Avec l'évolution du climat et la crainte de vagues de chaleur, le confort estival devient un élément essentiel de la conception d'un bâtiment. L'enjeu est d'autant plusimportant que la règlementation impose de garantir des températures estivales convenables pour les bâtiments qui sont censés ne pas recourir à la climatisation (l'indice Tic). Par ailleurs, elle renforce la contrainte pour l'ensemble des nouvelles constructions en limitant la consommation d'énergie primaire annuelle à 50 kWh/m².

L'arrivée de l'approche bioclimatique, avec l'indice Bbio, vient encadrer ces enjeux en obligeant à prendre en compte dès les premières esquisses les apports solaires en optimisant l'orientation du bâtiment et la répartition des fenêtres. Si en France cette approche vise bien souvent à réduire les besoins de chauffage, elle impose l'ajout d'aménagements pour ne pas dégrader le confort estival. Si un bâtiment baigné de lumière est agréable en hiver, il est invivable lors des fortes chaleurs. Et compte tenu des contraintes de consommation, il n'est plus possible d'installer une climatisation surdimensionnée pour compenser...

L'enjeu des surfaces vitrées

L'indice Bbio caractérise la performance thermique du bâtiment qui détermine les besoins du bâtiment en chauffage, en climatisation et en éclairage. L'un des enjeux est la prise en compte des apports solaires, via notamment les parois vitrées, afin de de répondre à deux objectifs a priori opposés : maximiser les apports solaires en hiver et les limiter en été. Globalement, les caractéristiques des apports thermiques solaires sont fonction de l'ensoleillement, de la surface vitrée et du coefficient de transmission thermique du vitrage utilisé. Une étude du cabinet d'étude thermique Cardonnel Ingénierie pour le compte de quatre syndicats professionnels du secteur du vitrage tend à démontrer que l'augmentation des surfaces vitrées réalisées avec les fenêtres les plus performantes permet d'améliorer le coefficient Bbio et de réduire les besoins en chauffage des bâtiments.

Mais pour que les bénéfices apportés en hiver ne menacent pas les impératifs de confort estival il faut porter une grande attention à l'orientation des baies vitrées et aux protections passives et actives. Il est possible d'utiliser des stores, des brise-soleils, des persiennes, des déports de couverture ou encore de végétation. Ces protections réduisent les surchauffes en été lorsque le soleil est au zénith en protégeant des rayonnements directs et en améliorant les capacités isolantes des vitrages. De même, divers aspect de l'enveloppe permettent d'obtenir de bons résultats réduisant insolation indirecte en jouant sur l'isolation, l'inertie ou les couleurs.

PUBLI-REPORTAGE La climatisation naturelle pour bâtiment tertiaire, mythe ou réalité ? La RT 2012 impose à de nombreux bâtiments tertiaires et industriels de se sevrer d’une climatisation coûteuse et à fort impact environnemental. Les occupants peuvent-ils tout de même espérer un confort d’été préservé ? Avec COOLEA, la réponse est OUI !

Les systèmes simples et basse consommation prisés

Dans certains cas un système de climatisation reste nécessaire et avec la contrainte de consommation d'énergie, des techniques sobres rencontrent un réel intérêt. C'est le cas en particulier de techniques de rafraîchissement relativement simples, comme le puits provençal qui consiste à alimenter le local avec de l'air prélevé à l'extérieur et rafraichi par l'inertie thermique du sol. Réservé aux bâtiments disposant de terrain, il consiste à faire circuler de l'air dans un tuyau enterréet raccordé à une ventilation mécanique contrôlée (VMC). Autre solution basse consommation, le refroidissement adiabatique qui consiste à rafraichir l'air au contact d'un circuit d'eau. L'air circule naturellement par convection ou peut être ventilé.

Pour les équipements plus énergivores, en particulier la production d'air conditionné, l'amélioration de l'efficacité énergétique représente aujourd'hui un enjeu qui dépasse largement le contexte français et l'application de la RT 2012. En 2012, le Centre de recherche conjoint de la Commission européenne a dressé un état des lieux des meilleures techniques pour les marchés du froid et du chaud en Europe qui présente les options jugées les plus efficaces.

Pour les groupes de bâtiment, le document pointe tout d'abord l'intérêt de la climatisation en réseau, une technologie similaire à celle des réseaux de chaleur qui bénéficie d'une bonne efficacité énergétique du fait de la mutualisation de la production qui contrebalance les éventuelles pertes du réseau. Pour ce type de réseaux, le refroidissement de l'eau se fait principalement avec une pompe à chaleur ou en puisant directement de l'eau froide, par exemple en profondeur dans une mer. Ils peuvent aussi être équipés de système de stockage du froid à partir d'eau gelée ou d'autres techniques utilisant les changements de phase de divers matériaux.

Lorsque la production de froid ne peut être mutualisée, le JRC évoque trois solutions : la climatisation centralisée à circulation d'air, la climatisation centralisée à circulation d'eau froide (dalle active dans un bâtiment à inertie thermique ou ventilo-convecteurs, par exemple) et la climatisation individuelle des différents locaux. Se basant sur les travaux préliminaires de la directive écoconception en préparation, il apparaît que les systèmes individuels peuvent facilement être évalués et qu'en terme d'efficacité énergétique les systèmes individuels bibloc réversibles sont les plus performants, même si l'efficacité décroît de 3% pour chaque hausse de un degré de la température ambiante.

En revanche, “les systèmes de ventilation intégrés dans les bâtiments de plus grande taille sont beaucoup plus compliqués à évaluer”, indique le rapport du JRC, évoquant notamment "une gestion des systèmes qui se traduit souvent par des consommations d'énergie importantes comparativement aux besoins de froid”. Sans surprise, le JRC pointe en particulier d'importants gisement d'efficacité énergétique en matière de consommation des équipements en veille ou les systèmes de ventilation.

Philippe Collet