Expériences menées en climats froids:

Comakli et al.¹⁵⁷ ont déterminé l’épaisseur optimale de l’isolation d’un mur extérieur en se basant sur le cycle de vie des bâtiments dans les villes les plus froides de la Turquie : Erzurum, Kars et Erzincan. Ils ont constaté que l'optimum des épaisseurs d'isolation ont été 0.104, 0.107 et 0.085 m respectivement pour chaque ville où le charbon était utilisé pour le chauffage (cf. Fig. IV.3).

Fig. IV. 3 : Effet de l’épaisseur de l’isolant sur les économies annuelles à Erzurum, Kars et Erzincan et sur le coût

total du fuel à Erzurum.

(Source : Comakli K. & Yuksel B 2003).

Une autre étude menée par Camponovo et al.158 dans le cadre du processus de réhabilitation thermique des immeubles des années 50, 60 et 70 dans une région suburbaine de Genève, dont l’intervention consistait en l'amélioration de l'enveloppe du bâtiment par l'addition d'une isolation périphérique et la transformation des balcons ouverts en vérandas vitrées (cf. Fig. IV.4). Cependant, ce type d'intervention s'est avéré problématique en ce qui concerne les aspects

157Comakli K. & Yuksel B. « Optimum insulation thickness of external walls for energy saving. » Applied

Thermal Engineering 23, 473–479, 2003.

158Camponovo R. & Magnin J.Y. & Gallinelli P. « Thermal rehabilitation: assignment of balconies into

conservatories; the Libellules case study » PLEA2006 - The 23rd Conference on Passive and Low Energy Architecture, Geneva, Switzerland, 6-8 September 2006.

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hygrothermiques ainsi que d'un point de vue pratique concernant l'utilisation faite par les habitants de ces espaces intermédiaires.

Fig. IV. 4 : Le bloc Libellules dans son état actuel (vue de l'aile sud) et vue d'un balcon transformé.

(Source : Camponovo 2006)

Dans le cas spécifique du bloc Libellule, l'intention initiale des architectes a été de modifier le bâtiment sur le plan de l'isolation thermique, et donc lui permettre de se conformer aux normes en vigueur à ce moment. C’était évidemment aussi le cas des balcons, dans l'espoir qu'un relooking rendrait les espaces loggias confortables mais ceci n’a pas été le cas vu qu’une campagne de mesure hygrothermique a été entreprise in situ, et a montré qu’en hiver, la température de l’espace adjacent à la loggia vitrée est bien en dessous de la température de la loggia (8 à 9°C) ; alors qu’en été, les températures intérieures des loggias atteignent des températures de l’ordre de 38°C et plus.

Une autre étude portant sur la rénovation d'un bâtiment de 8 étages en Autriche à Graz, par Kubin et al.159, où différentes mesures concernant la performance énergétique, et la recherche du confort, sont unis en un seul concept (cf. Fig. IV.5). Ils ont démontré qu’il est possible de réduire la consommation énergétique de l'ensemble du bâtiment aux normes des maisons passives par l’isolation de l’enveloppe avec 200mm de laine de roche (cf. Fig. IV.6), l’utilisation du triple vitrage et l'utilisation des ressources énergétiques locales comme le rayonnement solaire.

159 Kubin M. & Ham M. «BRAND NEW SECOND HAND Upgrading of a block of flats (b.1956) through energy efficient renovation. » PLEA2006 - The 23rd Conference on Passive and Low Energy Architecture, Geneva, Switzerland, 6-8 September 2006.

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Fig. IV. 5 : Les étapes du Design 1. Nouvelles ouvertures 2. Nouvelle enveloppe du bâtiment

3. Ajout de balcons et de protections solaires 4. Ajout de panneaux solaires.

(Source: Kubin M. & Ham M.2006)

Dans ce cas, la réduction de l'énergie fossile est considérable, elle est passée de 235,2 kWh/m².an à 5,6 kWh/m².an et la réduction des émissions de CO2 est proportionnelle, soit un taux de réduction de 80%. La période d'amortissement énergétique est de 3 ans. Plus de confort et moins d'utilisation de l'énergie fossile sont obtenus dans ce projet.

Fig. IV. 6 : Pertes de chaleur à travers un mur par rapport à l'épaisseur de l'isolation thermique.

(Source : Kubin M. & Ham M. 2006.)

Ucar et al.¹⁶⁰ ont déterminé l'épaisseur de l'isolation optimale de la paroi extérieure et les économies d'énergie sur une durée de vie de 10 ans pour quatre différents types de murs à Elazig en Turquie (cf. Tab. IV.1). Les économies d'énergie varient entre 2,5 et 28 $ / m² selon le type de mur. La plus haute valeur des économies d'énergie est atteinte pour le troisième mur, qui a une structure composite (mur sandwich). La valeur la plus basse des économies d'énergie est obtenue pour le deuxième mur. L'épaisseur de l’isolation optimale varie entre 9.5 et 10.8 cm pour les différents types de mur. Les résultats indiquent que l'isolation optimale des épaisseurs est fonction de la variation des configurations murales et les conditions climatiques.

160Ucar A. & Balo F. «Determination of the energy savings and the optimum insulation thickness in the four

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Tab. IV. 1 : Structure des murs et caractéristiques thermiques.

(Source : Ucar & Balo 2010)

Wall type Conductivité

thermique (W/mK)

Résistance

(m²K/W) optimale de ^Epaisseur l’isolant (m)

Mur I Plâtre intérieur

Brique Isolant TCM-410* 0.698 0.465 0.030 0.076 0.72 0.101

Mur II Plâtre intérieur

Brique Isolant Plâtre extérieur 0.698 0.465 0.030 0.872 0.49 0.108

Mur III (même constitution que Mur II

avec 2 couches de briques))

//

Mur IV TCI-480 Brique Isolant TCM-410 (thermocoat) 0.086 0.465 0.030 0.076 0.87 0.097

*Enduit d’isolation écologique

En Chine, Yu et al.161 ont étudié pour un mur typique en résidentiel, l'optimum de cinq épaisseurs de matériaux isolants (polystyrène expansé, polystyrène extrudé, mousse de polyuréthane, perlite, mousse et de polychlorure de vinyle), ils ont été calculés sur la base des disques durs et des cooling degree-day (CDD). Dans cette étude, l’orientation des murs et leurs couleurs de surface ont été considérées. Il a été conclu que le polystyrène expansé est le matériau isolant le plus économique, car il avait la plus haute durée du cycle de vie et les plus basses périodes de récupération et l’épaisseur de l'isolation optimale variait dans un large éventail.