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Confort ou conforts au pluriel ?

14 Mai 2013

Par Christian CARDONNEL – CARDONNEL Ingénierie
Expert en Confort Durable du Bâtiment

La notion de confort est essentielle avant de traiter de l’analyse de l’équilibre Energie / Environnement / Economie. Les conforts sont pluriels dans le résidentiel : confort physiologique, qualité d’air, confort d’eau chaude sanitaire, ... Voici pour ce mois-ci un point synthétique.



1°) La notion de confort en premier lieu

Pour l’être humain, la notion de confort intègre de nombreux paramètres : une température ambiante et une qualité d’air adaptées à son métabolisme, sa vêture, mais également des niveaux sonore et lumineux, de l’eau froide et chaude adaptée aux besoins vitaux et d’hygiène, de l’espace, une ambiance ….. En fait le confort « c’est l’absence d’inconforts » et l’état psychologique des personnes peut influencer pour beaucoup le ressenti. Si la notion de température ambiante ou opérative est un indicateur, son niveau doit évoluer dans le temps et différents diagrammes (GIVONI, BRAGER, ASHRAE, Costic, ….) donnent des zones de confort plus ou moins complexes. La consigne à 19°C en saison froide est loin du niveau de confort souhaité, comme le 25 ou 26°C en période chaude.


Brager confort


Le diagramme de BRAGER permet d’obtenir une vision simplifiée du confort (la température opérative, moyenne pondérée entre les températures de l’air ambiant et celle radiante des parois d’un local) en fonction de la température extérieure.

Par temps froid, avec une température extérieure inférieure à 5°C, notre vêture (ou Clo) est plus importante et notre état d’esprit « il fait froid » fait que 80 % des personnes sont bien dans une ambiance entre 17 et 22°C.

Par temps chaud et très chaud au-delà de 32°C, notre vêture est plus légère et non état d’esprit « il fait chaud » conduit à une température de confort entre 26 et 31°C.

Entre les 2 extrêmes, la zone de confort évolue et par exemple par 10°C extérieur, la température de confort se situe entre 19 et 24°C. L’humidité et la vitesse de l’air ont bien sûr un impact sensible, et généralement dans l’habitat un taux d’humidité entre 30 et 70% et un air calme à moins de 0.5 m/s sont préconisés.

N’oublions pas qu’une année c’est 365 jours de 24 h soit 8 760 h. Il faut donc s’assurer d’un confort en fonction des saisons. Avec l’habitat d’aujourd’hui bien isolé, étanche et bioclimatique, la période réelle de chauffage est courte, moins de 2 000 h/an, la période neutre durant laquelle les apports gratuits internes et solaires compensent les déperditions représente près des trois quart de l’année soit 6 à 7000 h/an et par contre la période chaude (durant laquelle il faut limiter les apports gratuits et évacuer la chaleur) tend à augmenter et devenir de plus en plus contraignante et problématique.

Avec un besoin chauffage de moins de 15 kWh/m².an et 1 500 h de durée chauffage, c’est une puissance de 10 W/m² qui est nécessaire en moyenne (1 000 W pour une maison de 100 m²).

Pourquoi s’embêter ? Quelques bons émetteurs effet Joule et le tour est joué, mais attention à la pointe de puissance qui peut atteindre 4 à 5 fois plus, et poser le problème de disponibilité et coûter cher (le prix du kWh électrique peut être indexé en fonction de la disponibilité, de l’offre et de la demande, …. Le nouveau compteur LINKY va permettre une facturation précise et très évolutive).

A bien réfléchir, il sera donc nécessaire d’analyser et de mieux comprendre l’évolution de la puissance chauffage, mettre en place de nouvelles règles qui évitent un surdimensionnement trop important en puissance.  Il ne faut pas confondre puissance en kW et consommation d’énergie : une puissance kW par une durée en h et des kWh.

énergie consommée

2°) L’autre point sur le confort, celui de la qualité d’air

L’air apporte l’oxygène indispensable à notre métabolisme et il évacue notre production de CO2 et de vapeur d’eau. L’air est indispensable à la vie et en moyenne chaque jour un homme respire et expire 15 m3 d’air soit 15 kg, alors qu’il boit 2 litres d’eau et ingère 1 kg d’aliment.

Dans le résidentiel depuis plus de 30 ans c’est l’arrêté ventilation du 24 Mars 1982 qui règle le problème.

On est très loin de la vraie vie d’aujourd’hui et il faut que les choses changent ….. entre le retour à la ventilation naturelle prôné par certains, le score important de la ventilation hygroréglable et le peu de succès de la double flux, je pense qu’il faut trouver de nouveaux concepts, changer de paradigme et évoluer.

La qualité d’air intérieur doit être au rendez-vous (CO2, COV, humidité, …) et la sonde de qualité d’air économique et performante reste à imaginer. En période froide, il est sûrement logique de réduire le débit d’air neuf au juste besoin, fermer « les écoutilles » et récupérer la chaleur de l’air extrait.  Cependant en mi-saison et l’été, le débit d’air neuf peut augmenter et devenir une variable d’ajustement du confort, chaque m3 d’air qui rentre c’est 0.34 Wh/m3.K de potentiel de transfert efficace et donc d’évacuation de chaleur.

La première phrase de l’article 1 de l’arrêté ventilation du 24 Mars 1982 précise bien la chose : « L'aération des logements doit pouvoir être générale et permanente au moins pendant la période où la température extérieure oblige à maintenir les fenêtres fermées ». Depuis 30 ans, l’évolution de l’isolation thermique et la conception bioclimatique des bâtiments ont bien fait évoluer les choses.
Dès aujourd’hui les milliers de m3 d’air vicié et chaud qui partent de nos bâtiments sont un potentiel évident d’énergie fatale et renouvelable qu’il va falloir utiliser au mieux. Récupérer cette chaleur pour assurer plus tard le chauffage et l’eau chaude sanitaire, c’est sûrement une des solutions d’avenir.


En mi-saison et l’été, le contrôle de la température ambiante va devenir une problématique difficile.
Il sera nécessaire d’agir au mieux sur les protections solaires, l’inertie thermique de la structure et la bonne gestion de la ventilation transversale qui doivent être au rendez-vous et dans bien des cas, la nouvelle domotique va gérer à la place de l’être humain. Dans certains cas, le recours au rafraîchissement sera indispensable, et la encore la chaleur récupérée pourra être utile à la production d’eau chaude sanitaire, tout est dans l’équilibre des besoins.



3°) L’eau chaude sanitaire, un besoin qui dépasse celui du chauffage

Le dernier point concernant le besoin de confort thermique de l’être humain, c’est celui de l’eau chaude sanitaire. C’est un besoin très ponctuel, 5 à 20 minutes par jour et personne, mais qui nécessite un service de qualité : une douche de 5 minutes c’est 60 litres d’eau à 38°C, une puissance instantanée de près de 24 kW et 2 kWh d’énergie.

En moyenne dans l’habitat le besoin ECS se situe entre 15 et 25 kWh/m².an, avec un temps de puisage de moins de 200 h par an. Là encore, ne confondons pas puissance et consommation. Dans bien des cas, le besoin ECS va dépasser celui du chauffage et pour limiter l’impact ECS il est nécessaire de maitriser la chaîne ECS du point d’utilisation à la génération sans oublier la distribution et le stockage.

Si la majeure partie de l’eau chaude sanitaire est utilisée pour nos besoins d’hygiène corporelle, il ne faut pas oublier les productions d’ECS électro-ménager qui sont réalisées par effet Joule électrique (5 à 10 kWh électrique/m².an avec des matériels performants). Mais toute cette eau chaude, cette chaleur, est d’un usage très éphémère et part à l’égout. Plus de 85% de la chaleur ….. C’est donc un potentiel énergétique important qui va falloir valoriser.



4°) Autres éléments de confort …

Les autres éléments du confort sont la lumière, le niveau sonore, la qualité de l’ambiance, de l’espace.
L’impact lumière dépend du rythme de vie des usagers, de l’impact de l’apport de lumière naturelle à travers les baies vitrées et de l’équipement d’éclairage artificiel mis en place. Pour l’instant dans la RT 2012 et le résidentiel, le calcul reste forfaitaire et représente environ 5 kWhep/m².an. En fonction de l’évolution des techniques, il sera nécessaire d’aboutir à une approche plus précise, mais qui reste complexe.

 

Dans mon prochain billet, et avant d’attaquer les angles Environnement et Economie, je développerais synthétiquement l’axe Energie. Soit, les différentes énergies utilisables dans le résidentiel, les 4 principales énergies, leur efficience, leur impact carbone, …

Christian Cardonnel


Commentaires

  • MICHEL
    0
    14/05/2013

    Bonjour
    les débits ECS sont à minorer, une robinetterie de douche c'est 8 l/mn (demandé par les bailleurs sociaux et les utilisateurs). Voir les consommations ECS préconisées par Ademe, EDF et GDF pour le solaire


  • irisyak
    0
    14/05/2013

    Il existe des douches qui récupèrent la chaleur de l'eau. Un échangeur est placé sur le parcours de l'eau froide. Du coup la consommation d'eau chaude diminue. La seule difficulté c'est que cette énergie gratuite coûte très cher en investissement. Il faut à tout prix réduire ces coûts et innover pour trouver un système rentable même pour une seule personne. Ce n'est pas la mère à boire.
    Je suis capable de le faire ... Les industriels veulent une marge excessive!


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