Conception adaptée au changement climatique : l’Échelle de refroidissement comme fil conducteur

L’Échelle de refroidissement offre à cet effet un cadre clair aux architectes et aux professionnels du bâtiment : commencez par créer un environnement frais, puis empêchez autant que possible la chaleur de pénétrer à l’intérieur et évacuez passivement l’excès de chaleur. Ce n’est qu’ensuite que le refroidissement actif entre en jeu. Ainsi, l’accent n’est plus mis sur un refroidissement maximal, mais sur la réduction structurelle des besoins en refroidissement.

LE REFROIDISSEMENT COMMENCE À L’EXTÉRIEUR

Un climat intérieur confortable ne se crée pas simplement en ajoutant une installation ou un produit. Cela nécessite une vision globale du bâtiment, de son environnement et des personnes qui y vivent ou y travaillent. L’Échelle du refroidissement de l’Organisme néerlandais de concertation sur les normes d’adaptation au changement climatique (OSKA) propose à cet effet un ordre de priorité clair. Le principe de base est le suivant : la chaleur qui ne pénètre pas à l’intérieur n’aura pas besoin d’être évacuée par la suite.

Un climat intérieur résilient au changement climatique commence à l’extérieur du bâtiment. Les arbres et la végétation assurent de l’ombre et favorisent l’évaporation, tandis que la présence d’eau et la réduction des surfaces imperméabilisées limitent le réchauffement de l’environnement. Une habitation résistante à la chaleur ne peut donc jamais être dissociée de son jardin, de sa rue ou de son quartier. En tenant compte dès la phase de conception de la végétation, de l’eau et de l’ombre, nous pouvons non seulement créer des bâtiments plus frais, mais aussi des environnements de vie et de travail plus agréables et plus sains.

CONTAINER LA CHALEUR À L’EXTÉRIEUR

L’étape suivante porte sur l’enveloppe du bâtiment. L’orientation, les surfaces vitrées, le vitrage et surtout une protection solaire extérieure efficace déterminent la quantité de chaleur solaire qui pénètre dans un bâtiment. L’isolation et l’étanchéité à l’air doivent également être envisagées sous l’angle du confort estival. En effet, dans un bâtiment bien isolé, la chaleur accumulée peut persister longtemps. Limiter les apports solaires et les charges thermiques internes devient donc tout aussi important que de lutter contre les déperditions thermiques en hiver.

Même avec une enveloppe du bâtiment bien conçue, la chaleur peut s’accumuler. La ventilation nocturne, des ouvertures stratégiquement placées et la ventilation transversale aident à évacuer cette chaleur lorsque la température extérieure le permet. La masse thermique peut en outre atténuer les fluctuations de température.

La ventilation joue ici un rôle plus large : la température, la qualité de l’air et l’humidité sont étroitement liées. La ventilation, le chauffage et le refroidissement doivent donc être conçus comme les éléments d’un même concept de climat intérieur.

LE REFROIDISSEMENT ACTIF COMME DERNIÈRE ÉTAPE

Lors de longues périodes de chaleur et de nuits chaudes, les mesures passives ne suffisent pas toujours. C’est le cas, par exemple, des logements fortement isolés, des appartements, des établissements de soins et des bâtiments dotés de grandes baies vitrées.

Le refroidissement actif constitue donc la dernière marche de l’échelle du refroidissement : non pas en remplacement des mesures architecturales, mais en complément lorsque celles-ci atteignent leurs limites. La question est alors de savoir comment fournir la puissance de refroidissement restante de la manière la plus efficace possible.

CHAUFFAGE ET CLIMATISATION AVEC UN SEUL SYSTÈME

Une pompe à chaleur peut produire non seulement de l’eau chaude pour le chauffage, mais aussi de l’eau réfrigérée. Cela permet de combiner chauffage et climatisation au sein d’un seul système de climatisation à eau, sans devoir nécessairement ajouter un système distinct pour la climatisation.

L’eau chauffée ou refroidie peut être acheminée via le même réseau de tuyauterie vers des convecteurs hybrides ou des ventilo-convecteurs. Ceux-ci diffusent de la chaleur en hiver et assurent le rafraîchissement en été. La production et l’infrastructure sont ainsi exploitées toute l’année.

Le fluide frigorigène mérite également une attention particulière. La réglementation européenne prévoit la suppression progressive des gaz fluorés synthétiques à fort impact climatique. Les pompes à chaleur monobloc fonctionnant au R290, un fluide frigorigène naturel à très faible impact climatique, répondent à cette exigence. Le fluide frigorigène reste ainsi confiné à la pompe à chaleur, tandis que l’eau transporte la chaleur et le froid à travers le bâtiment.

CONDENSATION OU SANS CONDENSATION ?

Dans le cas du refroidissement sans condensation, la température de l'eau de refroidissement reste supérieure au point de rosée, ce qui empêche la formation de condensation. Ce mode de refroidissement économe en énergie convient particulièrement aux bâtiments dont les besoins en refroidissement sont déjà fortement limités par des protections solaires et d'autres mesures passives.

Le refroidissement avec condensation fonctionne avec des températures d’eau plus basses et offre une puissance de refroidissement plus élevée. Il permet également d’extraire l’humidité de l’air intérieur. Le système de diffusion, la tuyauterie et la régulation doivent toutefois être adaptés pour gérer la formation et l’évacuation de la condensation.

Le choix de la stratégie appropriée dépend de l’espace, de la charge d’humidité, de l’installation disponible et des attentes des occupants ou des utilisateurs. Un bon système de climatisation intérieure ne repose donc pas sur un seul produit isolé, mais sur une solution globale bien pensée dans laquelle le refroidissement, le chauffage et la ventilation sont combinés de manière harmonieuse.

DES OPPORTUNITÉS ÉGALEMENT EN MATIÈRE DE RÉNOVATION

Le refroidissement à eau n’est pas réservé aux constructions neuves. Lors de rénovations, les convecteurs hybrides peuvent, dans certaines situations, être raccordés à la tuyauterie existante. Ainsi, le passage à une pompe à chaleur peut être combiné avec un chauffage et un refroidissement sans condensation, sans avoir à remplacer l’ensemble du système de diffusion.

Dans le cas de constructions neuves et de rénovations en profondeur, la combinaison du chauffage au sol et des ventilo-convecteurs peut offrir une flexibilité supplémentaire. Le chauffage au sol assure un chauffage de base silencieux et économe en énergie, tandis que les ventilo-convecteurs peuvent chauffer ou refroidir rapidement et s’adapter aussitôt à la demande (rayonnement solaire soudain, affluence de visiteurs…).

LE CONFORT ESTIVAL COMMENCE DÈS LA CONCEPTION

L’Échelle du refroidissement montre clairement que la conception résiliente au climat ne commence pas par un appareil de refroidissement. Il faut d’abord limiter les besoins en refroidissement. Ce n’est qu’ensuite que se pose la question de savoir comment répondre efficacement aux besoins restants.

Cela nécessite une approche intégrée tenant compte de l’environnement, de l’enveloppe du bâtiment, de la protection solaire, du refroidissement passif, de la ventilation, de la production et du transfert de chaleur. Le refroidissement à eau peut constituer un maillon final important dans ce processus. Ainsi, le confort estival n’est plus une intervention technique a posteriori, mais une composante à part entière de la performance du bâtiment.