Analyse des données enregistrées

Les graphiques de suivi des données enregistrées dans chaque zone des logements per-mettent de visualiser les évolutions de la température et de l’humidité relative à l’intérieur des pièces au cours des deux périodes choisies (occupation et inoccupation). Cette phase d’analyse a permis de comprendre le comportement hygrothermique des logements pour la construction d’un modèle à l’échelle du bâtiment dans l’outil de simulation adopté.

5.1.2.1 Évolution de la température

Dans la figure 5.2a sont tracées les évolutions de la température extérieure et de la température intérieure pour les deux logements pendant la période d’occupation du 9 au 21 juillet 2014. Dans les premiers jours de la période (du 9 au 12 de juillet) on observe des chutes de températures ponctuelles dans la salle de bain. Cette variation est liée à une régulation des conditions intérieures par l’ouverture manuelle de la fenêtre qui a permis des échanges avec l’extérieur où la température est nettement plus basse qu’à l’intérieur. D’ailleurs, on observe qu’au cours de cette période la température intérieure est bien plus élevée qu’à l’extérieur avec des écarts qui vont jusqu’à 8^◦C le jour (salon - ITI) et 9,5^◦C la nuit (Salle de bain - ITE). Bien que durant les journées du 12, 14 et 15 juillet, la température extérieure présente une augmentation (d’environ 18^◦C à 25^◦C), les conditions intérieures restent quasi constantes dans les zones non exposées (autour de 24,5^◦C) avec une légère augmentation dans les zones exposées. Dans le cas de la chambre enfant dans le comble aménagé, les conditions intérieures sont plus impactées par les variations de température à l’extérieur. Par exemple, l’augmentation de température à l’extérieur le 12 juillet (figure

5.3), provoque une augmentation de la température intérieure d’environ 2^◦C par rapport à la moyenne des jours précédents. Un comportement similaire est observé le 5 août (figure5.4). Concernant l’évolution de la température jour/nuit, on constate que pendant la nuit, lorsque la température extérieure décroît, la température intérieure reste constante et supérieure à celle extérieure. Ce comportement est possiblement dû à la combinaison des effets d’accumulation de la chaleur à l’intérieur et des apports internes, aux effets de l’isolation thermique et à un manque d’optimisation de la ventilation naturelle : la chaleur reçue pendant la journée n’est pas complètement évacuée la nuit ou la journée, lorsque la température extérieure est inférieure à celle de l’intérieur. À partir du 16 juillet, on observe une augmentation de la température extérieure avec des valeurs qui vont jusqu’à 36,8^◦C et des écarts jour-nuit de l’ordre de 12 ^◦C. Pendant cette période on observe une augmentation de la température intérieure accompagnée de fluctuations plus importantes par rapport aux jours précédents. Cependant, à la différence de la période du 9 au 15 juillet, les valeurs de la température de chaque zone se trouvent en-dessous des valeurs extérieures pendant la journée, et légèrement au dessus la nuit (à l’exception de la température le 19 juillet dans la chambre enfant du comble aménagé). Par exemple, les nuits du 18 et 19 juillet la température dans la salle de bain en ITE suit la même évolution (avec des valeurs de température minimale proches) que celle de la température extérieure, grâce aux échanges d’air par ventilation (figure 5.3).

Figure 5.2 – Températures enregistrées dans la chambre enfant (comble aménagé avec fe-nêtres de toit) en ITE, les salles de bain (zone non-exposée), les salons (zone exposée) en ITE et ITI durant les mois de juillet ((a) occupation) et août ((b) inoccupation) 2014.

Concernant la chambre enfant dans le comble aménagé, on constate qu’en occupation la température intérieure atteint les mêmes valeurs que la température extérieure (légèrement inférieure le 16 juillet et légèrement supérieure le 19 juillet). En raison de l’orientation (sud sud-ouest) et de l’inclinaison des fenêtres placées au toit, les apports de chaleur par rayonne-ment sont très importants. D’autre part, en occupation, les apports internes, la non utilisation des dispositifs de protection solaire, les échanges de chaleur avec le niveau en-dessous font que la température intérieure augmente dans cette zone⁴. Le résultat est une évolution de la température intérieure suivant la même allure que la température extérieure (figure5.3).

4. Remarque : dans ce cas la ventilation naturelle n’a pas d’intérêt, car les températures extérieures trop élevées durant la journée

5.1. Données enregistrées 69

Figure 5.3 – Détail des zones identifiées dans la figure ^{5.2a : températures enregistrées} pendant deux jours en occupation : le 12 et 19 juillet 2014

La figure 5.2b montre les évolutions des températures extérieure et intérieure en ITI et ITE pendant la période d’inoccupation du 4 au 16 août 2014⁵. On observe que l’évolution de la température intérieure est plus régulière, avec des fluctuations plus légères qu’en période d’occupation (à l’exception du 8 août dans la salle de bain du logement ITE, où on constate une perturbation). Tout au long de cette période, la température intérieure est supérieure à la température extérieure, avec des températures plus importantes en ITI et dans la chambre enfant au comble aménagé du logement ITE. Comme expliqué précédemment, cette pièce fait partie d’une troisième catégorie de zone où les évolutions de température sont très liées aux apports solaires. Le rayonnement courte longueur d’onde (CLO, rayonnement solaire) entrant à travers la fenêtre de toit atteint les surfaces internes, faisant augmenter leur température ; cette chaleur est ensuite transmise aux autres surfaces par rayonnement grandes longueurs d’onde (GLO, domaine des températures ambiantes) et par convection à l’air ambiant. En absence de ventilation naturelle, la chaleur (provenant aussi du niveau inférieur) prend plus de temps à s’évacuer à cause de l’isolation thermique installée en toiture (résistance thermique totale égale à 10,3 m²·K·W⁻¹).

Figure 5.4 – Détail des zones identifiées dans la figure ^{5.2b : températures enregistrées} pendant deux jours en inoccupation : le 5 et 13 août 2014

Sur les figures 5.3 et 5.4 sont respectivement exposés les deux jours repérés en période d’occupation et les deux jours en inoccupation (12 juillet, 19 juillet, 5 août et 13 août, figure

5.2). Dans l’ensemble des cas exposés, on constate un déphasage dans la réponse du bâtiment par rapport aux conditions extérieures, i. e., le pic de température extérieure ne se manifeste à l’intérieur qu’après un intervalle de temps. Par exemple, le 19 juillet le pic de température intérieure est enregistré entre 1 (salle de bain en ITE) et 3 (salon en ITI et ITE) heures après le pic extérieur. D’autre part, la température enregistrée dans le salon ITE le 12 juillet présente deux pics, le premier est atteint presque instantanément suite au pic extérieur et le deuxième pic 7 heures après. Ce dernier est possiblement dû à des apports internes. Dans le cas du 13 août, le décalage (entre le pic extérieur et le pic intérieur) peut aller jusqu’à 4 heures. Par ailleurs, un effet d’amortissement est observé le 19 juillet : pour une température journalière de 32,2^◦C à l’extérieur, la température maximale (des zones exposées et non-exposées, i.e., sans compter la température de la chambre du comble aménagé) est de 30,3^◦C dans le salon en ITI, de 29,0^◦C dans le salon ITE, 29,4 ^◦C dans la salle de bain ITI et 28,7^◦C dans la salle de bain en ITE. Dans le cas du comble aménagé les apports solaires sont nettement plus importants et ont un effet presque instantané sur la tempé-rature intérieure. Ainsi, sur les données enregistrées, seule une heure de décalage est observée .

5.1. Données enregistrées 71

5.1.2.2 Évolution de l’humidité relative

Des données d’humidité relative (ϕ) enregistrées dans les deux logements sont exposées dans les figure 5.5a en période d’occupation⁶ et 5.5b en période d’inoccupation, avec les données de ϕ enregistrées par la station météo.

L’humidité relative (ϕ) varie en fonction de l’occupation (nombre d’habitants, métabo-lisme, activités physiques,...), du taux de renouvellement de l’air (ventilation naturelle ou mécanique), des infiltrations, des sources d’humidité ou apports internes (lave-linge, douches, cuisson de certains aliments, ...), de la production d’humidité (plantes), des échanges de masse entre les composants (meubles, parois) et le volume d’air [Abelé et al. 2009]. La variation de ϕ dépend également de la température de l’air. Par exemple, durant les deux périodes exposées (occupation et inoccupation) on constate qu’en ITE la courbe de ϕ mesurée dans la chambre enfant du comble aménagé se trouve en-dessous des courbes de ϕ dans le salon et dans la salle de bain. Cela s’explique, en partie, par l’influence de la température, laquelle est supérieure dans la chambre enfant localisée à l’étage. Cependant, du 09 au 13 juillet, cette hypothèse n’est pas valide car la température dans la chambre enfant est proche de celle dans le salon, tandis que ϕ reste en-dessous.

Concernant la période d’occupation, on constate d’importantes variations de ϕ dans la salle de bain des deux logements, liées aux apports d’humidité (douches, lave-linge et sèche-linge), ainsi que par les ouvertures de fenêtres. Ces apports ont une légère influence sur l’évolution de ϕ dans le salon, mais souvent nulle. Par exemple, en ITI, le 19 juillet des apports d’humidité sont enregistrés à 11h00, 16h00 (à l’instant où ϕ extérieure se trouve au point le plus bas) et 18h00 dans la salle de bain (figure 5.6). Ces apports font varier ϕ d’environ 0,54 à 0,68 dans la zone, sans que des variations soient constatées dans le salon (l’augmentation enregistrée vers 10h00 est donc due aux échanges avec l’extérieur). Ce comportement est également constaté le 12 juillet en ITI, où la variation de ϕ dans le salon se produit environ 2 heures avant l’apport de masse dans la salle de bain (figure

5.6). En effet, comme on peut constater dans le plan (figure 4.3) il existe un espace qui sépare le salon de la salle de bain. Ainsi des échanges importants ne sont possibles que si les deux portes reste ouvertes. L’effet des échanges entre les deux zones peut être observé en période d’inoccupation où l’évolution de ϕ est très proche dans l’ensemble des zones. D’autre part, durant la période d’occupation, les données de ϕ permettent d’identifier des actions d’ouverture et de fermeture des fenêtres, par exemple en ITI le 17, 18 et 19 juillet la fenêtre de toit dans la chambre enfant du comble aménagé. Le 10 et le 11 juillet les variations de ϕ dans la salle de bain sont, dans ce cas, due à l’ouverture de la fenêtre : dans la figure 5.2on avait constaté des chutes de température durant ces jours qui correspondent à l’augmentation de l’humidité relative sous l’effet des conditions à l’extérieur. D’où l’importance de faire une lecture couplée de la température et de l’humidité relative. Ce cas met en évidence la difficulté qui peut se présenter pour distinguer la cause des évolutions d’humidité relative :

6. Pour la clarté du graphique, les données d’humidité relative (ϕ) des deux logements sont illustrées séparément en période d’occupation : ITI graphique supérieur, ITE graphique inférieur

Figure 5.5 – Humidités relatives enregistrées dans la chambre enfant (comble aménagé) en ITE, la salle de bain (zone non-exposée), le salon (zone exposée) en ITE et ITI durant les mois de juillet 2014 (a) période d’occupation et août 2014 (b) période d’inoccupation .

5.1. Données enregistrées 73

ouverture de fenêtre ou apports liées aux douches, lave linge, etc.

Figure 5.6 – Détail des zones identifiées dans la figure^{5.2a : humidités relatives enregistrées} pendant deux jours en occupation : le 12 et 19 juillet 2014

Figure 5.7 – Humidités relatives enregistrées en ITE dans le salon, la salle de bain et la chambre enfant (comble aménagé) durant les mois de février 2015, en inoccupation.

Concernant la période d’inoccupation on constate des évolutions de ϕ différentes dans les deux logements (figure 5.5b) : en ITI (courbes en noir), la variation est très légère en comparaison des variations en ITE (courbes en bleu). En ITE, ϕ présente des fluctuations plus importantes, avec une atténuation à partir du 11 août. Durant la période étudiée les facteurs mentionnés au départ sont négligés car liés aux effets de l’occupant. Ainsi, seuls les échanges d’air avec l’extérieur par le système de ventilation mécanique, les infiltrations, et les échanges de masse avec les composants (parois et meubles) déterminent l’évolution de ϕ à l’intérieur. Les parois et meubles ont la capacité d’absorber plus ou moins d’humidité en fonction des propriétés hygroscopiques, amortissant ainsi les variations de ϕ à l’intérieur des logements. L’évolution de ϕ en ITE pourrait être le produit des échanges d’air plus importants avec l’extérieur. Ces échanges pourraient provenir d’échanges occasionnés par une ouverture partielle d’une fenêtre ou ouverte sous la pression du vent7, car durant les autres périodes d’inoccupation les variations de ϕ observées sont similaires à celles du logement ITI, tel que l’on observe dans la figure5.7. Dans la figure 5.8sont exposés les deux jours repérés dans la figure5.3b en période d’inoccupation (le 05 et le 13 août). Comme mentionné précédemment, sous l’influence de la température, les valeurs de ϕ mesurées dans la chambre enfant du comble aménagé sont inférieures à celles mesurées dans le salon et la salle de bain. Concernant l’évolution de ϕ en ITI, on constate qu’elle reste très proche et quasiment constante autour de 0,50.