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5 mesures efficaces pour réduire la consommation d’énergie des nouveaux bâtiments

“We shape our buildings; thereafter they shape us.” /“Nous donnons forme aux bâtiments; alors ils nous forment.“ Winston Churchill

L’environnement construit consomme environ 40% de l'énergie primaire au niveau global. Un bâtiment a besoin permanent de chauffage et refroidissement pour assurer le confort et d'ici résulte aussi la consommation ininterrompue.

Pour obtenir une réduction significative de la consommation d'énergie il est nécessaire aborder globalement un bâtiment et le projet. Par exemple, si un bâtiment a des murs sans thermo isolation, aucun système de chauffage et refroidissement ne fera pas face. Il est nécessaire à accumuler de nombreux facteurs, chacun également important pour atteindre l'objectif de réduction de la consommation d'énergie.

La Roumanie, divisée en quatre zones climatiques

Studio ae les constructions consommateur

D'un point de vue climatique, la Roumanie est divisée en quatre zones, la plus froide étant IV, associée à la zone montagneuse avec des températures minimales de -21 ̊C. Les zones les plus chaudes sont Dobrogea et Banat où les températures minimales sont de -12°C.

Chaque région a son spécificité. Par exemple, Bucarest est encadré dans la zone II avec des températures minimales de -15 °C, et les villes de Iași et Cluj sont dans la zone III, avec des températures minimales de -18 ̊C. Ainsi, un même bâtiment ne se comporte pas de la même manière au sud du pays ou au nord, étant nécessaires des adaptations aux conditions locales.

Quelles sont ces principes de base pour la réduction de la consommation d’énergie des constructions

1 | L’orientation du bâtiment

Un premier pas important dans le choix de l’emplacement sur le terrain d'un bâtiment nouveau le représente l’orientation par rapport aux points cardinaux et par rapport au soleil. L'orientation est-ouest est une qui assure de la lumière tout au long de la journée et crée également les prémisses pour obtenir une ventilation naturelle. La différence de température entre les façades entraîne le déplacement de l'air froid vers l'air chaud, qui s’élève.

De plus, le soleil apporte une quantité importante de chaleur à l'intérieur pendant les saisons froides grâce aux zones vitrées des fenêtres. Pendant l'été, afin d'éviter un échauffement excessif de l'intérieur, il est nécessaire de prévoir des systèmes d'ombrage tels que des volets escamotables, des persiennes, des pergolas à lames réglables.

Toujours en ce qui concerne l'orientation du bâtiment, il est important de délimiter à l'intérieur les espaces principaux où nous passons la plus grande parte de notre temps de ceux servants (annexe). Les locaux techniques, les garages, les escaliers, les ascenseurs, les salles de bains, les entrepôts, etc. ils n'ont pas besoin du même ensoleillement que ceux destinés à vivre ou travailler à domicile.

Studio ae orientation

analyse d'ensoleillement | espaces principaux & secondaires | concept projection

2 | Thermo isolation correcte de l'enveloppant du bâtiment

Quand on parle de la réduction de la consommation d'énergie, que ce soit pour le chauffage ou le refroidissement, on parle du correct dimensionnement de la thermo isolation qui est la couche de protection d'un bâtiment contre le froid et/ou la chaleur. L'enveloppant est l'interface du bâtiment entre l'intérieur et l'extérieur. L'enveloppant du bâtiment comprend tous les éléments en contact avec l'extérieur: les murs extérieurs, la toiture, la dalle au-dessus du sol, la menuiserie.

Un principe très important au niveau de la thermo isolation est d'assurer sa continuité.

Si en hiver on veut une température confortable de plus de 20° C à l'intérieur, et qu'il fait -10° C à l'extérieur, il en résulte une différence de 32° C. Si on veut 24° C à l'intérieur en été, et à l'extérieur il fait 40° C, il en résulte une différence d'au moins 16° C, si l'on ne tient pas compte de l'effet de surchauffement des finitions exposées au soleil toute une journée.

Entre l'intérieur et l'extérieur, il y a des échanges de chaleur permanents, l'air froid se déplaçant vers le chaud et l'analyse se fait à des températures extrêmes d'été et d'hiver.

Souvent, des erreurs sont commises à l'intersection avec les dalles de béton en porte-à-faux (type balcon), couverts, terrasses où la thermo isolation est interrompue et percée.

Pour établir dans quelle mesure un matériau isole thermiquement, on suit λ, le coefficient de conductivité thermique.

Conformément aux normatives, le béton armé a λ = 17,9 W/m²K et la laine minérale a λ = 0,045 W/m²K.

Plus la conductivité thermique est faible, plus le matériau ne laisse pas passer la chaleur d'un côté à l'autre. Instinctivement, on sent que certains matériaux sont froids (le béton) et d'autres chauds (la laine minérale), et ce coefficient λ mesure et transforme ces perceptions chaud/froid en chiffres.

En ordre de grandeur, l’enveloppant se déploie sur une surface généreuse. Pour un bâtiment de seulement 100 m² au sol avec une hauteur de 5 m, la surface de l’enveloppant est de 2x100 m² (toiture + plancher) + 4 façades x(10 m x5 m) = 400 m² !

Par conséquent, la qualité de la thermo isolation et le correct dimensionnement sont un facteur important dans la réduction de la consommation d'énergie.

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Schéma de principe | thermo isolation | étanchéité | récupérateur de chaleur | menuiseries performantes | montage correcte

3| L’étanchéité du bâtiment

L'étanchéité fait référence à la capacité d'un bâtiment à être fermé, sans permettre la perte d'air chaud/froid optimal pour l'intérieur. Une fois qu'un bâtiment est chauffé ou refroidi, le but est de maintenir la température à l'intérieur. Les zones les plus vulnérables sont les charpentes de menuiseries, les portes, les zones d'assemblage des matériaux, les zones qui transpercent la thermo isolation (grilles, cheminées, évents, etc.).

Pour tester l'étanchéité d'un bâtiment on fait des tests door-blower-test.

En règle générale, ce test est réalisé après le montage des menuiseries. Par une porte, de l'air sous pression est introduit dans la maison, puis les pertes de pression sont mesurées.

Une fumée colorée provenant de certains fumigènes spéciaux à l'intérieur nous permet d'observer exactement où la maison a des pertes d'air.

A retenir qu'un principe d'efficacité est que plutôt que d'avoir 10 petites fenêtres de 1m x 1m, de 10m² qui génèrent 40 coins de vulnérabilité d'étanchéité, mieux vaut proposer une grande fenêtre de 4x2,5m qui n'a que 4 coins et qui est bien exécutée.

L'absence d'une étanchéité correcte entraîne une diminution de la capacité de la maison à conserver la chaleur à l'intérieur même si la thermo isolation est correctement dimensionnée.

Avec une bonne étanchéité du bâtiment, il est également important de mettre en place un système de ventilation correctement dimensionné pour avoir de l'air frais à l'intérieur.

4| Systèmes d'installations - l’utilisation du soleil, du vent, de l'eau et du sol

Le domaine des installations est devenu très complexe. En plus des installations usuelles, électriques, sanitaires, thermiques, il est important de comprendre que pour réduire la consommation d'énergie, plusieurs systèmes sont nécessaires qui se complètent l’un à l’autre. En fonction de la somme de tous les consommateurs d'un bâtiment, un ou plusieurs systèmes d’installations sont proposés. La classification des types d'installations selon les installations ayant pour rôle de réduire la consommation d'énergie du réseau:

• Systèmes de production de l’Energie électricité à partir de sources renouvelables

Panneaux photovoltaïques

Panneaux solaires

Eoliennes

Pompes à chaleur - air eau | air-sol | air-air

• Des systèmes qui réduisent le gaspillage d'énergie

Système de ventilations avec récupération de chaleur

Systèmes BMS (Building Management System) qui, grâce à divers automatisations et senseurs arrêtent et démarrent divers consommateurs uniquement en cas de besoin.

• Équipements/consommateurs de la classe A d’énergie - éclairage à LED, appareils électroménagers, etc.

Les panneaux photovoltaïques utilisent l'énergie du soleil et la convertissent en courant électrique. Les principales provocations sont d'assurer la constance (dépend de l'ensoleillement) et de stocker l'énergie pour la période nocturne. D'un point de vue du stockage, il existe des solutions, mais elles impliquent des batteries assez volumineuses et coûteuses.

Les panneaux solaires utilisent l'énergie du soleil pour chauffer l'eau et la transformer en eau chaude ménagère ou en agent thermique pour le chauffage.

• Les pompes à chaleur – air-eau | sol-eau | eau - eau

La pompe à chaleur peut être considérée comme un système qui utilise l’énergie renouvelable car elle utilise la chaleur de l'environnement extérieur en plus de l'énergie électrique pour refroidir ou chauffer l'intérieur de la maison.

L'avantage de ce système est qu'il peut être utilisé à la fois pour le refroidissement et le chauffage, ainsi que pour la préparation de l'eau chaude.

La chaleur de l'environnement extérieur peut provenir de l'air, de l'eau (nappe phréatique) ou du sol (géothermale).

Les systèmes de ventilations avec récupération de chaleur

Le système de ventilations assure l’évent d'un bâtiment en évacuant l'air vicié et en introduisant de l'air frais. L'intégration du récupérateur de chaleur dans ce circuit permet l'échange de température entre l'air frais introduit et l'air vicié évacué. Par exemple, en hiver, si avant d'évacuer l'air chaud à 24 ̊ C d'un espace, on le fait passer dans un récupérateur de chaleur où l'air de l'extérieur arrive à une température de -15 ̊ C, alors l'air frais arrive à l'intérieur directement chauffé à 18 ̊C en prélevant une grande partie de la chaleur de l'air évacué (pour une efficacité du récupérateur de chaleur de 85%). Donc, pratiquement, nous récupérons la chaleur de l'espace pour lequel nous avons déjà consommé de l’énergie pour le chauffer.

• Équipements/consommateurs de classe A d'énergie – éclairage, appareils électroménagers, pompes, etc.

Chaque équipement qui se connecte à une prise est encadré dans une classe de consommation d'énergie, et l'utilisation de ceux d'une classe supérieure, le remplacement des anciens, contribue à réduire la balance énergétique totale du bâtiment.

Studio ae des systèmes d’installations

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5| L’exécution – le montage correct

Tous les principes présentés ci-dessus sont conçus, décidés dès la phase de projet et détaillés. Le succès d'un projet dépend de trois facteurs majeurs, la qualité de la projection et des détails, l'acceptation par le bénéficiaire des solutions et la bonne exécution.

Dans l'exécution, tous les éléments, idées, exigences se chevauchent: architecture, structure, systèmes d'installations. Réaliser, mettre en œuvre tous les détails est essentiel pour atteindre l'objectif de réduction de la consommation d'énergie. A celles-ci s'ajoutent des exigences liées aux besoins du bénéficiaire, esthétique, structure, législation, hydro isolation, etc.

Le rôle des architectes est de regarder l'espace habité dans son ensemble, de le projeter dans le futur, dans des conditions d'utilisation constante et efficace.