Confort d été et climatisation économe en énergie. Guide de Recommandations pour la planification et la construction de bâtiments

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2 I. Introduction 2 Sommaire I. INTRODUCTION 2 II. MESURES DE CONCEPTION 3 II.1 Urbanisme 3 II.2 Site 3 II.3 Enveloppe du bâtiment 4 II.4 Protection solaire 4 II.5 Éclairage 5 II.6 Appareils électriques 6 II.7 Technologie 6 III. PROCESSUS DE PLANIFICATION INTÉGRÉE 7 III.1 Importance du processus de planification intégrée 7 III.2 Points de décision importants 7 La version française de ce document a été réalisée par Rhônalpénergie-Environnement dans le cadre du projet européen Cool Region à partir du document en anglais rédigé par BEAR et DWA. Ces recommandations visent à réduire la demande énergétique liée au rafraîchissement des bâtiments et en même temps à créer, de manière durable, un bon confort d été. La finalité est d offrir des recommandations dans le cadre du processus de construction ou de rénovation des bâtiments pour limiter le recours à la climatisation et améliorer l efficacité énergétique de la production de froid. Ces recommandations mettent en avant le savoir-faire le plus récent sur la climatisation et l efficacité énergétique et développent les connaissances des urbanistes et des architectes pendant le processus de consultation. Public ciblé/profil des utilisateurs Le public ciblé est celui des propriétaires des bâtiments. Le coût d un bâtiment représente généralement dix fois les coûts énergétiques annuels. Toutefois, les coûts de l énergie ayant augmenté au cours de la dernière décennie, la climatisation commence à devenir un poste important de la facture énergétique, avec une participation à hauteur de % pour les bureaux climatisés. Durabilité Une climatisation durable est une climatisation qui fait peu ou pas appel à des sources d énergie et utilise des matériaux qui respectent l environnement. Un système de climatisation durable est également convivial, et une défaillance du système peut être facilement identifiée par l utilisateur ou le système lui-même. «Habitat humain» Au-delà des économies d énergie, le confort est également une question importante. Il a été établi que les gens aiment avoir une influence sur leur microclimat, et leur tolérance est bien supérieure dans une telle situation. Une petite amélioration de la satisfaction de l utilisateur se traduit par une forte amélioration de la productivité. Processus de planification intégrée Les meilleurs résultats sont obtenus quand le processus de planification de la climatisation d un bâtiment est abordé par les différents partenaires comme un processus intégré à toutes les phases, depuis l initiative jusqu à l utilisation (ou la réutilisation) du bâtiment.

3 II. Mesures de conception Les mesures de conception qui doivent être prises pour réduire la demande de climatisation peuvent être réparties selon différents thèmes : Urbanisme Site Enveloppe du bâtiment Protection solaire Éclairage Appareils électriques Technologie La climatisation active doit être réduite à un minimum. Si elle doit être utilisée, des solutions innovantes doivent être envisagées pour réduire la consommation énergétique et la pression sur l environnement (voir chapitre II.7, Technologie). II.1 Urbanisme Effet d îlot de chaleur La température environnante est importante pour permettre de diminuer la charge thermique, plus particulièrement pour des options de climatisation passive. Un paysage urbain, avec une masse thermique importante et une surface sombre absorbant la chaleur, peut présenter une température supérieure de 4 à 5 degrés Celsius à celle des espaces verts aux alentours. Des parcs et des couloirs verts qui arrivent jusqu au cœur de la ville peuvent améliorer ce microclimat. Par exemple, le Vondelpark à Amsterdam est orienté dans le sens des vents dominants, ce qui permet à l air frais d atteindre le centre de la cité. Éviter les masses thermiques à l extérieur. Éviter une pollution thermique due à l air conditionné à l air libre en été. Introduire des surfaces d évaporation dans les zones urbaines. Introduire des matériaux réfléchissant la chaleur dans les zones urbaines. Introduire des parcs et des ceintures vertes dans les zones urbaines. Créer des infrastructures qui favorisent la circulation éolienne. Construire un habitat compact en hauteur avec des couloirs de ventilation OU un habitat dispersé avec des zones vertes. Concevoir des «poumons verts» urbains en tenant compte des vents dominants en été. 3 II.2 Site Des mesures d amélioration du microclimat peuvent être prises à l échelle de l environnement du bâtiment. Ces mesures sont destinées à abaisser la température de l air, à augmenter l humidité, à diminuer l absorption et à augmenter la vitesse du vent autour du bâtiment. Température de l air extérieur Mettre en place de la végétation autour des bâtiments pour : - avoir un air plus frais. - avoir un niveau d humidité plus élevé. - assurer une protection solaire directe des façades. Utiliser des toits végétalisés pour : - augmenter le refroidissement par évaporation. - réduire l étendue de la surface absorbant la chaleur. Utiliser des surfaces d eau autour des bâtiments pour rafraîchir l air qui circule. Température de l air extérieur Utiliser des surfaces réfléchissant la lumière autour des bâtiments. Réduire l étendue des surfaces dures. Choisir une orientation du bâtiment qui permette une exposition au sud de la façade principale. Créer des irrégularités dans la façade pour générer des turbulences de l air. Augmentation de 4 C de la température Baisse de 3 C de la température

4 4 II.3 Enveloppe du bâtiment La conception de la façade exerce une influence importante sur l inertie thermique d un bâtiment. L utilisation de la lumière du jour peut permettre d économiser l énergie mais il faut éviter qu elle n augmente la température du bâtiment en été. La disposition des pièces est en lien direct avec l exposition au rayonnement solaire. Les espaces qui sont sensibles, et pour lesquels une température plus constante est nécessaire, doivent donner sur la façade nord ou la façade sud. Les espaces moins sensibles doivent donner sur les façades est ou ouest. L objectif est d abaisser la charge thermique des différents espaces. La construction et l inertie thermique du bâtiment auront aussi une influence sur les conditions climatiques intérieures. Une inertie thermique directe ou indirecte peut effacer les pics de température en intérieur. Utiliser une inertie thermique à l intérieur du bâtiment. Utiliser une inertie thermique sur le bâtiment : - avec un matériau à changement de phase MCP. - avec un labyrinthe (créer de la surface). - avec un dépôt de pierres ou de roches. - avec des puits canadiens. Utiliser des toitures avec un albédo élevé (par ex. blancs/réfléchissants) pour réduire au minimum l absorption de chaleur. Utiliser des toitures végétalisées pour réduire l absorption de chaleur. Utiliser une isolation poussée pour réduire la transmission de chaleur. Réduire les infiltrations pour limiter les fuites thermiques. Utiliser des fenêtres ouvrantes pour la ventilation. Éviter les grandes fenêtres sur la façade ouest. Éviter d avoir des espaces sensibles à la chaleur donnant sur la façade ouest. Utiliser des dispositifs réfléchissant la lumière. Utiliser des systèmes de récupération de la chaleur quand l air intérieur est plus frais que l air extérieur. * Température de l air extérieur Temp. de la salle avec une faible inertie thermique Temp. de la salle avec une inertie thermique élevée II.4 Protection solaire La protection des parties élevées exposées au soleil est la principale mesure permettant d abaisser la charge thermique d un bâtiment. Les protections solaires les moins efficaces sont les stores vénitiens intérieurs et les plus efficaces sont les stores vénitiens extérieurs mobiles. Pour chaque exposition, un réglage précis sera nécessaire. Une combinaison de protection solaire et de régulation de la lumière du jour peut s avérer nécessaire selon la fonction de l espace adjacent. Utiliser des systèmes de protection solaire extérieurs. Utiliser des parties en débord sur la façade pour augmenter la protection solaire. Mettre en place une combinaison de systèmes de protection solaire fixes et réglables. Utiliser un vitrage solaire sélectif. Utiliser des systèmes de vitrage multifonctions. Utiliser des systèmes de protection solaire à films prismatiques ou holographiques. Température Décalage temporel Durée * Façade Sud Façades Est et Ouest Un débord généreux bloque le soleil pendant les heures chaudes de la journée quand le soleil est haut dans le ciel. Des lames de protection solaire bloquent la lumière solaire directe sans obstruer la vue.

5 II. Mesures de conception II.5 Éclairage II.5.1 Lumière du jour Les avantages de l utilisation de la lumière du jour sont d économiser l énergie et d éviter la chaleur produite par l éclairage artificiel. La difficulté principale consiste à faire entrer la lumière du jour à l intérieur d un bâtiment sans le réchauffer. En général, cela se traduit par une utilisation d une lumière du jour indirecte ou par la transmission de la lumière du jour. Le plus important est que la conception des fenêtres soit réalisée en prenant en compte les besoins de protection solaire. Utiliser la lumière naturelle lorsque c est possible. Utiliser un atrium pour la lumière naturelle. Utiliser une deuxième source de lumière du jour (toiture, façade). Utiliser des puits de lumière. Utiliser une protection solaire intérieure pour ajuster la lumière. 5 II.5.2 Lumière artificielle La lumière artificielle est utilisée en complément de la lumière du jour. Le plan d éclairage nécessitera un zonage pour assurer une utilisation efficace de la lumière du jour. La lumière artificielle doit s adapter immédiatement au niveau de la lumière du jour. Les pièces qui sont peu utilisées peuvent être équipées de commandes à détecteur de mouvement pour déclencher l éclairage artificiel et ainsi économiser l énergie et diminuer la production de chaleur des lumières artificielles. Réduire au minimum la puissance et l utilisation de l éclairage artificiel. Placer des détecteurs de mouvements. Placer des capteurs de lumière. II.6 Appareils électriques Les économies d énergie et l abaissement de la charge thermique interne peuvent être améliorés par des appareils basse consommation, mais aussi par des dispositifs coupe-veille. Les appareils fréquemment utilisés qui produisent de la chaleur peuvent être regroupés en «points chauds» pour faciliter le refroidissement ou l extraction de chaleur localement. Choisir des appareils basse consommation. Utiliser des dispositifs coupe-veille. Utiliser des écrans basse consommation. Réduire au minimum les consommateurs d énergie cachés comme les chargeurs, les vannes électriques, etc. Concevoir des «points chauds» pour les appareils comme les imprimantes ou les copieurs.

6 II.7 Technologie II.7.1 Ventilation - Climatisation Le point de départ est la ventilation naturelle. Il est possible d éviter une climatisation mécanique des bâtiments dont les températures peuvent s élever jusqu à 26 C. La ventilation/climatisation naturelle utilise l air frais nocturne pour refroidir la masse thermique du bâtiment et essayer d éliminer la chaleur accumulée pendant la journée. D autres techniques passives peuvent être utilisées, comme la climatisation adiabatique par évaporation dans l air de ventilation. Utiliser la ventilation nocturne (ventilation naturelle, ventilation mécanique). Utiliser des cheminées solaires. Utiliser une climatisation adiabatique par évaporation. Utiliser une climatisation par dessiccation. Utiliser une climatisation par absorption. Utiliser des capteurs solaires comme source d énergie par exemple pour la climatisation par dessiccation ou par absorption. Utiliser une climatisation par le sol (eau). Utiliser une climatisation par le sol (air). Utiliser l eau de nappe (avec pompe à chaleur pour une combinaison de climatisation et de chauffage). Utiliser une climatisation avec de l eau de mer/de rivière. 6 Pompe à chaleur (PAC) géothermique : utilisation pour la climatisation PAC géothermique : utilisation pour le chauffage Ventilation naturelle II.7.2 Emission Il existe de nombreuses options pour l alimentation en air frais des espaces intérieurs. Prendre l option la plus économe en énergie. Utiliser une ventilation par induction. Utiliser des plafonds rayonnants froids/des poutres froides. Utiliser un refroidissement par dalle ventilée. Utiliser un refroidissement par plancher chauffant/rafraîchissant (dalle active). II.7.3 Confort À des niveaux élevés de température et d humidité, le climat intérieur peut être amélioré par des mesures passives comme le brassage de l air avec un ventilateur de plafond ou par évaporation. Utiliser des ventilateurs de plafond pour augmenter le confort d été. Utiliser de la végétation en intérieur comme moyen de climatisation. Utilisation d un ruissellement d eau (bassin intérieur).

7 III. Processus de planification intégrée III.1 Importance du processus de planification intégrée Traditionnellement, les différents acteurs d un projet de construction travaillent les uns après les autres. Toutefois, ceci induit un retour d information minimal : les installateurs devront s adapter à ce que le constructeur a fait, l architecte et le consultant ne font qu exécuter ce que le promoteur a en tête. Quand un promoteur, un architecte et un consultant s assoient autour de la même table, les échanges d informations sont très importants et il y a des chances pour que le bâtiment soit optimisé en fonction de plusieurs paramètres (confort, conception, basse consommation, durabilité, sécurité, etc.). Pour les dernières phases du processus de construction, comme la conception finale et technique, la participation des entreprises est recommandée. III.2 Points de décision importants Spécification des exigences : programme Établir l ambition de durabilité. Conception préliminaire : APS Possibilités de prévention de la climatisation/ climatisation passive (voir chapitre 2). Choix d un concept d installation pour une climatisation active (voir chapitre 3). Conception finale : APD Calculs énergétiques, simulations. Dimensionnement du concept de l installation Conception technique Description exacte des mesures appliquées par un plan schématique standard décrivant l utilisation des matériaux et les caractéristiques les plus importantes. Dessins techniques auxquels sont intégrées les dimensions des mesures appliquées. 7 Construction Conformément à la conception technique, les modifications sont reportées dans des «notes d ajouts». Première réception du bâtiment Vérifier la mise en œuvre des mesures à partir de la conception technique, en tenant compte des «notes d ajouts». Gestion, maintenance et suivi Former les responsables et les occupants du bâtiment à la façon d utiliser, de surveiller les performances, de faire fonctionner et d assurer correctement la maintenance du bâtiment.

8 Document original établi par : KOW X, La Haye, Pays-Bas Textes : Tjerk Reijenga, BEAR Architects, Gouda (NL)/KOW Consultants, La Haye (Pays-Bas) Peter Teeuw, BEAR Architects, Gouda (Pays-Bas)/KOW Consultants, La Haye (Pays-Bas) Dr Teunis van Woudenbergh, DWA Installatie- en Energieadvies, Bodegraven (Pays-Bas) La version française a été réalisée par Rhônalpénergie-Environnement Ce guide a été réalisé par Rhônalpénergie Environnement dans le cadre du projet européen Coolregion soutenu par la Commission européenne et la Région Rhône-Alpes. Son contenu n engage que la responsabilité de son auteur et ne représente pas l opinion de la Communauté européenne. La Commission européenne n est pas responsable de l usage qui pourrait être fait des informations qui y figurent. Plus d informations : Contact : 10 rue des Archers Lyon - France Tél. : + 33 (0) Courriel : raee@raee.org Internet : Actaes éditions - Avril 2009 Avec le soutien de :