Potentiel d’amélioration du confort d’été dans le secteur tertiaire

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portant sur l’enveloppe et l’usage du bâtiment

CHAPITRE 3. ETUDE D’ACTIONS D’AMELIORATION DU CONFORT D’ETE PORTANT

3.2 Etude du potentiel d’actions portant sur l’enveloppe et l’usage du bâtiment en termes de réduction des besoins de

3.2.3 Potentiel d’amélioration du confort d’été dans le secteur tertiaire

3.2.3.1. Ensembles d’actions simulés Toutes les actions regroupées dans les Tableau 3.18 et Tableau 3.19 ont été simulées individuellement et conjointement. Si toutes les combinaisons possibles ont été étudiées, nous ne reprenons ici qu’une partie des résultats, et ce par souci de lisibilité. Nous nous concentrerons sur les besoins de refroidissement et l’inconfort estival associés à toutes les actions individuelles, ainsi qu’aux ensembles d’actions présentés dans le Tableau 3.20. Pour la détermination de ces ensembles d’action, nous avons donné la priorité à la réduction des apports internes, puis à la réduction des apports extérieurs, et enfin aux stratégies de ventilation.

Tableau 3.20. Description des ensembles d’actions présentés par la suite Bâtiments de bureaux

3.2.3.2. Evaluation des différentes actions pour la pièce de bureaux Evaluation des actions individuelles

Les besoins de refroidissement et l’inconfort estival sont présentés pour les actions individuelles sur les Figure 3.16a) et Figure 3.16b).

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Figure 3.16. Impact des actions prises individuellement sur les besoins (a) et l’inconfort (b) Protections solaires

La meilleure action individuelle consiste à mettre en place une protection solaire (rayonnement) avec un gain de l’ordre de 85 % en termes de degrés-heures et de 50 % à 60 % en besoins. Le contrôle fonction du rayonnement permet de mieux se protéger contre les apports solaires extérieurs, les protections solaires contrôlées en fonction de la luminosité ne permettent qu’une réduction des besoins par rapport au cas de référence de l’ordre de 40 - 45 % (environ 20 - 25 % en ce qui concerne les degrés-heures).

L’utilisation de protections solaires impacte les consommations d’éclairage et de chauffage. Le Tableau 3.21 présente les résultats pour les pièces de bureaux de référence à Trappes et Nice. Si les protections solaires contrôlées en fonction de la luminosité n’ont que peu de conséquences sur ces usages (l’augmentation de 21 % des besoins de chauffage reflète les faibles besoins du cas de référence), les protections gérées en fonction du rayonnement occasionnent une forte augmentation des consommations d’éclairage. Cependant, dans les cas étudiés, des économies d’électricité seront réalisées si l’efficacité saisonnière de l’appareil de climatisation est supérieure à 6,3 pour Trappes et 8,4 pour Nice (l’efficacité d’un climatiseur neuf est de l’ordre de 3 actuellement). De plus, l’impact des protections sur l’éclairage se réduira avec l’installation de systèmes d’éclairage plus efficace.

Tableau 3.21. Impact de l’usage de protections solaires sur les consommations d’éclairage et les besoins de chauffage pour le bureau de référence à Trappes et Nice.

Ecran (luminosité) Ecran (rayonnement) Trappes 7 % 0 %

Le vitrage est une solution très performante car dotée d’un facteur solaire faible. Ces gains en termes de besoins et de réduction d’inconfort sont du même ordre que pour les protections solaires contrôlées en fonction du rayonnement. D’autre part, cette solution présente également l’avantage de réduire significativement les besoins de chauffage (de 30 % à Trappes par exemple).

Réduction des apports internes liés à l’éclairage

La réduction des apports internes par amélioration de l’éclairage n’engendre que de faibles gains par rapport aux autres solutions (réduction des besoins et des degrés-heures inférieure à 10 %). Elles sont cependant à favoriser car les gains en électricité sont importants, de l’ordre de 10 à 15 kWh/m².

Ventilation naturelle

La ventilation naturelle appliquée aux bâtiments climatisés permet des gains importants, de l’ordre de 15 à 20 % lorsqu’elle est autorisée uniquement la nuit et de l’ordre de 20 à 30 % lors d’une utilisation diurne et nocturne.

Pour la ventilation naturelle diurne, les taux de renouvellement d’air engendrés sont beaucoup plus faibles que dans nos bâtiments de référence non climatisés (partie 3.2.1.3) et ne présentent donc pas de gêne pour les occupants. Le profil du taux de renouvellement d’air est tracé pour le mois d’août dans le cas de la pièce de bureaux à Nice et Trappes (Figure 3.17). Il se situe en moyenne autour de 1 volume/heure et la valeur maximale rencontrée s’élève à 3,5 volumes/heure.

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Taux de renouvellement d'air l à l'usage des ouvertures [1/h] Trappes

Nice

Figure 3.17. Taux de renouvellement d’air lié à l’usage des fenêtres dans les bâtiments climatisés.

En permettant une réduction d’environ 20 % des degrés-heures, la ventilation naturelle nocturne appliquée aux bâtiments non climatisés a un potentiel plus limité que les actions jouant sur le facteur solaire des parois. Cette solution ne permet pas d’évacuer de façon suffisamment importante les charges élevées de ces bâtiments.

Ventilation mécanique

Si la ventilation mécanique permet des gains similaires à ceux de la ventilation naturelle, cette solution s’accompagne de consommations d’électricité. La Figure 3.18 présente l’efficacité saisonnière (ratio entre la réduction des besoins obtenue et la consommation électrique) dans les bureaux de référence climatisés en fonction des pertes de charge du système.

Avec nos hypothèses de pertes de charge, cette solution est très efficiente, les efficacités sont en effet de l’ordre de 8,5. Attention cependant, car l’augmentation des pertes de charge peut vite handicaper cette solution et celle-ci ne permet pas de garantir seule des conditions confortables.

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Figure 3.18. Evolution de l’efficacité saisonnière du système de ventilation mécanique en fonction

des pertes de charge

Evaluation des ensembles d’actions

Les besoins de refroidissement et l’inconfort estival associés aux ensembles d’actions sont présentés sur les Figure 3.19a) et Figure 3.19b). Les besoins et inconfort des pièces de référence sont mentionnés dans les légendes de ces deux figures.

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Besoins de refroidissement [kWh/m²] Trappes (réf. : 74,5 kWh/m²)

Nice (réf. : 163,2 kWh/m²)

Figure 3.19. Impact des actions prises collectivement sur les besoins (a) et l’inconfort (b) La mise en place d’un système d’éclairage efficace combiné à une protection solaire contrôlée en fonction du rayonnement (Pack 1) permet de réduire les besoins de 50 à 70 % et de 85 à 92 % en confort. Il est donc possible de réduire l’inconfort d’été de façon très significative en mettant en place une stratégie de réduction des apports internes et extérieurs.

La mise en place de toutes les actions (vitrage, protection, réduction des apports internes) associée à une ventilation mécanique ou une ventilation naturelle nocturne permet d’atteindre des besoins inférieurs à 20 kWh/m² à Nice et à 5 kWh/m² à Trappes, ce qui équivaut à une réduction de plus de 90 % par rapport aux pièces de référence. En termes de confort, les degrés-heures se voient réduits de plus de 95 %.

Des bâtiments confortables ?

Si les degrés-heures sont indispensables pour la suite de l’étude et notamment pour la monétisation de l’inconfort, cette notion reste cependant difficile à appréhender et, afin de mieux percevoir la qualité du confort intérieur, la Figure 3.20 présente le pourcentage d’heures d’occupation inconfortables. En se basant sur le critère de confort choisi en partie 3.1 (3 % d’inconfort annuel), nous remarquons que les meilleures actions individuelles (vitrage et protections solaires) permettent de rendre la pièce confortable à Trappes. Ceci reste beaucoup plus difficile à Nice où seule une rénovation importante (protection, réduction des apports internes et ventilation mécanique) donne lieu à une réduction du temps d’inconfort à moins de 3 % du temps d’occupation.

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Figure 3.20. Part d’heures d’occupation inconfortables après la mise en place de

différentes actions

3.2.3.3. Evaluation des différentes actions pour la boutique

En ce qui concerne la boutique, les besoins de refroidissement et l’inconfort estival sont présentés pour les ensembles d’actions et les actions individuelles sur les Figure 3.21a) et Figure 3.21b).

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Figure 3.21. Impact des actions prises individuellement et collectivement sur les besoins (a) et l’inconfort (b)

Besoins de refroidissement

Dans le cas de la boutique, les meilleures actions d’amélioration sont celles qui diminuent le facteur solaire de la vitrine. La mise en place d’une protection solaire permet ainsi de réduire les besoins de refroidissement d’environ 50 à 60 %. La réduction des apports internes (éclairage) et la ventilation mécanique engendrent des gains moins importants, de l’ordre de 20 à 30 %.

La réduction des apports internes associés à une protection solaire (Pack 1) permet de réduire de 70 à 80 % les besoins de refroidissement et d’atteindre des niveaux de l’ordre de 10 kWh/m² à Trappes et 30 kWh/m² à Nice. La mise en place de l’ensemble des actions étudiées fait diminuer les besoins de refroidissement jusqu’à des niveaux très faibles : 3 kWh/m² à Trappes et 14 kWh/m² à Nice.

Inconfort estival

Pour la boutique, les degrés-heures d’inconfort sont calculés à partir de la température opérative de 26 °C car les moyens d’adaptation sont insuffisants pour pouvoir se baser sur les zones de confort adaptatives. L’inconfort peut être réduit spectaculairement :

- de 70 à 85 %, en réduisant les apports internes et en installant une protection solaire, - et de 90 à 95 % en mettant en place toutes les actions.

Attention cependant, il n’est pas possible de respecter le critère de confort excepté en mettant en place toutes les actions et seulement pour le climat de Trappes.

3.2.4 Description technique des actions étudiées pour le

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