La loi du rendement décroissant (1)

Par Roger CADIERGUES le 04 Juillet 2019

Avant d'analyser ce que peuvent nous apporter les différentes solutions proposées pour nous rendre plus indépendants des combustibles importés tout en maîtrisant l'effet de serre, essayons de voir ce que chaque effort peut nous apporter. Là quelques surprises nous attendent.

Les données fournies par la directive européenne et la loi POPE ne sont-elles pas suffisantes ?

Je crains que non, nous allons voir pourquoi. Examinons d'abord les différents postes de coûts énergétiques du bâtiment, notre seule cible dans le cadre de cette lettre. Les consommations européennes de chauffage représentent plus de la moitié (54%) des consommations énergétiques globales. C'est à partir de là qu'il faut raisonner. Dans ce cadre le chauffage des locaux doit être classé à part, la production d'eau chaude, l'éclairage et les autres usages relevant d'autres démarches. Or, en matière de chauffage, surtout aux basses consommations, de nombreux calculs sont erronés, y compris dans certaines réglementations, la britannique par exemple.

Quelles sont ces données que vous pensez méconnues ?

Il faut en raconter d'abord les origines. Cela se passait à la fin des années 1970, après l'une des premières "crises de l'énergie". Pour la construction d'un nouveau bâtiment à Digne, ayant plus ou moins "épuisé" toutes les ressources des parois que j'ai alors appelées pariétodynamiques et perméodynamiques, j'essayais de calculer à priori les performances d'une nouvelle forme de structure, la structure que j'ai appelée par la suite "thermodynamique". Il n'existait alors qu'un seul bâtiment expérimental de cette catégorie, en URSS, sur lequel nous avions très peu d'informations. Parallèlement à l'expérience directe (le bâtiment thermodynamique fut réellement construit et utilisé : il existe toujours), je pensais qu'il fallait accompagner la technique en cause par des calculs prévisionnels. J'ai alors demandé à René GILLES, complètement plongé dans les techniques de simulation horaire, de simuler différents types de bâtiments classiques (aux parois d'abord statiques), avec différentes inerties, différents climats et différentes isolations. En tentant de synthétiser les résultats, à priori multiformes, j'ai assez rapidement constaté que les résultats étaient beaucoup plus simples que je l'imaginais, tout en concernant les isolations classiques. Pour raccourcir l'exposé j'irai tout de suite au résultat final, basé sur la définition de trois grandeurs (il s'agit de chauffage) :

- les "besoins bruts" représentant les besoins calculés sans apports gratuits,

- les apports gratuits (ensoleillement, occupation, activités diverses),

- les besoins nets, ceux que le chauffage doit réellement satisfaire, compte tenu des apports gratuits.

Le raisonnement le plus simple est de dire que les besoins nets sont égaux aux besoins bruts moins les apports gratuits : c'est ce que, par exemple, aujourd'hui, certaines réglementations - dont la britannique - adoptent comme base. Malheureusement c'est inexact.

Que voulez-vous dire par là ?

Qu'avec le raisonnement erroné, en écrivant : = - Vous faites une erreur, la formule correcte (sur laquelle je reviendrai) étant :

= - x

Le rendement de récupération étant, lorsque les apports gratuits sont significatifs, inférieur à 1.

Comment peut-on expliquer ce résultat ?

Ce résultat m'ayant intrigué j'ai repris en détail les simulations horaires, et je me suis aperçu que les pertes de rendement de récupération des chaleurs gratuites, dues aux surchauffes, sont d'autant plus importantes que les surchauffes (inutiles) le sont. Plus, finalement, vous faites d'erreurs en écrivant : = - .

Comment avez-vous chiffré l'erreur ?

C'était finalement inutile puisque nous avions directement la relation entre les paramètres que sont les besoins bruts, les apports gratuits et les besoins nets. Mais là ne s'est pas arrêtée l'expérience, car elle devait nous révéler d'autres surprises.

De quelles surprises voulez-vous parler ?

De trois surprises rendant à priori la méthode suspecte. Pour les expliquer, mais également pour mettre au point une procédure simple, correcte et efficace, il a fallu progressivement modifier nos moyens d'expression : c'est ce que j'indiquerai dans la prochaine lettre.

Roger CADIERGUES