La loi du rendement décroissant (3)

Dans ma dernière lettre je vous ai indiqué l'erreur la plus importante dans les calculs de consommation de chauffage lorsqu'il s'agit de faire intervenir les chaleurs gratuites. Pour essayer de chiffrer l'effet j'ai procédé à des simulations horaires nombreuses (sur plusieurs sites et pour plusieurs types de bâtiments), simulations mises en place avec René GILLES. Il m'a alors été possible de présenter les résultats sous la forme indiquée dans la lettre précédente.

Vous nous aviez promis "trois surprises", quelles sont-elles ?

La première fut de constater que les résultats obtenus par simulation correspondaient à un nuage de points beaucoup moins dispersé qu'on ne pouvait le craindre. Ce qui conduisit à la représentation adoptée, pas du tout évidente à priori. Mais la surprise ne s'arrête pas là, les constats s'accumulant.

1. La dispersion des points est un peu plus faible si l'on effectue les représentations sur le mois au lieu de le faire sur des périodes de 10 jours. Et elle est encore plus faible si on les effectue sur l'année au lieu de le faire sur le mois. C'est dire cette conclusion surprenante à priori, mais bien compréhensible statistiquement : il vaut mieux faire les calculs sur l'année plutôt que sur le mois, ou même que sur la décennie. C'est tout le contraire de la majorité des méthodes actuellement publiées ici ou là, qui se croient plus précises parce qu'elles opèrent par mois, sinon par décennie.

2. Surprise encore plus grande : la courbe obtenue est statistiquement indépendante du site, alors que j'avais pris la précaution de travailler sur trois sites très différents (Tours, Strasbourg, Nice). D'où cette conclusion surprenante à priori : il n'y a pas à se préoccuper du site géographique dans le calcul du taux de récupération des apports gratuits, étant bien entendu que le site climatique est déjà intervenu dans le calcul des besoins bruts et des apports gratuits (ensoleillement).

3. Dernière surprise enfin, peut-être la plus inattendue : le rôle de l'inertie du bâtiment est très faible. Il faut qu'il s'agisse d'un bâtiment très léger, sans meuble aucun et de construction de type "cabane", pour que les points s'alignent en dehors de la courbe générale. D'où la conclusion, également assez surprenante : pour le calcul du taux de récupération des apports gratuits il n'y a pas - sauf cas très spécifique - à faire intervenir l'inertie du bâtiment.

Votre exploration s'est-elle arrêtée là ?

Non, car les résultats étaient curieux, et la chute du rendement de récupération des apports gratuits assez peu compréhensible. J'ai donc examiné en détail les simulations effectuées heure par heure par René GILLES. Et je me suis alors rendu compte que les surchauffes étaient les responsables des phénomènes constatés. Quand vous calculez les besoins nets en retranchant purement et simplement les apports gratuits des besoins bruts, vous considérez (sans le savoir) que l'énergie apportée aux surchauffes est une énergie utile. Alors qu'il s'agit, évidement, d'une énergie excédentaire. Cette dernière est d'autant plus importante que les surchauffes sont importantes, donc que le poids des apports gratuits est important.

Qu'en avez-vous tiré comme conclusion ?

D'abord qu'en améliorant l'isolation thermique des bâtiments nous réduisions, certes, les besoins bruts, mais qu'en même temps nous augmentions l'importance des apports gratuits. D'où la nécessité, dans ce cas, de bien faire attention aux conclusions tirées d'une amélioration de l'isolation. D'où la nécessité de modifier nos modes de calcul prévisionnel des consommations de chauffage. D'où, également, la nécessité de mieux évaluer les apports gratuits. Ce qui fut fait, mais occupe un volume trop important pour que je le reproduise ici dans sa totalité. La seule exception concernera le solaire passif, sur lequel je vais rapidement revenir.

Quelle est votre conclusion sur le solaire passif ?

J'insisterai d'abord sur le fait qu'il s'agit de chauffage, et non pas d'eau chaude. Et ensuite sur le fait que l'idée du solaire passif est déjà ancienne, et qu'elle a connu de nombreuses expériences. La question que l'on peut se poser est de savoir pourquoi elles ont été si souvent décevantes. C'est ce que les résultats précédents vont nous prouver … mais ce sera pour la prochaine lettre.

Roger CADIERGUES