Monétisation de l’inconfort thermique dans le secteur résidentiel

Théoriquement, une monétisation de l’inconfort d’été devrait à la fois prendre en compte les impacts sanitaires et la perte de bien-être dans les résidences et les lieux de travail. Le choix a été fait de se concentrer sur la monétisation du bien-être car celle des impacts sanitaires exigeait une étude à part entière trop importante pour être effectuée lors de cette thèse (évaluation détaillée des impacts sanitaires, des coûts d’intervention des services de santé, des années de vie perdues…).

2.3.3.1. Méthode adoptée

Concernant le résidentiel, il n’existe pas, à notre connaissance, de travaux sur la monétisation de l’inconfort thermique. Une méthode d’évaluation des dépenses de protection (basée sur la détermination du consentement à payer) est appropriée pour la monétisation du bien-être. Cette méthode consiste à déterminer le montant que les individus consentent à payer pour ne plus subir une atteinte environnementale. Il s’agit donc ici d’évaluer des solutions d’amélioration du confort d’été en termes de réduction de l’inconfort et de coûts pour les occupants.

2.3.3.2. Détermination du coût d’inconfort thermique dans le résidentiel

Dans une communication (Grignon-Massé et al., 2007), nous avons développé une méthodologie afin de comparer l’amélioration du confort et la consommation d’électricité engendrée par un climatiseur et un ventilateur sur pied dans un contexte résidentiel. Cette communication est retranscrite en Annexe 1 de ce manuscrit.

Le climatiseur permet d’obtenir un confort total et la quantité d’énergie qu’il consomme est obtenue par simulation dynamique d’une pièce de référence à l’aide du logiciel CONSOCLIM.

L’évaluation des performances du ventilateur nécessite le développement d’un algorithme modélisant le comportement de l’occupant. L’approche développée dans cette communication est basée sur les indices de Fanger (partie 2.1.2) car ils permettent de prendre en compte l’amélioration du confort engendré par l’augmentation des vitesses d’air. Il est supposé que l’occupant peut réduire son inconfort en ajustant sa vêture dans un premier temps puis en allumant le ventilateur. Des simulations sont effectuées en évolutions libres afin d’obtenir les conditions climatiques intérieures. Ensuite, comme le présente le schéma de la Figure 2.18, le PPD⁴⁶ est optimisé à chaque pas de temps en fonction de la vêture puis de la vitesse d’air. Ceci permet de calculer les heures de fonctionnement du ventilateur et les heures d’inconfort. Les heures de fonctionnement du ventilateur correspondent aux heures considérées comme inconfortables lorsque la vêture est le seul levier d’adaptation (PPD supérieur à 10 %), mais pour lesquelles l’augmentation des vitesses d’air permet de diminuer le PPD, et donc de réduire l’inconfort. Les heures d’inconfort sont les heures pour lesquelles il n’est pas possible d’obtenir un indice PPD inférieur à 10 % même en jouant sur la vêture et les vitesses d’air.

Figure 2.18. Approche adoptée pour calculer les heures d’inconfort et le nombre d’heures de fonctionnement du ventilateur

Cette approche a été appliquée à un bâtiment résidentiel simulé pour trois climats français : Trappes, Pau et Rennes. La Figure 2.19 présente par exemple le nombre d’heures d’inconfort estival (mai-septembre) obtenue avec et sans ventilateur. L’utilisation d’un ventilateur permet de diminuer d’environ 70 % le nombre d’heures d’inconfort. Ce nombre d’heure peut être réduit à néant en employant un climatiseur.

Les différentes hypothèses nécessaires aux calculs (description des systèmes, des bâtiments) et des résultats plus détaillés peuvent être trouvés dans la communication présentée en Annexe 1.

Heures d'inconfort [h] Pas de système de rafraîchissement

Avec un ventilateur

Figure 2.19. Nombre d’heures d’inconfort obtenue avec et sans ventilateurs

46 L’indice PPD est le pourcentage prévisible d’insatisfaits (Partie 2.1.2.1). L’optimiser consiste à le minimiser.

Si une première tentative d’évaluation monétaire de l’inconfort avait été proposée dans la communication, la réalisation, depuis lors, d’études sur les climatiseurs individuels (Rivière et al., 2009) et les ventilateurs de confort (Adnot et al., 2009) permet de préciser nos hypothèses.

Il est supposé que l’occupant a le choix entre un ventilateur de type « Single Duct » et un ventilateur sur pied qui peuvent être considérés tous les deux comme des systèmes de rafraîchissement individuels. Les caractéristiques présentées dans le Tableau 2.7 sont celles d’appareils moyens sur le marché européen selon Adnot et al. (2009) et Rivière et al. (2009).

Tableau 2.7. Caractéristiques des systèmes de rafraîchissement retenus Consommation électrique par

heure de fonctionnement Coût d’achat TTC

Ventilateur sur pied 50 W 70,5 €

Climatiseur Single Duct 956,5 W⁴⁷ 389,4 €

Les consommations et les degrés-heures d’inconfort⁴⁸ associés sont présentés Figure 2.20 pour les trois villes étudiées et pour trois configurations :

- pas de système de rafraîchissement, - utilisation du ventilateur,

- utilisation du climatiseur.

Il est supposé que le ventilateur n’est plus utilisé une fois le climatiseur acheté.

Il apparaît que le ventilateur permet de réduire significativement les degrés-heure d’inconfort (de l’ordre de 70 %) pour une consommation électrique représentant environ 5 % de celle du climatiseur.

0

Figure 2.20. Consommation électrique et inconfort pour les trois configurations étudiées Les dépenses à effectuer par l’occupant pour réduire son inconfort sont calculées en coût global sur une période de 8 ans en supposant un taux d’actualisation de 6 %, une durée de vie des deux appareils de 8 ans, et un prix de l’électricité de 14,5 €cts TTC par kWh (avec augmentation de 1,5 % par an)⁴⁹. Ces dépenses sont présentées sur la Figure 2.21 et sont exprimées par degrés-heure d’inconfort évités afin de permettre une comparaison avec la monétisation retenue pour le secteur tertiaire. Selon ces résultats, il est possible de réduire significativement l’inconfort (environ 70 % des degrés-heure) à un coût de l’ordre de 2 €cts par degré-heure évité. La suppression complète de l’inconfort requiert l’achat d’un climatiseur et une dépense plus lourde, de l’ordre de 40 à 65 €cts par degré-heure évité. Les résultats de cette étude montrent donc que les individus qui achètent des climatiseurs sont prêts à payer de l’ordre de 50 €cts par degré-heure d’inconfort évité.

47 Un fonctionnement à pleine charge est supposé pour chaque heure de fonctionnement (puissance frigorifique de 2,2 kW et EER de 2,3).

48 La zone de confort est l’ensemble des conditions climatiques permettant d’obtenir un PPD inférieur à 10 %.

49 Hypothèse retenue par Rivière et al. (2009) comme prix moyen de l’électricité en Europe.

0 10 20 30 40 50 60 70

0 200 400 600 800 1000

Degrés-heures [°C.h]

Dépenses effectuées [€cts/°C.h]

Trappes Rennes Pau

Figure 2.21. Dépenses effectuées par l’occupant pour réduire son inconfort

2.3.3.3. Monétisation retenue

La monétisation des coûts d’inconfort est empreinte d’incertitudes importantes. Les résultats auraient été différents si d’autres systèmes, d’autres bâtiments, d’autres hypothèses économiques avaient été considérés. Idéalement, il conviendrait de réaliser des enquêtes pour savoir à partir de quel inconfort les occupants sont prêts à investir dans une solution d’amélioration du confort d’été et dans quelle mesure.

Malgré des limites importantes, cette étude nous aura permis de vérifier que le coût d’inconfort défini pour le tertiaire (60 €cts par degré-heure d’inconfort et par occupant) était du même ordre de grandeur que pour le secteur résidentiel. Dans la suite de l’étude ce coût d’inconfort est utilisé pour ces deux secteurs.