Amélioration du confort d’été dans les bâtiments rénovés

En France, le chauffage étant généralement le principal poste de consommation, l’amélioration de l’isolation de l’enveloppe des bâtiments est théoriquement une des premières mesures de rénovation à entreprendre (point de vue économique et énergétique). Nous avons vu que cela pouvait s’accompagner d’une augmentation de l’inconfort estival et il nous a semblé dès lors important d’étudier comment et dans quelle mesure le comportement estival de bâtiments rénovés pouvait être amélioré.

Les bâtiments de référence présentés en partie 3.1.2.2 ont donc été simulés avec les caractéristiques thermiques données dans le Tableau 3.29. Celles-ci correspondent à un niveau renforcé de la RT 2005.

Tableau 3.29. Parois retenues pour les bâtiments rénovés Description U [W/m².K]

Parois verticales 0,085 mm d’isolant 0,3 Toiture 0,13 mm d’isolant 0,2 Vitrage Double vitrage 4/16/4

(facteur solaire : 0,62) 1,4

3.3.2.1. Etude des besoins de refroidissement

Toutes les actions d’amélioration du confort d’été présentées dans la partie 3.2.2 ont été simulées dans le cas de bâtiments rénovés.

En ce qui concerne les pièces de bureaux, la hiérarchisation des actions, en termes de réduction des besoins, a évolué par rapport à celle établie à partir des pièces de référence. En effet, si l’installation de protections solaires était l’action individuelle la plus prometteuse, elle est maintenant devancée par les actions consistant à remplacer les vitrages (Figure 3.31a)). Cette dissemblance n’est pas due à une différence de facteur solaire de l’ensemble comprenant la vitre et la protection solaire mais au fait que, dans les cas de référence, le vitrage était à l’origine de deux effets contradictoires en termes de réduction des besoins : l’amélioration du facteur solaire et l’augmentation de l’isolation. Dans le cas de bâtiments rénovés, ce dernier effet est quasiment nul, améliorant ainsi les performances d’un vitrage à faible facteur solaire.

Les actions de ventilation naturelle ou mécanique qui permettent d’extraire de la chaleur et de réduire l’effet « thermos », voient, elles-aussi, leur potentiel augmenter. Ainsi, la ventilation naturelle diurne et nocturne qui permettait de réduire de 20 - 30 % des besoins des pièces de référence donne lieu, dans les pièces rénovées, à des réductions de besoins de l’ordre de 35 - 50 % (Figure 3.31a)).

0

Besoins de refroidissement [kWh/m²] Trappes (réf. : 113,6 kWh/m²)

Nice (réf. : 207 kWh/m²)

b)

Figure 3.31. Impact des actions prises individuellement (a) et collectivement (b) sur les besoins de refroidissement

La Figure 3.32 présente une comparaison entre les résultats obtenus pour les pièces de bureaux de référence et ceux obtenus pour les pièces rénovées. Lorsqu’aucune stratégie d’amélioration de la situation d’été n’est entreprise, les besoins de refroidissement augmentent très fortement, de 55 % pour Trappes à 30 % pour Nice. Cependant, à l’instar des bâtiments non rénovés, il est possible d’atteindre des niveaux de besoins très faibles en mettant en place une stratégie de réduction des apports de chaleur associée à de la ventilation. Les besoins de refroidissement atteignent alors des niveaux de l’ordre de 5 kWh/m² à Trappes et de 20 kWh/m² à Nice (Figure 3.32).

0

Besoins de refroidissement des pièces de référence [kWh/m²]

Besoins de refroidissement des pièces isolées [kWh/m²]

Références

Protections solaires (stores ou vitrages) Protections solaires + réduction des apports internes

Protections solaires + réduction des apports internes + ventilation (mécanique ou naturelle)

Pas d'augmentation Augmentation de 50 %

Figure 3.32. Comparaison des besoins de refroidissement des pièces de bureaux rénovées à ceux des pièces de référence

En ce qui concerne la boutique, les résultats obtenus dans les bâtiments rénovés sont similaires à ceux établis à partir des bâtiments de référence et la hiérarchisation des actions en termes de performance est notamment identique. Du fait de sa géométrie, l’amplitude des différences entre les besoins des bâtiments rénovés et ceux des bâtiments de référence est peu élevée. Ils augmentent de 14 % à Trappes et de 7 % à Nice mais, de même que pour les bureaux, peuvent être réduits à des niveaux de besoins similaires à ceux des bâtiments non rénovés en mettant en place des stratégies de réduction des apports de chaleur associées à de la ventilation. Ainsi, les besoins de refroidissement varient de 10 kWh/m² (Trappes) à 30 kWh/m² (Nice) une fois les apports réduits et de 4 kWh/m² à Trappes à 15 kWh/m² à Nice si l’on y ajoute de la ventilation mécanique.

En ce qui concerne la résidence, les résultats obtenus dans les bâtiments rénovés sont similaires à ceux établis à partir des bâtiments de référence.

L’isolation du bâtiment s’est toutefois accompagnée d’une augmentation des besoins de l’ordre de 50 % (Figure 3.33). Cette forte croissance est à relativiser au regard de l’impact des actions d’amélioration du confort d’été qui permettent, là encore, de réduire très significativement les besoins de refroidissement, et d’atteindre des niveaux de besoins similaires à ceux des bâtiments non rénovés.

Besoins de refroidissement des pièces de référence [kWh/m²]

Besoins de refroidissement des pièces isolées [kWh/m²]

Références Protections solaires Protections solaires + vitrage Vitrages

Pas d'augmentation Augmentation de 50 %

Figure 3.33. Comparaison des besoins de refroidissement de la pièce résidentielle rénovée à ceux de la pièce de référence

3.3.2.2. Amélioration du confort d’été dans les bâtiments rénovés En ce qui concerne le confort dans

la pièce de bureaux non climatisée, les résultats obtenus dans les bâtiments rénovés sont similaires à ceux établis à partir des bâtiments de référence.

L’isolation du bâtiment engendre cependant une augmentation d’environ 20 % de la période d’inconfort (Figure 3.34) et des degrés-heures d’inconfort.

Comme le révèle la Figure 3.34, les actions qui réduisaient l’inconfort à moins de 5 % du temps dans les pièces de référence le permettent généralement aussi dans les bâtiments rénovés. Dans le pire des cas (Nice), l’association de la réduction des apports internes, des apports solaires et de la ventilation nocturne permet de réduire à 3 % les heures

Part d'heures inconfortables dans les pièces de référence [%]

Part d'heures inconfortables dans les pièces isolées [%]

Références

Protections solaires (stores ou vitrages) Protections solaires + réduction des apports internes

Protections solaires + réduction des apports internes + ventilation (mécanique ou naturelle)

Pas d'augmentation Augmentation de 20 %

Figure 3.34. Comparaison du pourcentage d’heures inconfortables de la pièce de bureau rénovée à celui de la

pièce de référence

En ce qui concerne la boutique, l’augmentation de l’inconfort est moins importante (de l’ordre de 10 % en termes de degrés-heures) et la mise en place de stratégies d’amélioration du confort d’été permet de retrouver des conditions de confort similaires à la situation avant rénovation.

La Figure 3.35 présente une comparaison entre les périodes d’inconfort rencontrées dans les pièces résidentielles de référence, avant et après rénovation. Le nombre d’heures d’inconfort se voit augmenter d’un facteur 2 environ. Cependant, un comportement adapté (ventilation naturelle, protections) permet, et ce pour tous les climats, de limiter l’inconfort à moins de 3 % du temps d’occupation (Figure 3.35).

Part d'heures inconfortables dans la pièce de référence [%]

Part d'heures inconfortables dans la pièce rénovée [%]

Référence Protections solaires

Protections solaires + ventilation naturelle Pas d'augmentation Augmentation de 100 %

Figure 3.35. Comparaison du pourcentage d’heures inconfortables de la pièce résidentielle rénovée à celui de la pièce de référence

3.3.3 Conclusions

Les résultats de simulation présentés dans cette partie montrent que l’isolation renforcée des bâtiments rénovés peut être à l’origine d’une augmentation de l’inconfort d’été et des besoins de refroidissement.

A titre d’exemple, l’application de réglementations à venir en matière de performance des bâtiments pourrait entraîner une multiplication par un facteur 2 des heures de surchauffe dans le cas d’une pièce résidentielle par rapport aux pratiques actuelles.

Des solutions simples permettent cependant de réduire l’inconfort estival à des niveaux acceptables, du même ordre que dans les bâtiments non rénovés. Si la rénovation de l’enveloppe des bâtiments est nécessaire dans le but de réduire les consommations de chauffage, le développement des logements à faible consommation d’énergie doit donc s’accompagner d’une stratégie efficace de lutte contre l’inconfort estival.

3.4 Confort d’été et perspective du changement