REDEFINIR LA NOTION DE CONFORT THERMIQUE

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1 - - REDEFINIR LA NOTION DE CONFORT THERMIQUE Interrger sn cmprtement vis-à-vis des installatins de chauffage et de refridissement. PRINCIPES Le cnfrt thermique est prbablement l'un des éléments venant le plus vite à l'esprit lrsque l'n pense au cnfrt dans un bâtiment. Assurer une sensatin de chaleur en hiver et préserver des surchauffes en été est depuis lngtemps un suci majeur pur les architectes et bureaux d'études. Mais le cnfrt thermique est quelque chse qu'il n'est pas facile de définir, et dnc d'assurer, et qui n est pas limité à la température. Trp suvent, les architectes nt relégué aux chauffagistes et climaticiens le sin d assurer «le cnfrt thermique». Et ces derniers se snt suvent retranchés derrière un trp simple «22 degrés tute l'année». Ce genre de régulatin n'est pas frcément la plus cnfrtable, mais elle est assurément la plus gaspilleuse en énergie. Cette fiche mntre que le cnfrt thermique est une ntin cmplexe et dnne quelques pistes de réflexin sur le sujet. INDICATEURS Pur bjectiver la sensatin de cnfrt, différents indicateurs existent : La température de l air est la valeur la plus suvent utilisée, mais, seule, elle ne reflète pas parfaitement la sensatin de cnfrt, bien qu elle sit le paramètre le plus imprtant. Des indices tels que le PMV (Predicted Mean Vte) et PPD (Percentage f peple dissatisfied) le représentent mieux, mais leur calcul est cmplexe. Ils prennent en cmpte les éléments suivants : la température de l air, celle des paris, l humidité, les déplacements d air, le métablisme des ccupants et leur habillement. Une nuvelle apprche cherche à définir des plages de température de cnfrt, basées sur des études statistiques à grande échelle (thérie du cnfrt adaptatif, vir cidessus). Cette apprche ffre aux cncepteurs des guides de cnceptin qui snt à la fis maniables et établis sur une base scientifique. Elle permet de nuancer les résultats des calculs sur base des indices PMV et PPD, car elle définit des plages de températures de cnfrt pur différents types de lcaux (bureaux climatisés et bureaux ventilés naturellement pur l instant, peut-être un jur pur les lgements). Ainsi, elle prend indirectement en cmpte les paramètres tels que la température de pari et le déplacement d air. OBJECTIFS Dans le cadre de la cnstructin de petits bâtiments, et du lgement en particulier, il ne serait pas raisnnable de définir des critères de cnfrt chiffrés, cmme cela a suvent été fait par le passé. En effet, nus cnsidérns que la persnne la plus apte à définir sn sentiment de cnfrt est l ccupant lui-même. Les bjectifs minimaux du cncepteur ne peuvent être que «assurer le cnfrt tute l année», un bjectif secndaire étant de le faire «au mindre cût énergétique». Pur cela, nus définissins une série de myens à mettre en euvre : PAGE 1 SUR 8 REDEFINIR LA NOTION DE CONFORT THERMIQUE FEVRIER 2007

2 Minimum : Définir une «stratégie du chaud», cmme le dévelppe une fiche spécifique. Prendre en cmpte le cnfrt d été, en dévelppant une stratégie du frid (vir fiche spécifique). Cnseillé : Lrs de l esquisse architecturale, s interrger sur la façn dnt le prjet peut agir sur les différents éléments intervenant dans la sensatin de cnfrt thermique : la température de l air, celle des paris, l humidité, les déplacements d air. Orienter cette réflexin en prenant en cmpte le type d ccupant et d activité. Optimum : Réaliser une étude par simulatin dynamique, afin d évaluer numériquement ces paramètres pur différentes cnditins métérlgiques. La lurdeur de ce genre d évaluatin ne les rend cependant réalisable que pur des prjets d assez grande ampleur (ensembles de lgements, immeubles tertiaires, hmes, etc.). Ces utils débrdent dnc du cadre de ce guide. ELEMENTS DE CHOIX ASPECTS TECHNIQUES > Les paramètres influençant le cnfrt thermique Les critères de cnfrt les plus curamment utilisés dans le design architectural snt basés sur les travaux de Fanger. Ce dernier a dévelppé une thérie seln laquelle le cnfrt thermique dépend de 6 paramètres : Le métablisme : il s'agit de la prductin de chaleur interne au crps humain permettant de maintenir celui-ci autur de 36,7 C. Lrsqu'une persnne est en muvement, un métablisme de travail crrespndant à sn activité particulière s'ajute au métablisme de base du crps au reps. Une unité appelée "met" a été créée pur caractériser le métablisme; L'habillement : il représente une résistance thermique aux échanges de chaleur entre la surface de la peau et l'envirnnement, tut cmme l'islatin d'une maisn crée une résistance thermique cnservant la chaleur à l'intérieur; La température ambiante de l'air (suvent appelée Ta); La température des paris (Tp): De façn simplifiée, n définit une température de cnfrt ressentie (appelée aussi température résultante sèche u température pérative) qui tient cmpte de la température des paris : Trs = (Ta+Tp)/2; L'humidité relative de l'air (HR): c'est le rapprt exprimé en purcentage entre la quantité d'eau cntenue dans l'air à la température Ta et la quantité maximale d'eau puvant être cntenue à la même température lrsque l'air est saturé; La vitesse de l'air : Ce paramètre influence les échanges de chaleur par cnvectin. En pratique, dans un bâtiment, les vitesses de l'air ne devraient pas dépasser les 0,2 m/s. En effet, l'individu cmmence à ressentir le muvement de l'air à cette vitesse, et les cncepteurs de systèmes de ventilatin mécanique essayent dnc de ne pas la dépasser. En ventilatin hygiénique naturelle des lgements, il est plus difficile e s assurer des vitesses d air, vu l influence du vent et des températures sur les déplacements d air. Dans le cas de ventilatin naturelle, un dimensinnement crrect des aérateurs et des cheminées est censé éviter les curants d air trp imprtant. Certains aérateurs de châssis snt de plus aut-régulants en fnctin de la frce du vent, ce qui est une sécurité cmplémentaire. Sur base de cette thérie et d expériences menées en chambres climatiques, des critères de cnfrt nt été établis, nmmés PPD et PMV. L'indice de vte myen prévisible, (PMV - Predicted Mean Vte) est une évaluatin sur base de calculs statistiques de l'avis myen qu'exprimerait un grupe imprtant de persnnes s'il se prnnçait sur sa sensatin de cnfrt thermique en se référant à l'échelle suivante PAGE 2 SUR 8 REDEFINIR LA NOTION DE CONFORT THERMIQUE FEVRIER 2007

3 Une valeur de PMV de zér exprime une sensatin de cnfrt thermique ptimale. Une valeur de PMV négative signifie que la température est jugée plus basse que la température idéale, celle qui créerait la sensatin de cnfrt ptimal vu les curants d air, le raynnement des paris du lcal, etc. Réciprquement, une valeur psitive signale que la température de l air est plus élevée que celle qui crrespndrait au cnfrt. On cnsidère que la zne de cnfrt thermique s'étale de la sensatin de légère fraîcheur à la sensatin de légère chaleur, sit de -1 à +1. Le purcentage prévisible d'insatisfaits (PPD - Predicted Percentage Dissatisfied) dnne, en fnctin de l'indice PMV d'une situatin thermique précise, le purcentage de persnnes insatisfaites. Il s'agit dnc d'une autre façn d'exprimer le même résultat. Cnnaissant le PMV, la figure ci-après permet d'évaluer directement le PPD. Si par exemple le PMV est de -1 u +1, l'indice PPD mntre que près de 25% de la ppulatin ne serait sans dutes pas satisfaite. Pur ramener le PPD à une valeur maximale par exemple de 10%, le PMV dit se situer entre -0,5 et +0,5. Enfin, n vit que pur une valeur 0 de l'indice PMV, sit un état de cnfrt thermique ptimal, il y a encre 4% d'insatisfaits. Le calcul d un indice PPD u PMV en fnctin de paramètres climatiques tels que la température, l humidité, les muvements d air, et humains cmme l habillement et le métablisme, dépasse le cadre de cette fiche. Le lecteur intéressé se reprtera à la bibligraphie. > Relatin température humidité relative L humidité relative de l air, exprimée en %, est la quantité d eau présente dans l air sus frme de vapeur, 0% crrespndant à un air parfaitement sec et 100% à un air saturé, à la limite de la cndensatin. Une autre façn de signifier la quantité d eau présente dans l air est de parler en humidité abslue, en grammes d eau par kilgrammes d air. Plus un air est chaud, plus il peut cntenir de vapeur d air avant d atteindre sa limite de saturatin. Une même valeur d humidité abslue crrespndra dnc à des humidités relatives différentes seln la température de l air. Les znes de cnfrt, en termes d humidité relative, snt de 40 à 60% pur un cnfrt ptimal, et de 30 à 70% pur un bn cnfrt. La relatin entre PAGE 3 SUR 8 REDEFINIR LA NOTION DE CONFORT THERMIQUE FEVRIER 2007

4 température, humidité abslue et humidité relative est représentée dans le diagramme de Mllier. Un exemple? Suppsns une masse d air à 25 C et 50 % d humidité relative (10 gr/kg). Si cet air est refridi jusqu à 22 C, sn humidité relativ e mntera à 70%. Et si n le refridi sus 14 C, l humidité relative mntera à 100%, la saturatin, et l excédent d eau cndensera. > Les théries du cnfrt «adaptatif» La thérie du cnfrt adaptatif se différencie de celle de Fanger en intégrant dans sa réflexin les 2 aspects suivants : l adaptatin climatique et la capacité d interactin. L adaptatin climatique? La situatin que l'ccupant d'un bâtiment jugera cnfrtable changera seln sn expérience physilgique (acclimatatin) et seln ses attentes (habitude). L'acclimatatin peut se décliner en tris dmaines: 1. Cmprtemental: cela inclut tutes les mdificatins cnscientes u incnscientes du cmprtement en réactin à une situatin ressentie: mdificatin de l'habillement, de la psitin, absrptin de bissns chaudes u frides, déplacement vers un autre endrit. On peut également citer des adaptatins technlgiques cmme l'uverture u la fermeture de fenêtres, l'enclenchement d'un chauffage, u culturelles cmme la mdificatin d'hraires (la fameuse sieste méditerranéenne), les cdes vestimentaires u autres. D autre part, l anticipatin d un certain climat rend plus tlérant. Par exemple, l annnce d une vague de chaleur dans la jurnée permet d adapter sn habillement dès le matin. 2. Physilgique: à l'échelle de quelques jurs u semaines, n peut mesurer une mdificatin de la réactin du crps à un même envirnnement extérieur. Il mdifiera par exemple la température de la peau, u le niveau métablique pur se prtéger du frid. En été, la capacité de sudatin augmente, de même que la surface transpirante du crps. La vitesse du ceur peut aussi se réduire. 3. Psychlgique:il a été démntré par les psychlgues que les surces de gêne cmme une surchauffe snt perçues cmme mins incnfrtables lrsque la persnne a, u pense avir, un cntrôle dessus. L'argument peut être returné: si l'ccupant n'a aucun cntrôle prpre sur sn envirnnement, cmme dans certains systèmes climatisés, il se mntrera particulièrement intlérant aux mindres écarts par rapprt à sa zne de cnfrt. D autre part, l anticipatin d un certain climat par les persnnes les rend également plus tlérantes vis-à-vis de cnditins extrêmes. Il semble qu un effet de surprise vis-à-vis d une mdificatin des cnditins climatique sit plus mal vécue qu une mdificatin annncée. PAGE 4 SUR 8 REDEFINIR LA NOTION DE CONFORT THERMIQUE FEVRIER 2007

5 La capacité d interactin? On peut également parler de capacité d actin, u de cntrôle de la situatin. On abrde ici, par exemple, la pssibilité pur l'ccupant d agir sur des mbrages pur ne plus être frappés par le sleil, sur des uvertures de prtes u de fenêtres pur cntrôler un curant d'air extérieur,... Ces ajustements lui permettent de maintenir une situatin de cnfrt dans un envirnnement qui, sur papier, semblerait incnfrtable. Sur base de ces cncepts, quatre classes de cnfrt snt définies et reprises dans les figures ci-dessus, exprimées en termes de température de l air. Classe A «Très cnfrtable»: le climat intérieur du lcal reste tujurs entre les curbes exprimant au minimum 90% de satisfactin; Classe B «Cnfrtable» : le climat intérieur du lcal reste tujurs entre les curbes exprimant au minimum 80% de satisfactin; Classe C «Incnfrtable» : le climat intérieur du lcal reste tujurs entre les curbes exprimant au minimum 65% de satisfactin; Classe D «Très incnfrtable» : il arrive que le climat intérieur sit jugé incnfrtable par plus de 35% des ccupants. Ces limites snt exprimées en fnctin d'une température de référence qui est une myenne des températures des derniers jurs: Surce : Alter-clim, lgiciel dévelppé par Bruxelles Envirnnement Plages de cnfrt si l ccupant dispse d une capacité d interventin sur sn envirnnement PAGE 5 SUR 8 REDEFINIR LA NOTION DE CONFORT THERMIQUE FEVRIER 2007

6 Surce : Alter-clim, lgiciel dévelppé par Bruxelles Envirnnement Plages de cnfrt si l ccupant ne dispse pas d une capacité d interventin sur sn envirnnement ASPECTS ENVIRONNEMENTAUX Derrière la sensatin de cnfrt, se cache la façn dnt les installatins snt régulées. Le système de régulatin dit permettre à l ccupant de définir lui-même, en fnctin de ses sensatins et de la situatin particulière du lcal dans lequel il se truve, les cnditins climatiques qu il jugera cnfrtable. Or, une variatin de 1 C de température ambiante pa r rapprt à une cnsigne de 20 C en péride de chauffe, entraîne une différence de cnsmmatin d au mins 7%. La réflexin dévelppée ici a dnc ptentiellement un impact envirnnemental imprtant. L infrmatin des ccupants et leur bnne cmpréhensin du système de régulatin snt dès lrs primrdiales ASPECTS SOCIAUX ET CULTURELS > A chacun sn cnfrt Seln l âge, les plages de cnfrt ne snt pas les mêmes. Les persnnes âgées, affaiblies u les jeunes enfants snt plus sensibles tant aux températures plus frides qu aux vagues de chaleur. Suite aux canicules de ces dernières années, une prise de cnscience de ce phénmène s est péré et des plans de préventin nt été définis pur faire face aux vagues de chaleur. Dans le cadre d une cnstructin durable, il est nécessaire de prendre en cmpte les besins spécifiques de ces persnnes. Par exemple, n peut veiller dans chaque lgement à prévir une pièce, une chambre à cucher par exemple, qui, grâce à une rientatin nrd, une surface vitrée réduite et une masse thermique imprtante, restera plus fraîche que le reste de l habitatin pendant les vagues de chaleur. Idéalement, cette pièce sera équipée d un pint d eau. Seln l activité également les critères de cnfrt ne snt pas les mêmes. Les valeurs cidessus snt issues du Règlement Général pur la Prtectin du Travail : Minimum Maximum Travaux très légers 20 C 30 C Travaux légers 18 C 30 C Travaux semi-lurds 15 C 26,7 C Travaux lurds 12 C 25 C PAGE 6 SUR 8 REDEFINIR LA NOTION DE CONFORT THERMIQUE FEVRIER 2007

7 > Respnsabiliser l ccupant L ccupant étant le mieux à même de juger de sn cnfrt, il est nrmal qu il participe à la gestin du climat intérieur du bâtiment. Cependant, cette respnsabilisatin dit s accmpagner d une infrmatin sur la bnne gestin des installatins et d une cnscientisatin par rapprt à leur impact envirnnemental. On ne privilégiera dnc pas des «prises de cntrôle» dans tus les lcaux. Par exemple, dans des lieux de passage ù dnt la «prpriété» est peu claire (culirs de bureaux, halls d entrée d immeubles, salles d attentes u de réunin), les effets pervers d un cntrôle lcalisé peuvent être imprtant. On le privilégiera par cntre dans les lgements, les bureaux, les cmmerces, etc. DANS LA PRATIQUE Des mesures divent être prises aux différentes phases de dévelppement et de réalisatin du prjet. La plupart snt décrites plus en détail dans des fiches spécifiques : ESQUISSE Certainement en cnstructin, et si pssible en rénvatin : Mettre en œuvre une stratégie du frid : prévir des prtectins slaires, ventiler intensivement la nuit, prévir une masse thermique suffisante, etc. Mettre en œuvre une stratégie du chaud : capter la chaleur du sleil, cnserver cette chaleur par une bnne islatin et une masse thermique, etc. Prévir au mins un lcal prtégé des surchauffes Prendre en cmpte le type d ccupant et d activité AVANT-PROJET En cnstructin neuve, éviter les paris frides par une bnne islatin et le chix de bns vitrages En rénvatin, privilégier une islatin par l extérieur u par emplissage d une culisse, pur éviter les paris frides tut en cnservant une inertie thermique. Si seule une islatin par l intérieur est pssible, que les autres paris du bâtiment snt légères et que les gains slaires risquent d être imprtants, il est parfis préférable de ne pas isler les murs, pur ne pas hypthéquer les chances de maintenir le cnfrt en été. C est cependant une réflexin qui dit être menée au cas par cas. Prévir dans chaque lcal la pssibilité d uverture de fenêtres PROJET D EXECUTION, DOSSIER POUR LE PERMIS D URBANISME Dimensinner au mieux les installatins thermiques Cncevir la ventilatin de façn à éviter les curants d air incnfrtables : placer les aérateurs suffisamment hauts, crrectement dimensinnés, au-dessus de radiateurs. Eventuellement un système avec récupératin de chaleur, pur que l air neuf entrant ne sit pas trp frid, peut être prévu. Cncevir une installatin de régulatin du chauffage et de la climatisatin éventuelle qui laisse une marge de manœuvre imprtante à l ccupant, afin qu il puisse adapter le climat intérieur à ses préférences. Prévir dans chaque lcal un élément de cntrôle du climat, type vanne thermstatique sur les crps de chauffe SUIVI ET SURVEILLANCE DES TRAVAUX Eviter les pnts thermiques. Veiller à une bnne mise en œuvre de l étanchéité à l air. RECEPTION ET MISE EN EXPLOITATION Réaliser un test de pressurisatin pur vérifier la qualité de l étanchéité à l air. (cfr. Fiche «Assurer une bnne étanchéité à l air du bâtiment») Expliquer à l ccupant le fnctinnement des équipements de régulatin (thermstat, etc.) et de la stratégie de frid S assurer de la présence d un mde d empli cmpréhensible par l ccupant. PAGE 7 SUR 8 REDEFINIR LA NOTION DE CONFORT THERMIQUE FEVRIER 2007

8 Expliquer à l ccupant les différents paramètres intervenant sur la ntin de cnfrt, pur guider ses chix de régulatin et d interventins ultérieures dans le bâtiment. INFORMATIONS COMPLEMENTAIRES AUTRES ELEMENTS A GARDER A L ESPRIT Vici une liste de fiches dnt les thématiques crisent celles du cnfrt thermique : ENE02 - Dévelpper une stratégie du chaud ENE03 - Dévelpper une stratégie du frid ENE10 Assurer une bnne étanchéité à l air du bâtiment ENE15 - Réguler efficacement l efficacité de chauffage Vici une liste de fiches traitant d autres aspects de la sensatin glbale de cnfrt : CSS00 Cnfrt et santé dans les bâtiments CSS05 - Assurer le cnfrt acustique CSS06 - Optimiser l éclairage naturel des lcaux CSS07 - Assurer la qualité de l air des lcaux BIBLIOGRAPHIE Surces d infrmatin sur le cnfrt thermique : Alter-clim : util d aide à la cnceptin de lcaux refridis naturellement : Energie+: Elisabeth Gratia, AMCO2361 Physique appliqué au bâtiment ntes de curs, Université cathlique de Luvain, cnsultable en ligne à l adresse Textes fficiels et nrmatifs : Règlement Général pur la Prtectin du Travail, cnsultable sur le site du Service Public Fédéral Empli, Travail et Cncertatin Sciale: Prjet de nrme eurpéenne pren «Criteria fr the Indr Envirnment including thermal, indr air quality, light and nise» PAGE 8 SUR 8 REDEFINIR LA NOTION DE CONFORT THERMIQUE FEVRIER 2007