La gestion énergétique naturelle

4 // Livre Blanc 1. CONSTRUIRE CONFORTABLE : QUELQUES NOTIONS ESSENTIELLES Qu’est-ce que le confort ? C’est l’équilibre entre les humains et l’ambiance – visuelle, thermique, aéraulique et acoustique – des espaces occupés. Ce qui demande de maîtriser six facteurs : la lumière (fig. 1.1), la température, l’humidité, le mouvement d’air, le rayonnement et l’activité physique. Figure 1.1 - La lumière, l’un des facteurs importants du confort. Quels sont les objectifs élémentaires du confort visuel et thermique ? L’éclairage a pour objectif d’appréhender l’espace intérieur, ce qui signifie retenir un niveau d’éclai- rement adapté au besoin des occupants, éviter l’éblouissement et aider à reconnaître fidèlement l’environnement (volumes, formes, teintes…). L’appropriation de l’espace doit énormément aux diverses propriétés de l’éclairage naturel. En termes de santé, il est reconnu pour son action physiologique positive : régulation des cycles bio- logiques (veille et sommeil, humeur…), sécurité dans l’exécution des tâches, amélioration de la concentration et des apprentissages et mise en valeur des qualités esthétiques des locaux. Techniquement, la lumière naturelle permet de bénéficier d’apports extérieurs qui évitent le re- cours à la lumière artificielle, réduisant d’autant les consommations d’énergie des bâtiments. La prise en compte environnementale des constructions réalise la synthèse de ces bénéfices. Quant au confort thermique, il a pour but de main- tenir la thermorégulation – la chaleur interne du corps à 36,7°C, la température de surface de la peau de 33 à 34°C – et d’assurer la qualité de l’air intérieur par son renouvellement pour évacuer hu- midité et polluants (gaz carbonique, odeurs, com- posés organiques volatiles [COV]…). Quels rôles jouent les parois ? Murs, menuiseries extérieures et toiture com- posent l’enveloppe de protection contre les élé- ments naturels : chaleur, froid, vent, pluie. Mais cette fonction peut être contrariée par des effets de paroi froide en hiver, de surchauffe – en toute saison selon l’exposition –, d’accumulation de cha- leur avec déphasage nocturne en été, d’humidité… Le confort : à partir de quelle température et de quel flux de lumière ? En hiver, la température de chauffage est fixée à 19°C par les textes réglementaires (articles R. 241-25 à R. 241-29 du Code de l’énergie). En été, l’inconfort commence à 26°C ressentis du- rant cinq jours consécutifs. Ce seuil de tempéra- ture intérieure de confort (TIC) figure dans la RT 2012 (articles R. 131-29 et R. 131-30 du Code de la construction et de l’habitation). Le flux lumineux minimal doit, lui, être de l’ordre de 200 lux. Il est cependant recommandé d’at- teindre 300 lux pendant 50 % du temps et sur 90 % des surfaces. Comment maîtriser l’homogénéité de température ? Pour répondre aux besoins physiologiques, la stratification horizontale de la température doit être inférieure à 1°C/m, et avoir un maximum de 3°C entre le sol et le plafond (à 2,5 m). L’effet de paroi froide – ou stratification verticale – est ressenti dès que la différence entre la tem- pérature de surface des murs et l’air ambiant at- teint et dépasse °C, et dès que la différence entre la température de surface des parois vitrées et l’air ambiant atteint ou dépasse 10°C. L’inconfort se manifeste physiquement, du frisson à l’éter- nuement. Pourquoi l’humidité relative conditionne-t-elle fortement le confort ? Les ambiances doivent être maintenues dans une plage étroite : 40 à 60 % d’humidité relative, voire de 30 à 70 % HR (fg. 1.2) : • Un faible taux – moins de 30 % – provoque une sécheresse de l’air, avec une augmentation des poussières, une gêne respiratoire… • Un fort taux – plus de 70 % – dégrade la qualité des ambiances : croissance microbienne, dévelop- pement de champignons, apparition d’insectes, interactions chimiques... À quoi sert l’indispensable renouvellement d’air ? La ventilation a trois objectifs : • maintenir le bâti en évacuant l’humidité pour évi- ter la dégradation des matériaux par condensa- tion et le développement de moisissures ; • assurer une qualité de l’air intérieur (QAI) suff- sante pour la santé des occupants : par la respi- ration et la transpiration, une personne produit au moins 50 g d’eau par heure… S’y ajoutent les activités quotidiennes : cuisine, hygiène (bains, douches, lessive…) ; • améliorer la qualité de l’air intérieur : les es- paces intérieurs sont reconnus plus pollués que l’air extérieur car le CO2 produit par les rési- dents est la première source de pollution de l’air intérieur… Pour rester confortable, ce « balayage » aérau- lique de l’ambiance doit être de 0,2 m/s. L’inconfort lié à des vitesses supérieures est réel en condi- tions d’hiver, particulièrement durant les périodes de chauffage avec des températures inférieures à 25 °C. Ce n’est plus vrai pour des températures plus éle- vées. Dans ce cas, en facilitant l’évapotranspira- tion et en éliminant la « mouillure cutanée », des vitesses d’air plus élevées sur la peau améliorent le confort : c’est l’effet dit « brise d’été ». À titre d’exemple, si la vitesse de l’air est égale à 1 m/s, la température alors ressentie sera égale à la température ambiante diminuée de 4 °C. Les occupants peuvent cependant accepter des variations en fonction des saisons et de leur adap- tation physiologique. Qu’est-ce que la température opérative ? Pour estimer la température ambiante, il faut cal- culer une température dite « résultante sèche » ou « opérative ». Elle tient compte de la température de l’air et de celle de rayonnement de toutes les parois. Sa formule simplifée est : température opérative = (température de l’air + température des parois) / 2 to = (ta + tmr) 2