Le confort thermique du bâtiment

Déjà l’été, et, comme chaque année, la crainte de la canicule et de la dégradation de la qualité de l’air, refont surface. Dans ce contexte, la notion de confort thermique dans le bâtiment, et plus particulièrement celle du confort d’été, sont désormais considérés comme des “marronniers”. 

Savez-vous que nous avons connu autant de vagues de chaleur de 2005 à 2020 (en 15 ans) qu’entre 1960 et 2005 (soit 45 ans)? Et que la fréquence de ces événements climatiques devrait doubler d’ici à 2050? Un constat qui remet en question la santé humaine dans un contexte de fortes températures, voire de canicule.

Mais avant tout, qu’entend t-on précisément par “confort thermique”? Il s’agit d’une notion relativement subjective, qui définit la satisfaction éprouvée par une personne bien portante et en bonne santé dans une ambiance thermique donnée. Ainsi, différents paramètres influent sur cette satisfaction, comme le niveau d’énergie produit par le métabolisme de la personne, la façon dont elle est vêtue, la vitesse de l’air, le degré d’humidité de l’air ambiant… C’est le danois Pvol Ole Fanger (décédé en 2006) qui, dans son ouvrage “Thermal Comfort”, publié en 1970, a établi la première échelle de notation du confort thermique.

Cette dernière sert d’ailleurs toujours de base aux normes internationales actuelles, dont la norme ISO 7730, qui présente des méthodes de prévision de la sensation thermique générale et du degré d'inconfort global des personnes exposées à des ambiances thermiques modérées. En substance, Pvol Ole Fanger démontre que le niveau de bien-être thermique ressenti par un individu repose, à la fois sur des variables individuelles, comme sa vêture ou son activité physique, mais aussi sur des facteurs météorologiques, tels que la température et la vitesse de l’air.

Néanmoins, dans les années 2000, l'American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) a démontré que le modèle de Fanger n’était applicable que dans des immeubles non climatisés. Dans ces derniers, il est possible de développer une faculté d’adaptation accrue aux températures extérieures élevées, notamment grâce à une ventilation naturelle bien pensée. Toutefois, lorsque la température intérieure d’un bâtiment dépasse les 32°C, les risques pour la santé humaine sont avérés.

Confort thermique : facteurs favorisants

Le bioclimatisme repose sur la façon d’envisager la construction d’un bâtiment pour réduire ses besoins énergétiques, ainsi que son éclairage. De fait, le confort thermique en ressort optimisé, réduisant, voire évitant le recours à la climatisation en été. Pour ce faire, huit éléments doivent être analysés avant tout projet d’édification.

L’emplacement

Il doit être judicieusement choisi, notamment pour protéger le bâtiment contre les vents froids en hiver et encourager la ventilation naturelle en été. La proximité d'une zone végétalisée permet de créer un ombrage spécifique, particulièrement intéressant pour lutter contre les fortes chaleurs. Les bénéfices de cette évapotranspiration se prolongeant même au voisinage du bâtiment.

L'orientation du bâti

L’édification du bâtiment doit également tenir compte de la course du soleil. Ainsi, une bonne orientation favorise les apports solaires utiles en hiver et protège de la forte luminosité estivale. Par conséquent, on évite l'orientation des surfaces vitrées à l'ouest, car les apports solaires seront maximaux en fin d'après-midi, lorsque le pic de température extérieure est le plus élevé, favorisant les fortes températures intérieures.

La disposition des pièces

Selon la destination d’un bâtiment, les pièces ne doivent pas être disposées de la même manière. Cette répartition de l’espace intérieur est fonction des usages et de l’occupation du bâtiment. Pour un bâtiment résidentiel ou tertiaire, par exemple, il est commun de créer des espaces « tampons », pouvant - ou non - être chauffés en hiver ou être disposés dans des endroits où les apports solaires en été sont difficiles à occulter. De la même manière, pour un bâtiment tertiaire, les pièces nécessitant beaucoup de lumière naturelle peuvent judicieusement être disposées au Nord, cette orientation étant propice à la créativité.

L'optimisation de l'enveloppe

Lorsque l'on parle d'enveloppe du bâtiment, on inclut à la fois l'isolation thermique, la compacité et le taux de vitrage. Ces trois données doivent être optimisées pour assurer un éclairage naturel suffisant, tout en pourvoyant aux besoins de chaleur et de fraicheur. Attention à l'excédent de vitrage dans le tertiaire qui conduit en été à des surchauffes sans justification réelle en termes de luminosité.

Les protections solaires et la gestion des occultations

Ces dernières années, les vitrages ont fait d’énormes progrès. Ainsi, pour ne pas avoir recours à des solutions complexes de brise-soleil extérieurs ou à la climatisation, on choisira judicieusement des vitrages à couche sélective, à la fois isolants, bons transmetteurs de lumière et très bons réducteurs d'apports solaires totaux.

L’inertie thermique intérieure

L’inertie thermique est au cœur du confort d’été. En effet, grâce à elle, le bâtiment stocke la fraîcheur de la nuit, et rafraîchit passivement l’air intérieur durant la journée. Le matériau favorisant cette inertie doit donc posséder une bonne capacité thermique volumique, ainsi qu’une conductivité thermique optimale. Par exemple, une dalle de plancher en ciment couplée à des dispositifs de ventilation naturelle correctement dimensionnés diminuent de plus de la moitié les besoins de climatisation. 

La ventilation naturelle

Au centre de la question du confort thermique d’été, la ventilation naturelle - surtout en été - peut être créée en procédant à des ouvrants munis de ventelles assurant la sécurité anti-intrusion et la protection contre la pluie. Bien dimensionnés, plus hauts que larges, ces ouvrants optimisent les taux de renouvellement d’air, supérieurs à 10 volumes par heure.

L’aménagement extérieur

Parfois responsables d'un écart de près de 10°C entre une zone boisée et une zone urbaine, les îlots de chaleur urbain (ICU) sont particulièrement remarquables durant l'été. Dans les zones peu construites, où la végétation est plus présente, ces dernières jouent un rôle crucial dans les aménagements extérieurs, pour améliorer le confort thermique. C'est la raison pour laquelle il fait très souvent plus frais dans une zone moins urbanisée qu’au cœur des centres-villes. Les sols poreux favorisant les infiltrations d'eau pluviales, couplés à la création de microclimats, s’imposent désormais pour lutter contre ce réchauffement climatique, en particulier dans les cœurs de ville.

 

 

Ecrit par Stéphanie Buitekant