27 octobre 2022
Alors que les prix de l’énergie augmentent et que la course au « Net Zero » fait rage, les options de haute technologie peuvent souvent sembler être la seule solution, mais il est important de se rappeler les raisons fondamentales de la consommation d’énergie des bâtiments. En comprenant parfaitement le comportement des bâtiments, il devient plus facile de réduire la consommation d’énergie des bâtiments existants et de concevoir de nouveaux bâtiments plus efficaces sur le plan énergétique. Comme présenté dans l’article : « L’efficacité énergétique : Le héros méconnu du Carbone Net Zero » par Anneli Tostar, Laure Ferrand, Tessa Lee et LeAnna Roaf, la réduction de la consommation par des mesures d’efficacité énergétique est une étape essentielle vers le Net Zero.
Avec les impacts continus du changement climatique, il y a un besoin supplémentaire de concevoir des bâtiments résilients qui continueront à être performants dans 30 ou 50 ans. L’augmentation des températures va accroître la charge sur nos systèmes de refroidissement et augmenter le besoin de solutions passives.
Solutions passives – Facteurs déjà présents à utiliser, tels que la ventilation naturelle, la lumière du jour, l’ombrage extérieur, les gains de chaleur passifs.
Conserver un environnement souhaité
La création d’un environnement interne propice au bien-être humain et adapté à l’utilisation du bâtiment nécessite une conception qui s’appuie sur ce qui est déjà fourni par la nature et l’augmente.
Lorsqu’un bâtiment est conçu de manière à ce qu’il soit confortable et agréable d’y être, vous ne vous rendez peut-être pas compte de la raison pour laquelle il est ainsi. En revanche, si vous deviez imaginer une pièce inconfortable ou désagréable, la cause en serait plus évidente. J’ai quelques idées de ce qui pourrait vous venir à l’esprit :
- La pièce est soit étouffante et chaude, soit si froide que vous en avez la chair de poule.
- Il peut y avoir une odeur désagréable, comme des produits chimiques de nettoyage ou de la moisissure.
- Elle peut être sombre et miteuse, ou l’éclat du soleil à travers la fenêtre peut vous aveugler à certains moments de la journée.
Quelle que soit la raison pour laquelle l’environnement est désagréable, vous souhaiterez que l’espace soit mieux conçu ou exploité. Nous devons nous efforcer de créer des espaces où il est agréable de se trouver, de la manière la plus durable possible.
Chauffage et refroidissement
Le confort thermique ne peut être obtenu efficacement avec une solution unique. En fonction de l’emplacement et de la période de l’année, la situation peut varier considérablement, de sorte qu’une approche sur mesure doit être adoptée pour chaque bâtiment. Cela ne signifie pas que les principes fondamentaux ne sont pas universels – ils le sont bel et bien.
Avant d’essayer de contrôler immédiatement la température avec les systèmes de chauffage et de refroidissement du bâtiment, il est préférable d’utiliser les formes de gain/perte de chaleur déjà disponibles. En général, pour un bâtiment, celles-ci relèvent de l’un des types suivants :
- Gain de chaleur interne : Chaleur résiduelle produite par les objets présents dans l’espace, tels que les personnes, les lumières, les équipements électriques et de cuisson.
- Gain solaire : La chaleur transmise par la lumière du soleil qui entre par les fenêtres.
- Conduction : Chaleur transmise par conduction à travers les murs, les fenêtres, les portes, les sols et les toits.
- Ventilation : Chaleur transférée lors de l’échange d’air entre l’intérieur et l’extérieur.
Chacun des éléments ci-dessus contribue de manière importante à l’obtention de conditions thermiques souhaitables, mais ils doivent être considérés comme un tout, dans le cadre d’une stratégie de conception holistique, afin qu’un seul aspect n’aille pas à l’encontre de l’objectif (par exemple, un bâtiment bien isolé mais « étanche » perdra toujours des quantités importantes de chaleur pendant les périodes froides). Les normes de conception, telles que Passivhaus, sont basées sur ce concept de conception passive holistique, selon lequel une construction optimisée peut conduire à des besoins minimaux de chauffage et de refroidissement.
Les êtres humains ont une grande capacité d’adaptation aux différentes températures, mais uniquement lorsque le changement est progressif. Si vous vous fiez trop au chauffage ou au refroidissement mécanique, votre corps n’aura pas la possibilité de s’adapter à la température extérieure et subira un choc inconfortable lorsque vous sortirez ou entrerez dans un bâtiment.
Ce n’est qu’une fois que les éléments ci-dessus sont compris dans le contexte d’un bâtiment et d’une utilisation spécifiques, que des stratégies de chauffage ou de refroidissement mécaniques doivent être mises en œuvre. Dans un bureau britannique typique, les mesures passives liées au chauffage et au refroidissement peuvent réduire la consommation totale d’énergie de plus de 60% (lien).
Ventilation mécanique
L’apport d’air frais dans les environnements internes est essentiel au bien-être des occupants. Un manque de ventilation entraîne une accumulation de polluants nocifs dans l’air tels que le CO2, les particules et les COVT (composés organiques volatils toxiques). Bien que les niveaux de ces polluants puissent être réduits en minimisant leurs sources (comme les peintures et les produits de nettoyage pour les COVT), il sera toujours nécessaire de rafraîchir l’air. Par conséquent, pour réduire la consommation d’énergie, il est essentiel de fournir de l’air frais aussi efficacement que possible.
L’utilisation de fenêtres ouvrantes peut fournir cet apport, avec en prime un rafraîchissement gratuit, bien que la conception doive tenir compte des moments où il fait trop chaud à l’extérieur, et de tout problème de bruit ou de qualité de l’air. Un dimensionnement approprié des ventilateurs et des conduits, ainsi que la limitation des taux de ventilation à des niveaux optimaux en fonction de l’utilisation de l’espace, permettent de minimiser la consommation d’énergie des ventilateurs lorsqu’une ventilation mécanique est nécessaire. Dans un bureau britannique typique, les mesures passives liées à la ventilation peuvent réduire la consommation totale d’énergie de plus de 25 % (lien).
Éclairage
Pour atteindre les niveaux de lumière nécessaires au bien-être des occupants, il faut maximiser la disponibilité de la lumière du jour et la compléter par un éclairage artificiel efficace et adapté. Les niveaux de lumière du jour varient considérablement en fonction de l’emplacement et de la période de l’année, ce qui signifie que les choix de conception de l’éclairage doivent être bien réfléchis pour garantir la satisfaction des besoins des occupants. L’ombrage extérieur et intérieur doit être utilisé pour combattre l’éblouissement et réduire les gains solaires indésirables.
Les surfaces vitrées doivent être conçues pour maximiser la lumière du jour, tout en minimisant le risque de surchauffe et de perte de chaleur. Le fait de placer les vitrages le plus haut possible sur la façade permet une pénétration maximale de la lumière du jour, tandis que les vitrages bas augmentent les apports solaires sans apporter beaucoup de lumière du jour (votre bâtiment sera trop chaud tout en étant sombre). L’éclairage artificiel ne doit être envisagé que lorsque la lumière naturelle a été pleinement utilisée. Des LED efficaces doivent être utilisées pour fournir des niveaux de lumière optimaux en fonction des besoins de l’espace, avec des commandes basées sur la lumière du jour et l’occupation pour permettre la réduction de la consommation d’énergie inutile. Dans un bureau britannique typique, les mesures passives liées à l’éclairage peuvent réduire la consommation totale d’énergie de plus de 40 % (lien).
Revenir au Net Zero
Compte tenu des défis mondiaux actuels, il est essentiel de veiller à ce que nos bâtiments soient conçus pour utiliser l’énergie aussi efficacement que possible. Comme nous l’avons vu, d’importantes économies d’énergie peuvent être réalisées uniquement grâce à des mesures passives et ces principes s’appliquent à tous les types de bâtiments. Ces économies d’énergie sont souvent plus importantes que celles qui peuvent être réalisées uniquement avec des mesures de haute technologie telles que les pompes à chaleur. Par conséquent, bien que les deux soient nécessaires, les mesures passives doivent être privilégiées et intégrées dès la conception du bâtiment afin de réduire les besoins en systèmes mécaniques. Outre la réduction de la consommation d’énergie inutile, la conception de nos bâtiments en harmonie avec l’environnement extérieur permet d’établir une résilience et une adaptabilité qui persisteront malgré les changements climatiques futurs. L’intégration d’une compréhension approfondie du comportement fondamental de nos bâtiments dans une stratégie de conception permet de réduire les factures d’énergie, de s’aligner sur le principe du « Net Zero » et de créer une résistance au changement climatique.
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