au gaz ....................................................................43
4.1.4. Appareils à accumulation directe au gaz ................................................ 43
4.1.5. Appareils à accumulation indirecte au gaz............................................. 43
4.1.6. Autres possibilités ..................................................................................... 44
4.2.
Trucs et astuces pour économiser l’eau et l’énergie .................................. 44
4.3.
Chauffe-eau solaires...................................................................................... 45
4.4.
Exercice/Questions........................................................................................ 46
5. Éclairage ................................................................................................................. 47
5.1.
Lumière du jour ............................................................................................ 48
5.2.
Éclairage artificiel......................................................................................... 48
5.2.1. Sources de lumière .................................................................................... 49
5.2.2. Lampes ....................................................................................................... 50
5.2.3. Consommation d’énergie.......................................................................... 50
5.3.
6. Appareils électriques et électroniques (et appareils solaires photovoltaïques) 53
6.1.
Présentation ................................................................................................... 53
6.1.1. Conseils généraux: comment économiser l’énergie? ............................. 57
6.2.
Appareils électriques .................................................................................... 58
6.2.1. Réfrigérateurs ........................................................................................... 58
6.2.2. Le lave-linge............................................................................................... 59
6.2.3. Le lave-vaisselle......................................................................................... 60
6.2.4. Équipement électronique domestique – appareils de bureau
et de divertissement……...…………………………………………… 60
6.3.
6.4.
Energie photovoltaïque................................................................................. 66
6.4.1. Le processus de transformation de la lumière du soleil en électricité.. 66
6.4.2. Applications de la technologie photovoltaïque ....................................... 68
6.4.3. Quelle quantité d'électricité peut produire un système photovoltaïque?. 69
6.5.
7.
Exercices – Gestion de la consommation d’énergie – Audit énergétique
des infrastructures scolaires et habitables………………………….…………76
2
1 Introduction
Objectif d’apprentissage: Dans ce chapitre, tu vas découvrir:
ce qu’est un bâtiment;
quels sont les différents types de bâtiments;
l’importance de l’orientation et de la dimension des fenêtres;
certains principes des bâtiments passifs et à bas profil énergétique.
1.1 Qu’est-ce qu’un bâtiment ?
Définition: Un bâtiment est une construction artificielle utilisée pour accueillir des
personnes ou des activités. L’enveloppe externe (c’est-à-dire le sol, le toit et les murs
extérieurs) entoure complètement l’édifice et lui confère ainsi son microclimat intérieur.
Pouvant avoir différentes formes et fonctions, le bâtiment a connu d’importantes modifications
au fil du temps pour s’adapter à un grand nombre de facteurs, des matériaux de construction disponibles aux conditions météorologiques en passant par les prix fonciers, les conditions du terrain, la spécificité de son utilisation et autres raisons esthétiques.
Répondant à de nombreux besoins de société, les bâtiments sont avant tout un abri contre les intempéries et un espace de vie en général, permettant d’avoir une certaine intimité ainsi qu’un endroit pour stocker ses biens et pour vivre et travailler confortablement.
Dans son rôle d’abri, un bâtiment marque une séparation physique de l’habitat de l’homme entre
intérieur (un espace de confort et de sécurité) et extérieur (un espace qui peut être parfois rude et
inhospitalier). On suppose que le premier abri sur Terre construit par un de nos proches ancêtres
a été érigé il y a 500 000 ans par l’Homo erectus, l’un des premiers hommes.
Créer le microclimat intérieur nécessaire exige beaucoup d’énergie. C’est pourquoi la construction et le fonctionnement d’un bâtiment ont un impact – direct et indirect – très important sur
l’environnement. En effet, outre l’utilisation des ressources comme l’énergie et les matières premières, les bâtiments produisent également des déchets et génèrent des émissions atmosphériques pouvant être nuisibles à l’environnement. Face à la croissance économique et démographique continue, concepteurs et constructeurs doivent alors relever un défi bien particulier, celui
de répondre aux multiples exigences qu’impose le bâtiment : fournir des installations – neuves et
rénovées – répondant aux critères d’accessibilité, de sécurité, de robustesse et d’efficacité, tout
en minimisant l’impact sur l’environnement.
Nombre de solutions récemment proposées pour relever ce défi revendiquent une approche intégrée et synergique qui prend en compte toutes les phases du cycle de vie de l’installation. Cette
approche « durable » soutient un engagement croissant à gérer et préserver l’environnement. Il
en résulte des installations et des infrastructures remplissant parfaitement leurs fonctions tout en
assurant un équilibre optimal des coûts ainsi que des avantages environnementaux, sociaux et
humains.
La conception durable vise essentiellement à éviter l’épuisement des ressources comme l’énergie, l’eau et les matières premières ; à empêcher la dégradation de l’environnement causée par
les installations et infrastructures tout au long de leur cycle de vie ; et à créer des environnements
artificiels vivables, confortables, sûrs et efficaces.
3
1.2 Typologie des bâtiments
Pour différencier les bâtiments tels qu’ils sont définis dans ce manuel des autres bâtiments et des
autres structures qui ne sont pas destinés à une occupation continue de l’homme, ces derniers
sont appelés « non-building structures » ou simplement « structures ».
Il est possible de classer les bâtiments selon leur fonction première:
1) les bâtiments résidentiels – appartements, maisons jumelées ou isolées, maisons en bande,
cottages, châteaux, yourtes, igloos, manoirs, copropriétés, dortoirs;
Photo prise par Michael Gardner
2) les bâtiments liés à la culture et à – Écoles, collèges, lycées, universités, bibliothèques, musées, galeries d’art, théâtres, salles de concert, opéras ;
3) les bâtiments commerciaux – Banques, bureaux, hôtels, restaurants, marchés, magasins, centres commerciaux, boutiques, entrepôts ;
4) les bâtiments administratifs – Mairies, consulats, palais de justice, parlements, postes de police, bureaux de poste, casernes de pompiers ;
4
5) les bâtiments industriels – brasseries, usines, fonderies, mines, centrales électriques, fabriques ;
6) les établissements médicaux – hôpitaux, polycliniques, cabinets médicaux ;
7) les bâtiments agricoles – granges, poulaillers, serres, silos, écuries, porcheries et moulins ;
Photo prise par Lars Lentz
8) les bâtiments militaires – casernes, bunkers, citadelles, forts, fortifications ;
9) les bâtiments destinés au stationnement et au stockage – garages, entrepôts, hangars ;
10) les édifices religieux – églises, cathédrales, chapelles, mosquées, monastères, synagogues,
temples;
5
11) les installations sportives – stades, piscines, gymnases, aires de jeu.
On dénombre ainsi une grande variété de bâtiments aux exigences toutes aussi variées. Dans chaque catégorie, les bâtiments doivent créer un microclimat intérieur adéquat afin d’assurer leur
fonction d’origine. Néanmoins, selon le type de bâtiment, les exigences sont différentes. À titre
d’exemple, la température et l’humidité à l’intérieur d’un entrepôt doivent être plus basse, voire
beaucoup plus basse pour l’humidité, qu’à l’intérieur d’une piscine couverte.
Web links
http://en.wikipedia.org/wiki/Building
http://www.learn.londonmet.ac.uk/packages/clear/thermal/buildings/configuration/
building_orientation.html
http://lonicera.cz/awadukt_thermo/
http://www.vsekolembydleni.cz/clanek.php?id=166
http://www.passivehouse.co.uk/
6
2 Structures des bâtiments
Objectif d’apprentissage – Dans ce chapitre, tu vas découvrir :

l’importance du rôle joué par l’enveloppe d’un bâtiment et les différentes façons dont l’énergie est gaspillée (y compris les « Principes fondamentaux du
transfert thermique ») ;

les matériaux de construction et d’isolation les plus courants ;

les concepts de base de la conception de bâtiments bioclimatiques.
2.1 Concept : le rôle de boîte « respirante » du bâtiment
Un bâtiment peut être considéré comme une boîte, protégeant ce qu’elle abrite des conditions
climatiques comme les températures extérieures, le vent, la pluie, etc.
Le confort intérieur, en dehors du fait qu’il est subjectif, dépend en grande partie de deux facteurs : la température intérieure et l’humidité. Il est évident que plus la température d’une pièce
est élevée et alliée à un fort taux d’humidité, moins celle-ci est confortable.
Les parois extérieures du bâtiment, qui constituent ce que l’on appelle l’enveloppe, fonctionnent
comme un échangeur avec les conditions climatiques externes, emmagasinant la chaleur lorsqu’elles sont exposées aux rayons du soleil et dégageant cette chaleur vers l’extérieur (en raison
de la ventilation et d’une enveloppe inadaptée).
L’enveloppe, outre sa fonction de protection et de défense du bâtiment, doit permettre à celui-ci
de respirer pour éviter que l’intérieur ne soit humide et pour atteindre un bon équilibre entre
gains et pertes de chaleur*.
solar gains:
Pertes au niveau de
l’enveloppe
Pertes dus à la ventilation
Apports solaires
internal gains:
Gains internes
enveloppe losses :
ventilation losses :
Fig.1 Équilibre énergétique d’un bâtiment
Cette photographie spéciale (photo infrarouge prise grâce à une caméra thermographique*) montre les conditions thermiques du bâtiment, les zones les plus claires (en jaune) étant les plus
chaudes et les zones les plus foncées (en rouge/bleu) les plus froides. Cela nous permet d’identi7
fier les zones les plus claires, par lesquelles la chaleur s’échappe.
Sur cette image, par exemple, le mur a un gradient thermique (température) de 6,1 °C au point
thermique correspondant à la charpente du plancher (Sp2 = 6,2 °C). Cette température atteint
seulement 1,1 °C au niveau du mur (Sp1).
Fig.2 Image thermographique d’un bâtiment
Comme nous pouvons le voir sur cette image, la chaleur s’échappe par les fenêtres et en raison
des ponts thermiques créés par les caissons des stores et par les sols.
Fig.3 Image thermographique d’un bâtiment
été
Pourquoi cela arrive-t-il ?
Définition: Il s’agit d’un phénomène physique
connu sous le nom de « transfert de chaleur »,
selon lequel « la chaleur passe toujours d’un
lieu plus chaud à un lieu plus froid ».
Cela signifie que la chaleur a toujours tendance, en hiver,
à se déplacer des espaces de vie chauffés vers l’extérieur
hiver
de la maison et vers des espaces mitoyens non chauffés,
tels que les greniers, les garages ou les sous-sols – tout
espace dont la température est plus basse. En été au
contraire, la chaleur se dirige de l’extérieur vers l’intérieur
de la maison.
Pour maintenir un certain niveau de confort, la perte de
chaleur en hiver doit être compensée par un système de
chauffage, tandis que la chaleur accumulée en été doit être Fig.3 Différence de température et transfert de chaleur
évacuée par un système de climatisation. Une grande quan8
tité d’énergie est ainsi gaspillée dans la majorité des bâtiments. En Europe, 70 % de la consommation moyenne d’énergie par ménage sert simplement à maintenir une température agréable
dans la maison. Les systèmes de chauffage fonctionnent généralement au gaz naturel ou à l’électricité, et la plupart des systèmes de climatisation fonctionnent à l’électricité.
La demande de chauffage des bâtiments d’habitation durant les périodes froides est ce qui
consomme le plus d’énergie. Si l’on réduit la demande de chauffage grâce à une meilleure isolation, à la récupération de chaleur, à l’installation de vitrages performants, à l’utilisation d’énergie
solaire passive et à d’autres mesures, le système de chauffage peut être petit à petit simplifié, et
non seulement les besoins en énergie pour chauffer les bâtiments en sont alors réduits, mais la
facture de chauffage et les émissions de CO2 également.
Concept de boîte « respirante »
Principes fondamentaux du transfert de chaleur
Remarques: La chaleur est toujours transférée d’un lieu chaud vers un lieu plus froid
selon trois mécanismes :
Warmer:
Cooler:
Plus chaud
Plus froid
Fig.4 Transfert de chaleur



La conduction a lieu dans tout matériau solide, lorsque ses molécules ne sont pas toutes à
la même température. Les molécules les plus chaudes transmettent de l’énergie (chaleur) à
la partie froide du matériau. Par exemple, une cuillère placée dans une tasse de café chaud
conduit la chaleur par sa poignée jusque dans la main qui la tient. De la même manière, la
conduction de la chaleur dans les bâtiments passe généralement par les murs et les fenêtres.
La convection est le transfert d’énergie par le mouvement de fluides et de gaz. L’air chaud
monte et est remplacé par de l’air plus froid provenant de l’extérieur. Dans les bâtiments de
plusieurs étages* avec des cloisons intérieures inadaptées, ce phénomène peut créer des
courants d’air importants et coûteux.
Le rayonnement correspond au transport d’énergie sous forme d’ondes électromagnétiques*. Contrairement aux autres mécanismes, le rayonnement ne nécessite aucun support
intermédiaire pour se propager. Le rayonnement dans les bâtiments a principalement lieu
au niveau des fenêtres et des portes, mais si les murs sont mal isolés, les rayons dirigés sur
l’extérieur de la maison peuvent en chauffer l’intérieur par conduction.
2.2 Enveloppe du bâtiment
Les pertes d’énergie d’un bâtiment sont en majorité dues à une enveloppe inadaptée. L’enveloppe comprend les murs, les sols, le toit, les portes et les fenêtres. La figure ci-après nous montre d’où provient généralement le transfert de chaleur, à savoir des murs extérieurs et des espaces
mitoyens non-chauffés.
Remarques: Des matériaux de construction et d’isolation appropriés permettent de diminuer le besoin en chauffage ou en climatisation d’un bâtiment en permettant une résistance efficace face aux flux de chaleur, c’est-à dire, plus simplement, en conservant
mieux la température intérieure.
9
La couleur des façades est également importante car elle peut soit refléter, soit absorber la lumière du soleil. Le blanc et les couleurs claires agissent comme réflecteurs alors que le noir et les
couleurs sombres absorbent la lumière.
Fig.5 Pertes d’énergie dans un bâtiment non isolé- Source Ademe
2.2.1 Matériaux d’isolation et de construction
Définition: On entend par isolant tout matériau ayant une grande résistance aux flux
de chaleur.
Les matériaux utilisés communément dans l’isolation des maisons peuvent être classés selon leur
nature :

végétale : liège, fibre de bois, lin, paille, etc.

minérale : fibre de verre, laine minérale, argile expansée, carbure
métallique, verre expansé, etc.

synthétique : polystyrène expansé, mousse de polyuréthane ou
mousse phénolique, PVC, etc.
De plus, les matériaux d’isolation sont disponibles sous différentes formes. Outre les
types d’isolants rigides, on trouve : des couvertures isolantes (panneaux ou rouleaux), des fibres
soufflées, des isolants sous forme de mousse et d’aérosols, etc.
Il est possible de les utiliser ensemble et d’accroître ainsi leurs propriétés isolantes, mais cela
doit être effectué par un expert et le « mélange » doit être dosé correctement.
Une bonne isolation peut réduire les transferts de chaleur par les murs, les toits, les fenêtres, etc.
et ainsi permettre :
10



d’économiser de l’énergie grâce à une réduction des pertes d’énergie en hiver et à une
baisse de la charge de réfrigération et de la température de réfrigération en été ;

d’accroître le confort en supprimant l’effet « mur froid »*
sur les murs et fenêtres en contact avec l’extérieur (la différence
de température entre la surface du mur et la pièce ne doit pas être
supérieure à 4 °C) ;

de réduire le risque de condensation* qui peut endommager
les matériaux d’isolation et de construction du bâtiment et entraîner une décoloration et des conditions de vie malsaines. Le risque
de condensation est plus élevé lorsque la température extérieure
est basse et que la quantité de vapeur d’eau présente dans le logement est importante.
d’éviter de brusques changements de températures, protégeant ainsi le bâtiment de l’apparition de fissures et de dilatations thermiques ;
d’améliorer l’acoustique du bâtiment.
L’efficacité des matériaux d’isolation est généralement évaluée en termes de résistance thermique (indiquée par un coefficient R), qui correspond à la résistance des matériaux aux flux de chaleur (voir paragraphe 2.2.1.2). Plus la résistance est haute, plus l’isolation est efficace.
Naturellement, la propriété d’isolation thermique dépend du type de matériau utilisé, de son
épaisseur et de sa densité.
Par exemple, on peut voir dans le schéma ci-après une comparaison entre un isolant thermique
épais de 10 cm et d’autres matériaux de construction.
Avec 10 cm d’isolant thermique
…les pertes de chaleur sont en général équivalentes à celles obtenues avec l’utilisation de...
40 cm de bois massif
60 cm de briques creuses
95 cm de briques pleines
710 cm de béton armé
Graph. 1 : Comparaison de différents matériaux
Lorsqu’un bâtiment a plus de 20 ans ou est mal isolé, une rénovation thermique est conseillée afin d’améliorer l’isolation et d’économiser ainsi très simplement jusqu’à 50 % de l’énergie consommée pour le chauffage et la climatisation.
Remarques: En hiver, chaque mètre carré de mur non isolé gaspille l’équivalent énergétique de 3 à 6 litres de combustible (qui correspond au combustible théoriquement
nécessaire pour chauffer l’espace non isolé). Lorsque l’isolation est efficace, ces pertes
sont réduites à un sixième seulement. En doublant l’épaisseur de l’isolant d’un mur
vierge de 45 mm à 90 mm, il est possible de réduire la consommation d’énergie d’environ 30 % .
1
La norme de consommation énergétique d’un bâtiment correspond généralement à la consommation annuelle d’énergie pour le chauffage et la climatisation (en kWh) par mètre carré (m²) de surface du bâtiment. Lorsque nous
parlons de pertes ou de gains d’énergie dus à l’isolation, nous faisons donc référence à l'énergie (exprimée en kWh
ou en équivalent combustible) potentiellement consommée ou épargnée pour le chauffage et la climatisation.
11
En plus d’une bonne isolation, il est essentiel de sélectionner avec soin les matériaux de construction du bâtiment pour bénéficier d’un haut niveau de confort pour un prix raisonnable, bien
que cela soit plus aisé lors de la construction même du bâtiment ou lorsque d’importants travaux
de rénovation sont nécessaires.
Par exemple, la brique creuse en céramique possède de très bonnes propriétés isolantes (ou une
haute résistance thermique) et d’autres matériaux tels que l’argile sont des isolants encore plus
efficaces.
Fig. 6 Exemple d’une brique creuse aux excellentes
propriétés isolantes
Fig.7 Exemples de briques d’argile
La structure intérieure de ces briques ressemble à celle d’une chambre à air, permettant ainsi une
bonne isolation thermique et acoustique.
Pour résumer, il est important d’utiliser, en plus des matériaux de construction, des matériaux
isolés pour obtenir un meilleur confort et de meilleurs résultats en matière d’économies d’énergie.
2.2.1.1 Rénovation thermique : exemples généraux
1. Isolation de la façade (murs et fenêtres)
En installant des isolants thermiques sur les murs extérieurs et intérieurs, ou en injectant un isolant dans le mur lui-même et en remplaçant les vitres et fenêtres par d’autres vitres et fenêtres
plus efficaces.
2. Isolation du toit, du sol et du plafond
En installant des isolants thermiques entre les poutres*, les tasseaux*, en appliquant sur les tuiles* un matériau isolant, etc., et en isolant les plafonds en contact avec des espaces de vie occupés et les toits en contact avec des espaces de vie non occupés.
3. Isolation du circuit hydraulique
En installant des isolants thermiques autour des conduits d’eau pour réduire la perte de chaleur
lors du passage d’eau chaude.
Remarques: Ce sont les parties les plus exposées de l’enveloppe d’un bâtiment. Elles
sont, en moyenne, responsables d’un tiers des pertes de chaleur en hiver et de fraîcheur
en été.
2.2.2 Fenêtres, surfaces vitrées et portes
Ces pertes sont dues, d’une part, à des fuites d’air, des infiltrations et des ponts thermiques* le
long des composants et, d’autre part, au transfert de chaleur par les matériaux du composant. Les
fenêtres utilisées le plus fréquemment disposent d’une faible résistance thermique et sont ineffi12
caces.
Les fenêtres et les surfaces vitrées, qui recouvrent une grande partie de la surface d’un bâtiment, servent non seulement à éviter les pertes de chaleur,
comme les autres parties de l’enveloppe, mais elles jouent également un autre
rôle important : elles permettent à la lumière naturelle du soleil et à sa chaleur
de pénétrer à l’intérieur de la maison (surtout dans les pays à climat tempéré et
au cours des saisons les plus douces).
Remarques: De la même manière, les portes sont responsables,
en moyenne, de 10 % des pertes de chaleur d’une maison.
Elles doivent normalement être isolées et scellées, plus particulièrement en bas, à l’aide d’un bas
de porte* ou d’un bourrelet isolant pour empêcher l’air de passer. Cependant, si les portes sont
très anciennes, la solution serait de les remplacer par des portes neuves fabriquées dans un matériau isolant (bois, aluminium à double couche rempli d’un isolant mousse ou de couverture, etc.).
Deux éléments importants doivent pour cela être pris en compte :

les dimensions et la pose des fenêtres et surfaces vitrées doivent être adéquates ;

les fenêtres énergétiquement efficaces, qui offrent une grande résistance aux flux de chaleur, doivent être favorisées.
1.
2.
Les grandes fenêtres doivent être exposées de préférence côté sud
pour laisser le soleil chauffer l’intérieur de la maison l’hiver. En revanche, il est recommandé d’utiliser une sorte de dispositif d’ombrage
l’été, en installant par exemple des avant-toits ou des corniches adaptés au-dessus des fenêtres, et ainsi maintenir la chaleur du soleil à l’extérieur. À l’inverse, il est recommandé d'installer des fenêtres plus
petites du côté nord, plus froid, pour éviter les basses températures à
l’intérieur.
Le degré d’efficacité énergétique d’une fenêtre dépend notamment du
matériau du cadre et des caractéristiques du verre utilisé. Par exemple,
une fenêtre avec un cadre en aluminium ou en fer laisse passer une
grande quantité de flux de chaleur (résistance thermique faible) alors
que le bois offre de meilleurs cadres dans la mesure où c’est un matériau isolant. De même, les systèmes à double vitrage ou à double fenêtre réduisent les pertes de chaleur de presque 50 % en comparaison
avec le simple vitrage et ils réduisent également les fuites d’air, la condensation de l’humidité et le givrage.
2.2.2.1 Évaluation des fenêtres
Les fenêtres sont évaluées avec le coefficient de transmission de chaleur, appelé coefficient U.
N’oublie pas que U est le coefficient inverse de R (résistance thermique) et donc, plus le coefficient U est faible, meilleure sera l’efficacité énergétique de la fenêtre.
La figure ci-dessous illustre les coefficients Uw caractéristiques de différents types de fenêtres.
13
Remarques: Les fenêtres à double vitrage présentent des coefficients
U jusqu’à 75 % inférieurs à ceux des fenêtres à simple vitrage. Les
fenêtres à double vitrage les plus efficaces permettent à environ 80 %
de la lumière du soleil reçue d’entrer et elles présentent des coefficients Uw proches de 1,1. Un grand nombre de fenêtres énergétiquement efficaces disponibles dans le commerce incluent de multiples
couches de vitrage, des revêtements à faible émissivité (dits FE), du
gaz inerte entre les couches de verre et des espaces isolants.
simple vitrage
cadre en aluminium
Double vitrage et cadre
en bois
Double vitrage, cadre en bois et
espaces remplis de gaz
Double vitrage, cadre en bois
Espaces remplis de gaz
2 couches de film polyester
Fig.8 Évaluation des fenêtres : les coefficients Uw selon les caractéristiques de la fenêtre
2.3 Conception bioclimatique du bâtiment
Le niveau de performance d’un bâtiment à faible consommation
d’énergie ne peut être atteint qu’en combinant les solutions techniques et principes de conception cités précédemment. Ce type de bâtiment permet d’importantes économies d’énergie, une meilleure
salubrité intérieure, mais contribue aussi à réduire les émissions de
gaz à effet de serre provenant de l’utilisation d’énergies fossiles ainsi que les dépenses des ménages.
En outre, le concept de faible consommation d’énergie inclut également les
éléments de la célèbre « conception bioclimatique du bâtiment » pour
fournir un foyer naturellement confortable tout au long de l’année.
14
Définition: La conception bioclimatique du bâtiment consiste à adapter le bâtiment
aux conditions météorologiques spécifiques et à obtenir le plus grand confort en s’appuyant sur un minimum de sources d’énergie auxiliaires. Le soleil est le principal
fournisseur d’énergie dans la conception bioclimatique.
Cette idée n’est pas nouvelle. En effet, la plupart des architectures traditionnelles ont suivi les principes bioclimatiques quand le chauffage et les sources de froid artificiels étaient chers et limités.
Fig. 9: Principaux éléments bioclimatiques : systèmes actifs et passifs
Définition: Les éléments bioclimatiques se divisent généralement en éléments passifs
et actifs.
 Les systèmes de chauffage solaire actifs sont orientés de façon à capturer l’énergie solaire au moyen de systèmes mécaniques et/ou électriques : les capteurs solaires (pour chauffer l’eau ou l’espace) et les panneaux photovoltaïques (pour
produire de l’énergie électrique). Voir le chapitre suivant.
Le soleil en été
 Les systèmes de chauffage solaire passifs optiChauffe-eau solaire
misent les avantages du
(système actif)
soleil en utilisant des
caractéristiques de con- Le soleil en hiver
Panneaux photovoltaïstruction standards, tout
ques
(système de chauffage
en fonctionnant avec
solaire actif)
peu ou pas d’aide mécanique. Le mouvement
naturel de la chaleur et
Isolant thermique
de l’air, ou tout simplement l’utilisation optiAvant-toits
male du soleil, par e(éléments
passifs)
xemple en termes de
lumière du jour et de
chaleur, permettent de
Fenêtre à double vitrage
maintenir des tempéra(orientée vers le sud)
tures confortables.
Fig.10 Éléments solaires actifs et passifs dans un bâtiment
15
2.3.1 Les éléments du système de chauffage solaire passif
Comme l’indique le schéma ci-dessus (cf. fig. 9), les systèmes solaires passifs sont généralement
divisés eux-aussi en 3 éléments principaux, selon la méthode adoptée pour utiliser les avantages
du soleil ; il s’agit :

de l’apport solaire direct ;

de l’apport solaire indirect ;

des systèmes isolés.
Les systèmes de chauffage à apport solaire direct sont essentiellement composés d’une surface vitrée
face au sud qui piège la chaleur du soleil dans l’espace qui se
crée entre le mur interne et la surface vitrée. Ce mur spécial,
appelé masse thermique, est composé de matériaux adéquats
capables de piéger et de stocker la chaleur du soleil et peut
ainsi émettre de la chaleur pendant la nuit. Les températures
atteintes peuvent aller jusqu’à 27 °C. Le vitrage est généralement le facteur le plus important pour faire des économies
d’énergie.
Dans les bâtiments exposés vers le sud avec des surfaces vitrées de 60 %, les économies dues à l’apport solaire direct varient entre 15 % et 40 %, en fonction du matériau isolant.
Fig. 11: Principe de fonctionnement
Une telle surface représente toutefois un inconvénient puisd’une surface solaire passive
qu’elle exige 55 % de climatisation supplémentaire pendant
l’été. En conséquence, il est d’usage de placer des avant-toits et des arbres autour du bâtiment.
Ils fournissent de l’ombre l’été et un gain en soleil l’hiver.
Ensuite, favoriser la ventilation croisée est un facteur très important (voire plus important que
l’isolation thermique) pour limiter l’utilisation de la climatisation l’été.
Les systèmes d’apport solaire indirect utilisent les mêmes matériaux et principes de conception
que les systèmes d’apport direct mais ils placent la masse thermique (la paroi interne) entre le
soleil et l’espace à chauffer.
Avec des éléments passifs d’apport solaire indirect, il est possible d’atteindre des températures
allant jusqu’à 70 °C (rappelle-toi que les éléments d’apport solaire direct peuvent permettre d’atteindre 27 °C). Ces systèmes représentent donc d’importantes surfaces de stockage d’énergie.
Les températures élevées sont lentement atteintes et lentement perdues, le retard thermique se
situant entre six et huit heures. Pendant la période estivale, des avant-toits sont utilisés pour éviter la surchauffe.
Ces systèmes doivent être considérés dans la conception générale du bâtiment. C’est pourquoi ils
sont recommandés pour des structures préconçues.
Parmi les nombreux types de systèmes d’apport solaire indirect, l’élément le plus commun est le
mur Trombe.
Fig. 12 Principe de fonctionnement d’un mur Trombe
16
Les rayons du soleil sont collectés et piégés entre la grande fenêtre externe et la masse thermique
(la paroi) et ils chauffent l’air qui se trouve dans cet espace en passant par des systèmes d’aération. Élément particulier : ces aérations se situent en haut et en bas de la paroi. Celle du haut permet à l’air chaud de circuler dans la pièce pendant que l’air froid lui se déplace et vient remplacer l’air chaud en passant par l’aération située au bas de la paroi (rappelle-toi que l’air chaud
reste plus haut puisqu’il est plus léger que l’air froid).
La masse thermique (la paroi) continue d’absorber et de stocker la chaleur afin de continuer à
émettre de la chaleur dans la pièce après le coucher du soleil. Des clapets anti-retour peuvent être
placés au niveau des aérations afin d’éviter qu’elles ne laissent l’air chaud s’échapper la nuit.
Les systèmes isolés, tels que les serres et les atriums (respectivement pour des habitations et pour
de plus grands bâtiments) représentent des espaces supplémentaires avec des qualités architecturales attractives. Dans certains climats, ils peuvent également offrir à un coût acceptable une protection contre les conditions météorologiques nuisibles.
Ces systèmes résultent d’une combinaison de systèmes d’apports direct et indirect. Ils sont formés d’une grande surface vitrée renfermant une masse thermique (plus grande que celle que l’on
peut trouver avec un mur Trombe), située entre le mur extérieur du bâtiment et la surface vitrée.
Le principe de fonctionnement est semblable à celui du mur Trombe.
Fig. 13: Principe de fonctionnement d’une véranda solaire
Remarques: N’importe quel bâtiment peut faire des économies d’énergie allant jusqu’à
60 % en appliquant les techniques bioclimatiques – sans qu’il soit pour autant nécessaire de dépenser plus et tout en conservant l’esthétique finale du projet.
Quels sont les avantages?
Un bâtiment neuf conçu et construit suivant les critères bioclimatiques peut devenir autonome
d’un point de vue énergétique. Toutefois, il s’agit de cas exceptionnels qui ne peuvent pas être
appliqués à la plupart des projets.
La consommation énergétique d’un bâtiment est communément mesurée en fonction de l’énergie
consommée pour le chauffage, l’eau chaude sanitaire et la climatisation (kWh) par mètre carré de
la surface du bâtiment (m²) et en général sur un an.
17
Le tableau 3 illustre un exemple de comparaison entre la consommation d’un bâtiment traditionnel et celle d’un bâtiment bioclimatique. Comme on l’a vu précédemment, les économies peuvent aller jusqu’à 67 %.
Demandes
Eau chaude
Apports solaires
Bénéfices internes
Émissions de gaz
Toit
Murs
Fenêtres
Aération
Sol
Total
Conception traditionnelle
(kWh/m2)
20
-24
-28
13
32
51
30
47
28
169
Conception bioclimatique
(kWh/m2)
20
-57
-28
10
10
20
37
31
13
56
Tab. 3 Comparaison entre la consommation d’un bâtiment traditionnel
et la consommation d’un bâtiment bioclimatique
Par exemple, si on a une surface de 240 m2 (exemple en note de bas-de-page)
et une demande d’énergie de 169 kWh/m2 (comme indiqué dans le tableau),
on obtient : 240 m2 x 169 kWh/m2 = 40 560 kWh (ce qui est approximativement la demande en énergie de l’ensemble du bâtiment).
Chaque bâtiment, suivant les matériaux utilisés, doit avoir sa propre valeur de demande d’énergie (qui est le coefficient C de tout le bâtiment). Pour avoir une estimation de la demande en
énergie d’un bâtiment dans sa totalités, tu dois multiplier cette valeur par la surface habitable du
bâtiment.
2.4 Trucs et astuces pour une meilleure utilisation du bâtiment
La conception du bâtiment, les matériaux de son enveloppe, les fenêtres et portes utilisées, sont
décisifs pour disposer d’un niveau de vie confortable. Dans la mesure où la plus grande partie de
la consommation d’énergie du bâtiment est due au chauffage et à la climatisation (plus de 50 %),
et si l’on considère la longévité d’un bâtiment, toutes ces questions de structures doivent faire
l’objet d’une attention particulière afin d’être vraiment rentable.
Suis les conseils suivants pour améliorer l’efficacité énergétique et faire des économies.
Enveloppe et Isolation

Une bonne isolation thermique devrait toujours être prévue pendant le processus de
conception de bâtiments neufs ou rénovés.

Pour les bâtiments déjà existants, modifier la structure pour améliorer l’isolation est généralement difficile et n’est pas toujours rentable. Cependant, pour des bâtiments d’un certain
âge, si tu envisages de faire des travaux, n’oublie pas qu’avec une bonne isolation thermique, tu peux faire d’importantes économies budgétaires et énergétiques. Réduis les pertes
de chaleur en utilisant des doubles vitrages (pour les fenêtres) et une double isolation pour
les murs. La consommation d’énergie pourrait être réduite de moitié (50 %).
2
On considère cela comme la surface habitable. Si tu as 3 sols de 80 m² chacun, la surface habitable sera de 240 m² (80 x 3).
18


Souviens-toi que les surfaces foncées absorbent plus les rayons du soleil.
Vérifie que l’enveloppe est hermétique et que les cavités et les fentes sont bouchées partout
où des fuites d’air sont décelées.
Portes et Fenêtres

Si tu ne peux pas changer les portes et fenêtres d’un certain âge, il y a de nombreuses choses que tu peux faire pour les rendre plus efficaces :

ouvre les rideaux et les pare-soleil des fenêtres exposées au sud pour laisser entrer le soleil
à l’intérieur ;

n’utilise pas de rideaux ou de stores pour couvrir les fenêtres et les surfaces vitrées les
jours d’hiver car les fenêtres fournissent à l’espace intérieur une lumière du jour naturelle
et laissent entrer la chaleur du soleil (apport solaire) ;

assure-toi que la porte est close et qu’elle est munie d’un bas de porte isolant pour empêcher l’air de s’enfuir. Utiliser des bas de porte et des produits de calfeutrage autour des
portes et des fenêtres peut réduire les fuites d’air de façon importante ;

garde les fenêtres et les portes fermées quand le chauffage ou la climatisation est en marche pour éviter les pertes
Systèmes et conception de bâtiments bioclimatiques

La conception du bâtiment et les éléments structurels font pour la plupart partie de la construction du bâtiment ou des décisions des étapes de travaux à grande échelle ; pourtant, les
adolescents devraient être concernés.

Trois points clés sont à prendre en compte :

prendre conscience et acquérir des connaissances sur une conception adaptée ainsi que sur
des matériaux et l’utilisation de technologies adéquates peut être utile au moment de choisir un endroit pour vivre, ou simplement pour donner des suggestions à tes parents ou directeurs d’école ;

des réparations peu coûteuses à petite échelle peuvent être menées, comme l’obturation des
fissures, l’ajout de stores amovibles d’intérieur (tels que les stores vénitiens), l’installation
de ventilateurs de plafond, l’utilisation de plantes pour faire de l’ombre, etc. ;

il existe des mesures non techniques, dont même la plus simple peut avoir des bénéfices
énergétiques pour nos bâtiments sans le moindre coût supplémentaire, comme vérifier le
bon fonctionnement du bâtiment et de ses systèmes, utiliser de façon appropriée les fenêtres (pour laisser le soleil entrer l’hiver, faire de l’ombre et aérer la nuit l’été), et la bonne
utilisation des appareils, c’est-à-dire ne pas concentrer de la chaleur sur le bâtiment (par
exemple, ne pas cuisiner aux heures les plus chaudes de la journée).
2.5 Exercice/Questions
1. Dans quel sens s’effectue un transfert de chaleur ?
a) Du plus chaud au plus froid  b) Du plus froid au plus chaud 
2. D’après toi, quelles couleurs absorbent le mieux la lumière du soleil ? Lesquelles la reflètent
le mieux ?
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
19
3. Cite trois matériaux isolants parmi les plus utilisés:
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
4. Laquelle des constructions proposées ferait le meilleur isolant ?
10 cm d’isolant thermique  ou 20 cm de briques creuses 
5. D’après toi, quel(s) matériau(x) ferai(en)t un/de mauvais isolant(s) ? Pourquoi ?
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
6. Où peut-on observer la plupart des pertes dues aux fuites d’air ?
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
7. Que pourrait-on faire pour arrêter les courants d’air?
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
8. Dans un bâtiment, où doivent être placées les plus grandes fenêtres ?
Côté sud  Côté nord 
9. Quel dispositif ou système pourrait être utilisé pour tenir la lumière brûlante du soleil loin des
fenêtres pendant l’été ?
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
10. Quelle sorte de fenêtre montre les meilleurs résultats et à quel niveau devrait se situer son
coefficient U ?
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
11. Indique si les dispositifs ci-dessous sont solaire actif (A) ou solaire passif (P)

Panneaux photovoltaïques
[ ] [ ]

Atrium
[ ] [ ]

Installations avec apports de soleil indirects. [ ] [ ]
12. Donne une définition de la « conception de bâtiment bioclimatique » et indique quelle pourrait être sa principale source d’énergie.
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
13. Durant l’été, quel inconvénient présentent les systèmes solaires passifs ? De quelle manière
cet inconvénient peut-il être facilement supprimé ?
14. Coche les fonctions de la masse thermique (le mur interne) d’un système solaire passif :

Absorption et stockage de la chaleur


Protection contre les intempéries


Emission de chaleur après le coucher du soleil


Ventilation

15. D’après la mesure du besoin en énergie du bâtiment (kWh/m²), et si l’on suppose que ton établissement scolaire dispose d’un coefficient de transfert (coefficient U) d’environ 150 kWh/m²
20
par an :

Trouve (ou évalue) la surface habitable de ton établissement scolaire (m²) = ……

Calcule le besoin total en énergie (kWh) =.................
Réponses : en annexe du manuel des professeurs !
Glossaire
Caméra thermographique: appelée également caméra infrarouge, elle crée une image en utilisant
le rayonnement infrarouge. Elle ressemble à une caméra ordinaire qui forme une image à partir
de la lumière visible. Elle est capable de détecter les variations de température à la surface du
corps.
Gain de chaleur: hausse de la chaleur contenue dans un espace, qui résulte d’un rayonnement
solaire direct, du flux de chaleur à travers les murs, les fenêtres et autres surfaces du bâtiment, et
de la chaleur dégagée par les individus, les éclairages, les installations et autres.
Perte de chaleur : baisse des températures dans un espace, qui résulte du flux de chaleur à travers
les murs, les fenêtres, le toit et autres surfaces, et de la fuite d’air chaud.
Gain de chaleur solaire: surplus de chaleur dans un espace, dû à l’absorption et à la transmission
de l’énergie solaire.
Bâtiments multi-étages: bâtiments composés de différents étages.
Ondes électromagnétiques: elles se forment lorsque des champs électriques rencontrent des
champs magnétiques, qui se propagent à travers l’espace en transportant l’énergie d’un lieu à un
autre.
L’effet de paroi froide: sensation désagréable de froid ressentie par une personne dans un bâtiment lorsque son corps émet de la chaleur sur la surface froide d’un mur non-isolé.
Condensation: passage de l’état physique d’agrégation (ou simplement de l’état) de la matière
d’une phase gazeuse à une phase liquide. Par exemple, la vapeur d’eau se condense en liquide
lorsqu’elle entre en contact avec la surface d'une bouteille froide.
Poutre: l’une des nombreuses poutres parallèles et inclinées qui soutiennent le toit.
Tasseau: baguette ou latte de bois utilisée, entre autre, pour créer une lame d’air entre l’isolant et
le parement.
Tuile: fine dalle plate en argile cuite utilisée pour les toitures.
Kelvin: unité de mesure de température thermodynamique, une variation de température de 1K
est équivalente à une variation de 1°C ; à noter cependant que les deux températures références
pour Celsius, soit le point de congélation (0°C) et le point d’ébullition (100°C), correspondent à
respectivement 273,15°K et 373,15°K.
Mousse de polystyrène expansé: matériau plastique doté de propriétés spécifiques en raison de sa
structure. Composé de cellules individuelles de polystyrène de basse densité, l’EPF est d’une légèreté incroyable et peut supporter plusieurs fois son propre poids dans l’eau.
Fibre de verre: matériau composé de fibres de verre extrêmement fines.
Un pont thermique est une zone ponctuelle ou linéaire qui, dans l'enveloppe d'un bâtiment, présente un défaut ou une diminution de résistance thermique (à la jonction de deux parois en général). Les jonctions entre deux matériaux de résistance thermique ou de conductivité thermique
différentes créent un pont thermique. Les ponts thermiques constituent des zones de fortes déperditions thermiques, l'humidité peut s'y condenser.
Joint de calfeutrage: matériau souple qui peut être inséré dans les jointures et les fissures stables
d’un bâtiment, réduisant ainsi la circulation de l’air à l’intérieur et à l’extérieur du bâtiment.
21
Bas de porte: matériau qui permet de réduire le taux d’infiltration de l’air autour des portes et des
fenêtres. Il s’applique sur le cadre pour former un joint avec les parties mobiles lorsque celles-ci
sont fermées.
Web links
http://www.energysavingcommunity.co.uk/
http://www.proudcities.gr/
http://www.eurima.org/
http://www.energytraining4europe.org/
http://www.need.org/
http://apps1.eere.energy.gov/consumer/your_home/designing_remodeling/index.cfm/
mytopic=10250
http://www.cres.gr/kape/energeia_politis/energeia_politis_bioclimatic_eng.htm
Références
AA. VV: Guía práctica de la energía para la rehabilitación de edificios. El aislamiento, la mejor solución’ (Practical Guide for the Energy Reform of Buildings. The insulation, the best
solution), Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE), Asociación Nacional
de Industriales de Materiales Aislantes (ANDIMA), 2008.





Points clés:
La conception du bâtiment, les matériaux qui forment le revêtement, les fenêtres et
les portes utilisées sont décisifs pour le bien-être au quotidien. La plus grande partie
de la consommation d’énergie du bâtiment provient du chauffage et de l’air conditionné (plus de 50 %). La durée de vie d’un bâtiment étant relativement longue, l’ensemble de ces éléments sont à prendre en compte afin d’avoir un maximum de rentabilité.
Une bonne isolation peut réduire le transfert de chaleur à travers les murs, les toits,
les fenêtres, etc. Il permet, entre autre, de faire des économies d’énergie et offre un
plus grand confort.
Selon le principe de « transfert de chaleur », la chaleur se déplace toujours d’un endroit chaud vers un endroit froid.
Les fenêtres, les surfaces vitrées et les portes sont les zones les plus fragiles du revêtement du bâtiment et sont responsables, en moyenne, d’un tiers des pertes de chaleur
d’un foyer en hiver et d’air frais en été.
N’importe quel bâtiment peut économiser jusqu’à 60 % d’énergie en appliquant les
techniques bioclimatiques. Cela, sans alourdir les frais et en conservant l’esthétisme
final du projet.
22
3 Climatisation
Objectif d’apprentissage: Dans ce chapitre, tu vas découvrir :

le confort thermique et la manière de l’obtenir ;

les fondamentaux des systèmes de chauffage ;

les sources d’énergie renouvelables utilisées pour le chauffage ;

les fondamentaux des systèmes de climatisation ;

la façon d’utiliser correctement l’air conditionné et les systèmes de chauffage, et
de faire des économies d’énergie.
3.1 Chauffage
3.1.1 Microclimat interne et confort
Définition: La principale fonction du chauffage est de maintenir un certain confort
thermique à l’intérieur des bâtiments.
Le confort thermique est l’un des facteurs les plus importants permettant de fournir
aux êtres humains un confort interne optimal, qui équivaut à un équilibre thermique
stable entre le corps et son environnement. Cela signifie que la chaleur que nous produisons est libérée hors de notre corps.
Tu peux modifier le flux de chaleur en provenance de ton corps simplement en changeant de vêtements (augmentation de la résistance thermique du corps) ou en pratiquant une activité
(augmentation de la production de chaleur par le corps).
Il existe des recommandations en matière de température de l’air qui dépendent de l’activité pratiquée et qui permettent d’atteindre un certain confort thermique. Toutefois, si tu restes peu de
temps dans un lieu où la température recommandée n’est pas atteinte, tu ne ressentiras, la plupart
Remarques: Les critères de base liés au confort thermique sont la température opérative (autrement dit, la température de l’air influencée par les radiations des surfaces environnantes), l’humidité et la vitesse de l’air.
du temps, pas d’inconfort car l’écart entre la chaleur que tu produis et celle que ton corps absorbe est réduit par le système de thermorégulation interne. Ce processus de régulation thermique dépend de l’âge, de la condition physique, de l’alimentation et de l’activité de la personne,
ainsi que de la température, de l’humidité et de la vitesse de l’air dans
l’environnement interne.
Il est prouvé que le confort thermique a une influence plus importante
sur la sensation subjective de confort et l’activité effectuée que la
pollution de l’air ou les bruits gênants. Des études ont démontré
qu’une personne atteint 100 % de ses capacités de rendement lors
d’un travail (travail simple) à une température de 22 °C. À 27 °C, ce
même rendement chute à 75 %, pour atteindre seulement 50 % du
rendement maximum à 30 °C.
L’humidité est étroitement liée à la température. En hiver, l’humidité
relative baisse à 20 %, voire moins. La muqueuse du système respiratoire s’assèche, donc la résistance du corps diminue et des substances dangereuses peuvent s’introduire dans le système
respiratoire.
23
Le confort thermique dépend cependant de nombreux autres facteurs, comme la température des
surfaces environnantes. Ces surfaces émettent des radiations liées à la température opérative et
peuvent avoir une influence positive ou négative. Les êtres humains sont très sensibles aux radiations. Même si tu as l’impression que ton corps a atteint une neutralité thermique, certaines parties de ton corps peuvent être exposées à des conditions qui entraînent un inconfort thermique.
Cet inconfort thermique local ne peut pas être éliminé en augmentant ou en réduisant la température de l’espace. Il est donc nécessaire de supprimer la cause du niveau de température trop élevé
ou, au contraire, trop bas de la zone locale.
Remarques: L’inconfort thermique local peut
être généralement classé en quatre groupes:
1.
2.
3.
4.
Refroidissement local par convection du corps
provoqué par un courant d’air.
Refroidissement ou réchauffement de certaines
parties du corps dû à des radiations, connu sous
le nom d’effet de radiation asymétrique.
Pieds froids et tête chaude à la fois, dû à des écarts verticaux importants de la température de
l’air.
Pieds chauds ou froids, dû à la température désagréable du sol.
Rappelle-toi que la qualité de l’environnement thermique peut être étudiée seulement lorsque les
paramètres du confort thermique local et général ont été analysés.
Tab 1 - Recommandations pour un confort thermique en hiver
Pièce
Température
de l’air (°C)
Pièce à vivre
18-22
Intensité de circulation de l’air
(h-1)
3
Quantité
150
100
60
d’air (m3/h-1)
3 m2 pour 1 m2 de sol
Cuisine
15
Coin cuisine
24
Gaz 3
Électricité 3
-
Salle de bain
24
-
60
Salle de bain avec toilettes
16
-
25
Toilettes (petites)
18
0,5
-
Toilettes (grandes)
15
1
-
10-15
1
-
Vestibule
L’humidité relative de l’air doit être comprise entre 40 et 60 %.
Vitesse de l’air : en hiver max. 0,15 m/s-1 ; en été max. 0,25 m/s-1.
24
Remarques: La température recommandée lorsque des personnes restent longtemps
dans une pièce est donc de 19 à 24 °C. Pour les enfants en bas âge, les personnes âgées
ou les personnes sous-alimentées ou malades, la température doit être plus élevée : de 23
à 24 °C.
3.1.2 Systèmes de chauffage
Il existe différents types de systèmes de chauffage standard. Ils peuvent être classés par source,
emplacement de la source, type de caloporteur, température de ce dernier, type d’élément chauffant, etc.
Le chauffage local signifie que la source de chaleur (par ex. une cheminée) est située dans la
pièce qui doit être chauffée. Le chauffage central est souvent utilisé dans les zones à climat froid
pour chauffer des maisons individuelles ou des bâtiments publics. Un système de ce type se compose d’une chaudière, d’un poêle ou d’une pompe à chaleur qui permet de chauffer de l’eau, de
la vapeur ou de l’air, le tout dans un emplacement centralisé tel que la chaufferie dans une maison ou la salle des machines dans les bâtiments plus importants. Dans les villes de grande taille,
le chauffage urbain est fréquemment utilisé
3.1.3 Type de caloporteur
L’eau chaude ou l’air sont des caloporteurs auxquels nous avons le plus recours mais d’autres
peuvent également être utilisés, comme l’électricité, la vapeur, etc.
3.1.3.1 L’eau chaude
Ce système peut être exploité à haute ou basse température. Les systèmes classiques qui utilisent
l’eau chaude et un radiateur sont généralement utilisés en Europe, car ils conviennent parfaitement à des bâtiments en matériaux durs (construits en briques ou en pierre), où l’air est naturellement ventilé. Ce type de construction était très présent auparavant. Ce système traditionnel convient également à l’utilisation de sources de combustibles fossiles solides qui ne sont pas vraiment flexibles.
Remarques: Ce système peut être également installé dans les bâtiments à faible consommation d’énergie, mais le système traditionnel est différent de celui qui est appliqué
aux nouveaux bâtiments. Le rendement des radiateurs est majoritairement moins élevé,
donc le système réagit de façon plus flexible aux écarts d’apports internes.
3.1.3.2 L’air
Le système de chauffage à collecteurs d’air des bâtiments résidentiels n’est pas, à la différence
de celui des bâtiments commerciaux et industriels, beaucoup utilisé en Europe. La principale raison provient des conditions climatiques, des évolutions historiques et de la relation entre le système de chauffage et la construction du bâtiment. Le caloporteur de ce système est l’air. Par rapport à l’eau, l’air dispose d’une capacité de chauffe plus faible, ce qui le rend moins efficace que
l’eau.
Remarques: La conception moderne de ce système tend vers la mise en relation du
chauffage à collecteurs d’air et de la ventilation. Il peut principalement être appliqué à
des bâtiments bien isolés qui sont faibles consommateurs d’énergie. À la différence
d’un système de circulation de l’air, un approvisionnement contrôlé en air frais est mis
en œuvre et permet des échanges d’air sains.
25
3.1.4 Sources d’énergie
3.1.4.1 Combustibles fossiles
Les combustibles fossiles solides, tels que la houille, le charbon, l’anthracite ou la coke, étaient
traditionnellement utilisés auparavant.
Remarques: Le chauffage à l’aide de ce type de combustible est l’une des principales
sources de pollution de l’air. Leur combustion entraîne des émissions de souffre, d’azote
et d’oxyde de carbone, ainsi que des émissions de poussière, de composants inorganiques et d’autres substances.
Avant, ces sources étaient difficiles à contrôler et n’étaient pas flexibles, leur efficacité de combustion était également faible et la quantité d’émissions élevée. En revanche, les chaudières modernes ont une efficacité supérieure et produisent moins d’émissions. Mais tu dois te rappeler
que les combustibles fossiles sont une source d’énergie non-renouvelable, dont les réserves sont
limitées.
Les combustibles fossiles liquides sont également répandus dans certains pays.
Remarques: Mais le gaz est aujourd’hui le plus utilisé. Il présente de nombreux avantages par rapport aux autres combustibles fossiles : sa combustion, comparée à celle
d’un combustible fossile, émet beaucoup moins de polluants (les émissions de poussière
et de dioxydes de souffre (SO2) sont presque nulles et la quantité d’oxyde de carbone
(CO) est beaucoup plus faible).
Le seul problème réside dans le fait que la combustion de gaz émet des oxydes d’azote (NOx),
mais les fabricants d’aujourd’hui en ont réduit de 10 % les émissions par rapport aux valeurs précédentes. Les normes européennes classent les combustibles en 5 groupes selon la quantité d’émissions de NOx dont ils sont responsables. Le gaz, comme tout autre
combustible du même type, est une source de dioxyde de carbone (CO2),
considérée aujourd’hui comme la substance jouant le rôle le plus important
dans l’effet de serre.
3.1.4.2 L’énergie électrique
Le chauffage électrique est l’un des types de chauffage les plus efficaces en
termes d’installation, de service, de confort thermique et de résultats. Il est
disponible presque partout. Mais le prix de l’électricité étant à l’heure actuelle en hausse, ce type de chauffage convient surtout aux bâtiments dotés
d’une bonne isolation et dont la demande en énergie est moindre. Il faut
également garder à l’esprit que l’électricité est en général issue de la combustion de ressources fossiles.
3.1.5 Les sources d’énergie renouvelables
3.1.5.1 La biomasse
On appelle biomasse l’ensemble des matières organiques.
Employé dans le contexte de l’énergie, ce terme se réfère en
général au bois, aux résidus de bois, à la paille, aux graines et
autres résidus issus de l’agriculture. Les déchets biodégradables (tels que le fumier, les eaux usées, etc.) pouvant être utilisés comme combustible font également partie de la biomasse.
26
Les principales techniques de production de cette énergie sont les procédés par voie sèche – la
combustion, la gazéification et la pyrolyse – et les procédés par voie humide – la transformation
chimique, comme la fermentation méthanique, la fermentation éthylique et la production de biohydrogène. Parmi les techniques de production spécifiques, nous pouvons notamment citer la
transformation mécano-chimique – l’extraction d’huile et sa transformation en biocombustible,
par exemple.
Remarques: Le bois et la paille, lorsqu’ils sont correctement brûlés, occupent la deuxième
place des combustibles les plus écologiques. Les seuls polluants émis lors de leur combustion sont les oxydes d’azote et quelques corps polluants. Le dioxyde de carbone émis est
absorbé par les végétaux au cours de leur croissance et n’est donc pas problématique. Le
bois ne contient presque pas de soufre et la paille, environ 0,1 %, ce qui reste particulièrement faible.
La combustion et la gazéification
Les gaz combustibles sont émis par la biomasse sèche à haute température. En présence d’air, la
biomasse brûle normalement, mais sans air, le gaz brûle comme n’importe quel autre combustible gazeux. La production est facilement maîtrisable, les émissions sont moins importantes et
l’efficacité meilleure.
La biomasse est un combustible très complexe car le pourcentage de gazéification est élevé
(bois : 70 %, paille : 80 %). Ces gaz ont des températures de combustion différentes, ce qui implique, très souvent, que seule une partie du combustible brûle. Les principales conditions pour
une bonne combustion sont : une température élevée, une bonne alliance avec l’air et suffisamment d’espace dans la chaudière pour permettre à l’ensemble du combustible de brûler.
La valeur combustible du bois et d’autres plantes combustibles varie en fonction du bois ou des
plantes utilisés, ainsi que de leur degré d’humidité. L’énergie produite par 1 kg de bois sec est
d’environ 5,2 kWh, mais dans les faits, il n’est pas possible d’obtenir un bois totalement sec et
l’humidité représente environ 20 % du poids du bois dit sec. Par conséquent, l’énergie produite
est en fait comprise entre 4,3 et 4,5 kWh.
De nos jours, la biomasse est utilisée dans les immeubles d’habitation, mais pas uniquement. On
l’utilise également dans les centrales électriques et thermiques. Les chaudières pour maisons individuelles transforment dans un premier temps le combustible en gaz, avant de le brûler. Ce système facilement maîtrisable est comparable à celui des chaudières à gaz. L’inconvénient de cette
technique est la manipulation du combustible et son stockage. Le transport et l’approvisionnement peuvent également se révéler problématiques en fonction des zones géographiques concernées. D’un point de vue technique, la biomasse n’est pas très adaptée aux immeubles de taille
réduite à bas profil énergétique car la combustion de quantités réduites de biomasse et leur régulation sont difficiles. Une protection pour lutter contre la corrosion à faible température doit en
outre être installée. Il peut également se révéler très utile d’installer un système à accumulation
permettant de constituer une réserve d’eau chaude sanitaire.
Les installations des maisons individuelles utilisent généralement des bûches, des briquettes, des
copeaux ou des résidus de bois.
Biogaz
Le biogaz s’obtient à partir de matières organiques (déchets, paillis, eaux usées) placées dans une
cuve de fermentation sous vide. La biomasse est chauffée à une température de 37 à 60 °C dans
des installations spécifiques et les bactéries transforment la biomasse en biogaz.
27
La fermentation
L’éthanol est obtenu à partir du sucre issu de betteraves, de céréales (comme le maïs), de fruits
ou de pommes de terre. En théorie, 1 kg de sucre permet d’obtenir 0,65 litre d’éthanol 100 %
pur. Lorsqu’il est pur, l’éthanol est un très bon combustible pour les moteurs à explosion.
3.1.5.2 Les pompes à chaleur
Le prix croissant de l’énergie rend de plus en plus populaire l’utilisation des pompes à chaleur dans les immeubles d’habitation (en particulier dans les maisons individuelles).
Définition: Une pompe à chaleur est un appareil électrique possédant des capacités de chauffage et de climatisation.
Elle crée de la chaleur pouvant être utilisée pour le
chauffage à partir des calories présentes dans l’eau, le
sol ou l’air.
Fonctionnement des pompes à chaleur
Remarques: La partie principale de la pompe à chaleur est le circuit de refroidissement. Celui-ci est doté d’un compresseur électrique. La pompe à chaleur comprend
également deux échangeurs de chaleur : un évaporateur et un condenseur.
L’évaporateur extrait la chaleur à faible potentiel de l’environnement extérieur (air, sol,
eau) ; l’environnement externe s’en trouve
ainsi plus froid. La chaleur est ensuite transférée par l’intermédiaire du compresseur jusqu’au condenseur. La chaleur, plus élevée, est
alors diffusée par le condenseur (sous forme
de chauffage ou d’eau chaude sanitaire).
L’environnement interne se réchauffe alors.
La quantité de chaleur produite par la pompe
à chaleur est issue de la combinaison entre
l’énergie électrique du compresseur et l’énergie à faible potentiel de l’environnement extérieur
Électricité
Moteur
Air chaud sortant
Air chaud entrant
Électricité
Compression
Évaporation
Condensation
Détendeur
Évaporateur
Condenseur
Quantité de chaleur produite
Coefficient de performance =
Quantité d’électricité consommée
>1
Le coefficient de performance se situe généralement entre 2,5 et 3,5. Cela signifie qu’1 kWh d’énergie électrique permet d’obtenir 2,5 à 3,5 kWh d’énergie thermique. Il est même possible d’obtenir plus – 4 à 5 kWh – dans certains cas. La pompe à chaleur est efficace lorsque l’écart thermique entre les différents environnements est petit. Elle utilise 60 à 70 % d’énergie naturelle. La
pompe à chaleur ne génère elle-même aucune émission .
Les sources d’énergie à faible potentiel utilisées par les pompes à chaleur
28
1. L’eau
Il est possible d’utiliser de l’eau souterraine ou de surface. La seule
condition étant que l’eau en question soit propre, en quantité suffisante, et que sa température soit supérieure à 8 °C. Pour l’utilisation
d’eau souterraine, deux puits doivent être construits – le premier
destiné à collecter l’eau et le second servant à l’infiltration
2. L’énergie géothermique
La chaleur du sol peut être facilement exploitée grâce à des capteurs
(absorbeurs). Elle est extraite de manière indirecte ; un matériel caloporteur doit être placé entre l’évaporateur
et le sol. Il s’agit en général d’un
fluide frigorigène. L’absorbeur est
constitué d’une canalisation en matière plastique installée verticalement
dans les puits, ou bien d’un capteur en
surface, installé de manière horizontale. La quantité de chaleur produite
dépend de la longueur des canalisations.
3. L’air
L’air extérieur, qui contient de la chaleur à faible potentiel, circule à travers l’évaporateur. Il s’agit d’une source facile d’accès
et illimitée. Son utilisation n’a aucune influence sur l’environnement extérieur puisque la chaleur extraite de l’air est restituée à
travers les pertes thermiques ayant lieu au niveau de l’enveloppe
du bâtiment. Mais la chaleur produite varie en fonction de la
température externe.
3.1.6 L’énergie solaire
Les changements climatiques, la pollution atmosphérique et, plus généralement, la situation environnementale préoccupante – principalement liés à l’utilisation continue des sources d’énergies
fossiles – mènent au développement de nouvelles alternatives pour la production d’énergie,
connues sous le nom d’énergies renouvelables
Qu’est-ce que l’énergie solaire ?
Chaque jour, le soleil transmet une grande quantité d’énergie sous la forme de rayonnement.
Comme toutes les étoiles, le soleil est une sorte de grosse boule de gaz, principalement constituée d’atomes d’hydrogène et d’hélium, soumis à un processus constant de combustion, ou – dit
plus justement – à un processus de combinaison appelé fusion nucléaire. Les atomes d’hydrogène se combinent ou fusionnent pour former de l’hélium au centre du soleil, à une température
et une pression extrêmement élevées. Plus précisément, quatre noyaux d’hydrogène fusionnent
Remarques: L’énergie solaire fait partie de ces nouvelles alternatives. Sa source – qui n’est autre que le soleil – est gratuite, inépuisable et peut être utilisée de bien des manières.
pour former un atome d’hélium, lequel contient moins de matière que les quatre précédents atomes d’hydrogène. La matière ainsi perdue est rejetée dans l’espace sous forme d’énergie de
rayonnement, qui constitue la première source de vie sur la Terre.
29
Boundary of atmosphère
Limite de l’atmosphère
Reflexion
Réflexion
Absorption
Absorption
Diffusion
Diffusion
Direct radiation
Rayonnement direct
Diffuse radiation
Rayonnement diffus
Reflected radiation
Rayonnement réfléchi
Fig.14 Énergie de rayonnement
Seule une infime partie du rayonnement solaire atteint la Terre, avec une proportion d’un rayon
sur deux milliards, le reste étant diffusé dans l’espace. Environ 15 % des rayons qui atteignent la
Terre sont réverbérés et renvoyés dans l’espace, et 30 % entraînent une évaporation de l’eau, laquelle est stockée dans l’atmosphère et retombe ensuite sous la forme de pluies. L’énergie solaire
est également absorbée par les plantes, le sol et les océans, rendant possible une vie végétale par
le biais du mécanisme de photosynthèse. Seuls les rayons restants peuvent être utilisés pour répondre à nos besoins énergétiques, mais la quantité d’énergie disponible grâce à ces rayons est
énorme.
Comment peut-on utiliser l’énergie solaire?
Il existe de nombreuses possibilités pour utiliser l’énergie solaire chez toi, dans ton établissement
et dans le secteur du bâtiment en général. En voici les trois principales :
1.
Le chauffage passif: il s’agit d’utiliser la chaleur naturelle émise par le soleil. Ce principe
est appliqué principalement dans la conception de bâtiments, qui nécessitent alors moins
d’apports supplémentaires de chaleur (voir chapitre sur la conception des bâtiments).
2.
Le solaire thermique: il s’agit d’utiliser la chaleur émise par le soleil pour fournir de l’eau
chaude pour les maisons, les piscines ou les systèmes de chauffage (voir chapitre sur l’eau).
3.
L’énergie photovoltaïque (PV): il s’agit de transformer directement l’énergie solaire en
électricité pour faire fonctionner les appareils ménagers et l’éclairage. Un système photovoltaïque doit être exposé à la lumière naturelle pour créer de l’électricité (pas uniquement
la lumière directe du soleil).
Le système de chauffage par énergie solaire doit être utilisé en complément d’autres sources de
chauffage (par ex. : une chaudière à gaz, une chaudière électrique, etc.) pour les cas où il n’y aurait pas ou très peu de lumière (temps nuageux, nuit, etc.). En été, on peut utiliser de l’eau
comme caloporteur, mais le reste de l’année, il est nécessaire d’utiliser un liquide résistant au
gel.
Pour garantir une efficacité maximale du système, il est nécessaire de trouver une combinaison
appropriée entre les panneaux solaires, les accumulateurs de chaleur et la température du sys30
Les systèmes actifs utilisent différents types de capteurs solaires
et peuvent constituer une source
supplémentaire de chauffage –
le pourcentage d’utilisation dépend de la latitude géographique, de l’époque de l’année et de
l’intensité du rayonnement solaire. Il s’agit toujours d’un système avec accumulation d’énergie, généralement au niveau du
réservoir d’eau. L’énergie peut
également être stockée dans un
bassin ou un réservoir de graviers, l’énergie accumulée étant
ensuite utilisée pour le chauffage ou l’eau chaude courante.
Mais plus l’énergie est stockée
longtemps, plus le coût d’un tel
stockage est élevé.
tème de chauffage, lorsqu’il est en marche.
La régulation du système est très importante.
De nombreux capteurs sont connectés à la
partie principale du système et au système
de régulation. Lorsque le capteur placé sur
le panneau solaire détecte que la température du panneau est supérieure à celle du
réservoir, le système de régulation met en
marche la pompe et la chaleur du panneau
est transférée vers le système de stockage.
Lorsque la température dans le réservoir atteint la même température que le panneau, la
pompe est arrêtée. On évite ainsi des pertes
de chaleur.
1 Insolateur
2 Ventilation
3 Capteur de l’insolateur
4 Régulation
5 Pompe
6 Capteur du réservoir du
système de chauffage solaire
7 Robinets
8 Réservoir solaire
9 Appareil de chauffage
10 Capteur du réservoir de l’appareil
de chauffage
31
3.1.7 Éléments de chauffage
Définition: Les éléments de chauffage ont pour objectif principal d’apporter une
quantité suffisante de chaleur à l’intérieur d’une pièce pour la rendre agréable
(confort thermique). Cette quantité peut varier selon le type, la taille et l’emplacement des éléments de chauffage d’une pièce.
Remarques: Traditionnellement, les éléments de
chauffage (radiateurs ou évents) étaient situés dans
les parties les plus froides de la pièce, généralement
près des fenêtres, pour réduire la condensation et
compenser le courant d’air convectif qui se formait
en raison de la froideur de la vitre (voir illustration).
Radiateur à côté de la fenêtre Des courants d’air froids peuvent contribuer de manière significative à donner l’impression que
la température moyenne d’une pièce est plus basse que ce qu’elle n’est en réalité. C’est pourquoi
il est important, parallèlement à un agencement adapté du système de chauffage, de contrôler les
fuites d’air provenant de l’extérieur.
De nos jours, pour des constructions de type basse consommation, les éléments de chauffage doivent plutôt être intégrés aux surfaces internes de la pièce (par ex. chauffage par le sol, cloisons
chauffantes), afin de réduire le transfert de chaleur vers l’extérieur.
Types d’éléments de chauffage
1. Radiateurs
C’est une erreur de penser que l’on peut utiliser uniquement un chauffage par le sol ou des murs
chauffants pour les systèmes de chauffage à basse température. Les radiateurs modernes peuvent
également être utilisés dans les bâtiments à consommation réduite d’énergie, sans que le volume
du radiateur ne soit un problème. Il est toutefois important de choisir avec attention un type de
corps de chauffe approprié. Un radiateur transmet de la chaleur par rayonnement et par convection.
Les radiateurs à sections sont composés de plusieurs éléments et fabriqués à partir de matériaux variés (généralement
à partir d’acier, de fonte ou d’aluminium). Ce type de radiateurs présente de très bonnes caractéristiques hydrauliques.
Leur contenance en eau et leur poids étant importants, le radiateur ne réagit pas très rapidement. Cela peut représenter
un inconvénient si l’on utilise des sources de chauffage flexibles et un système
de régulation automatique.
Les radiateurs à sections se distinguent
par leur longue durée de vie : certains
modèles peuvent être utilisés pendant 80 ans sans corrosion.
Les radiateurs à panneaux font partie des radiateurs les plus répandus. Ces
radiateurs sont composés de tôles d’acier simples ou ondulées (de une à
trois tôles).
Les corps de chauffe tubulaires sont généralement installés dans la salle de
32
Remarques: Un radiateur à panneaux contient seulement
1/3 de l’eau contenue dans un radiateur à sections. Il est
donc plus flexible et sa température peut être régulée facilement à l’aide d’un thermostat.
bain, dans les toilettes ou dans le hall d’entrée. Ils sont composés de
plusieurs petits tubes d’acier ou de cuivre soudés ensemble. Ils sont
généralement très esthétiques et disponibles sous diverses formes, tailles et couleurs. Il est possible de les installer comme « mur de séparation » au sein d’une même
pièce. Ce type d’élément de chauffage est idéal pour faire sécher du linge mais ne dégage pas
assez de chaleur pour chauffer une grande pièce.
2. Convecteurs
Un convecteur est un corps de chauffe qui transmet de la chaleur par convection. Il est composé
d’un échangeur et d’un caisson comportant une grille dans sa partie supérieure. Il peut être fixé
contre un mur, intégré dans une plinthe ou posé au sol. Le débit d’un convecteur intégré est faible. Un ventilateur doit donc être installé pour augmenter ce débit.
3. Chauffage par le sol
Definizione: Le chauffage par le sol est un chauffage par rayonnement qui s’étend
sur une grande surface. Il existe deux types de chauffage par le sol : le chauffage
électrique ou par eau chaude
En utilisant ce type d’élément de chauffage, la température nécessaire
pour maintenir un confort thermique en intérieur est plus basse qu’avec
d’autres types de chauffage. Pour un chauffage par circulation d’eau
chaude, il est donc possible d’utiliser des sources à faible potentiel, telles qu’une pompe à chaleur, une chaudière à condensation ou des panneaux solaires. Le chauffage électrique par le sol étant moins confortable que le système hydraulique, il est utilisé principalement comme
chauffage de base et nécessite donc un appoint pour maintenir un confort thermique plus élevé.
4. Chauffage mural
Le chauffage mural repose sur le même principe que le chauffage par le sol, mais est plus rarement utilisé. Les coûts d’investissement sont plus élevés mais ce système présente un certain
nombre d’avantages. Il crée une ambiance idéale, sa conception et son utilisation sont flexibles et
il apporte de nouvelles possibilités de chauffage pour les maisons anciennes.
33
Lorsque l’on utilise un système de chauffage classique, la chaleur est transférée vers l’intérieur
du bâtiment à travers les murs externes. Mais, lorsqu’un système de chauffage mural est installé
sur les murs périphériques, l’inverse se produit, les murs externes émettent de la chaleur vers
l’intérieur. La température du chauffage n’a donc pas besoin d’être élevée et il est possible d’utiliser des sources de chaleur à faible potentiel. De plus, contrairement au chauffage par le sol, la
température des murs n’est pas limitée. La mise en place de ce système est la même que celle
d’un système de chauffage par le sol. Comme précisé précédemment, pour les constructions performantes, ce type de chauffage s’installera plutôt su les murs intérieurs du logement, afin de limiter les déperditions au maximum.
3.2 Climatisation
3.2.1 Introduction
Les systèmes de climatisation permettent le maintien d’une
température agréable au sein des bâtiments pendant la période estivale. Choisir la température intérieure de nos
foyers est un luxe relativement récent. En effet, le prix de
ces appareils de refroidissement a chuté ces dernières années, ce qui a favorisé leur diffusion dans de nombreux bâtiments résidentiels.
De plus, dans la majorité des cas, les bâtiments ne sont pas
pourvus de systèmes de climatisation centrale (ce qui serait
plus économique en énergie) mais les climatiseurs sont installés chez les particuliers.
« Merci de fermer la porte,
la climatisation est en marche »
Remarques: En conséquence, les climatiseurs ont fait exploser les factures de consommation des usines, hôtels, hôpitaux, bâtiments institutionnels, écoles, etc. Dans les régions les plus chaudes d’Europe, la consommation en énergie des ménages est plus importante l’été que l’hiver, en raison de l’usage prolongé de ce type de systèmes de climatisation.
Avant d’étudier la typologie et le fonctionnement d’un climatiseur, réfléchissons aux questions
suivantes
Qu’est-ce que la température de confort ?
Définition : Le confort thermique est très difficile à définir car
plusieurs facteurs sont à prendre en compte au moment de choisir ce qui importe pour le bien-être des individus. L’indicateur de
confort thermique le plus communément utilisé est la température de l’air, même si d’autres facteurs, tels que l’humidité et la
circulation de l’air, influent, ensemble, sur la sensation de
confort thermique.
Une température de confort ne procure aucune sensation particulière, que ce soit
de froid ou de chaud, car les conditions ambiantes offrent un sentiment de bienêtre adapté et satisfaisant.
Pourquoi définir le confort ?
Un appareil de climatisation doit être doté d’un système de réglage de la tempé34
rature en état de marche, une télécommande dans la plupart des cas. Celle-ci définit la température à partir de laquelle le climatiseur est actif. C’est pourquoi il est conseillé de choisir une température adaptée, car si elle est trop basse, l’appareil va fonctionner trop longtemps. En revanche,
si elle est trop élevée, le climatiseur fonctionnera pendant une durée très courte, et donc ne refroidira pas assez.
Souvent, on ne tient pas assez compte des besoins d’un climatiseur ou de sa puissance et de sa
consommation d’énergie. La définition du confort permettra donc la sélection d’une température
adaptée sur le thermostat.
Qu’est-ce qui est le plus agréable ?
Les exemples suivants explicitent ce qui a été dit plus haut :
En été, la température relevée dans ma ville est de 38°C à 15 heures. Qu’est-ce qui est le plus
agréable :
A.
Entrer et sortir d’un bâtiment dont la température intérieure est de 18°C ?
B.
Entrer et sortir d’un bâtiment dont la température intérieure est de 24°C ?
Avec la réponse A, le corps subit un écart de température soudain de 20°C, tandis qu’avec la réponse B, cet écart est réduit à 12°C.
D’après la définition du confort, dans le cas présent, il est beaucoup plus agréable de régler le
climatiseur sur 24°C.
Nota: In estate l’impostazione della temperatura di un condizionatore dovrebbe essere
effettuata in tal modo che entrando in un edificio non si avverta freddo. Nonostante il
fatto che il condizionatore vi permetta di impostare temperature al di sotto dei 18°C, la
temperatura operativa del condizionatore in estate dovrebbe essere sempre compresa tra
i 23 e i 25°C.
Et...à quoi ça sert ?
Choisir la température adaptée nous offre quatre avantages
qui sont liés :

Un meilleur confort ;

La réduction du temps de fonctionnement, donc une
baisse de la consommation d’énergie ;

La baisse de la consommation d’énergie signifie la
réduction de la facture d’électricité ;

Des températures trop basses dans une maison ne
sont pas conseillées pour la santé. Elles produisent un
choc thermique soudain, qui est la cause de la plupart
des refroidissements estivaux.
« point de vente climatisation & SAV»
3.2.2 Comment fonctionne un climatiseur ?
Définition: Tout système de climatisation ou de refroidissement a pour fonction
de transporter la chaleur d’un point à un autre grâce à une certaine quantité d’alimentation, telle que la consommation d’électricité.
Il s’agit d’une sorte d’échange où la chaleur est absorbée de l’intérieur du bâtiment
et transportée vers l’extérieur où elle y est libérée. La chaleur étant retirée du bâtiment, l’intérieur est ainsi refroidi.
35
Pour cela, le système de climatisation utilise une substance qui assure un rôle
de transport, connue sous le nom de « fluide frigorigène », dotée de caractéristiques physiques spécifiques. Il s’agit d’une substance qui passe de l’état liquide à l’état gazeux lorsqu’elle est soumise à de basses températures. Pendant
cette phase, la chaleur transformée est contenue.
Un système de climatisation est principalement composé de quatre éléments (compresseur,
condenseur, vanne de détente, évaporateur) dans lesquels le fluide frigorigène circule en permanence.
Le système de base comporte quatre étapes, tel que le montre le schéma ci-dessous.
Étape 4-1 : le fluide frigorigène traverse l’évaporateur
(placé à l’intérieur du bâtiment) et supprime la chaleur
de l’endroit le plus chauffé (la pièce intérieure) et le
refroidit. Ce processus d’absorption de la chaleur a
Comprespour conséquence la vaporisation du fluide frigorigène,
seur
Condenseur
qui devient gazeux (comme expliqué plus haut, il devient gazeux pour retenir la chaleur).
Valve d’expansion
Électricité
Étape 1-2 : le fluide frigorigène qui sort de l’évaporaÉvaporateur
teur (dans un état de vapeur basse-pression) est compressé à une pression et une température relativement
élevées par le compresseur, qui consomme l’électricité.
Étape 2-3 : ensuite, le fluide frigorigène soumis à une
Région chaude
plus forte pression et à une température plus élevée
passe dans le condenseur (placé à l’extérieur), et se
condense au contact d’un intermédiaire plus froid tel
Fig. 14 Schéma de base d’un système de réque l’air extérieur. Il se produit ainsi un transfert de
frigération à compression de vapeur
chaleur entre le fluide frigorigène et l’intermédiaire.
Étape 3-4 : enfin, le fluide frigorigène soumis à une haute température et à une forte pression
perd de la pression par l’intermédiaire d’une vanne de détente, pour être délivré à l’évaporateur.
Région chaude
Il est évident que l’évaporateur est placé à l’intérieur et le condenseur à l’extérieur du bâtiment.
Les climatiseurs sont-ils efficaces ?
Ces dernières années, l’attention portée à l’usage rationnel de l’énergie a amené les fabricants de
climatiseurs à perfectionner leurs appareils pour les rendre plus économes en énergie.
Définition: L’efficacité d’un climatiseur est indiquée par le taux de rendement énergétique
(EER, Energy Efficiency Ratio). Celui-ci définit « le résultat obtenu pour l’énergie
consommée », le gain perçu (le résultat obtenu) étant la chaleur extraite de l’intérieur et « l’énergie consommée », la consommation d’électricité du compresseur.
Plus l’EER est élevé, plus le climatiseur est efficace.
36
Energy
Efficiency Scale
EER
A
3.20 < EER
B
3.20 ≥ EER > 3.00
C
3.00 ≥ EER > 2.80
D
2.80 ≥ EER > 2.60
E
2.60 ≥ EER > 2.40
F
2.40 ≥ EER > 2.20
G
2.20 ≥ EER
EER 
Chaleur Absorbèe
Calore
_ rimosso
Energia
_ necessaria
Energie
requise
Tableau 4 : Échelle de l’efficacité énergétique
Ainsi, l’EER des anciens climatiseurs est d’environ 2,2, tandis que celui des nouveaux modèles
se situe aux alentours de 3,5. Ce qui veut dire que, si on compare les deux appareils, la quantité
de chaleur à évacuer étant la même, l’appareil qui a l’EER le plus faible consomme 60 % d’énergie en plus que celui qui dispose du plus haut EER et qui a les mêmes fonctions (3,5/2,2 = 1,60).
3.2.3 L’étiquette énergie
Avec pour objectif de faire des économies d’énergie
pour réduire les émissions de CO², l’Union Européenne contrôle l’étiquetage énergétique de l’ensemble des climatiseurs.
L’étiquette pour l’efficacité énergétique indique la consommation en énergie des climatiseurs. Ils sont notés sur une échelle de A à G, où A représente la meilleure installation et la plus répandue, et G, la moins économe en énergie (voir étiquette).
L’étiquette énergie montre également l’estimation de la consommation annuelle énergétique en
kWh.
Même si les installations ayant un taux de rendement énergétique plus élevé (notées A) sont un
peu plus coûteuses au départ, les systèmes notés G consomment 50 % d’électricité en plus dans
des conditions d’utilisation normales.
3.2.4 Les différentes solutions de systèmes de climatisation
Nota: La plupart du temps, un ventilateur produit la même sensation de confort qu’un
climatiseur. Il permet d’obtenir un confort thermique de 3°C à 5°C inférieur à la température ambiante et consomme moins d’électricité (généralement 10 % de moins qu’un climatiseur).
37
Tout d’abord, avant d’acheter un système de climatisation, assure-toi d’en avoir réellement besoin. Le prix d’un climatiseur est assez élevé par rapport à un celui d’un ventilateur et, élément
encore plus important, le premier consommera beaucoup plus d’électricité.
Es-tu sûr de ne pas pouvoir atteindre le niveau de confort que tu désires en utilisant un ventilateur qui coûtera moins cher ?
Si tu décides finalement d’acheter un climatiseur, choisis le type de système qui
répond à tes besoins. Les principales solutions de systèmes de climatisation sont
détaillées ci-dessous.
Les climatiseurs conçus pour une seule pièce
Ils sont conçus pour refroidir une seule pièce et non l’ensemble d’un bâtiment. Leur fonctionnement est moins coûteux que celui de systèmes de climatisation centrale, mais leur efficacité est
généralement moins élevée.
Condenseur
Évaporateur
Les « systèmes split » sont les plus utilisés (voir photos). Ce sont des systèmes dans lesquels l’évaporateur
est à l’intérieur du bâtiment et le condenseur à l’extérieur. Les deux unités sont connectées l’une à l’autre
via un tuyau dans lequel le fluide frigorigène circule.
Lorsque l’évaporateur et le condenseur sont tous deux
Système split
regroupés en un seul caisson, le système prend le nom
de « climatiseur monobloc ».
Les systèmes de climatisation centrale
Les systèmes de climatisation centrale utilisent un circuit de gaines réparti
dans l’ensemble du bâtiment et dans lequel l’air chaud de l’intérieur et l’air
refroidi par le système circulent.
La plupart des systèmes de climatisation centrale sont des systèmes split
Climatiseur monobloc
(voir ci-dessus).
Remarques: En été, la climatisation peut représenter au minimum 50 % de ta facture
totale d’électricité
Les pompes à chaleur
Une pompe à chaleur peut servir à la fois de chauffage et de système de climatisation. Durant
l’hiver, la pompe à chaleur absorbe la chaleur de l’extérieur et la restitue dans les gaines réparties
dans le bâtiment.
Pendant l’été, le processus est inversé, la pompe absorbe la chaleur de l’air intérieur et la libère à
l’extérieur. Ces systèmes peuvent permettre d’importantes économies d’énergie puisqu’ils fonctionnent en tant que chauffage et système de climatisation.
3.2.5 Trucs et astuces sur l’utilisation d’un climatiseur
Suis les conseils listés ci-dessous pour augmenter l’efficacité énergétique de ton système et faire
des économies.

Évite d’utiliser la climatisation lorsque cela est possible :

La plupart du temps, un ventilateur produira la même sensation de confort qu’un climatiseur.
38



Réduis le nombre de sources de chaleur inutiles telles que l’éclairage intense, des appareils trop chauds, etc. Éteins-les lorsque tu ne les utilises pas.
Les avant-toits et les marquises sont de bons moyens pour éviter aux rayons du soleil
d’entrer pendant l’été (voir le chapitre sur les fenêtres ci-après).
Choisir de bonnes dimensions et utilise un climatiseur correctement :
Tableau indicatif : choisir la capacité de refroidissement d’un système de climatisation
Surface à climatiser (m2)
Capacité de refroidissement (kW)
9 – 15
15 - 20
20 - 25
25 - 30
30 - 35
35 – 40
40 – 50
50 – 60
1,5
1,8
2,1
2,4
2,7
3
3,6
4,2
Tableau 5 : Conseils de dimensionnement
N.B. D’autres paramètres tels que les matériaux de construction, l’orientation ou la conception
du bâtiment influencent fortement les besoins en climatisation. Par exemple, si la pièce à rafraîchir est très ensoleillée ou s’il s’agit d’un grenier, il faut augmenter de 15 % les valeurs du tableau concernant la capacité de refroidissement. Si des appareils qui génèrent de la chaleur sont
présents, comme dans une cuisine, la capacité augmentera de 1 kW.

Choisis un niveau de confort raisonnable (entre 23ºC et 25ºC, la dernière température étant
optimale) et installe des appareils de contrôle (thermostats) pour réguler ton système de
climatisation et obtenir ainsi la température souhaitée. Pour chaque degré de température
en dessous de la température de confort, tu consommeras 8 % d’énergie en plus.

Garde les portes et fenêtres fermées lorsque tu utilises ton système de climatisation.

Une bonne isolation est importante pour éviter les pertes de chaleur (suis les conseils donnés dans la section sur les systèmes de chauffage et consulte la section sur l’isolation).

Assure-toi que le débit d’air frais est bien réparti dans l’espace, en évitant d’avoir des zones trop froides ou trop chaudes (près des fenêtres, des portes, etc.). Si ton climatiseur est
équipé de grilles de ventilation orientables, oriente-les vers le plafond car l’air froid descend.

Fais attention à la classe énergétique de ton nouveau climatiseur : la classe A englobe les
appareils moins gourmands en énergie et la classe G les plus gourmands.
 Fais correctement installer ton système et fais-le entretenir régulièrement.

Entrepose ton système de climatisation dans une zone bien ventilée, à l’extérieur du bâtiment, à l’abri des rayons du soleil.

Pour les climatiseurs conçus pour une seule pièce, entrepose le système près d'une fenêtre
ou sur un mur à proximité du centre de la pièce, dans la partie la plus sombre de la maison.
Nettoie et vérifie ton climatiseur tous les 2-3 mois. Des filtres et des serpentins sales peuvent
bloquer le débit d’air normal et dégrader la capacité d’absorption de l’évaporateur, réduisant ainsi l’efficacité de ton système. Les économies réalisables sont de 3 % à 10 %.
39
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Qu’est-ce qui peut produire un sentiment d’inconfort thermique ?
………………………………………………………………………………………
Quel est le caloporteur le plus souvent utilisé dans les systèmes de chauffage ?
………………………………………………………………………………………
Explique comment fonctionne une pompe à chaleur ?
……………………………………………………………………………………….
Pourquoi le coefficient de chauffage de la pompe à chaleur doit être supérieur à 1 ?
……………………………………………………………………………………….
Quels sont les noms des composants du système de chauffage solaire ?
……………………………………………………………………………………….
Quels sont les trois principaux facteurs qui ont une influence sur le confort thermique ?
– ........................ – ........................... – ............................
À quelle température doit être réglé un climatiseur en été pour que les habitants se sentent
à l’aise et évitent les chocs thermiques ? .....................
Dans un système de climatisation, quel appareil/élément consomme de l’électricité ?
(Coche la bonne réponse)
Compresseur

Évaporateur

Condenseur

Réponses sur le manuel des professeurs
Lien Internet
http://www.rerc-vt.org/solarbasics.htm
http://www.price-hvac.com/media/trainingModule.aspx
http://www.idae.es/
Références
Greg Pahl: Natural Home Heating: The Complete Guide to Renewable Energy Options, Chelsea Green Publishing, 2003
ASHRAE, Fundamentals Handbook (SI), GA, ASHRAE, 2001, Atlanta.
Moran, M. J. and H. N. Shapiro, Fundamentals of Engineering Thermodynamics: SI
version, John Wiley & Sons, Inc., 2006.
A.A. VV. : Guía Práctica de la Energía. Consumo Eficiente y Responsable (Practical
Guide for Energy: Efficient and Responsible Consumption), Instituto para la
Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE), 2007, Madrid.
40
Points clés :








Le confort thermique est l’un des facteurs les plus importants fournissant aux personnes un environnement intérieur optimal.
Le meilleur moyen de garantir un confort thermique sans augmenter la consommation
d’énergie est de suivre strictement les recommandations – en matière de température
notamment – en évitant de surchauffer ou de surclimatiser l’habitat.
Il existe différentes possibilités et combinaisons de source de chaleur et d’éléments
chauffants. Il est important de choisir la combinaison optimale et le réglage qui
convient.
Les opportunités d’utiliser efficacement les sources d’énergie renouvelables – solaire,
biomasse, pompes à chaleur – sont élevées.
En été, les climatiseurs font grimper les factures d’énergie des usines, des hôtels, des
hôpitaux, des bâtiments institutionnels, des écoles etc. de la plupart des pays les plus
chauds d’Europe.
Le rôle d’un système de climatisation ou de rafraîchissement est de transporter la chaleur d’un endroit à un autre moyennant quelques opérations qui nécessitent de l’électricité. C’est comme un échange où l’air chaud est absorbé à l’intérieur de la maison,
puis transporté à l’extérieur pour être libéré.
La température à laquelle doit être réglé un climatiseur en été est comprise entre 23ºC
et 25ºC (la dernière étant optimale). Pour chaque degré de température en dessous de
la température de confort, tu consommes 8 % d’énergie en plus.
La plupart du temps, un ventilateur produit la même sensation de confort qu’un climatiseur. Il permet d’obtenir un confort thermique de 3°C à 5°C en dessous de la température ambiante et consomme moins d’électricité.
41
4 Production d’eau chaude domestique
La production d’eau chaude domestique est généralement le deuxième poste de dépense dans la
consommation calorifique du foyer. La consommation de chaleur dépend des habitudes de l’utilisateur et diffère dans chaque pays et chaque ménage.
Remarques: La consommation minimale est environ de 40 litres par personne et par jour,
ce qui équivaut à environ 2 kWh. La consommation moyenne est environ de 3,4 à 4 kWh
par personne et par jour (ce chiffre inclut les pertes dans la tuyauterie).
Dans les foyers à système de chauffage central, la même source est utilisée pour le chauffage et
la production d’eau chaude. Dans les foyers à système de chauffage local, l'électricité est la
source la plus employée.
Remarques: Afin d’éviter les pertes de chaleur, la canalisation doit être aussi courte que
possible et bien isolée. La température doit se situer entre 45 et 60 °C environ.
Durant la période de chauffage, l'eau chaude domestique est généralement produite en même
temps que le chauffage. En été, l’eau est produite séparément car le potentiel de l’appareil de
chauffage n’est pas utilisé dans son intégralité. En particulier, le rendement d'un vieil appareil de
chauffage peut chuter jusqu’à 40 %, tandis que les appareils de chauffage modernes peuvent
commuter en mode été, ainsi le rendement peut être supérieur ou égal à 80 %.
Tableau 1: Quelle quantité d’eau potable nécessitons-nous/consommons-nous ?
Lavage des mains
3à6l
37 °C
0,1 à 0,2 kWh
Soins corporels quotidiens
9 à 12 l
37 °C
0,3 à 0,4 kWh
Vaisselle (1 personne)
Douche
Bain
Lavage des mains
4à7l
30 à 50 l
150 à 180 l
3à6l
60 °C
37 °C
27 °C
37 °C
0,3 à 0,5 kWh
1,0 à 1,7 kWh
5,0 à 6,0 kWh
0,1 à 0,2 kWh
4.1 Types d'appareils de chauffage de l'eau
Il existe plusieurs systèmes de production d'eau chaude – chauffe-eau instantané ou système à
accumulation, chauffage direct ou indirect. Et ils peuvent tous être classés par source d'énergie.
Le chauffage direct suppose que l'eau est en contact avec la source thermique (électricité,
flamme, etc.). Le chauffage indirect suppose que l'eau destinée à la consommation est chauffée
via un échangeur thermique.
Le système à accumulation est le plus ancien système de production d’eau potable. L'inégalité
entre la consommation et la production est comblée par l’accumulation. Lorsqu’un appareil de
chauffage à combustible solide est incontrôlable, le système à accumulation est même exigé. Le
calcul des dimensions adéquates du réservoir d’accumulation dépend du temps de chauffage de
l'eau et de l’utilisation que tu lui réserves. C’est à partir de son utilisation que tu peux calculer
l’accumulation. Ce type de chaudière nécessite du temps au démarrage. L’inconvénient est que
les pertes de chaleur peuvent être assez élevées (pour les nouveaux modèles, celle-ci est indiquée
sur l’étiquette énergie).
42
Lors de l’utilisation d’un appareil de chauffage instantané, l’eau se réchauffe au contact de la
surface de transmission de chaleur. Les appareils de chauffage instantané ne sont pas conçus
pour des endroits où la consommation d’eau est fréquente et correspond à des petites quantités
(par exemple, la salle de bain, où tu te laves les mains). La température change en fonction du
débit, ce qui peut parfois poser problème. Le démarrage de ce type d’appareil de chauffage est
rapide, mais ce type d’appareil est assez sensible à l'eau dure.
4.1.1 Appareils à accumulation électrique
Le chauffage électrique correspond généralement au chauffage direct. Dans ce type d'appareil,
l'eau est généralement chauffée pendant la nuit, lorsque l'électricité coûte moins chère. Ainsi, les
avantages de ce type d’appareil sont le bas prix de l'énergie électrique ainsi que la faible puissance. Le serpentin de chauffe relié au système de chauffage peut être installé dans le réservoir
d’accumulation, pour permettre quand arrive l’hiver de chauffer l’eau au moyen de la chaleur
produite par la chaudière. Ce type d’appareil est appelé chaudière combinée (ou « combi »).
L’inconvénient est le volume d’eau limité que tu peux chauffer. Lorsque la totalité de la réserve
est épuisée, tu dois attendre assez longtemps (parfois le lendemain) pour avoir à nouveau de
l’eau chaude.
4.1.2 Appareils électriques instantanés
Ce type d’appareil est généralement installé sous l’évier. Lorsque tu utilises ce type d’appareil,
l’eau chaude est disponible à tout moment, mais sa puissance nominale est assez élevée. Par
conséquent, il a besoin de meilleurs disjoncteurs, ce qui induit des factures et des coûts plus élevés.
4.1.3 Appareils instantanés au gaz
Autrefois, ce type d’appareil était courant. De nos jours, on utilise généralement les appareils à
accumulation au gaz. Le principal avantage de ce type d'appareil est la simplicité de leur structure et de leur fonctionnement, ainsi que leurs dimensions réduites. En revanche, leur rendement
est faible et la température varie en fonction du débit.
4.1.4 Appareils à accumulation directe au gaz
Ce type d’appareil ne présente pas l’inconvénient de l’appareil de chauffage instantané. La
puissance absorbée du brûleur peut être faible ;
la température ne dépend pas du débit et le rendement est élevé même si seule une petite quantité d’eau est utilisée. Mais il est plus gros et son
prix est plus élevé. Par rapport à un appareil de
chauffage électrique, l’appareil de chauffage à
gaz peut fonctionner toute la journée, la puissance absorbée est plus importante, ainsi les dimensions peuvent être plus petites. Ce chauffeeau peut également être connecté à l’appareil de chauffage ou il existe sur le marché un grand
nombre d’appareils de chauffage à accumulation intégrée.
4.1.5 Appareils à accumulation indirecte au gaz
Ces appareils se branchent à l’appareil de chauffage à gaz et chauffent l’eau via l’échangeur installé à l’intérieur du réservoir. Cette solution convient lorsque tu utilises d’autres sources de
chauffage en plus de l’appareil de chauffage à gaz.
43
4.1.6 Autres possibilités
L’accumulation avec échangeur thermique est le système universel de chauffage de l’eau et peut
être utilisé avec toute autre source d’énergie telles que les combustibles fossiles, la biomasse, le
bois, l’énergie solaire, la pompe à chaleur, etc. L’énergie géothermique peut également être employée. De nos jours, on utilise des échangeurs à contre-courant, mais il est généralement préférable d’accumuler de l’énergie dans l’eau. Avec un système solaire ou une pompe à chaleur, l’accumulation s’impose.
4.2 Trucs et astuces pour économiser l’eau et l’énergie
Payer des factures, surtout lorsque les prix ne cessent d’augmenter, n’est jamais agréable. Ainsi,
il est préférable d’économiser l’énergie et l’eau. En réalité, tu fais deux fois plus d’économies –
en économisant l’eau mais aussi l’énergie nécessaire pour le chauffage. La production d’eau potable représente environ 25 % de la consommation d’énergie.
Remarques: La première étape consiste à empêcher toute fuite d’eau chaude. Une fuite
de 10 gouttes d’eau par minute représente une perte de 40 litres d’eau par semaine .
La prochaine étape consiste à réduire la consommation. Il existe de nombreuses possibilités. Tu
hésites entre prendre une douche et prendre un bain ? La douche rapide est plus économique car
elle consomme trois fois moins d’eau qu’un bain. Utiliser le pommeau de douche pour te laver
les mains ou faire la vaisselle peut également économiser l’eau, par l’enrichissement de l’eau en
air et donc du débit plus élevé qui en résulte. Avec un pommeau de douche économique, tu peux
économiser de 30 à 35 % d’eau potable. Utiliser un robinet mitigeur réduit le temps de réglage
de la température et permet d’économiser environ 20 % de l’énergie nécessaire pour le chauffage
de l'eau. En appliquant l’ensemble de ces principes, tu peux économiser entre 30 et 40 % de l’énergie nécessaire pour le chauffage de l’eau, soit environ 7 à 10 % de la consommation d’énergie
d’un ménage. Cela n’est pas négligeable.
Examinons donc en détail les économies potentiellement réalisables :
Le mélangeur
Une grande perte d’eau et d’énergie est liée au temps de mélange de l’eau du robinet. Une quantité considérable d’eau est débitée sans être utilisée, le temps d’obtenir une eau à bonne température. Mais il existe une astuce toute simple : ouvre d’abord le robinet d’eau chaude et attends
qu’elle s’écoule. Ouvre ensuite le robinet d’eau froide, qui a une température de 20 °C environ,
dans la mesure où elle a été chauffée dans les canalisations et mélange-la à l’eau chaude. Après
un instant, l’eau froide (10 °C) afflue du robinet et abaisse la température. Pour le lavage des
mains, cela n’a aucune importance ; pour prendre une douche, augmente simplement la température. Quand on a fini, on ferme d’abord le robinet d’eau chaude. Cela peut paraître exagéré mais
dans les foyers avec des enfants en bas âge, on compte des milliers de litres passés à régler la
température de l’eau. En économisant un décilitre ou un litre d’eau par lavage, on peut économiser plusieurs mètres cubes d’eau par an.
Robinet mitigeur
Le problème du mélangeur est en partie résolu en utilisant un robinet mitigeur. Lorsque on utilise
ce type de robinet, on doit apprendre à connaître quelle position du mitigeur permet d’obtenir
une eau à bonne température. Quand on lave la vaisselle, il est utile de fermer le robinet à plusieurs reprises, le temps de nettoyer la vaisselle, avant d’ouvrir le robinet à nouveau.
Autre conseil : un mitigeur court ne permet pas de régler aisément le débit d’eau. Le réglage est
généralement aventureux. Ainsi, il est préférable d’acheter un robinet avec un mitigeur plus long.
La solution idéale est d’utiliser un robinet thermostatique dans tout l’appartement, car on peut
44
régler la température, puis le débit d’eau plus simplement. Plus besoin de se préoccuper de l’eau
chaude.
Des canalisations plus courtes
En déplaçant l’appareil de chauffage de la cave à la salle de bain ou aussi près que possible de
celle-ci, on peut réduire les pertes de chaleur dans les canalisations. De nos jours, la salle de bain
devient la pièce représentative de l’appartement et les architectes ne veulent y voir une chaudière
à l’intérieur, mais on peut simplement la placer dans la buanderie.
Changer ses habitudes
Prendre une douche rapide au lieu d’un bain peut économiser environ 70 % de l'eau. Cela ne veut
pas dire qu’il faut complètement renoncer à un bain relaxant. Un bain requiert environ 150 litres
d’eau tandis qu’on n’a besoin que de 50 litres d’eau pour une douche.
Réduire le gaspillage
Nous gaspillons généralement l’eau et la laissons couler dans les canalisations parce que nous ne
fermons pas le robinet lorsque nous nous savonnons les mains, nous brossons les dents, nous
shampouinons les cheveux ou nous rasons, etc. Voici également un bon exemple de gaspillage
courant. Nous nous lavons généralement les mains dans une petite quantité d’eau froide, puis
nous ouvrons le robinet d’eau chaude, mais l’eau qui s’en écoule est encore à 20 °C. Cependant,
nous avons souvent terminé lorsque l’eau chaude arrive. Nous fermons alors les robinets en laissant l’eau chaude s’évacuer à perte dans les canalisations. Par conséquent, essaie de te laver les
mains avec de l’eau froide puisque cette eau qui provient également des canalisations, a donc été
chauffée à 20 °C. Un autre conseil pour réduire le gaspillage d'eau est d’utiliser des gants jetables pour les travaux salissants et des gobelets pour se brosser les dents ou se raser.
4.3 Chauffe-eau solaire
Remarques: Ce type de production d’eau domestique correspond à l'usage le plus courant de l’énergie solaire. Le principal avantage est l’accessibilité de l’énergie solaire et
le faible coût d’exploitation de ce système dont l’installation est facultative.
Mais les coûts d’investissement sont assez élevés et ne seront amortis qu’après une longue période, surtout que l’ensemble du système dépend de l’ensoleillement, qui est imprévisible.
Ces systèmes de chauffage solaire actifs accumulent l’énergie du soleil dans un réservoir d’accumulation (par exemple, un réservoir d’eau, un bassin ou un réservoir de gravier). Cette énergie
accumulée est ensuite généralement utilisée pour le chauffage ou pour produire l’eau chaude domestique. Mais comme le dit la règle, une accumulation plus importante suppose des coûts plus
élevés. Le système solaire doit être branché à d’autres sources de chaleur (par exemple, chaudière à gaz, chaudière électrique, etc.) en cas d’ensoleillement faible voire nul (temps nuageux,
nuit, etc.). En été, le caloporteur peut être l’eau mais tout le reste de l’année, un liquide antigel
doit être utilisé.
Remarques: avantages de la production solaire d’eau chaude:
 elle fournit de 50 % à 70 % de tes besoins annuels en eau chaude
 sa durée de vie est de 20 à 30 ans
 le chauffe-eau solaire réduit de moitié tes factures annuelles d'eau chaude
 l’eau chaude estivale est pratiquement fournie en totalité
 elle fonctionne même par temps nuageux
 elle est facilement prévisible
45
1.
2.
3.
Quelle est la température adéquate pour l’eau chaude domestique ?
………………………………………………………………………………………..
Qu’est-ce qui consomme le moins d’eau ?
Prendre un bain 
Prendre une douche 
Quelle proportion d’eau chaude domestique peut être produite annuellement par un
système de chauffage solaire ?
……………………………………………………………………………………...............
….. ………………………………………………………………………………………..
Riferimenti
Greg Pahl: Natural Home Heating: The Complete Guide to Renewable Energy Options, Chelsea
Green Publishing, 2003
Web links
http://www.engineeringtoolbox.com
http://www.rerc-vt.org/solarbasics.htm
http://www.diydoctor.org.uk/projects/domestic_hot_water_systems.htm
Punti chiave:
 La preparazione di acqua calda per uso domestico è in genere la seconda voce per
importanza nei consumi energetici di una famiglia
 Il consumo minimo è di circa 40 litri a persona e al giorno, cioè circa 2 kWh. Il consumo medio è di circa 3,4 – 4 kWh a persona al giorno
 Nel periodo estivo sorge il problema della dispersione di calore dalle tubazioni che si
trasforma in accumulo termico interno. Ad evitare dispersioni, le tubazioni dovrebbero essere il più corte possibile e ben isolate e la temperatura dovrebbe essere intorno
ai 45-60°C.
 Il primo passo è impedire tutte le dispersioni di acqua calda. Uno sgocciolio di 10
gocce al minuto significa sprecare 40 litri la settimana.
 Si risparmia facendo brevi docce, poiché si utilizza solo un terzo dell’acqua rispetto
ad un bagno e utilizzare un diffusore come quello della doccia per lavarsi le mani o i
piatti può anche portare a risparmi, poiché l’acqua arricchita di aria produce un flusso più abbondante.
 Esiste una buona possibilità di utilizzare efficacemente fonti rinnovabili, specialmente l’energia solare.
46
5 Éclairage





Obiettivi didattici: Objectif dans ce chapitre, découvrir :
l’importance de la lumière pour l’être humain ;
l’utilisation de la lumière artificielle et de la lumière du
jour ;
les sources potentielles de lumière artificielle ;
la lumière, la façon de la mesurer et les recommandations relatives à son intensité dans les bâtiments.
Nous avons besoin d’un éclairage adapté pour voir et travailler. L’exigence principale pour l’espace intérieur (de ce point de vue) demeure le confort visuel.
Définition: Cela signifie que l’environnement
lumineux doit satisfaire les besoins physiologiques, psychologiques et esthétiques de l’être humain
L’éclairage comprend l’utilisation tant de sources de lumière
artificielle, telles que les lampes, que de l’éclairage naturel des
intérieurs par la lumière du jour.
Remarques: La lumière du jour est vitale pour l’être humain. Sans stimulation quotidienne par la lumière du jour, la vision humaine peut se dégrader. Ainsi, la lumière du
jour (à travers les fenêtres, les lucarnes, etc.) doit être utilisée comme principale source
d’éclairage durant la journée dans les endroits où les individus vivent ou travaillent
Lorsqu’il est impossible d’utiliser la lumière du jour, tu peux avoir recours à un éclairage mixte
ou dans le pire des cas, à la lumière artificielle uniquement.
Remarques: L’utilisation de la lumière du jour dans la journée diminue également la
demande d’énergie ainsi que son coût.
Afin de garantir l’illumination requise d’un espace, le recours à la lumière
artificielle est généralement indispensable. Ainsi, la lumière artificielle
constitue un élément majeur de la consommation d’énergie, représentant
une part importante de toute l’énergie consommée dans le monde.
Aujourd’hui, la lumière artificielle est le plus couramment fournie par les
lampes électriques, mais l’éclairage au gaz, à la bougie ou à la lampe à
huile, autrefois utilisés, continuent de l’être aujourd’hui dans certains cas.
Un éclairage adapté améliore la performance au travail ou le cadre de travail, tandis qu’un mauvais éclairage
entraîne le gaspillage d’énergie et des
effets néfastes sur la santé. L’éclairage intérieur fait partie
des installations ou du mobilier et est au centre du design
intérieur. L’éclairage demeure également une composante
intrinsèque du paysage.
47
5.1 Lumière du jour
Les rayons directs du soleil ou la lumière du soleil diffusée dans le ciel sont les sources de la lumière du jour. L’intensité et la couleur de la lumière du jour varient au cours de la journée et de
l’année et dépendent également de la latitude géographique ainsi que des conditions climatiques.
La lumière du jour fait partie des principaux facteurs environnementaux et a un impact considérable sur les conditions physiques et psychologiques de l’homme. Il en découle ainsi certaines
exigences qualitatives et quantitatives en matière de normes et de recommandations.
Le critère quantitatif est le niveau d’intensité de la lumière du jour. Le flux lumineux, la trajectoire de la lumière, la régularité de l’illumination et les niveaux de luminosité et d’éblouissement traduisent, quant à eux, sa qualité. L’éblouissement est causé par un niveau de luminosité ou un contraste élevé (par exemple, des fenêtres de toit orientées vers le ciel). Ainsi, il s’avère nécessaire d’orienter les rayons directs de la lumière du jour dans
les espaces intérieurs. Il existe différentes façons de les réguler. Tu dois
choisir les instruments économiques les mieux adaptés.

Protections de fenêtre fixes – situés sur la face extérieure de la fenêtre (par exemple, stores
de terrasse)

Protections de fenêtre mobiles – (par exemple, store de fenêtre, rideaux, stores de terrasse
mobiles) réglables en fonction des besoins et adaptés aux deux faces de la fenêtre. À l’extérieur, ils occultent également les rayons du soleil.
5.2 Éclairage artificiel
L’éclairage artificiel est assuré par les sources de lumière artificielle lorsque la lumière du jour
fait défaut. Dans les espaces intérieurs, les sources modernes de lumière peuvent recréer un
éclairage identique à la lumière du jour.
Remarques: L’intensité de la lumière agit sur l’activité visuelle. Faible pour les activités basiques et élevée pour les activités visuelles avancées. La lumière doit aussi
recréer un cadre agréable et adapté.
L’éclairage se compose généralement d’un éclairage central et d’un éclairage local. Il existe un principe de base concernant l’agencement de la lumière – la lumière doit se trouver là où elle est nécessaire (par exemple, au
sol, sur l’espace de travail, etc.). Le mode d’éclairage est également important. Il peut être direct, semi-direct, mixte ou indirect.
Un éclairage direct suppose que la lumière se réfléchit
sur l’espace de travail ou sur le sol. Celui-ci utilise une
lumière pleinement diffuse, ce qui est très économique,
mais elle crée des ombres noires aux contours marqués qui causent l’éblouissement. Le plafond et la partie supérieure du mur sont également sombres.
Un éclairage semi-direct suppose que la source émet de la lumière tant vers
48
le sol que vers le plafond ou les murs. La pièce semble plus
confortable. La lumière réfléchie du plafond atténue les ombres
et l’éblouissement est alors plus supportable. L’éclairage semidirect est optimal et est le plus souvent utilisé.
Un éclairage mixte diffuse la lumière dans toutes les directions,
ainsi l’illumination de toutes les surfaces (sol, plafond, murs)
est homogène.
Un éclairage indirect suppose que la lumière se réfléchit sur le
plafond et la partie supérieure des murs. Le plafond lumineux semble être la source mais il diffuse une lumière moins intense, ainsi la pièce entière est éclairée uniformément sans provoquer
d’éblouissement. L’inconvénient de ce système d’éclairage est que la réflexion engendre d’importantes pertes de lumière. .
5.2.1 Sources de lumière
Il existe deux grandes catégories de sources – thermiques et luminescentes. Pour les sources thermiques (par exemple, le soleil, l’ampoule électrique courante), la lumière est produite grâce à la
chaleur à très haute température. Pour les sources luminescentes (les ampoules néons), la lumière
provient de la luminescence.
Il existe une liste de données techniques caractérisant la source et déterminant la quantité et la
qualité de la lumière :

la tension (V)

la puissance (W)

le flux lumineux (lm)

le lumen par watt (lm/W)

la température (K).
Les ampoules électriques sont les sources de
lumière les plus fréquentes mais les moins économiques. Seuls 3 à 4 % environ de l’énergie produite sont transformés en lumière, le reste de chaleur perdu. L’avantage est leur faible coût ainsi
que leur facilité d’utilisation qui ne nécessite pas l’installation de dispositifs complémentaires.
Le rendu de couleur est très agréable et ressemble à la lumière du jour. La durée de vie est assez
courte (environ 1 000 heures). La puissance varie entre 15 et 200 W et le lumen par watt de 6 à
16 lm/W.
La lampe halogène est une source de lumière assez récente. Par sa forme,
elle est préférée pour un éclairage décoratif et intime. Le lumen par watt
est plus élevé, de 11 à 25 lm/W et sa durée de vie est plus longue, de
2 000 à 3 000 heures environ. Ce type de lampes est fabriqué en deux
modèles, le modèle basse tension (12 V) d’une puissance de 5 à 75 W, et
le modèle à tension secteur d’une puissance de 60 à 2 000 W. Elle présente l’index de couleur le plus complet, toutes sources confondues. Lors
de son utilisation, n’oublie pas que cette
source est adaptée aux basses tensions, que sa température est élevée et qu’elle chauffe la pièce.
De nos jours, la lampe néon classique est la plus courante. Elle
appartient aux sources basse pression. La lumière est produite par
incidence de la lumière UV sur la couche de luminophore qui recouvre le côté interne de la lampe néon. Cette lampe est fabriquée
en plusieurs tons de couleur, allant de rose à « lumière du jour ».
49
L’index de couleur est assez bon. Le lumen par watt est plus élevé, de 35 à 60 lm/W
et sa durée de vie est assez longue, allant de 5 000 à 8 000 heures. Mais le fait de
l’allumer et de l’éteindre fréquemment réduit sa durée de vie.
Il existe quelques inquiétudes à propos des effets négatifs de ces lampes sur l’organisme (maux de tête, sécheresse de l’œil, chute de cheveux, etc.) mais la recherche a
prouvé que ces craintes restent infondées.
Il existe deux types de lampes néons : linéaire et compacte. Les sources linéaires
sont d’une longueur de 60, 120 et 150 cm, soit avec stabilisateur inductif (INDP) et démarreur de
fusible à 230 V, soit sans démarreur avec stabilisateur électrique (ELP). Ces sources ont une durée de vie environ 10 fois plus longue et une puissance 5 fois plus élevée que les ampoules courantes. L’ampoule fluocompacte est la plus moderne. Certains types de ces sources sont produits
au moyen du même fil que les ampoules courantes de façon à ce que les ampoules puissent être
remplacées facilement. Leur durée de vie est environ 8 fois plus longue et leur puissance environ
6 fois plus élevée que celles des ampoules classiques.
Tableau 1 :
quelle quantité d’énergie peut être économisée en remplaçant les ampoules classiques par des lampes néons ?
Type de source de remplacement
Économies
Ampoule néon linéaire Ø 38 mm avec INDP
62 %
Ampoule néon linéaire Ø 26 mm avec INDP
72 %
Ampoule néon compacte avec INDP
76 %
Ampoule néon compacte avec ELP
79 %
Ampoule néon linéaire Ø 26 mm avec ELP
82 %
Ampoule néon linéaire Ø 16 mm avec ELP
88 %
* Il s’agit du pourcentage d’énergie non utilisée.
5.2.2 Lampes
Les lampes représentent également une grande partie des sources d’éclairage. Différentes sources nécessitent différentes lampes, par exemple les lampes pour les ampoules néons linéaires ont
une forme et une structure différentes des lampes pour ampoules ordinaires. Les lampes se composent d’une partie éclairage et d’une partie structure. La partie éclairage peut être un diffuseur
(lequel diffuse la lumière), un réflecteur (lequel réfléchit la lumière) ou
un réfracteur (lequel réfracte la lumière). La lampe se caractérise par sa
performance, c'est-à-dire, le rapport entre le flux lumineux (lumen) de la
lampe et le flux lumineux de la source. Les lampes ouvertes à leur base
offrent une meilleure performance. L’éblouissement provenant de la
source visible est un problème courant des lampes. Les sources de lumière doivent être couvertes de façon à ce qu’elles ne puissent être vues
depuis les angles habituels. Bien choisir ta lampe augmente ta productivité au travail, procure un plus grand confort et contribue à une meilleure
vision et santé.
5.2.3 Consommation d’énergie
La lumière artificielle constitue une part considérable de toute l’énergie électrique consommée
dans le monde. Dans les foyers et bureaux, 20 à 50 % de l’énergie totale consommée est due à
50
l’éclairage. Mais surtout, pour certains bâtiments, plus de 90 % de l’énergie utilisée pour l’éclairage peut représenter une dépense inutile liée au suréclairage. Le coût de ce dernier peut être
considérable. Une simple ampoule de 100 W fonctionnant seulement 6 heures par jour peut revenir à plus de 28 € par an (le calcul est le même pour tout autre appareil électrique). Ainsi, de nos
jours, l’éclairage représente une composante majeure de l’utilisation de l’énergie, en particulier
dans les grands immeubles de bureaux où il existe plusieurs alternatives d’utilisation de cette
énergie.
Plusieurs stratégies sont disponibles pour minimiser les besoins énergétiques d’un bâtiment :
 établir un cahier des charges des besoins en éclairage pour chaque espace donné.
 faire une analyse de la qualité de l’éclairage pour s’assurer que ses composantes néfastes (par
exemple, l’éblouissement ou un mauvais spectre de couleur) n’altèrent pas le cadre architectural.
 intégrer l’aménagement de l’espace et l’architecture intérieure (y compris le choix des surfaces intérieures et des géométries) au design d’éclairage.
 recourir à un design moderne qui ne dépense pas d’énergie inutilement.
sélectionner des installations et des types de lampe qui font appel à la meilleure technologie disponible en matière d’économie d’énergie.
Remarques:
 sensibiliser les occupants de l’immeuble à une utilisation plus économique du matériel d’éclairage.
 entretenir les systèmes d’éclairage en vue de réduire le gaspillage d’énergie.
 utiliser l'éclairage naturel – certains grands entrepôts sont construits avec de nombreuses fenêtres en plastique soufflé, ce qui évite, dans bien des cas, de recourir à la
lumière artificielle en intérieur durant plusieurs heures de la journée.
5.3 Exercice/Question
1.
Quels sont les critères quantitatifs et qualitatifs de la lumière ?
………………………………………………………………………………………..
2. Pourquoi est-il nécessaire de réguler les rayons directs de la lumière du jour dans les espaces
intérieurs ?
………………………………………………………………………………………..
3. Qu’est-ce que l’éclairage direct ?
……………………………………………………………………………………….
4. Quelles données techniques caractérisent la source de lumière ?
……………………………………………………………………………………….
Réference
Fetters, John L.: The Handbook of Lighting Surveys & Audits, CRC Press, 1997
51
Liens Internet
http://www.iesna.org/
http://www.enlighter.org/
http://www.newbuildings.org/ALG.htm
http://www.lrc.rpi.edu/
http://www.homeenergy.org/archive/hem.dis.anl.gov/eehem/97/970109.html
http://www.lightingmanual.com/
http://www.vgklighting.com/
Points Clés :




Nous avons besoin d’un éclairage adéquat pour voir et travailler. La lumière du jour (à travers les fenêtres, les lucarnes, etc.) doit être utilisée comme principale source d’éclairage
durant la journée dans les endroits où les individus vivent ou travaillent.
L’intensité de la lumière (illumination) agit sur l’activité visuelle. Faible pour les activités
basiques et élevée pour les activités visuelles avancées. Cela est fortement lié à la puissance électrique et à la consommation des sources artificielles de lumière : haute intensité
dit haute puissance et haute consommation énergétique.
Il est possible d’économiser 60 à 80 % d’énergie en remplaçant les ampoules classiques
par des lampes néons.
Le moyen le plus simple et le plus évident de mettre fin au gaspillage d’énergie est d'éteindre les lumières lorsqu’elles ne sont pas nécessaires.
52
6 Appareils électriques et électroniques (et appareils solaires photovoltaïques)
Objectif d’apprentissage : Dans ce chapitre, tu vas découvrir :

les unités de mesure de l’électricité et les moyens permettant de la mesurer ;

l’étiquette énergie des appareils électriques ;

les caractéristiques des appareils domestiques les plus courants et la façon dont
les utiliser pour économiser de l’énergie
6.1 Présentation
Dans nos maisons, nous sommes entourés de toutes sortes de matériels électriques et électroniques que nous utilisons régulièrement pour répondre à nos besoins. Nous considérons leur utilisation si essentielle que nous oublions parfois leur coût énergétique.
En Europe, les appareils électriques représentent environ 8 % de la consommation énergétique
habituelle d’un foyer.
Remarques: Le pourcentage est beaucoup plus élevé si on observe la consommation
d’électricité d’un foyer : l’électricité consommée par les appareils et les éclairages entièrement électriques représente environ 55 % de l’électricité utilisée par les foyers.
Les appareils incluent les six appareils très gourmands en énergie (réfrigérateurs, congélateurs,
lave-linge, lave-vaisselle, télévisions et sèche-linge) et beaucoup d’appareils plus petits.
Les appareils principaux incluent :

Réfrigérateurs et congélateurs

Lave-linge et sèche-linge

Lave-vaisselle

Chauffe-eau

Sèche-cheveux

Climatiseur(s)

Fours électriques
Home electricity consumption Consommation électrique d’une maison
Mis à part le prix d’achat, qui est ceDishwashers 3% Lave-vaisselle 3 %
pendant un critère généralement déterLighting 18% Éclairage 18 %
minant, une attention particulière doit
Refrigerators and Freezers 20% Réfrigérateurs et congélateurs 20 %
être portée au coût de fonctionnement
Water and space heating 15% Chauffage et eau chaude sanitaire 15 %
des appareils pendant leur durée de TV & Electronic equipment 13% Télévision et appareils électroniques 13 %
vie, c’est-à-dire au prix de la facture Washing machines and dryers 10% Lave-linge et sèche-linge 10 %
énergétique mensuelle sur plusieurs Electric ovens & Microwaves 8% Fours électriques et fours à micro-ondes 8 %
Small electrical appliances 7% Petits appareils électriques 7 %
années (selon la durée de vie) due à
Others 6% Autres 6 %
leur consommation en électricité. Les
modèles économes en énergie coûtent généralement cher à l’achat mais ils permettent de réaliser
des économies d’énergie importantes (et donc d’argent).
53
Connais-tu l’étiquette énergie ?
L’un des objectifs principaux de l’étiquette énergie européenne est d’aider les consommateurs à prendre des décisions en connaissance de
cause lors de l’achat d’appareils consommateurs d’énergie. Il s’agit également d’encourager les fabricants à améliorer la performance énergétique de leurs produits.
L’étiquette énergie est obligatoire pour un groupe de produits uniquement : les ampoules, les voitures et la plupart des appareils électriques
(ex. réfrigérateurs, poêles, lave-linge, comme définis ci-dessus). Les
autres appareils, qui sont généralement moins puissants, ne sont pas définis par l’étiquette énergie. Certains le sont : les grille-pain, les ventilateurs, les fers à repasser, les mixeurs, etc.
Définition: L’étiquette énergie est un autocollant qui fournit des informations facilement identifiables sur la consommation d’énergie et la performance des produits. Elle doit être posée de manière visible sur les nouveaux appareils en exposition.
L’un des éléments importants de l’étiquette énergie est l’échelle des classes d’efficacité énergétique, qui fournit un indice simple composé d’un code de lettres et de
couleurs allant du vert et de la lettre A, soit la classe la plus efficace en énergie, au
rouge et à la lettre G, soit la classe la moins efficace.
.
Le chiffre de la consommation énergétique indique les unités d’électricité utilisées en kWh pour
permettre aux consommateurs de comparer les modèles.
Cas des réfrigérateurs/congélateurs :
En partant de la lettre A, chaque lettre indique une consommation d’électricité 10 à 20 % supérieure à celle correspondant la lettre qui précède. Donc on peut voir, par exemple, qu’un congélateur de classe A
consomme 55 % de l’énergie nécessaire à un congélateur identique de
classe D (45% d’énergie en moins). Un réfrigérateur de classe G,
quant à lui, consomme 125 % de l’énergie nécessaire à un réfrigérateur identique de classe D.
Pour les appareils de froid (réfrigérateurs, congélateurs, etc.), deux
rangs peuvent être ajoutés en haut de l’échelle : les classes A+ et A++, qui indiquent une
consommation d’électricité relative encore plus basse.
Si tu considères que la vie utile d’un appareil électrique domestique est de plus de dix ans, tu
peux donc réaliser des économies très importantes.
A noter que l’étiquette énergie varie en fonction du type d’équipement électrique. Pour les appareils autres que les réfrigérateurs/congélateurs, l’étiquette n’est pas exprimée en pourcentage. Comment estime-t-on la consommation électrique d’un appareil?
Quelle quantité d’électricité les appareils utilisent-ils?
Pour rendre ta maison économe en énergie, tu dois commencer par comprendre où tu utilises
cette énergie. Tu peux réduire ta facture d’électricité de manière importante en te concentrant sur
les éléments pour lesquels tu consommes le plus d’électricité.
Mais pour y parvenir, il faut connaître les deux principes de base!
54
1. Puissance électrique
La consommation électrique d’un appareil dépend tout d’abord de sa
« puissance électrique » ou puissance en watts, c’est-à-dire l’énergie maximum consommée par l’appareil. Tu peux voir la puissance en watts de la
plupart des appareils, inscrite en dessous ou au dos de l’appareil, ou sur sa
plaque signalétique.
Elle est en général exprimée en watts (W) ou en kilowatts (kW)
(rappelle-toi que 1 kilowatt (kW) = 1 000 watts)
Donc, 500 watts est l’équivalent de 0,5 kW (obtenu par 500/1 000).
Voici quelques exemples de la puissance en watts de différents appareils électriques, tout en sachant qu’elle peut varier selon le type, la taille et les conditions de fonctionnement de l’appareil.
Appareil
Puissance en watts
Appareil
Puissance en watts
Cafetière (4/10 tasses)
700 – 1200
Climatiseur (pièce)
1000 +
Grille-pain
1000
Aquarium
50 – 1210
Mixeur
300
Déshumidificateur
800
Four à micro-ondes
700 – 1500
200
Fer à repasser
750 – 1200
Lave-linge
900
Couverture chauffante
Chauffe-eau
(150 litres)
Lecteur CD
Sèche-linge
2000 – 5000
120 – 160
Lave-vaisselle
1200 – 1500
Ordinateur de bureau + moniteur
Ordinateur portable
Ventilateur (table)
20 – 250
150 – 80
Ventilateur (plafond)
10 – 50
Télévision (48 cm /
64 cm)
Radio (stéréo)
Aspirateur
1200
Friteuse
1200
Sèche-cheveux
1000 +
Réfrigérateur
200 – 800
4500 – 5500
30
50
50 – 300
Tableau 6 : Puissances en watts d’appareils électriques les plus courants
2. Consommation électrique
Lorsque tu utilises de l’électricité en regardant la télévision (ou en la laissant allumée !) pendant
1 heure, tu utilises 150 watt-heures d’électricité.
Remarques: Autrement dit, la consommation
s’obtient en multipliant la puissance par la durée.
1 000 watt-heures équivalent à 1 kilowatt-heure (1 000
Wh = 1 kWh).
Il est cependant important de garder à l’esprit que, puis55
puissance
temps
que beaucoup d’appareils peuvent être réglés (par exemple, le son de la radio, la température
d’un climatiseur), la quantité réelle d’énergie consommée dépend des réglages de tous les appareils en fonctionnement. La puissance donnée représente la puissance maximum.
Cela signifie que si un appareil n’utilise pas sa puissance maximum en watts (par exemple, un
climatiseur qui n’est pas sur sa température maximum), l’électricité consommée n’est pas exactement équivalente à la puissance multipliée par la durée, elle est moins élevée. On obtient la
consommation d’électricité en multipliant le « facteur de demande »*, qui équivaut à 1
(fonctionnement à pleine puissance) ou moins (moins de puissance).
Calcul de la consommation :
Tu sais déjà que la consommation d’électricité d’un appareil électrique est
mesurée à l’aide d’une unité appelée « kilowatt-heure » (kWh).
Pour estimer la consommation d’électricité d’un appareil, suis les étapes
suivantes :
1.
Regarde sa puissance en watts (la plaque te donne la puissance installée en watts ou en kilowatts).
2.
Fais une estimation du nombre d’heures* durant lesquelles il est utilisé par jour (par exemple, télévision : 3 heures, réfrigérateur : 24 heures).
3.
Multiplie la puissance en watts par la durée en heure pendant laquelle l’appareil est utilisé
(fonctionnement par jour).
La formule est la suivante :
Puissance (kilowatts) x Durée (heures d’utilisation par jour) = Consommation d’énergie (kWh).
4.
5.
Puis multiplie la consommation quotidienne par le nombre de jours pendant lesquels l’appareil est utilisé pendant une semaine, un mois ou une année (selon la période de consommation que tu veux analyser).
Enfin, calcule le coût quotidien, mensuel ou annuel de fonctionnement de l’appareil en
multipliant la consommation d’énergie (kWh) par le prix de l’unité de kWh (par exemple,
environ 0,9 €/kWh).
La formule est la suivante :
Consommation d’énergie (kWh) x Prix de l’électricité (centimes d’€ / kWh) = Coût (€).
Exemples de calcul:

Fer à repasser :
Consommation d’électricité = (850 watts x 1 heure/jour x 3 jours/semaine x
4 semaines/mois) ÷ 1 000*
= 10,2 kWh/mois
Coût monétaire = 10,2 kWh × 0,13 €/kWh = 1,326 €/mois
(.........× 12 mois/année = 15,91 €/année).
56

Ordinateur personnel et moniteur :
Consommation d’électricité = (120 + 160 watts × 4 heures/jour × 365 jours/an)
÷ 1 000* = 408,8 kWh
Coût monétaire = 408,8 kWh × 0,13 €/kWh = 53,14 €/an.
*Rappel : 1 000 Wh = 1 kWh. Dans les formules ci-dessus, la division par
1 000 a permis de convertir les watt-heures (Wh) en kilowatt-heures (kWh), le
kilowatt-heure étant l’unité de mesure la plus adaptée pour exprimer la
consommation d'électricité. Observation : si, dans les exemples précédents, la
consommation d'électricité avait été exprimée en watts, le résultat aurait été de
10 200 Wh (pour le fer à repasser) et de 408 800 Wh (pour le PC et le moniteur). On obtiendrait alors des nombres plus importants et plus difficiles à lire !
Remarque: en Europe, le prix de l’électricité varie selon le pays. Reporte-toi à
ta facture d’électricité pour connaître le prix en vigueur dans ton pays !
Comment lire ma facture d’électricité?
Sur la facture figure généralement le prix du kilowatt-heure et le nombre
de kilowatt-heures consommés. Pour calculer le montant total à payer, il
suffit de multiplier ces deux facteurs, puis d’ajouter d’autres éléments
(taxes, frais administratifs, etc.).
Remarques: En Europe, le tarif domestique moyen est de
0,20 €/kWh, allant de 0,09 €/kWh (Bulgarie) à 0,32 €/kWh
(Danemark). Un ménage européen moyen consomme environ
4 500 kWh/an, ce qui représente, en moyenne, 900 € par an.
6.1.1 Conseils généraux : comment économiser l’énergie?
Deux gestes simples mais fondamentaux à respecter :

Fais attention au moment d’acheter un appareil électrique. Achète des produits à faible
consommation d’énergie (classe A, par exemple) et prends l’habitude de vérifier la puissance
électrique (exprimée en watts).

Utilise ces appareils raisonnablement, c’est-à-dire, uniquement lorsque c’est nécessaire et
n’oublie pas de les éteindre après chaque utilisation
Remarques: De nombreux appareils même totalement éteints continuent de consommer
une faible quantité d’énergie. Ces « charges fantômes » concernent la plupart des appareils électriques, tels que les magnétoscopes, les téléviseurs, les chaînes stéréo, les ordinateurs et les appareils de cuisine
La plupart de ces charges fantômes viennent accroître de quelques watt-heures la consommation
énergétique de l'appareil. Elles peuvent être évitées soit en débranchant l’appareil, soit en utili57
sant une multiprise et en éteignant l’interrupteur pour couper toute alimentation provenant de l’appareil.
6.2 Appareils électriques
6.2.1.Réfrigérateurs:
Remarques: En fonctionnant 8 760 heures par an (sans interruption), ce sont les appareils qui consomment le plus
d’électricité.
De nos jours, les réfrigérateurs occupent une place importante dans nos
foyers en assurant une meilleure conservation des aliments.
Malgré leur puissance assez faible, ce sont de gros consommateurs d'énergie en raison de leur
nombre élevé d’heures de fonctionnement, contrairement aux appareils d'une puissance beaucoup plus importante.
Comparons:
Climatiseur :
Réfrigérateur :
Puissance électrique = 2 kW
Puissance électrique = 0,2 kW
Heures de fonctionnement = 480 heures/an Heures de fonctionnement = 8 760 heures/
an
Consommation électrique = 2 x 480 =
Consommation électrique = 0,2 x 8 760 =
960 kWh/an
1 752 kWh/an
Comme l’illustre le tableau ci-dessus, un réfrigérateur
consomme plus d’énergie qu’un climatiseur dont la
puissance en watts est, cependant, 10 fois plus élevée. A++ A+ A B C D E F G
Comme le montre le tableau de droite, les appareils
de froid (réfrigérateurs, congélateurs, etc.) sont clas- <30 <42 <55 <75 <90 <100 <110 <125 >125
sés selon deux niveaux d'efficacité énergétique supplémentaires sur l’étiquette énergie, à savoir les classes A+ et A++ qui expriment une consommation encore plus faible.
Un nouveau réfrigérateur classé A+ utilise moins de 42 % de l’électricité consommée par un modèle traditionnel (classe D), voire moins de 30 % s'il est étiqueté A++.
Pour les appareils de froid, il est très important d’éviter les apports de chaleur, car ils devraient
l’évacuer.
Les apports de chaleur sont principalement dus à :

L’isolation : la chaleur traverse les parois du réfrigérateur.

Les aliments : la chaleur provient
des aliments (dans la mesure où les
aliments déposés pour la première
fois dans le réfrigérateur ont généra8%
9%
lement une température supérieure à
P o rte o uverte
15%
ce dernier).
Jo ints de po rte

Les joints de porte : la chaleur traA liments
verse la paroi assurant l’étanchéité 68%
Iso latio n
de la fermeture.

L’ouverture de porte : la chaleur
rentre à l’ouverture de la porte.
Grafico 2: Cause della dispersione di freddo
58
Pour économiser de l’énergie avec le congélateur et le réfrigérateur:
 Consulter l’étiquette énergie lors de l’achat d’un nouveau réfrigérateur et privilégie un modèle classe A+ ou A++.
 Choisir un réfrigérateur dont la taille répond aux besoins du foyer. Plus le réfrigérateur est
volumineux, plus il consomme de l’énergie.
 Ne jamais placer de plats chauds dans le réfrigérateur.
 Pour décongeler des aliments surgelés, place-les dans le réfrigérateur. Il ne faut pas les laisser décongeler à température ambiante : cela détériore les parties les plus froides des aliments.
 S’assurer de l’étanchéité des joints de porte du réfrigérateur. Teste-la en refermant la porte
sur un bout de papier. Si tu parviens à le retirer facilement, le joint doit alors être remplacé.
 Ne pas laisser la porte ouverte trop longtemps.
 Installer ton réfrigérateur à l’abri de la chaleur et dans une pièce bien ventilée.
 La température du réfrigérateur ou du congélateur ne doit pas être trop froide. Les températures recommandées sont 5 °C pour le compartiment réfrigérateur et -18 °C pour le compartiment congélateur.
Dégivrer régulièrement le réfrigérateur et/ou congélateur à dégivrage manuel car le gel réduit
l’efficacité énergétique de l’appareil. Ne pas attendre que le gel forme une couche de plus de
3 mm d’épaisseur.
6.2.2 Le lave-linge
C’est un appareil indispensable et présent dans la plupart des foyers européens. Sa fréquence d'utilisation varie en fonction des habitudes de l’utilisateur mais elle est, en moyenne, de trois à cinq fois par semaine. Après
le réfrigérateur et la télévision, c'est l'appareil qui consomme le plus
d'énergie dans les foyers européens.
La machine lave le linge dans un tambour en utilisant du détergent et de
l’eau chaude, puis s’en suivent des cycles de rinçage et d’essorage.
Remarques: Ce qui consomme le plus d’énergie n’est pas la mise en mouvement de la
charge mais le chauffage de l’eau qui se fait grâce à une résistance électrique, qui demande près de 85 % de l'énergie totale.
Un autre facteur important de consommation est la quantité d'eau utilisée, qui peut atteindre 30 à
50 litres par lavage.
L’étiquette énergie des lave-linge prend en compte ces éléments : efficacité de lavage et d’essorage, consommation d’eau et d’énergie par cycle.
Conseils d’utilisation :
 Acheter une machine classée A.
 Laver à pleine charge. Si tu souhaites laver en demi-charge, utilise le programme adapté, ou
mieux, attends d'avoir plus de vêtements sales à laver.
 Choisir, autant que possible, un programme « eau froide » ou « basse température ». Laver à
30 °C suffit !
 Éviter d’utiliser la fonction séchage – le soleil est là pour cela.
59

Les nouvelles machines à double alimentation utilisent deux sources d’eau, chaude et
froide. L’eau chaude provient du réseau domestique alimenté soit par la chaudière soit par
le réseau électrique en courant alternatif et est donc préchauffée, ce qui minimise la
consommation d’énergie.
6.2.3 Le lave-vaisselle:
L’utilisation de ce type d’appareil augmente de jour en jour, proportionnellement à la hausse de nos exigences en matière de confort et à la
diminution de notre temps libre familial.
Une famille européenne sur quatre possède un lave-vaisselle et l’utilise
pratiquement tous les jours, ce qui en fait l’un des appareils consommant le plus d'énergie.
Remarques: Tout comme le lave-linge, environ 70 à 80 % de l’électricité utilisée est
destinée au chauffage de l’eau.
Il existe actuellement des appareils disposant de plusieurs programmes capables de fonctionner
en modes « basse température » et « capacité moyenne », ce qui permet de faire des économies
d’énergie.
Conseils d’utilisation :
 Consulter l’étiquette énergie lors d’un nouvel achat de lave-vaisselle !
 S’assurer que le lave-vaisselle est plein, sans être surchargé, avant de le mettre en marche.
 Régler le chauffe-eau du domicile sur la température la plus basse.
Après le rinçage final, laisser la vaisselle sécher à l’air libre, en laissant la porte ouverte pour
un séchage plus rapide.
6.2 4 Équipement électronique domestique – appareils
de bureau et de divertissement :
Ces appareils sont de plus en plus répandus et leur nombre
d’heures d’utilisation quotidienne est en augmentation. Chaque année, des produits électroniques équipés de matériel toujours plus sophistiqué voient le jour, offrant ainsi un divertissement plus important.
Remarques: La consommation énergétique des appareils électroniques passe souvent
inaperçue. Cependant, de 10 % à 15 % du total de l'électricité utilisée dans les foyers
européens peut être attribué au fonctionnement de ces appareils.
Les équipements de bureau et de divertissement à
domicile constituent la majeure partie de cette
consommation. Mais des petits consommateurs
d’énergie, tels que les téléphones portables et
leurs chargeurs, occupent également une place
importante, non à cause de leur consommation
individuelle mais à cause du nombre d’utilisateurs et d'heures d’utilisation.
60
Ce groupe comprend : téléviseurs et home cinéma, magnétoscopes et lecteurs DVD, appareils
combinés (téléviseur/magnétoscope, téléviseur/DVD), home audio, ordinateurs, consoles de jeux
vidéos, etc.
Modes de fonctionnement
Ces produits ont différents modes de fonctionnement. Parmi ces derniers figure le mode veille, qui peut être activé et désactivé à distance.
Il s'agit d’une déconnection virtuelle dans la mesure où les appareils
en mode veille consomment à peu près 10 à 15 % de ce que consomment les appareils en fonctionnement normal. Il est ainsi recommandé
de les éteindre complètement lorsqu’ils ne sont pas utilisés.
Les modes de fonctionnement existants sont les suivants:
Tableau 7 : Modes de fonctionnement
Mode
Définition
Exemples
La télévision affiche une image et/ou émet un son.
Le magnétoscope enregistre ou lit une cassette
L’imprimante imprime un document.
Actif (en marche) L’appareil accomplit sa fonction première.
Veille active
L’appareil est prêt à être utilisé mais n’accomplit pas sa
fonction première.
Il semble en marche pour l’utilisateur.
Le lecteur DVD est allumé mais il ne lit pas.
L'appareil sans fil est en charge.
Veille passive
L’appareil est en arrêt/en veille.
L’appareil semble éteint aux yeux de l’utilisateur mais il
peut être activé à distance ou il accomplit une fonction
secondaire.
Le four à micro-ondes n’est pas utilisé mais l’horloge fonctionne.
Le lecteur CD est éteint mais il peut être mis en marche à
distance.
Arrêt
Les haut-parleurs de l’ordinateur sont éteints mais branchés.
L’appareil est éteint et aucune fonction n’est en cours de
La télévision n'est pas en marche, elle ne peut pas être alluréalisation. L’utilisateur ne peut pas l'activer à distance.
mée à distance.
Le tableau ci-dessous dresse la liste des équipements électroniques les plus utilisés et de l’énergie utilisée en moyenne par an et pour chacun des modes précédemment définis (de celui qui
consomme le plus d’énergie à celui qui en consomme le moins). Les deux dernières colonnes
affichent les coûts relatifs de la consommation d’énergie annuelle, en considérant le prix de
l'électricité le plus bas et le plus haut d'Europe.
tableau 8: appareils électriques et consommation moyenne d’énergie
Produit
Veille passive
ou arrêt
(watts/an)
Veille active ou
arrêt (watts/
an)
Actif (watts/
an)
Utilisation
énergétique
annuelle
moyenne
(kWh)
Coût énergétique
annuel (euro)
Coût énergétique
annuel (euro)
Prix le plus bas de
l’UE (0,09 €/
kWh)
Prix le plus haut
de l’UE (0,32 €/
kWh)
Divertissement à domicile
TV plasma (< 40 pouces)
3
-
246
441
39,69
141,12
DVR/TiVo
37
37
37
363
32,67
116,16
TV numérique par câble
26
26
26
239
21,51
76,48
TV satellite par câble
12
11
16
124
11,16
39,68
TV LCD (< 40 pouces)
3
-
70
77
6,93
24,64
Console de jeux vidéo
1
-
24
16
1,44
5,12
DVD
1
5
11
13
1,17
4,16
61
Bureau à domicile
Ordinateur de bureau
4
17
68
255
22,95
81,6
Ordinateur portable
1
3
22
83
7,47
26,56
Moniteur LCD
1
2
27
70
6,3
22,4
Modem
5
-
6
50
4,5
16
Routeur sans fil
2
-
6
48
4,32
15,36
Imprimante
2
3
9
15
1,35
4,8
Fax
4
4
4
26
2,34
8,32
Imprimante multifonctions/
Photocopieuse/scanner
6
9
15
55
4,95
17,6
Appareils rechargeables
Outil électrique
4
-
34
37
3,33
11,84
Téléphone sans fil
2
3
5
26
2,34
8,32
Brosse à dents électrique
2
-
4
14
1,26
4,48
Lecteur MP3
1
-
1
6
0,54
1,92
Téléphone portable
0
1
3
3
0,27
0,96
Caméra numérique
0
-
2
3
0,27
0,96
Adaptateur de courant externe
Les appareils électroniques utilisent un courant continu de faible voltage (CC), ils ont donc besoin d’un adaptateur pour transformer le courant alternatif (AC) de 120 volts qui arrive au niveau
de la prise. Certains produits plus volumineux, comme les téléviseurs, les chaînes stéréos et les
décodeurs numériques, ont une alimentation électrique intégrée dans le corps du produit. D’autres utilisent des blocs d’alimentation externes, les fameux blocs muraux, qui se disputent de plus
en plus l’espace dans nos prises et multiprises.
Remarques: Les appareils électroniques utilisent un courant continu de faible voltage
(CC), ils ont donc besoin d’un adaptateur pour transformer le courant alternatif (AC) de
120 volts qui arrive au niveau de la prise. Certains produits plus volumineux, comme
les téléviseurs, les chaînes stéréos et les décodeurs numériques, ont une alimentation
électrique intégrée dans le corps du produit. D’autres utilisent des blocs d’alimentation
externes, les fameux blocs muraux, qui se disputent de plus en plus l’espace dans nos
prises et multiprises.
Trucs et astuces :
Tu peux dès maintenant prendre des mesures à différents niveaux pour diminuer la consommation d’énergie des appareils électriques chez toi :

Débranche-les. La façon la plus simple et la plus évidente d’éviter de gaspiller de l’énergie
est de débrancher les appareils lorsqu’ils ne sont pas utilisés. Cherche toutes les prises dans
ta maison pour débusquer les chargeurs déconnectés et les autres appareils qui n’ont pas
besoin d’être branchés. Lorsque tu débranches ton téléphone portable (ou un autre appareil
de ce type) de son chargeur, débranche aussi le chargeur de la prise.

Utilise une multiprise. Branche les appareils électroniques de la maison et les équipements
de bureau sur une seule multiprise équipée d’un bouton ON/OFF. Cela te permet de priver
de courant tous les appareils en même temps.
Spécial ordinateurs :

Éteins l’écran lorsque tu n’utilises pas ton ordinateur, même pendant un court moment.

Utilise un économiseur d’écran noir, qui consomme moins d’énergie.
62

Souviens-toi, tu dois activer l’option de gestion de l’alimentation (« mode veille » basse
consommation) sur ton ordinateur. Sur les systèmes d’exploitation Windows et Macintosh,
cette option est activée par défaut. Ton ordinateur se « réveille » en quelques secondes simplement en touchant la souris ou le clavier.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
1. Quelle est la part des appareils électriques dans la consommation d’énergie et d’électricité
d’un
ménage
moyen
(en
%) ? .....................................................................................................
Quelles informations minimales doivent figurer sur le label énergétique européen ? ...................................................................................................................................
Et quels sont le code couleur et la lettre associés au taux le plus efficace ? ................................................................................................
À quel type d’appareils a-t-on donné deux classes d’efficacité énergétique supplémentaires
(A+ et A++) ? …………………................................................................................................
Selon la table de puissance, indique la puissance utilisée par les appareils suivants (en kW) :
Mixeur =.....................
Aspirateur =..................
Calcul de la consommation d’électricité. Remplis les blancs :
Puissance
(W)
X
Temps
(h)
=
1100
100
600
800
150
X
X
X
X
X
4
10
4
4
4
=
=
=
=
=
Électricité (W)
X
X
X
X
X
X
Prix
(cent €/
kWh)
15
15
15
15
15
=
Coût
=
=
=
=
=
Combien d’électricité les appareils suivants consommeront-ils s’ils sont tous deux utilisés
pendant 2,5 heures ?
Mixeur = .....................kWh
Aspirateur =.................. kWh
Et s’ils sont utilisés 0,5 heures par jour pendant 12 jours tous les mois ?
Mixeur =..................... kWh/mois
Aspirateur =.................. kWh/mois
Approximativement, combien un ménage européen moyen consomme-t-il d’électricité ? ........................................ Quel coût cela représente-t-il? .........................
Quel appareil ménager consomme le plus d’électricité (en moyenne) par an ? Pourquoi ?
....................................................
Quel est l’endroit idéal pour installer un réfrigérateur ?
(Coche la/les mauvaise/s réponse/s):
Près du four 
63
10.
11.
12.
13.
14.
Dans un petit cagibi sans fenêtre 
Le plus loin possible d’une source de chaleur 
Quelle tâche effectuée par les machines à laver et les lave-vaisselle consomment le plus
d’électricité?..........................................................................................
Réponds aux affirmations suivantes par vrai (V) ou faux (F) :
Les fours ne perdent pas de chaleur lorsqu’on ouvre leur porte pendant la cuisson ........
Les petits appareils électroménagers sont évalués par l’étiquette énergie.......
Certains petits appareils électroménagers ont une puissance élevée ........
Quelle est en moyenne la part des équipements électroménagers dans la consommation
d’électricité des ménages européens (en %) ?............................
Cite au moins deux appareils électriques ou électroniques qui, même s’ils ne sont pas très
puissants, consomment beaucoup d’électricité au cours de l’année :
– ............................
– ...............................
Explique pourquoi : .........................................................................
Quel est le coût moyen d’un kilowattheure d’électricité pour les consommateurs qui vivent
dans ton pays ?
..................................................
Glossaire
Facteur de charge: le rapport entre (a) la puissance réelle maximale consommée par un système
et (b) la puissance réelle maximum qui serait consommée si toutes les charges connectées au système devait être activées en même temps.
Liens Internet
www.energystar.gov/
http://www.energysavingtrust.org.uk/
http://www.energylabels.org.uk/eulabel.html
http://www.energysavingcommunity.co.uk/
Réferences
VV. AA.: Guía práctica de la energía. Consumo Eficiente y Responsable (Practical Guide for
Energy. Efficient and Responsible Consumption), Instituto para la Diversificación y Ahorro de la
Energía (IDAE), 2007.
64
Points clés:
 Le prix d’achat est généralement un élément décisif dans le choix des appareils
électriques et électroniques. Pourtant, des modèles avec une bonne efficacité
énergétique ont un coût d’achat initial supérieur, mais ils permettent d’économiser des quantités significatives d’énergie (et donc d’argent).
 La consommation d’électricité d’un appareil dépend d’abord de sa puissance
électrique en watts, c’est à dire la puissance maximale consommée par l’appareil. La consommation est donc obtenue en multipliant la puissance par le temps
d’utilisation de l’appareil.
 L’étiquette énergie est un autocollant qui donne une information claire sur la
consommation d’énergie et la performance des appareils. Par exemple, l’échelle
des classes d’efficacité énergétique fournit un index simple composé d’un code
couleurs associé à une lettre classées à partir de la couleur verte et de la lettre A,
les plus efficaces, jusqu’à la couleur rouge et la lettre G, les moins efficaces.
 Les appareils tels que les machines à laver et les lave-vaisselle consomment un
maximum lorsqu’elles chauffent l’eau, procédé effectué par une résistance électrique qui demande entre 70 et 85 % de l’énergie totale.
 Les équipements électroniques domestiques et les appareils de bureau et de divertissement sont utilisés de plus en plus d’heures par jour. Leur consommation
d’énergie est rarement indiquée ; pourtant, on estime que 10 à 15 % de la totalité
de l’électricité consommée dans les foyers européens peut leur être attribuée.
 La manière la plus simple et la plus évidente d’éviter le gaspillage d’électricité
est de débrancher les appareils lorsqu’ils ne sont pas utilisés
65
6.4 Energie photovoltaïque
Objectif d’apprentissage: Dans ce chapitre, tu vas découvrir:
les bases de l’énergie solaire et comment elle est transformée en électricité ;
les principaux types de cellules photovoltaïques ;
les dimensions classiques d’un système photovoltaïque
6.4.1 Le processus de transformation de la lumière du soleil en électricité.
« Photovoltaïque » vient des deux mots : « photo », de la racine grecque signifiant lumière, et
« voltaïque », de « volt », l’unité de mesure du potentiel électrique.
Definizione: Les systèmes photovoltaïques utilisent des cellules pour convertir le rayonnement
solaire en électricité. Ces cellules sont constituées
d’une ou deux couches d’un matériau semi-conducteur. *
Lorsque la lumière atteint la cellule, cela créé un champ électrique à travers les couches, produisant de l’électricité. Plus la
lumière est intense, plus le débit d’électricité est grand.
Actuellement, les cellules photovoltaïques que l’on trouve dans le commerce convertissent en
électricité seulement 6 à 15 % du rayonnement solaire. On pourrait penser le contraire, mais c’est un bon résultat. Et de grandes possibilités sont
liées à cette technologie grâce aux avancés importantes réalisées par les
recherches scientifiques ces dernières années, principalement dans le domaine des nouveaux matériaux capables d’effectuer la conversion photovoltaïque.
Le matériau semi-conducteur le plus couramment utilisé dans les cellules
photovoltaïques est le silicone, un élément que l’on trouve principalement
dans le sable. Cette matière première est disponible en quantité illimitée : le silicone est le deuxième matériau le plus abondant sur la surface de la Terre. Un système photovoltaïque n’a donc pas besoin que
la lumière du soleil soit intense pour fonctionner. Il peut produire de
l’électricité même par temps nuageux. Grâce à la réflexion de la lumière du soleil, la production d’énergie peut même être plus importante par temps couvert que par temps ensoleillé.
Comment fonctionne une cellule photovoltaïque ?
Les parties les plus importantes d’un système photovoltaïque sont les cellules qui forment les
éléments de base du panneau et récupèrent la lumière du soleil, les modules qui regroupent un
grand nombre de cellules en un seul panneau, et dans certains cas, les convertisseurs destinés à
convertir l’électricité produite pour un usage quotidien.
66
Charge électrique
Lumière du soleil
Panneau photovoltaïque
Fig. 15 Fonctionnement d’une cellule solaire
Sans considération de taille, une cellule photovoltaïque classique en silicone produit environ 0,5
à 0,6 volts courant continu (volts CC). La production de courant (et la puissance) d’une cellule
photovoltaïque dépend de son efficacité et de sa taille (surface), et est proportionnelle à l’intensité de la lumière qui frappe la surface de la cellule.
Remarques: Par exemple, sous des conditions d’ensoleillement maximales, une cellule
photovoltaïque classique avec une surface de 16 cm² produira environ 2 watts de puissance
de crête. Si l’intensité de la lumière du soleil est inférieure de 40 %, cette cellule produira
environ 0,8 watts.
Bien sûr, 2 watts ne suffisent pas à faire fonctionner le moindre appareil électrique. Mais des centaines de cellules composant un module photovoltaïque, appelé aussi panneau, qui fonctionnerait
pendant plus longtemps, produiront une quantité d’électricité intéressante et pourront atteindre un
rendement d’une puissance de 10 à 300 watts, selon la technologie utilisée, et plus encore si plusieurs modules sont connectés ensemble (on appelle une centrale solaire photovoltaïque).
Cellule
module
centrale solaire
Fig. 16 : éléments¨d’un système photovoltaïque
Par exemple, un module photovoltaïque classique d’une puissance de 160 watts peut avoir une surface de 1,2 m² (1,5 m x 0,8 m).
67
Procédé de production des cellules
Il existe plusieurs types de technologies, qui se différencient principalement par le type de matière première composant la cellule et par la méthode utilisée pour construire le module. Les plus
répandus sont décrits ci-après.
Les cellules photovoltaïques sont généralement faites de silicium cristallin, avec deux grandes
possibilités: des fines tranches découpées dans un seul cristal de silicium (silicium monocristallin) ou dans un bloc de cristaux de silicium (silicium polycristallin), ou en mélangeant le silicium
avec d'autres matériaux semi-conducteurs (silicium amorphe); leur rendement oscille entre 12 %
et 17 %. C'est la technologie la plus répandue ; elle représente aujourd'hui environ 90 % du marché.
Fig. 17 Types de cellules photovoltaïques
Mono Crystalline cells
Cellules de silicium monocristallin
Poly Crystalline cells
Cellules de silicium polycristallin
Amorphous Silicon cells
Cellules de silicium amorphe
L'autre type existant est la technologie en couches minces. Les modules sont construits en déposant les couches extrêmement fines de matériaux photosensibles* sur un support peu coûteux
comme le verre, l'acier inoxydable ou le plastique. Les procédés de fabrication de couches minces ont des coûts de production réduits en comparaison avec la technologie cristalline plus gourmande en matière, un avantage financier qui est actuellement contrebalancé par des taux de rendement moins élevés (de 5 % à 13 %).
Aujourd'hui, plusieurs autres types de technologies photovoltaïques sont développées et commencent à être commercialisées, ou en sont encore au stade
de recherche, comme les cellules flexibles, dont le procédé de production est
similaire à celui des couches minces ; lorsque la matière active est déposée
sur une fine couche de plastique, la cellule peut être flexible.
La recherche scientifique de ces dernières années a permis
d'effectuer des avancées considérables dans le domaine de la technologie des cellules photovoltaïques en atteignant un rendement de 40 % avec une cellule photovoltaïque à multi-jonctions composée d'éléments divers (du gallium, de l'indium,
de l'arsenic et du germanium), mais les coûts élevés de production l'empêche
d'être commercialisée.
6.4.2 Applications de la technologie photovoltaïque
La technologie photovoltaïque peut être utilisée dans plusieurs types d'applications.

Les premières et les plus « hi-tech » des applications ont été développées pour
les vaisseaux spatiaux.
68




Tu es sûrement déjà habitué à voir des calculatrices, des jouets, de
l'éclairage et des cabines téléphoniques utilisant l'énergie solaire et
bien d'autres objets utilisant les cellules photovoltaïques.
Lorsqu'il n'y a pas d'électricité disponible, des installations autonomes
sont utilisées pour permettre l'accès à l'électricité dans les zones reculées, telles que les stations de télécommunications isolées, les refuges
montagnards et les zones rurales, mais aussi dans les pays en développement.
Il est également de plus en plus commun de voir implantées dans la
campagne des centrales électriques de taille moyenne et importante,
appelées des centrales électriques connectées au réseau.
Notre première responsabilité est ici de mettre en lumière les constructions intègrant des systèmes photovoltaïques.
Ces systèmes peuvent couvrir des toits et des façades et ainsi contribuer à réduire la consommation d'énergie de ces bâtiments. Ils ne causent pas de nuisances sonores et peuvent être intégrés
de manière très esthétique.
La législation européenne concernant la construction a été revue et continue
de l'être afin de faire des énergies renouvelables une source d'énergie obligatoire dans les bâtiments publics et les habitations. Cette action accélère le
développement des éco-buildings et des bâtiments à énergie positive
(BEPOS), qui ouvre nombre d'opportunités pour une meilleure intégration
des systèmes photovoltaïques dans l’environnement bâti.
En ce qui concerne leur système de fonctionnement, ces systèmes
possèdent habituellement une connexion au réseau local d'électricité,
qui permet à toute réserve de puissance produite d'être acheminée
vers le réseau électrique et vendue au service public. L'électricité est
ensuite importée depuis le réseau lorsqu'il n'y a pas de soleil. Un onduleur est utilisé pour convertir le courant continu (CC)* produit par
le système en courant alternatif (CA) pour faire fonctionner les équipements électriques standards.
6.4.3 Quelle quantité d'électricité peut produire un système photovoltaïque ?
En fonction du lieu d'implantation de l'installation solaire, plus ou moins d'énergie est disponible
et donc, plus ou moins d'électricité peut être produite.
Ainsi, la réponse dépend de plusieurs facteurs, et les principaux aspects à prendre en compte sont
les suivants :
1. la quantité d'énergie qui atteint un certain emplacement géographique, le rayonnement solaire
et les heures d'ensoleillement ;
2. la position et l'inclinaison correctes des modules ;
3. la technologie utilisée pour la fabrication des modules photovoltaïques.
1. L'énergie provenant du soleil est mesurée par l'« éclairement », qui est défini comme la puissance d'énergie solaire reçue par unité de surface (exprimée en watts ou kilowatts par mètre carré).
En multipliant les données de l'éclairement (la puissance) par le nombre d'heures d'ensoleillement d'un site (la durée), on obtient le rayonnement global (énergie). En d'autres termes, l'irra69
diation indique la quantité d'énergie solaire reçue (en kWh) par mètre carré de surface (en kWh/
m²) pendant une période de temps donnée. Par exemple en la multipliant par la moyenne des
heures d'ensoleillement d'un site donné (ou heures/jours), on obtient l'irradiation solaire journalière (en kWh/m²·jour).
La carte ci-dessous indique l'irradiation solaire annuelle en Europe.
2. Une autre étape cruciale est la position correcte des modules photovoltaïques par rapport au
soleil, l'objectif étant d'obtenir une exposition au soleil la plus longue possible. Plus le nombre
d'heures d'exposition directe au soleil est élevé, plus l'électricité produite est importante.
Trois aspects sont à prendre en compte pour le positionnement :

l'orientation : l'installation doit être orientée le plus au sud possible (si tu te trouves dans
l'hémisphère nord) ;

l'inclinaison (l'angle) : les modules doivent avoir une inclinaison
qui leur permet d'être perpendiculaires à la position du soleil à
midi. En général, cette donnée coïncide avec la latitude de l'emplacement géographique. En Europe, l'angle d'inclinaison optimal des modules permettant de maximiser la production d'énergie annuelle va de 26º dans le sud de la Grèce à 48º, voire plus,
dans le nord de l'Europe. La raison à cela est que dans le sud, le soleil voyage de manière
plus ou moins perpendiculaire et ainsi, les modules nécessitent une inclinaison plutôt horizontale afin de profiter le plus possible de l'irradiation. C'est l'inverse qui se passe dans le
nord, là où le soleil a une trajectoire plus basse par rapport à l'horizon et où les modules
doivent par conséquent être inclinés plus à la verticale. Le même concept est valable pour
les saisons : le soleil est plus élevé dans le ciel en été qu'en hiver.

Ombrage et puissance : il faut éviter tout ombrage, comme celui causé par des bâtiments,
des montagnes ou des arbres. Tout ombrage réduira la production d'électricité.
10 AM
10 h du matin
July
juillet
September
septembre
November
novembre
South
sud
West
ouest
Nord
nord
East
est
Fig. 18 : Positions du soleil
3. La troisième étape concerne la technologie utilisée et, comme mentionné ci-dessus, il existe
plusieurs options pour les cellules photovoltaïques, en particulier en termes de matériaux. Le facteur clé dans ce domaine est le « rendement de conversion » qui atteint 17 % pour la meilleure
70
technologie disponible. Cela signifie qu'une petite proportion de l'irradiation reçue peut être
transformée en électricité.
Aujourd'hui, des cartes solaires et des applications interactives sont disponibles pour chaque
pays. Ils incluent tous les facteurs énumérés ci-dessus et offrent une estimation complète de la
quantité d'électricité qu'il est possible de produire sur un site donné. Grâce à ces outils, nous pouvons connaître le potentiel de notre région et ainsi calculer la quantité d'électricité qui pourrait
être produite par une installation solaire donnée.
Un de ces outils est le Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS – Système d'information géographique pour le photovoltaïque) disponible en ligne avec une application très
agréable et ludique.
Visite le site du Joint Research Center pour découvrir la quantité d'énergie solaire que reçoit ta
région (http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/).
Calculons ensemble...
La carte suivante (du PVGIS) indique la quantité d'électricité qu'il est possible
de produire grâce aux systèmes photovoltaïques dans les régions européennes.
Elle prend en compte : la quantité d'éclairement, les heures moyennes d'ensoleillement et d'autres facteurs comme le rendement de conversion de la technologie photovoltaïque, l'orientation et l'inclinaison optimales des modules et les
pertes de puissance.
En somme, cela permet une bonne estimation du potentiel d'énergie solaire
d'un site donné.
71
Fig. 19 PVGIS – Système d'information géographique européen pour le photovoltaïque
Traduction légende
Photovoltaic solar electricity potential in European Potentiel d'électricité solaire photovoltaïque dans
Yearly sum of global irradiation incident on optimally-inclined south-oriented
Irradiation solaire annuelle totale sur les modules
photovoltaïques à inclinaison
Yearly sum of solar electricity generated by 1kWp Total annuel d'électricité solaire produite par un
system with optimally-inclined
système de 1kWc avec des
modules à inclinaison optimale et un ratio de permodules and performance ratio 0,75
formance de 0,75
Global irradiation [kWh/m²]
Luminosité globale [kWh/m²]
Solar electricity [kWh/kWp]
Électricité solaire [kWh/kWc]
72
Plus un site donné est coloré en rouge, plus la performance énergétique est élevée. En bas
de la carte, la même légende de couleurs montre deux indicateurs importants :
 l’irradiation solaire annuelle sur un mètre carré de modules photovoltaïques, exprimée
en kWh/m2 (luminosité globale).
Global irradiation [kWh/m²]
Luminosité globale [kWh/m²]
Solar electricity [kWh/kWp]
Électricité solaire [kWh/kWc]

Le total annuel d'électricité solaire potentielle générée par un système de 1 kWc
(kilowatt-crête), ou kWh/kWc (électricité solaire).
La première série de données (luminosité globale) fait uniquement référence à l'irradiation
sur un mètre carré de surface par an. Note que cela ne signifie pas qu'un mètre carré produise réellement la valeur indiquée. Comme indiqué précédemment, tous les rayons du soleil frappant une cellule photovoltaïque ne seront pas transformés en électricité, ce qui est
dû aux limites technologiques (rendement de conversion) et à d'autres pertes.
La deuxième série de données (électricité solaire) indique la quantité d'électricité que pourrait produire un système photovoltaïque d'1 kW installé à un endroit donné. La valeur d'estimation inclut déjà les diverses pertes ainsi que les limites technologiques.
Tout ce dont tu as besoin est de rechercher ta ville et de vérifier la valeur correcte...
Exemple :
 Un système photovoltaïque d'une puissance d'un kilowatt (kW) installé en Sardaigne
(Italie) peut produire environ 1 350 kWh d'électricité par an (voir sur la carte).
Évidemment, pour un système de deux kilowatts, la production est de 1 350 x 2, soit 2 700
kWh par an.
Note que c'est presque l'équivalent de la consommation moyenne d'un particulier en
Europe. Un particulier en UE consomme en moyenne 3 200 kilowatts-heure (kWh)
par an.
 Quelle sera la taille du système photovoltaïque ?
Pour obtenir une installation de toit d'une puissance d'1 kW et en prenant en compte l'installation de modules d'une puissance de 200 watts :
Il faudrait environ 5 modules (résultat obtenu en divisant 1 kW (ou 1 000 W) par 200).
Mais il faut noter que les centrales solaires photovoltaïques ne doivent jamais être associées
à des modules non couplés, ce qui signifie qu'il faut un total minimum de 6 modules. De
plus, il est préférable d'agrandir les dimensions du système, à cause des différents types de
pertes.
73
1. Que signifie le terme photovoltaïque ?
.................................................................................................
.................................................................................................
2. Quel est le rendement des cellules photovoltaïques à l’heure actuelle ? Explique ce que signifie le rendement de conversion ?
.................................................................................................
.................................................................................................
3. Est-ce que les cellules produisent du courant alternatif (CA) ou du courant continu
(CC) ? .................................................................................................
4. Fais une estimation de la quantité d'électricité qui pourrait être produite si un système photovoltaïque était installé dans ton école (regarde la carte) et calcule la taille qu’il devrait avoir.
Fais la même chose en supposant que le système est installé dans la région géographique où
se trouve ton école.
Données :
- il faut installer un système de 5 kW ;
- les modules choisis ont une puissance de 160 watts chacun ;
- la dimension de chaque module est de 2 mètres carrés.
réponses sur le manuel des professeurs
Glossaire
Semi-conducteur: un semi-conducteur est une matière, habituellement un élément chimique solide ou un composé, dont les propriétés de conductibilité électrique (conductivité électrique) se
situent entre celles des métaux (conducteurs) et celles des isolants (non conducteurs). C'est un
bon conducteur sous certaines conditions, mais pas dans d'autres, ce qui en fait un outil intéressant pour le contrôle du courant électrique.
Photosensibilité: c'est la quantité de lumière à laquelle un objet réagit à la réception de photons
(rayonnement solaire), tout spécialement la lumière visible.
Courant continu: mouvement continu des électrons depuis une zone de charges négatives (-) vers
une zone de charges positives (+) par le biais d’un matériau conducteur tel qu'un câble métallique.
Le courant continu a été supplanté par le courant alternatif à la fin des années 1880 pour l'utilisation courante de l'électricité car, à l'époque, il n’était pas rentable de le transformer pour obtenir
les tensions élevées nécessaires aux transmissions longue distance. Les techniques développées
dans les années 1960 ont permis de passer outre cet obstacle, et le courant continu est aujourd'hui
transmis sur des distances très longues, bien qu'il doive habituellement être converti en courant
alternatif pour la distribution finale.
74
Réferences
Francisco G. A. et al. Energías Renovables para el desarrollo, (Renewable Energies for Development - Energies renouvelables pour le développement), Cooperación Internacional, ThomsonParaninfo, Madrid, 2007.
Liens Internet
http://www.epia.org
http://www.soda-is.com/eng/index.html
http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/
http://www.pvsunrise.eu/Pictures.asp
Points clés :





L’une des énergies renouvelables les plus importantes est le solaire, dont la source se
trouve simplement être le soleil ; elle est gratuite, inépuisable et peut être utilisée de
bien des manières.
Il existe plusieurs manières d’utiliser l'énergie solaire à la maison, à l'école ou dans
les bâtiments en général. Les trois principales sont la chaleur passive, le solaire thermique et l'énergie photovoltaïque.
Les cellules photovoltaïques sont généralement faites de silicone cristallin, avec trois
grandes possibilités : à partir de fines tranches découpés dans un seul cristal de silicium (silicium monocristallin) ou dans un bloc de cristaux de silicium (silicium polycristallin), ou en mélangeant le silicium avec d'autres matériaux semi-conducteurs
(silicium amorphe). Cette technologie est la plus répandue et représente environ 90 % du marché actuel.
Une cellule standard d'une surface de 16 cm² produira une puissance de crête de seulement 2 watts environ. Toutefois, les centaines de cellules composant un module
photovoltaïque ont une production d'électricité intéressante et une puissance de sortie
de 10 à 300 watts, selon la technologie utilisée, voire plus si les modules sont
connectés ensemble (on les appelle alors des centrales solaires photovoltaïques).
La quantité d'énergie produite par un système photovoltaïque dépend principalement
de trois facteurs : la quantité d'énergie solaire qui atteint le site ; la position et l'inclinaison des modules et la technologie utilisée pour les fabriquer.
75
7 Exercices – Gestion de la consommation d’énergie – Audit énergétique des
infrastructures scolaires et habitables
Niveau d’études : secondaire
Matières : sciences, mathématiques, économie, sciences sociales, langues, art
Méthodologie
Au cours de cette activité, les élèves appliqueront les mesures de maîtrise de l’énergie qu’ils ont
apprises dans le manuel « Efficacité Energétique des bâtiments » pour réaliser l’audit énergétique complet d’un bâtiment scolaire ou d’habitation.
L’activité proposée doit être réalisée étape par étape, selon les 6 étapes listées ci-dessous et les
variantes et activités complémentaires suggérées. Chaque étape peut également être traitée
comme un exercice en soi.
Des tableaux et des schémas sont fournis pour chaque étape mais d’autres tableaux, chiffres et
données complémentaires peuvent être utilisés.
Le matériel nécessaire pour l’ensemble de l’activité est le suivant :
 Stylos/papier, et/ou
 Ordinateurs (les tableaux et feuilles de calcul sont disponibles au format Excel
sur la page Internet de l’IUSES et en DVD multimédia).
Les élèves peuvent travailler individuellement, à deux ou en petits groupes pour calculer leur
consommation d’énergie et identifier des solutions qui permettront de réduire cette consommation.
Objectif(s)
Pour réaliser un audit énergétique, il faut tout d’abord évaluer la quantité d’énergie consommée
dans un bâtiment et déterminer les mesures à prendre pour réduire cette consommation. (Vous
pouvez réaliser vous-mêmes un audit énergétique simple ou demander à un professionnel d’effectuer un audit plus approfondi).
 Estimer les besoins/consommations énergétiques des appareils électriques et thermiques ;
 Calculer les coûts énergétiques ;
 Comprendre ce que sont les émissions de CO2 et les calculer ;
 Agir pour réduire les pertes et la consommation d’énergie.
Résumé des étapes
1ère étape – Contrôle de toutes les sources de consommation d’énergie (Appareils – Éclairage –
Chauffage et climatisation)
2ème étape – Relevé et calcul de la consommation
2a – Consommation d’électricité
2b – Consommation de combustibles
ème
3 étape – Représentation graphique
4ème étape – Calcul des émissions de CO2 (ou équivalent CO2)
5ème étape – Inspection de bâtiment…Vérifie le bâtiment
6ème étape – Recommandations à faire pour économiser l’énergie
* Étape supplémentaire – Variantes et association avec d’autres activités.
76
1ère étape
Contrôle de toutes les sources de consommation d’énergie (Appareils – Éclairage – Chauffage et
climatisation)
Fais un inventaire de tous les appareils qui consomment de l’énergie dans ton établissement
ou chez toi. Pour ce faire, utilise les tableaux ci-dessous et fais l’inventaire :
 dans chaque pièce (gymnase, réfectoire, salle de classe – cuisine, salle de bain, salon,
etc.) ; et
 en notant le type de charge de consommation (appareils électriques et électroniques,
éclairage, etc.).
Classe-les en deux catégories : les appareils qui fonctionnent à l’électricité et les appareils
qui utilisent des combustibles (gaz naturel, fioul, charbon, bois).
Liste de contrôle des appareils électriques (Appareils – Éclairage)
Pièce/lieu
Nom de l’appareil
Type (éclairage,
appareil électrique,
appareil électronique)
Liste de contrôle des appareils qui utilisent des combustibles (Chauffage et climatisation, etc.)
Pièce/lieu
Nom de l’appareil
Type
(chauffage et climatisation, eau sanitaire, cuisine ; etc.)
Type de combustible
(gaz naturel, fioul,
etc.)
Ajoute autant de lignes que tu le souhaites.
2ème étape
Relevé et calcul de la consommation
2a – Consommation d’électricité
Fais une liste complète de tous les appareils électriques (chez toi ou dans ton établissement),
note leur puissance (en watts) et estime leur durée de fonctionnement (le temps pendant lequel
chaque appareil est utilisé).
Tu peux interroger tes parents ou tes professeurs sur l’utilisation des appareils que tu n’as pas
l’habitude d’utiliser et estimer avec eux les heures d’utilisation. Si la plaque où figure la puissance en watts est introuvable, utilise les chiffres donnés en exemple ou dans le Manuel.
77
Calcule ensuite la quantité d’énergie consommée en multipliant la puissance en watts de chaque
appareil par le nombre d’heures d’utilisation. Énergie utilisée (kilowatts-heures) = Puissance
(kilowatts) x Durée (heures).
Enfin, calcule le coût de l’énergie consommée en multipliant la consommation par le prix d’une
unité d’électricité (comme indiqué sur la facture d’électricité). Coût (€) = €/kWh x kWh.
78
Relev é et calcul de la consommation d'électricité
Nom :
Objet de la mesure :
Lieu/emplacement :
He ur e s d'utilis ation par s e m aine
1
CHARGE
Nº de
char ge
2
Éclairage
à incande s ce nce 40W
fluor e s ce nte 13W
Appar e ils é le ctr ique s
Clim atis e ur (piè ce )
Clim atis e ur
V e ntilate ur (table )
V e ntilate ur (plafond)
Fe r à r e pas s e r
Bouilloir e (50 litr e s )
M ote ur ou pom pe
Lave -linge
Lave -vais s e lle
Ré fr igé r ate ur
Congé late ur
Sè che -che ve ux
Sè che -linge
M ixe ur
Batte ur é le ctr ique
Four à m icr o-onde s
Pr e s s e -agr um e s
Gr ille -pain
As pir ate ur
M achine à café
Fr ite us e
Couve r tur e chauffante
Dé s hum idificate ur
Aquar ium
Appar e ils é le ctr onique s
Am poule
Am poule
Am poule
Am poule
Am poule
Am poule
Am poule
Am poule
Am poule
Puis s ance
(W) 3
Jour s
d'utilis ation X
Se m aine
6
He ur e s par
s e m aine 7
= 5 x 6
40
60
75
100
13
17
20
32
40
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
800
2000
200
50
1000
1500
0,7
0,7
0
0
0
0
0
0
0
0
600
1500
200
100
1000
2500
600
200
800
50
700
1200
1000
1200
200
800
1000
140
150
120
60
50
300
5
30
500
Or dinate ur + m onite ur
Radio (s té r é o)
Té lé vis ion
M agné tos cope
Or dinate ur por table
Chaîne Hi-Fi
Ninte ndo
Le cte ur CD
Ce ntr ifuge us e
Facte ur de
He ur e s
de m ande
par jour
4
5
0,9
0,9
0,3
0,4
0,6
0,6
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0,9
1
1
1
0,9
1
1
0,9
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
8 TOTAL Wh x s e m aine :
Nom br e de s e m aine s par m ois = 30/7=
9 Wh x M ois = 7 x 4,3
10 Conve r s ion e n k Wh x M ois = 9 /1000
Consommation
Moins de 200 kWh
Entre 201 et 1100 kWh
Plus de 1101 kWh
Prix de l'électricité
(Habitation) :
20 c€/kWh
15 c€/kWh
12 c€/kWh
Sous-total :
Coût total de la
en élec
200
Facte ur de de m ande : comme de nombreux appareils peuvent être réglés (par exemple le son de la radio la température sélectionnée
79
2b – Consommation de combustibles
L’objectif de cet exercice est de convertir la consommation de combustibles en kWh pour mieux
comprendre ces types de consommation et faire des comparaisons avec la consommation d’électricité.
Pour obtenir la quantité de combustibles consommés, il est plus facile de la relever en regardant
directement les factures ou en interrogeant tes parents ou tes professeurs.
Contrairement à la procédure suivie pour la consommation d’électricité (étape 2a), il est plus
compliqué de calculer la consommation de combustibles des appareils qui utilisent leur propre
énergie au démarrage (communément exprimée en volts Coulomb, kilocalories, unités thermales, etc.).
Convertis la consommation (quantité de combustibles : kg – m³ pour le gaz naturel – litres pour
le fioul) en kilowatts en utilisant la table de conversion ci-dessous (valable pour la plupart des
combustibles utilisés en Europe).
(Feuille de calcul Excel disponible)
Consommation de combustibles
Contenu énergétique des combustibles sélectionnés pour une utilisation finale
Tableau de conversion
Nom :
Lieu/emplacement :
Calculés d'après le pouvoir calorifique inférieur
Conversion des combustibles en kW h (1)
Types de combustibles
Quantité
consommée (par
mois)
Unités Unités
X
Facteur de conversion (1)
(kW h par unité)
Gaz naturel (2)
kg
Gaz de pétrole liquéfiés
(Butane/Propane)
kg
Antharcite
kg
Fioul (pétrole lourd)
kg
Bois (25 % d'humidité)
kg
Granulés/briques bois
kg
×
4,67 kW h/kg
m³
m³
litre
Total en
kW h
×
13,1 kW h/kg
7,85 kW h/m³
0
×
12,78 kW h/kg
7,65 kW h/l
0
×
6,65 kW h/kg
×
11,75 kW h/kg
×
3,83 kW h/kg
0
10,58 kW h/l
0
0
0
TOTAL
(Source : DIRECTIVE 2006/32/EC du 5 avril 2006 s ur l'efficacité énergétique dans les utilis ations finales et s ervices énergétiqu
(1) Certains É tats peuvent appliquer d'autres valeurs s elon le type et la qualité des com bus tibles les plus utilis és à l'intérieur
de leurs frontières .
(2) 93 % de m éthane.
80
3ème étape
Représentation graphique
Regroupe de manière synthétique toutes les charges et les appareils électriques que tu as identifiés (tu as désormais leur équivalent en kWh) comme dans le tableau ci-dessous. Convertis la
consommation (kWh) en pourcentage (%).
Puis dessine un diagramme circulaire pour représenter graphiquement la répartition de la
consommation d’énergie dans ton établissement ou chez toi.
Remplis le diagramme en utilisant Excel ou en dessinant un diagramme vide à la main. Répartition de la consommation d’énergie (feuille de calcul Excel disponible)
Exemple :
Lieu/emplacement :
Sous-groupe de
consommation / Service
énergétique
Chauffa ge et climatisation
Eau sanitaire
Éclairage
Cuisine
Réfrigération
Appareils électriques
Appareils électroniques
Consommation
(kW h)
300
100
380
125
100
255
234
81
Pource ntage
(%)
18,98%
6,33%
24,04%
7,91%
6,33%
16,13%
14,80%
4ème étape
Calcul des émissions de CO2 (ou équivalent CO2)
L’objectif de cet exercice est de calculer approximativement les émissions de gaz à effet de serre
(GES) associées à tes consommations d’énergie.
Le CO2 est le plus important des GES, d’un point de vue quantitatif. Bien que le concept
d’« équivalent CO2 » inclue les autres GES, tels que le méthane (CH4) et l’oxyde nitreux
(N2O), ils ne représentent uniquement qu’une petite proportion par rapport au seul CO2.
Dans le tableau ci-dessous, figurent les « facteurs d'émissions » d’une certaine catégorie de combustibles (ceux utilisés pour le chauffage domestique et dans le secteur tertiaire) et celui de l’électricité du réseau public.
Facteur d’émissions = Quantité des émissions par unité d’énergie (joule ou kWh) ou par unité de
masse (kg, m³, litre).
Dans le cas du CO2 uniquement, les facteurs des différentes unités de masse sont donnés dans le
but de simplifier le calcul et de permettre l’insertion de la consommation d’énergie exprimée par
les unités mises à ta disposition.
Concernant l’équivalent CO2, seul l’apport d’énergie en kWh est permis.
Remarque :
 Le facteur d’émissions de l’électricité dépend du mix énergétique électrique de chaque
pays (à savoir la composition des différentes sources d’énergie utilisées pour la production de l’électricité) et peut varier annuellement et pour chaque pays.
 Facteurs d’émissions des combustibles : Une juste estimation des émissions
(principalement pour le CH4 et le N2O) dépend des conditions de combustion, de la
technologie, de la politique de lutte contre les émissions et des caractéristiques du combustible. Ainsi, les facteurs moyens et les plus courants ont été pris en compte ici.
Comment faire l’exercice ?
1. Insère tes consommations d’énergie en utilisant l’unité dont tu disposes.
2. Multiplie ensuite tes consommations par le facteur d’émissions associé. Par exemple :
a. si tes consommations d’énergie sont exprimées en kg de charbon, multiplie par 1,9220 afin
d’obtenir les émissions de CO2 uniquement.
b. si elles sont exprimées en kWh de gaz naturel, multiplie par 0,2019 pour obtenir les émissions de CO2 uniquement et par 0,2178 pour obtenir celles en équivalent CO2 ;
c. si toutes les consommations d’énergie sont exprimées en kWh (cf. conversion obtenue dans
l’exercice 2b), multiplie uniquement par les facteurs des colonnes CO2 et équivalent CO2
par kWh. (Remarque : le tableur Excel utilise par défaut ces derniers facteurs multipliés.)
3. Observe le total de tes émissions en te rappelant qu’en termes graphiques, une tonne de CO2
équivaut approximativement à une piscine de 10 mètres de large sur 25 mètres de long et 2
mètres de profondeur.
Calcul des émissions de CO2 (ou équivalent CO2)
CONVERTIS TA CONSOMMATION D’ÉNERGIE EN CO2 (ou équivalent CO2)
82
83
0,5108
0,2019
0,2271
0,3459
0,2786
X
X
X
X
X
X
Électricité publique
Gaz naturel
Gaz de pétrole liquéfiés (GPL)
Charbon
Gasoil (pour chaudière)
Autres combustibles
TOTAL
0
0
0
0
0
0
0
0,5387
0,2178
0,2440
0,3470
0,2800
--56100
63100
96100
77400
--3,7827
----------4,8457
--3,8976
kg de CO2
par kW h
TJ
litre de fuel m³ de fuel
Kg de
gasoil
--2,6479
2,9026
1,9220
3,2740
kW h
X
Consommation
d'énergie
Type d'énergie
Insère ici tes
consommations
Sources :
– Eggleston, S., Buendia, L., Miwa, K., Ngara, T. et Tanabe, K., Eds.,
2006. « Lignes directrices 2006 du GIEC pour les inventaires nationaux de gaz à effet de serre , Volume 2 : Energie », Programme du
GIEC pour les inventaires nationaux de gaz à effet de serre, Institute
for Global Environmental Strategies (IGES), Hamaya, Japon.
– Concernant le pouvoir calorifique inférieur : « Directive 2006/32/
CE du Parlement européen et du Conseil du 5 avril 2006 relative à
l'efficacité énergétique dans les utilisations finales et aux services
énergétiques »
kg
d'équivalent
CO2 (1)
(1) L’équivalent CO2 inclue les autres émissions de GES, telles que
celles du CH4 (méthane) et du N2O (oxyde nitreux). Une juste
estimation des émissions de CH4 et de N2O dépend des conditions de combustion, de la technologie, de la politique de lutte
contre les émissions et des caractéristiques du combustible. Ainsi,
un facteur moyen a été considéré ici, uniquement pour l’équivalent CO2 par kWh comme apport d’énergie.
kg de CO2 par différentes unités comme suit :
(La fiche technique du tableur Excel est disponible)
Émiss
5ème étape
Inspection de bâtiment…Vérifie ton bâtiment
Tu découvriras, à travers cette étape, des problèmes qui, s’ils sont résolus, peuvent te permettre
d’économiser d’importantes sommes d’argent au fil du temps. Durant la vérification, tu peux
indiquer d’où proviennent les pertes d’énergie chez toi ou dans ton établissement scolaire. Cet
audit énergétique détermine également l’efficacité de tes systèmes de climatisation et de chauffage et te montre comment économiser l’eau chaude et l’électricité.
Tu peux aisément effectuer un audit énergétique de ton domicile seul. Au moment de celui-ci,
fais la liste des endroits déjà vérifiés et des problèmes rencontrés. Cette liste t’aidera à établir
l’ordre de priorité des améliorations à effectuer en matière d’efficacité énergétique.
Devoir de l’élève : Identifie tout ce qui contribue ou nuit à la réalisation d’économies
d’énergie dans un bâtiment donné. Recherche les « mauvais éléments » qui gaspillent
de l’argent et des sources d’énergie.
Fiche technique de l’audit énergétique
84
Degré de
mise en
application
Normes élémentaires
En
Néant
Ini- cour
tial
Avancé
s
Éclairage et Équipement
Lorsque le soleil fournit un éclairage adéquat ou lorsque les pièces sont inoccupées, toutes les lumières doivent être éteintes.
X
Les lumières sont-elles éteintes dans les lieux de passage (à savoir les couloirs, les
toilettes, etc.) lorsqu’elles sont inutilisées ?
X
Est-ce que des ballasts électroniques sont installés afin de fournir des conditions
électriques de mise en marche et de fonctionnement adéquates pour l’allumage des
lampes ?
X
Les écrans d’ordinateurs doivent être éteints ou les ordinateurs mis en mode veille
lorsqu’ils ne sont pas utilisés.
Les périphériques d’ordinateur, tels que les imprimantes, les scanners et tout autre
équipement électronique, doivent être éteints s’ils ne sont pas utilisés.
X
X
Toutes les lumières extérieures doivent être éteintes pendant la journée.
Toutes les lumières extérieures doivent être éteintes pendant la nuit.
X
X
Les appareils de chauffage portables ne doivent être utilisés qu’en cas de mesure
d’urgence de courte durée. Les chefs d’établissement doivent les autoriser dans de
telles circonstances.
Les réfrigérateurs mini bar sont interdits sauf si leur utilisation s’avère nécessaire
dans des circonstances exceptionnelles.
X
X
Seul l’équipement le plus efficace énergétiquement doit être acheté (par exemple,
celui portant l’étiquette énergétique la plus élevée ou l’étiquette Energy Star).
Un programme de consolidation de l’équipement est mis en place afin de s’assurer
que l’énergie n’est pas gaspillée en utilisant plus d’équipement que nécessaire (par
exemple, en débranchant et/ou retirant les réfrigérateurs superflus et en réduisant le
nombre d’imprimantes via la mise en réseau).
X
X
Existe-t-il des systèmes de réglage de l’éclairage tels que : des stabilisateurs électriques d’éclairage dépendant de l’ensoleillement (détecteurs de lumière) ou des interrupteurs automatiques lorsqu’une personne occupe un espace (capteurs de mouvement) ou simplement, des minuteurs.
Un programme de nettoyage des appareils d’éclairage est en place.
X
X
Les murs et le plafond ont-ils une couleur adaptée pour permettre une bonne réflexion de la lumière ?
Les lampes à incandescence ont été retirées et remplacées par des lampes fluocompactes.
Etc. ...Liste à compléter...
85
X
X
Degré de
mise en
application
Normes élémentaires
En
Néant
Ini- cour
tial
Avancé
s
Chauffage et climatisation
Les fenêtres et rideaux sont fermés à la fin de la journée de cours.
X
L’espace autour des bouches d’aération des murs ou des rebords de fenêtre est maintenu à l’abri de toute obstruction.
X
Les portes donnant sur l’extérieur du bâtiment sont maintenues ouvertes uniquement
le temps nécessaire.
X
Les portes internes du gymnase sont maintenues fermées.
X
L’équipement mécanique est régulièrement vérifié et les problèmes sont rapidement
signalés.
X
Les robinets d’eau chaude sont-ils à l’abri des fuites ?
X
Les plafonds sont-ils bien isolés? (pose la question à ton chef d’établissement ou à
ton professeur)
X
L’équipement de chauffage et de climatisation (conduits, radiateurs, grilles) est-il
obstrué par des rideaux, des meubles, des couvertures, etc. ?
Des rideaux isolants ou tout autre dispositif de fenêtre adapté, tels que des stores en
treillis, sont-ils installés ?
X
X
Toutes les chaudières ont-elles été vérifiées et sont-elles bien isolées ?
X
Les ventilateurs d’extraction sont éteints lorsqu’ils ne sont pas utilisés (gymnase,
toilettes).
Lorsqu’il fait chaud dans une pièce, ouvre-t-on les fenêtres plutôt que de toucher
aux valves thermostatiques pour baisser la température des radiateurs ?
X
Le calfeutrage des portes est-il efficace ?
X
Gestion et sensibilisation générales
Y a t-il, tout autour des infrastructures de l’établissement, des affiches qui préconisent les économies d’énergie (avec des messages tels que « Ne laisse pas les lumières allumées » ou « ferme la porte pour éviter les pertes de chaleur », etc.) ?
X
La participation des élèves est-elle encouragée par des ateliers ou l’attribution de
prix ?
Existe-t-il une sorte de comité de l’environnement ou de l’énergie, composé d’enseignants et d’élèves engagés dans la sensibilisation aux meilleurs gestes à adopter en
vue d’économiser l’énergie ?
X
X
Le tableau ci-dessus dresse une liste non exhaustive des éléments à vérifier, ainsi il est vivement
conseillé de le compléter librement en fonction des caractéristiques de ton établissement.
86
6ème étape
Recommandations pour économiser de l’énergie
C’est l’heure de la dernière étape. Après avoir collecté des données et des informations sur le
rendement énergétique de ton établissement ou de ta maison, il est temps d’agir et de prendre
des mesures éco-énergétiques.
Le but de cette étape est de dresser une liste de recommandations (techniques et comportements
à adopter) qui t’aideront à réduire consommation et pertes énergétiques. Évidemment, la liste
des changements est proposée en fonction des faiblesses et défauts énergétiques détectés lors de
l’inspection du bâtiment effectuée auparavant (étape 5), l’objectif étant de les améliorer et de les
corriger. Ainsi, de nombreuses mesures pourraient être mises en œuvre.
L’idée est de considérer ici uniquement les mesures les plus importantes ou celles que tu penses
être techniquement ou économiquement réalisables dans ton cas.
Suis les étapes suivantes :
a) Propose une série de mesures/modifications/interventions (libre à toi d’allonger la
liste) ;
b) Calcule les économies d’énergie (par une estimation approximative de la part potentielle des économies pour chaque mesure par rapport à la consommation d’électricité
et/ou de fioul) ;
c) Fais une estimation des coûts des mesures et de la durée de remboursement (cherche
le prix sur le marché de la mesure proposée, puis divise ce prix par la valeur des économies pour connaître la durée du remboursement) ;
d) Calcule la réduction des émissions de CO2 (utilise les mêmes facteurs d’émission que
ceux utilisés précédemment dans le tableau CO2 – exercice étape 5).
Le tableau suivant inclut quelques exemples des mesures recommandées. N’hésite pas à développer la liste en fonction des caractéristiques de ton bâtiment.
 Insère ici tes consommations et les données correctes relatives aux émissions et aux
prix, selon le type de combustible utilisé et les prix pratiqués sur le marché local de
l’énergie. En ce qui concerne les facteurs d’émission et les unités, utilise les mêmes
données que celles de la feuille sur les émissions de CO2 précédente.
 Ensuite, utilise ces données pour procéder aux calculs qui te permettront de compléter
le tableau ci-dessous.
(feuille de calcul Excel disponible)
Exemple
Unité
Type d'é ne rgie
Éle ctr icité (pr ove nant du r é s e au)
Facte ur s
Cons om m
d'é m is s ion
ation par
(k g CO²e q/.....)
m ois
Pr ix
€/.....
kW h
3500
0,54
0,19
kW h
litre
kg
3200
0,22
0,20
Com bus tible s pour le chauffage
Gaz naturel
GPL (Butane, Propane)
Charbon
87
0
0
Exemple :
Si tu envisages de changer des « ampoules », il s’agit d’une économie de type « électricité » :
1. l’électricité est concernée par l’économie d’énergie = 15% (estimation de la part économisée) de 3 500 kWh (ta consommation d’électricité) ;
2. pour calculer la réduction des émissions de CO2, il faut multiplier la quantité d’électricité
économisée (525 kWh) par le facteur d’émission de l’électricité (0,54 kg de CO2 par
kWh – « variable d’un pays à un autre ») ;
3. économies = quantité d’électricité économisée (525 kWh) multipliée par le prix de l’électricité (0,19 €/kWh – « cherche le prix local »).
Si tu envisages d’ « installer des fenêtres à double vitrage », il s’agit d’une mesure de type
« chauffage ». Ainsi :
1. la part des économies est calculée par la quantité de combustible utilisée (par exemple,
10% x 3 200 kWh);
2. le facteur d’émission de CO2 est le facteur du gaz naturel (0,2 kg/kWh) ;
3. les économies sont calculées avec le prix du gaz naturel.
NB : Tableau ci après (double cliquer rapidement pour la version excel (sur version électronique
du document)
88
Type
d'é ne r gie
M e s ure
te chnique /li
é e au
com porte
m e nt
Par t
d'é conom ie s
Écono
m ie s
d'é ne r
gie
Am é liore l'is olation
the rm ique de s m urs
T
30%
960,00
192
Ins talle de s fe nê tre s à
double vitrage
T
10%
320,00
Ins talle de s coupe s -bis e
e t calfe utre le cadre de s
porte s
T
25%
Ins talle de s s ys tè m e s
de por te s battante s pour
le s porte s donnant s ur
l'e xté r ie ur
T
Ins talle de s s ys tè m e s
de ré gulation the rm ique
(the rm os tat e t
m inute rie )
ÉcoCO2
nom ie
é vité
s
(k g/m oi
(€/m ois
s)
)
Coût de
la
m e s ur e
(€)
Duré e de
re m bour
s e m e nt
(m ois )
192
50.000
260,4
64
64
35.000
546,9
800,00
160
160
1.500
9,4
5%
160,00
32
32
2.000
62,5
T
5%
160,00
32
32
1.500
46,9
M aintie ns fe nê tre s e t
porte s fe rm é e s quand le
chauffage ou le s ys tè m e
de re froidis s e m e nt
fonctionne
C
5%
160,00
32
32
0
0,0
N'utilis e pas de ride aux
pour couvrir le s
fe nê tr e s le s jour s
d'hive r (apport s olaire )
Fe rm e -le s à la fin de la
journé e s colaire (pour
é vite r le s pe rte s de
chale ur)
C
5%
160,00
32
32
0
0,0
En hive r, rè gle la
te m pé ratur e à 15ºC dans
la s alle de bain e t le s
couloirs , 20-21ºC dans
le s cham bre s
C
5%
160,00
32
32
0
0,0
C
2%
64,00
13
13
0
0,0
C
5%
160,00
32
32
0
0,0
C
2%
64,00
13
13
0
0,0
M ESURES PROPOSÉES
The rm ique Chauffage
Ne lais s e pas le s porte s
donnant s ur l'e xté rie ur
ouve rte s plus
longte m ps que
né ce s s aire
Allum e le chauffage
(chaudiè re ) une he ure
avant le dé but de s
clas s e s e t é te ins -le au
m oins une he ure avant
la fin
Ne bloque pas le s
ins tallations du
chauffage e t du s ys tè m e
de re froidis s e m e nt
(conduits , r adiate urs ,
grille s ) par de s ride aux,
de s m e uble s , de s
couve rture s , e tc.
89
Électricité
Éclairage et équipement
Remplace l'éclairage à
incandescence par un
éclairage fluorescent
compact à faible
consommation
T
15%
525,00
284
100
800
8,0
Installe des systèmes
de contrôle d'éclairage
(détecteurs optiques,
détecteurs de
mouvements ou
minuteurs), surtout
dans les couloirs et les
salles de bain
T
10%
350,00
189
67
500
7,5
Installe des ballasts
électroniques pour les
lampes fluorescentes
T
6%
210,00
113
40
700
17,5
Utilise des multiprises.
Branche les
équipements
électroniques
domestiques et de
bureau sur une
multiprise munie d'un
interrupteur
T
2%
70,00
38
13
200
15,0
Quand le soleil éclaire
suffisamment ou qu'une
pièce est inoccupée,
toutes les lumières
doivent être éteintes.
C
4%
140,00
76
27
0
0,0
Mets en place un
programme pour
nettoyer fréquemment
les dispositifs
d'éclairages
C
2%
70,00
38
13
0
0,0
Toutes les lumières, y
compris celles situées
à l'extérieur, doivent
être éteintes la nuit
C
10%
350,00
189
67
0
0,0
Les ordinateurs doivent
être éteints, ou alors
mis en veille quand ils
ne sont pas utilisés
C
3%
105,00
57
20
0
0,0
90
Variantes et association avec d’autres activités :
« Détectives de l’étiquette énergie » – enquêtez sur les différences de consommation
d’énergie entre les meilleurs et les pires produits disponibles en magasin.
« Alimentation de secours à l’école/à la maison » – enquêtez sur la consommation de
l’alimentation de secours dans l’établissement scolaire ou la maison.
Bilan CO2 : proposez aux élèves de calculer le bilan de CO2 de leurs familles en utilisant un calculateur en ligne tel que www.carbonfootprint.com.
Faites preuve de créativité : demandez aux enfants d’imaginer la vie sans électricité.
Essayez de vivre un jour sans électricité. Comment se débrouillait-on autrefois, avant
que l’électricité ne soit découverte ? Pour un enfant, regarder seulement 100 ans en
arrière peut permettre d’ouvrir les yeux.
Un peu d’histoire : dessinez une grande frise chronologique montrant approximativement les débuts de certains appareils électriques. Commencez avec l’ampoule.
Éveillez l’esprit de compétition des élèves : lancez-leur un défi ! « Peux-tu économiser 500 Watts en une semaine ? » Aidez-les à préparer un plan d’action qu’ils devront exécuter de préférence avec leurs parents/enseignants.
91
92

Les Bâtiments: efficacité énergétique et énergies renouvelables

Transcription

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