Canicule : et si on avait tout fait pour que ça continue ?

Voila un petit florilège de ce qui grouille dans l’actualité en ce moment (cet article date de juin 2022)…

Le thème des surchauffes tend à devenir un marronnier pour les média, il m'a semblé important de revenir sur l’histoire des surchauffes. Comment en sommes-nous arrivés, en quelques années à voir des rayons entiers de climatiseurs dans les magasins dès que la température extérieure dépasse les 28°C ?

Est-ce seulement parce que les occurrences de recherche du mot « climatiseur » suivent presque parfaitement celles du terme « canicule » ?

Une rapide recherche sur Google Trends : l’évolution du nombre de recherche du mot « climatiseur » sur google coïncide avec l’évolution du terme « canicule »

 

Non, l’évolution du climat ne suffit pas à l’expliquer. Car si de plus en plus de locaux deviennent proprement inhabitables dès le printemps, c’est aussi parce qu’avec une vision archaïque maintenue obstinément sur le long terme, on est arrivés fort logiquement à ce résultat.

Oui, on aurait pu le prévoir. Oui, on aurait pu faire autrement. Mais non, on n’a pas changé… Revenons sur 40 ans de construction de locaux voués à la clim’…

SURCHAUFFES : REVENONS AUX BASES

On peut résumer très simplement la raison pour laquelle les approches conventionnelles ne parviendront jamais à résoudre les questions de surchauffe : parce qu’elles posent mal le problème.

Car tant qu’on parle de « surchauffe des bâtiments »… on se trompe de sujet. Et c’est même là un des points fondamentaux du Design Énergétique.

(Pour avoir TOUS les points fondamentaux du Design Énergétique, c'est par là...)

Reprenons donc au tout début, et demandons-nous : de quoi s’agit-il vraiment, quand on s’occupe des phénomènes énergétiques dans les bâtiments ?

Alors voici donc notre point de départ

Considérons donc un local quelconque, ce qu’on appelle une « enveloppe ». Dans sa définition la plus large, c’est « quelque chose à l’intérieur duquel on peut être ». Et tout le reste… c’est l’extérieur.
Concrètement ça peut être une maison, un immeuble, ou encore une grotte mais aussi un véhicule comme un wagon ou un compartiment de train, un autobus ou encore un habitat léger comme une tente de camping ou une yourte.

Peu importe finalement, parce que la manière de réfléchir ces espaces sera toujours la même : il y a l'intérieur d’un côté d’une interface, et l’extérieur de l’autre. Et lorsque les conditions extérieures (le « climat ») évoluent, l’intérieur va entrer en résonance, fluctuer selon les évolutions extérieures.

On peut bien sûr observer de telles dynamiques sur la température, mais aussi sur l’humidité, sur les éclairements et en réalité sur l'ensemble des paramètres environnementaux.

Pour la suite, et dans un but de simplifications, nous allons raisonner sur la température. Mais souvenez vous qu’on peut mener la même réflexion sur n’importe quel autre paramètre environnemental.
Donc, l’ambiance intérieure de notre local entre en résonance avec les évolutions du climat extérieur. Nous pouvons schématiser cette évolution, par une courbe, qui représente par exemple l’évolution globale des températures sur une année à l'intérieur du local.
Sur une journée, ça marche exactement pareil…

Oscillations naturelles d’un local 

Des bâtiments : pour y faire quoi ?

A l’exception notable des tombeaux et de la Gloriette de Buffon, la plupart des locaux sont construits pour accueillir certaines de nos activités. Elles sont d'une infinie diversité : suivre une formation, fabriquer des objets, faire de la cuisine, faire de gymnastique, abriter des animaux, etc.

Cela recouvre l'ensemble des activités humaines mais pas seulement puisque nous pouvons également utiliser des locaux pour y stocker des objets ou même pour les faire « travailler ». Il suffit de penser, par exemple, à une cave à fromages ou une cave à vin dans lesquels on stabilise les ambiances dans le but de contrôler l’évolution du produit.

Toutes ces activités proprement humaines et qui caractérisent la fonction à laquelle on destine le local, sont souvent regroupée sous un même terme : l’usage.

Retenons donc cette définition pour le sujet qui nous intéresse : l’usage, c’est l'activité  (ou les activités) qui se déroule dans le local que l'on considère.

Et pour chacun des usages, on peut définir plus ou moins précisément, pour chacune des données environnementales une certaine plage dans laquelle cet usage est possible.
Par exemple, si l’activité est « travailler 3h assis à un bureau »,  je peux considérer la plage de température acceptable comme située entre 18 et 27 °C. Bien qu’il existe parfois des normes, ce dont on parle ici, c’est de la plage réelle, celle que les usagers vivent réellement comme acceptable.
Et l’un des grands plaisirs du Design Énergétique, c’est qu’elles évoluent selon les personnes et les conditions…

Ces valeurs, cette « plage d’usage acceptable », je peux les reporter sur le graphique de l'évolution des courbes de température.

 

Oscillations naturelles d’un local + plage de températures
acceptables pour un usage donné

Passif ou actif ?

En superposant ces deux courbes sur un même graphique (la courbe des oscillations naturelles du local et la plage de compatibilité avec l’usage qui nous intéresse), nous pouvons définir deux grands cas de figure :

  1. Celui pour lequel les conditions obtenues naturellement à l'intérieur du local correspondent aux exigences de l’usage. Par exemple, nous sommes par une belle journée de printemps et je suis chez moi pour travailler… Les fenêtres sont ouvertes et je me sens bien avec les habits que je porte.
    → Nous sommes alors dans zone passive, décrite en utilisant le mot employé pour des bâtiments qui ne consomment pas d’énergie.

     
  2. Celui dans lequel les conditions offertes naturellement dans le local ne correspondent pas aux exigences de l’usage. Par exemple, la température qui y règne naturellement et de 14 °C alors que pour pouvoir travailler confortablement, j'estime avoir besoin de 18 °C : il y a donc ici un écart de température à combler entre les conditions naturellement offertes dans le local et mes exigences.

 

Pour combler cet écart, nous avons recours à cette chose merveilleuse qui nous permet d'agir sur le monde : l’énergie.

Retenons donc ceci : notre besoin énergétique est défini par l'écart entre les conditions naturellement offertes et les conditions que l'on aimerait avoir, qui dépendent de l’usage.

Sur le schéma, la surface comprise entre la courbe d'oscillations naturelles du local et la limite inférieure de la plage d'usage définit donc le besoin énergétique, par exemple de chauffage si on considère que l'on parle ici de température.

Oscillations naturelles d’un local + plage de températures
acceptables pour un usage donné

DU POINT CHAUD AU CHAUFFAGE CENTRAL

Reprenons rapidement l’évolution technique des bâtiments au cours des âges jusqu'à une époque assez récente, disons autour de la Seconde Guerre Mondiale.
(pour une description plus détaillée, il y a aussi cet article)

Il n'y avait pas de chauffage central : il y avait un ou plusieurs points chauds répartis dans le logement, souvent la cuisinière. Si on voulait avoir plus chaud il suffisait de se rapprocher de cette source de chaleur et si on avait trop chaud, de s’en éloigner.

On ne pouvait pas vraiment parler d’une "température de confort" au niveau du local, puisque les températures étaient très variables et très contrastées à l'intérieur d'un même local.

Cela a changé avec la généralisation du chauffage central, qui demandait en particulier de définir une « température de consigne » pour permettre le dimensionnement.

On peut trouver dans des livres anciens, des traités d’hygiène ou des manuels de la ménagère, des recommandations sur les températures et la manière de gérer le confort. Dans les années 30, on y disait de ne jamais dépasser 15 °C pour ne pas d'avoir des ambiances malsaines dans les logements. Avant 1900, on recommandait, en hiver, de fermer les fenêtres une à deux heures avant de se coucher, pour ne pas avoir trop froid…

À l’apparition des chauffages centraux (les « calorifères »), les consignes n’étaient pas très élevées, et les habitants plutôt tolérants…

Oscillations naturelles d’un local + plage de températures acceptables
pour un usage donné dans les années 30

UNE EXIGENCE DE CONFORT ÉVOLUTIVE

La limite basse de l'usage étant relativement faible, le besoin énergétique était assez minime. Et puis au fil des années, les exigences de confort ont commencé à augmenter. Ce qui était acceptable à une époque, le devint de moins en moins… et les températures dans les logements chauffés ont commencé à grimper.

On est ainsi passé progressivement de 15 °C à 17 °C puis à 19°C, la valeur maximale officiellement définie dans le Code de l’Énergie (article R241-26).
On est bien d’accord que, dans les faits, en 2022, les intérieurs sont plutôt autour de 21/22 °C.

Regardons ce qui se passe sur notre schéma lorsque la limite basse de l’usage remonte.

Oscillations naturelles d’un local + plage de températures acceptables
pour un usage possible entre 20°C et 27°C

 

Très logiquement, la surface comprise entre la courbe de température naturelle dans le local et la limite basse de l’usage augmente.

Qu'est ce que ça veut dire ?

La demande en services énergétiques augmente et par conséquent, les consommations énergétiques aussi, du moins tant que les enveloppes conservent ce comportement naturel. C'est pour cela qu'à partir des années 70, avec les réglementations thermiques, on a commencé à introduire des exigences de performance, visant principalement à améliorer l'isolation des bâtiments.

Mais revenons à notre schéma : que se passe-t-il lorsqu’on isole une enveloppe ?

Cela provoque un décalage vers le haut de la courbe des oscillations obtenues naturellement dans le local.
Et isolant de plus en plus les enveloppes au fur à mesure de l'évolution des réglementations, on peut donc schématiquement se dire que l'on a fait de plus en plus monter cette courbe des températures naturelles dans les enveloppes.

La courbe est donc montée, montée, jusqu'à un point où est apparue une zone qui n'existait pas auparavant…

Oscillations naturelles d’un local + plage de températures acceptables
pour un usage possible entre 20°C et 27°C

 

Regardez bien : en haut,  une nouvelle zone est apparue, entre la limite supérieure acceptable pour l'usage considéré et la nouvelle courbe des températures obtenue naturellement dans les locaux.

Cette petite zone dans la partie haute nous dit que, dans une telle situation, la température naturelle dans l'enveloppe est trop élevée pour les exigences de l’usage.

En résumé : c’est une surchauffe !

CONCLUSION

Ce schéma très simple nous montre de quelle manière l'amélioration de la performance énergétique des enveloppes, comprise comme une tentative de réduction des besoins de chauffage, nous emmène très naturellement et logiquement vers l'apparition de surchauffes de plus en plus importantes.

Bien sûr le comportement des enveloppes et les comportements des personnes dans les locaux, dans la vraie vie, c'est un petit peu plus complexe que ce qu'on a regardé sur ce schéma. (Un exemple, ici, d’un article sur la compréhension des usages et l’organisation des occupations)
Mais cette manière de comprendre la surchauffe reste entièrement valide et je trouve très important de continuer à considérer que, d'une certaine manière, les bâtiments d'aujourd'hui et surtout les bâtiments les plus récents, très isolés, ont finalement peu de problèmes de chauffage mais que le revers de la médaille, c'est cette sensibilité nettement accrue à la surchauffe.

Même les autorités le reconnaissent, en écrivant par exemple dans le dossier de presse consacré à la RE2020 : « De nombreux bâtiments construits selon la RT2012 s’avèrent inconfortables en cas de fortes chaleurs, au détriment de leurs occupants ou usagers ».

On peut tirer une autre conclusion de ce schéma, une conclusion qui forme l’un des principes fondamentaux du Design Énergétique.

Ce que l'on voit, c'est que la question du besoin de chauffage mais aussi de l'éventuel besoin de refroidissement ne sont pas seulement un problème d’enveloppe. Disons-le autrement : les problèmes énergétiques dans les bâtiments ne se résument pas aux problèmes énergétiques du bâtiment.

Ce que l'on cherche vraiment à réduire, c’est bien l'écart qu'il y a entre les exigences d'un usage et le comportement naturel d'une enveloppe.

Il est donc tout à fait logique qu’il faille toujours considérer sur un pied d'égalité les problèmes et les solutions du domaine de la thermique du bâtiment mais aussi les problèmes et les solutions qui relèvent de l’usage, c'est à dire des comportements humains.
En fait… si on ne le fait pas, on n’a proprement aucune chance de traiter la question des surchauffes (et du chauffage) par le bon bout : celui de la sobriété.

C’est en manipulant, à la fois des données techniques liées au bâtiment et des données comportementales liées à l’humain, que nous pourrons résoudre des problèmes d'interaction entre un usage et enveloppe.
C’est pourquoi le travail de Design Énergétique consiste avant tout à voir de quelle manière nous pouvons réduire l'écart entre ces exigences propres à l’usage et les ambiances fournies naturellement par l'enveloppe que nous concevons.
Et pour cela, il faut intégrer beaucoup, beaucoup plus de choses que ce qu’on apprend dans le cadre de la « thermique du bâtiment »…

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