Défis énergétiques et adaptation des bâtiments face aux changements climatiques
En 2020, 25 % des ménages français étaient équipés de climatisation dites “de confort”, représentant une consommation énergétique électrique de 5 TWh et 0,9 million de tonnes de CO2 équivalent(1). Les climatiseurs mobiles, qui représentent environ un tiers des unités de climatisation en France, sont particulièrement énergivores et ont des émissions de gaz frigorigènes quatre fois supérieures à celles des climatiseurs fixes, en raison de fuites tout au long de leur cycle de vie (1). Selon les projections, les émissions liées aux gaz frigorigènes devraient diminuer d’ici 2050 grâce à la réglementation européenne F-GAS(1).
Alors que l’atténuation du changement climatique est au cœur des priorités politiques, l’adaptation du secteur du bâtiment au changement climatique devient une préoccupation croissante pour les acteurs de terrain, compte tenu des défis posés par les variations climatiques en cours et à venir. Le projet RENOPTIM s’inscrit dans cette démarche en visant à outiller les bailleurs sociaux pour qu’ils puissent, lors de la rénovation de leurs bâtiments collectifs en France métropolitaine, mettre en place des mesures d’adaptation aux fortes chaleurs. Ce projet vise à identifier les bâtiments les plus vulnérables et à implémenter des solutions pour les fortes chaleurs futures, assurant ainsi la protection de la population et minimisant les conséquences potentiellement désastreuses sans action rapide. Une méthodologie rigoureuse a été mise en place pour mesurer cette vulnérabilité, permettant d’identifier avec précision les points faibles des bâtiments et d’orienter les interventions.
Le rapport “Confort thermique estival, Surchauffe, Adaptation – Etat de l’art RENOPTIM” présente l’état de l’art actuel des connaissances sur cette thématique. Dans un premier chapitre sont abordées les notions de confort, confort thermique, risque, vulnérabilité et résilience, qui seront mises en regard du développement de la climatisation dans les logements français. Dans une deuxième partie, les paramètres du parc bâti (enveloppe, architecture, matériaux, etc.) et les paramètres physiques influant sur les surchauffes internes sont introduits. Dans une troisième partie, la thermophysiologie du confort thermique et du stress thermique sont expliquées, pour motiver les orientations scientifiques que le projet RENOPTIM a prises sur cet axe. Dans le dernier chapitre, l’accent est mis sur les campagnes de prévention mises en place par les politiques publiques au cours des dernières années à travers les écogestes car la maîtrise du confort thermique d’été est en partie conditionnée par le comportement des occupants pour minimiser les surchauffes.
Il est essentiel de comprendre que deux facteurs principaux influencent la surchauffe : les occupants et le bâti. Les stratégies d’adaptation doivent donc traiter ces deux axes pour être efficaces. Par exemple, les comportements tels que l’utilisation excessive d’appareils électroniques ou l’absence de pratiques de ventilation adéquates peuvent augmenter significativement les températures intérieures, aggravant ainsi le stress thermique ressenti par les habitants. Le stress thermique se réfère aux conditions où la température perçue par les occupants dépasse le seuil de confort, ce qui peut avoir des impacts sur la santé et le bien-être. De même, une enveloppe de bâtiment mal conçue, utilisant des matériaux à faible inertie thermique, peut entraîner des fluctuations rapides de température intérieure, exacerbant les problèmes de confort.
Les conclusions principales sont les suivantes, et le constat est sans appel, la vulnérabilité à la surchauffe est causée par :
• Insuffisance d’isolation thermique : Les bâtiments mal isolés ont une plus grande propension à accumuler la chaleur pendant les périodes de forte chaleur.
• Protection solaire inadéquate : Un dispositif de protection solaire des baies vitrées insuffisant permet à la chaleur solaire de pénétrer facilement, augmentant ainsi la température intérieure.
• Ventilation nocturne limitée : L’absence d’ouverture des fenêtres réduit la capacité des bâtiments à se rafraîchir naturellement durant la nuit.
• Faible inertie thermique des matériaux de construction : Les matériaux à faible inertie thermique ne stockent pas bien la chaleur, ce qui peut entraîner des fluctuations rapides de la température intérieure.
• Conception inadaptée : La conception architecturale des bâtiments joue un rôle crucial. Une conception inadaptée peut amplifier les effets de la chaleur.
Cependant, une solution à première vue simple, semble se dégager rapidement. Il est nécessaire de mieux penser l’isolation du bâti existant avec des matériaux possédant des inerties thermiques adaptées. Mais alors, pourquoi ne pas remplacer l’isolation existante par des matériaux favorisant le déphasage thermique ?
Ce n’est pas aussi simple, comme le montre l’article « Le Mythe du Déphasage Thermique » écrit par Pascal Lenormand. Lorsque l’on parle de déphasage dans le bâti, par définition, il s’agit du décalage temporel entre deux phases de température de part et d’autre d’une paroi. Dans cette définition, il n’y a aucun lien avec l’énergie qui peut être transmise à travers ce mur, réchauffant ainsi l’intérieur. Cependant, il s’agit bien là de deux aspects cruciaux pour le confort d’été. Quel matériau utiliser pour transmettre le moins d’énergie vers l’intérieur du bâti et surtout quand transmettre cette énergie, en fonction de sa capacité de déphasage ?
Les expériences de l’article montrent que les modèles utilisés actuellement pour calculer le déphasage thermique de murs doivent être repensés pour mieux représenter la réalité du terrain. Elles mettent en évidence qu’il y a bien une différence significative entre un isolant à faible déphasage thermique (laine de verre, temps de déphasage ~ 45 min) et un isolant à fort déphasage thermique (laine de bois, temps de déphasage ~ 7 h).
Cependant, en termes d’énergie transmise à l’origine des fluctuations de températures intérieures, il y a un facteur deux. La laine de bois transmet deux fois moins d’énergie par unité de surface que la laine de verre. Or les flux de chaleur mesurés pour les deux isolants sont de l’ordre de 1 W/m². Pour illustrer ce résultat, c’est comme si, pour faire face à un incendie, nous devions comparer et faire le choix entre utiliser un seau de 20 L ou un seau de 40 L. Le volume d’eau de chaque seau diffère mais face à l’ampleur des flammes, cette différence devient négligeable.
En conclusion, l’écart de comportement est absolument négligeable entre un isolant à « fort déphasage » et un à « faible déphasage », par rapport aux autres phénomènes énergétiques dans le monde réel.
(1) : données issues du rapport « LES AVIS DE L’ADEME – Vagues de chaleur : la climatisation va-t-elle devenir indispensable ? »)
