Le confort d`été, partie intégrante de la Rt 2012

DO S S IER
CO NF O RT D’ É T É
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Le confort d’été, partie intégrante
de la RT 2012
Assurer une température maximale dans les bâtiments tout en
optimisant leur efficacité et leur consommation énergétique
sont aujourd’hui des obligations auxquelles les toitures-terrasses
peuvent contribuer à répondre.
Adeli n e D io n isi
A
vec la RT 2012, applicable dans le neuf depuis
le 28 octobre 2011 pour les secteurs tertiaires et publics (enseignement et accueil
petite enfance) et au 1er janvier 2013 pour tous
les autres bâtiments, la performance énergétique
s’appréhende en termes de résultats et non plus de
moyens. Le BBC est aujourd’hui la norme. Pour l’atteindre, trois exigences sont à respecter. L’efficacité
énergétique du bâti tout d’abord, définie par le
coefficient Bbiomax. Exprimé en valeur absolue
(et non plus en comparaison avec un bâtiment
de référence), il prend en compte la qualité de la
conception bioclimatique du bâtiment (éclairage
naturel, orientation…) et son isolation, indépendamment des systèmes énergétiques mis en œuvre.
La consommation énergétique du bâtiment ensuite.
Elle considère l’ensemble des consommations de
chauffage, d’éclairage, de production d’eau chaude
sanitaire et d’auxiliaires (pompes et ventilateurs).
Ainsi, la consommation conventionnelle maximale
d’énergie primaire, exprimée par le coefficient
Cepmax, ne doit pas dépasser 50 kWhep/m² par
an. Cette valeur est modulable en fonction du
type de bâtiment et de sa catégorie (CE1 et CE2,
voir encadré), sa localisation géographique et son
altitude, la surface moyenne des logements, si logements il y a, et les émissions de gaz à effet de serre
des énergies utilisées (bois ou réseau de chaleur).
Le confort thermique d’été enfin qui, repris de la
RT 2005, impose une température intérieure conventionnelle. Ce coefficient Tic ne doit pas dépasser
un certain seuil (Ticmax) en cas de séquence de
5 jours très chauds consécutifs.
01
01 & 02
Pour atteindre
le niveau BBC,
les bâtiments
doivent
respecter trois
exigences :
l’efficacité
énergétique
du bâti, la
consommation
énergétique
du bâtiment
et le confort
thermique
d’été. Pour
les atteindre,
les solutions
existent,
comme ici la
végétalisation et
les brise-soleil.
© DR - SDED
02
L i m i t er le re c o u rs à l a c li m at is at io n
C’est par l’arrêté du 20 juillet 2011 qu’a été validée la méthode de calcul retenue par le CSTB
(voir encadré) permettant de vérifier la conformité
du bâtiment à ces exigences. Baptisée Th-BCE
2012, elle utilise comme données d’entrée les
éléments descriptifs du bâtiment et de ses équipements à l’intérieur desquels sont distingués les
paramètres intrinsèques (caractéristiques propres
du composant) et les paramètres d’intégration
(correspondant à la mise en œuvre dans le projet
© DR - SDED
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CE1 ou CE2 ?
Un bâtiment est classé CE2 quand le recours à un système de refroidissement s’avère nécessaire pour assurer un bon confort thermique d’été tout
en gardant les fenêtres fermées. C’est le cas par exemple lorsqu’il est situé à
proximité d’un aéroport ou d’une voie rapide. La plupart de ces bâtiments se
retrouvent dans le Sud de la France. La consommation des équipements de
climatisation sont alors pris en compte dans le calcul réglementaire. Tous les
autres bâtiments sont classés CE1. Pour les locaux relevant de cette catégorie, il sera difficile voire impossible (du moins en restant dans des coûts
acceptables) de mettre en place une climatisation compte tenu des niveaux
d’exigence demandés.
étudié). Les éléments fournis après réception et/ou
indépendants du bâtiment sont définis de manière
conventionnelle.
En définissant des coefficients exprimés en valeur
absolue, la nouvelle réglementation impose d’intégrer, dès la phase de conception du bâtiment, toutes
les contraintes inhérentes à la performance de son
enveloppe et de ses équipements. Appréhender un
bâtiment de façon globale avant même qu’il n’ait été
construit, c’est en réduire la consommation énergétique, notamment en termes de refroidissement.
Car en matière de confort d’été, la climatisation
ne peut plus être envisagée comme une solution
systématique. Si, pour certains bâtiments à usage
particulier (catégorie CE2), sanitaire notamment,
ou très exposés au bruit, elle est indispensable,
pour les autres (catégorie CE1), elle entraîne des
surconsommations énergétiques difficilement compatibles avec la RT 2012. Si l’offre en matière de
climatisation s’adapte aux contraintes réglementaires à travers des solutions moins énergivores,
limiter leurs usages pendant les périodes chaudes
reste un enjeu majeur.
L es t oi t s - t err a sses
o f f re n t des p ers p e c t i v es
Conséquence : les concepteurs s’intéressent de plus
en plus à l’inertie thermique de leurs ouvrages,
à commencer par celle des toitures-terrasses
qui restent l’élément du bâtiment le plus exposé
à l’ensoleillement. Elles contribuent à 30 %
des échanges thermiques. Limiter ou maîtriser
ces échanges permet d’influer sur la température
intérieure. Pour cela, l’isolation et l’étanchéité
du toit peuvent être associées en jouant sur trois
leviers : la limitation du facteur solaire, l’augmentation de la réflectivité et la mise en place
d’une surventilation via notamment des ouvertures
telles que les lanterneaux. La première atténue
l’influence des conditions climatiques extérieures.
La seconde réfléchit la chaleur (réflectivité solaire),
en absorbe et en rayonne une partie (émissivité
thermique). La troisième consiste à rafraîchir un
bâtiment grâce à l’air extérieur tout en évacuant
la chaleur accumulée. l
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D OSSIER
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D OSSIER
C ON FORT D ’É T É
TTV et confort d’été :
une méthode de calcul validée
L’épaisseur et l’humidité du substrat sont les deux paramètres
clés pour évaluer le facteur solaire des TTV. C’est le résultat d’une
étude qui, pour la première fois en France, quantifie l’apport de ces
toitures-terrasses sur le confort d’été.
A.D.
Aller p l u s loi n
L’étude pourrait être affinée en
intégrant des paramètres ici ignorés.
Ainsi, le phénomène de rosée n’a
pas été intégré. Le cas des toituresjardins, avec une épaisse couche
de terre, n’a pas été analysé. Enfin,
l’impact des toitures végétalisées
sur l’environnement thermique
proche et notamment les îlots
urbains reste à étudier.
01
© Sika
La toiture végétalisée est d’autant
plus efficace en matière de réduction
de la consommation de climatisation
que la surface de lanterneaux est
faible.
01
E
n France, les toitures végétalisées ont commencé
à se développer au début des années 2000. Si
leurs effets bénéfiques sur la rétention et le
stockage des eaux pluviales et la biodiversité sont
aujourd’hui mieux connus, leur impact sur le confort
d’été n’avait, pour le moment, pas été véritablement
quantifié en France. C’est aujourd’hui chose faite
grâce à la publication de l’étude « Comportement
énergétique des toitures végétalisées » initiée par
les professionnels de la CSFE, de l’Adivet (association des toitures végétales) et de l’UNEP et réalisée
par le CSTB et Armines, laboratoire de l’école des
Mines, avec le soutien du Ministère de l’écologie
et de l’Ademe. Grâce aux règles de calcul Th-S, il
est désormais possible d’évaluer et d’intégrer dans
les calculs réglementaires, l’impact d’une toiture
végétalisée sur la température intérieure d’un bâtiment en fonction de la composition de la toiture, du
bâtiment concerné et de sa situation géographique.
À noter que cette méthode sera applicable aux
bâtiments existants et aux bâtiments neufs soumis
à la RT 2012.
C a l c u ler le fa c t e u r sol a ire des TTV
Un modèle numérique a été développé pour reproduire le comportement des toitures étudiées. Il a
notamment permis d’isoler les paramètres influant
sur le facteur solaire des toitures végétalisées (part
du rayonnement solaire incident pouvant pénétrer
dans l’ambiance intérieure). C’est en effet ce dernier
qui permet de calculer l’impact des toitures végétalisées sur la température intérieure des bâtiments
mais aussi sur les consommations de refroidissement
en période chaude. L’objectif étant de se rapprocher
de la valeur nulle.
Premier constat : l’humidité présente dans le substrat est déterminante. Si elle est importante, elle
limite les apports solaires grâce à l’évaporation
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L’humidité présente dans le substrat est déterminante.
Si elle est importante, elle limite les apports solaires grâce
à l’évaporation et la transpiration du végétal.
Epaisseur du substrat et humidité
influent sur le facteur solaire des
toitures végétalisées.
Publication de
la méthode de
calcul du CSTB :
716 pages : c’est dire si le calcul
de la vérification de la conformité
réglementaire d’un bâtiment est
complexe. Dans les grandes lignes :
outre la méthode Th-BCE qui calcule
le coefficient Bbio (exprimé en points),
le coefficient Cep (exprimé en kWh/
(m2.SHONRT) par an d’énergie primaire)
et le coefficient Tic (exprimé en °C),
le CSTB a également mis à jour :
Les règles Th-I qui évaluent
la classe d’inertie quotidienne
d’un bâtiment à partir des
caractéristiques des parois.
Les règles Th-S qui calculent
le facteur solaire S des composants
d’un bâtiment.
Les règles Th-U qui déterminent
des caractéristiques thermiques
utiles des éléments de construction
pour le calcul des transferts
de chaleur par transmission
à travers l’enveloppe.
et la transpiration du végétal. Or, le temps de
séchage du substrat dépend fortement de la chaleur
et du vent, et donc de l’emplacement géographique.
L’étude a répertorié 8 zones climatiques distinctes.
Les résultats montrent que, par exemple, en végétalisation extensive en période estivale, le substrat
reste humide 5 % du temps à Carpentras (zone
H2d) et à Nice (H3) et entre 35 et 40 % du temps
à Macon (H1c).
En cas de substrat sec, c’est l’épaisseur du tapis
végétal (fonction du type de végétalisation, extensive
ou semi-intensive) qui fait partiellement écran au
rayonnement solaire incident. À laquelle on peut
ajouter la résistance thermique additionnelle due
à la plaque de drainage. Ainsi, l’étude constate
qu’en condition estivale, « l’ajout d’une végétalisation
permet de réduire le facteur solaire de la toiture au
maximum de 45 à 85 % selon le niveau d’isolation
de celle-ci. Néanmoins, le gain en valeur absolue reste
faible, surtout pour un niveau d’isolation important. »
En conclusion, à partir d’une analyse de la pluviométrie de chacune des zones climatiques et du
pourcentage de temps durant lequel le substrat reste
humide, l’étude a déterminé que, pour des niveaux
d’isolation thermique importants (RT 2012), le
facteur solaire estival Sfe_Vk (fiches algorithmes de la
RT 2012) varie de 0,009 à 0,002 selon la zone et le
type de végétalisation. Il varie de 0,126 à 0,047 en
cas de toiture végétalisée non-isolée. « Ces valeurs
représentent un gain de 30 à 75 % par rapport à une
toiture sans végétalisation, ce gain étant d’autant
plus important que la toiture est mal isolée », conclut
l’étude. Néanmoins, ces résultats sont à nuancer.
C a s p r at i q u e
En effet, dans la pratique, d’autres paramètres, tels
que les apports solaires (baies…) et les apports
internes, restent à considérer. L’étude s’est penchée
sur le cas d’une grande surface commerciale de
44 000 m² possédant un ratio de surface de toiture
par rapport aux surfaces verticales très favorable
(80 %). Plusieurs cas de figure ont été analysés : le
niveau d’isolation thermique (RT 2005 et RT 2012),
la zone climatique (Trappes et Carpentras) et la
surface de lanterneaux (5 et 20 % de la toiture).
Les gains apportés par une toiture végétalisée sur la
02
©Soprema
02
ÉTANC HÉITÉ. INF O # 34 J UIN 2 01 2
consommation de systèmes de refroidissement sont
plus importants s’il y a peu de lanterneaux, dans le
cas d’un niveau d’isolation RT 2005 et pour un bâtiment situé en région méridionale. Au final, « pour les
niveaux d’isolation thermique importants (RT 2012),
l’utilisation d’une toiture végétalisée permet de faire
chuter la consommation de refroidissement de 10 %
en zone climatique chaude ». Soit une réduction de
4 % de la consommation totale (Cep). En revanche,
il est important de souligner que la réduction du
facteur solaire est également effective l’hiver, avec les
surconsommations de chauffage que cela implique.
Par conséquent, le bilan annuel peut être neutre en
zone climatique froide.
En outre, du fait du ratio très favorable de la surface
de toit par rapport aux surfaces verticales, la toiture
végétalisée est ici au maximum de ses capacités pour
ce type d’usage. Cette configuration se retrouve
finalement sur une minorité de bâtiments climatisés
(surfaces commerciales, complexes sportifs, bâtiments logistiques, hôpitaux…). La présence courante
de baies favorisant les forts apports solaires limite
également l’efficacité de ces toitures. Ces dernières
doivent alors être couplées à des apports internes
faibles, à une forte inertie thermique et à une surventilation. De plus, sur les bâtiments non-climatisés
(bureaux, logements collectifs…), l’impact des TTV
se limitera certainement au dernier niveau sous la
toiture. « L’impact sur la température intérieure de
confort global du bâtiment entier sera donc limité. »
Cette démonstration de l’impact des toitures-terrasses végétalisées en matière de confort d’été,
alliant théorie et pratique, est une première en
France. La méthode employée a été validée et intégrée aux règles de calcul de la RT 2012. Une reconnaissance qui constitue un argument supplémentaire
en faveur des TTV. l
« Comportement énergétique
des toitures végétalisées » :
la méthodologie
La réalisation de l’étude a été scindée en cinq étapes distinctes :
Une étude bibliographique des travaux théoriques et expérimentaux existants.
Une phase d’expérimentation en extérieur en période chaude sur cinq
maquettes de toiture de 2 m x 2 m. Deux sont sur support léger en bac
acier et trois sur support lourd en béton. Pour chaque type de support, une
maquette « témoin » sans végétation (étanchéité sur isolant uniquement)
permet une comparaison objective des transferts de chaleur résultant du
rayonnement solaire incident entre toitures-terrasses végétalisées ou pas.
Une modélisation des phénomènes physiques et de transferts énergétiques
en fonction des paramètres déterminants. Ce modèle est comparé aux
résultats expérimentaux.
Une simplification du modèle et une intégration dans la méthode réglementaire.
Une simulation paramétrique pour évaluer l’impact énergétique des toitures
végétalisées à l’échelle du bâtiment.
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Le Cool Roof fait son effet
Pour déjouer les phénomènes d’îlots de chaleur urbains, améliorer
le confort d’été et réduire les consommations énergétiques liées à
l’utilisation de climatisation, la pose de membranes réfléchissantes
sur les toits-terrasses est une solution qui pourrait se développer
pour les bâtiments climatisés.
A.D.
© Soprema
34
01
C
ool Roof en français se traduit par toiture froide.
Son principe est d’apposer sur une toitureterrasse une membrane d’étanchéité au fort
pouvoir de réflectivité et d’émissivité. Cette dernière
pouvant être constituée d’un revêtement bitumineux,
synthétique (PVC, FPO…) ou liquide. La technique est
utilisée depuis plus de plus de dix ans en Amérique
du Nord. L’Union européenne commence juste à s’y
intéresser avec la création en 2012 du European
Cool Roof Council. Cet organisme, rassemblant
l’ensemble des acteurs du secteur, est destiné à en
faire la promotion. De même, afin d’en évaluer ses
effets concrets, plusieurs études ont été menées
aux États-Unis. En France également, notamment
au sein du LaSIE de l’Université de La Rochelle et
des départements R&D des fabricants. Ces derniers
se positionnent depuis deux ou trois ans sur ce créneau, qu’il s’agisse de Soprema-Flag (Sopra® star
et Flagon Energy +), Siplast-Icopal (Paradiene CR),
Axter (Topreflect), Derbigum (Derbibrite NT), Sika
Sarnafil (Solar Reflective) ou Renolit (Alkorbright).
Car le procédé a fait ses preuves en matière de confort
d’été, notamment pour les bâtiments faisant usage de
système de refroidissement. Ses avantages s’expriment
principalement en termes de limitation des phénomènes d’îlots urbains et d’économie d’énergie, les deux
étant en partie liés. En effet, « une étude européenne de
2003* a montré qu’il existait des écarts de température
pouvant aller jusqu’à 12° C entre les centres villes des
grandes métropoles urbaines et leur périphérie, explique
Abdelkrim Trabelsi, maître de conférence au Centre
thermique de Lyon. Or, il a été prouvé par une
01
En été, la température de surface
d’un Cool Roof monte jusqu’à environ
35° C alors qu’elle peut grimper
jusqu’à 70° C sur une membrane
classique.
Pourquoi tant de réflectivité ?
Le Cool Roof est composé d’une membrane constituée d’un revêtement bitumineux, synthétique
(PVC, FPO…) ou liquide. Système monocouche ou bicouche selon les cas, il est, comme les membranes
classiques, fixé mécaniquement ou posé en adhérence (collé à froid ou soudé à la flamme).
Les membranes bitumineuses sont recouvertes de laque, d’un coating acrylique ou d’un enduit
élastomère latex, blanc le plus souvent. C’est en effet la couleur la plus réflective. Pour les
membranes synthétiques, ce sont les pigments directement intégrés aux matériaux qui lui donnent
sa couleur et ses propriétés.
La plupart des produits disponibles sur le marché offrent des coefficients de réflectivité supérieurs
à 0,7. Un chiffre parlant quand on sait que, par exemple, la réflectivité d’une membrane bitumineuse
auto-protégée classique s’élève à 0,2 pour les couleurs sombres et 0,5 pour les couleurs claires.
Les valeurs diminuent légèrement avec le temps, le blanc perdant de son éclat à cause,
notamment, de la pollution atmosphérique. Pour limiter ces effets, les revêtements bénéficient
généralement d’un traitement de surface facilitant leur nettoyage.
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© Sika
02
étude américaine de 2010** que, pour chaque degré
au-dessus de 20° C, la demande électrique à l’échelle de
la ville augmente de 2 à 4 %. » En cause : le recours à
la climatisation pour rafraîchir l’intérieur… qui fait
augmenter la température extérieure. « Le système est
donc entretenu », conclut le chercheur.
02
Le Cool Roof est fixé mécaniquement,
collé à froid ou soudé à la flamme
selon la nature de la membrane.
U n c a l c u l a u c a s pa r c a s
L u t t er c o n t re les î lo t s u rb a i n s
Le Cool Roof et sa surface blanche s’avère être une
solution efficace contre ce phénomène, s’il est utilisé
à grande échelle (un seul bâtiment équipé ne suffit
pas pour impacter l’effet d’îlot urbain). En effet, ses
propriétés réflectives et émissives permettent de
maintenir fraîches les toitures. « Si on le compare à
une membrane dite classique, la température de surface
peut être réduite de moitié. En plein mois d’août, on
peut passer de 70° C à 35° C », précise Philippe Bonnet,
Directeur des ventes de l’activité membrane chez
Sika-Sanarfil. Avec comme deuxième effet bénéfique
de ralentir le vieillissement d’une membrane moins
sollicitée thermiquement. Car, réduire la température
de surface signifie également limiter les variations
de température entre le jour et la nuit. Moins de
stress thermique pour la toiture donc mais également pour les équipements techniques en terrasse
(climatisation, centrale de traitement d’air…) dont
l’efficacité dépend aussi de la température de leur
environnement.
D é f i n i t io n s
Réflectivité : capacité d’un matériau
à réfléchir le rayonnement solaire.
Emissivité : capacité d’un matériau
à absorber et réémettre l’énergie
rayonnée.
Albedo : indice du pouvoir de
réflexion d’une surface exposée au
rayonnement solaire.
Toit blanc à Rungis
Sur le marché de Rungis (Val-de-Marne), le pavillon A4 est dédié aux produits de la mer. D’où son
surnom de « Pavillon de la marée ». Construit en 1969, c’est l’un des plus anciens bâtiments du site.
Depuis quinze ans, il est en travaux de réhabilitation pour mise aux normes.
En janvier 2011 a débuté l’ultime phase : la réfection des 17 580 m2 de toiture. L’élément porteur
d’origine en bois est remplacé par des tôles d’acier nervurées. Les panneaux d’isolant sont en
laine de roche (80 mm). Le choix d’une membrane d’étanchéité réfléchissante s’est imposé car,
à l’intérieur du bâtiment, la température ne peut dépasser 12° C. Le gain de quelques degrés sur
la température ambiante qu’elle engendre permettra notamment de réduire la consommation
d’énergie nécessaire à la production d’eau glacée destinée à conserver la fraîcheur du bâtiment.
C’est le système monocouche Derbibrite NT de Derbigum, composé d’une couche inférieure en
bitume modifié copolymère armé, et recouverte d’acrylique blanche à fort pouvoir réfléchissant
(0,76) qui a été retenu.
Les travaux d’étanchéité, réalisés notamment par la société Auboise d’étanchéité, ont pris un peu
de retard à cause de mauvaises conditions météorologiques. La livraison est prévue à l’automne.
Ne pas réchauffer l’extérieur, c’est bien. Si en plus,
on peut rafraîchir l’intérieur, c’est mieux. « Réduire
la température en surface de toiture permet de gagner
un ou deux degrés à l’intérieur. Le confort d’été est
amélioré », déclare Rémi Perrin, Directeur de la R&D
chez Soprema. Mais selon la nature et l’usage du
bâtiment, ces quelques degrés ne sont pas forcément
suffisants et le recours à la climatisation peut rester
nécessaire. C’est justement là que le Cool Roof joue
tout son rôle avec, pour principal argument, des
économies d’énergie réalisées grâce à une limitation
de l’usage de système de refroidissement. Le niveau
de ces économies varie selon le climat, la typologie
du bâtiment, son orientation, l’isolation thermique
de la toiture, son albedo ou encore la surface de
vitrage… Par conséquent, le calcul ne peut se faire
qu’au cas par cas à l’aide de logiciels dédiés. Il est
ainsi possible d’évaluer la balance entre les pertes
dues à l’augmentation des besoins de chauffage l’hiver
et les gains en matière de climatisation. A Marseille,
par exemple, l’étude (convention de recherche entre
le LaSIE et Soprema achevée en mars 2012) sur un
bâtiment tertiaire de plain-pied de 36 X 36 mètres à
faible résistance thermique de toiture a estimé les
économies d’énergie sur le poste chauffage / climatisation à 11 % (17 % de perte en chauffage, 23 %
de gain en climatisation). À Pointe-à-Pitre, où l’on
ne chauffe pas du tout et où l’on climatise beaucoup, l’usage de système de climatisation est réduit
jusqu’à 56 %. S’il est impossible de donner des chiffres
globaux, on peut néanmoins dévoiler une grande
tendance : « Pour un bâtiment conforme à la réglementation thermique et dont les besoins s’expriment
d’avantage en termes de climatisation, l’utilisation d’un
Cool Roof permet de réaliser des économies d’énergie,
quelle que soit la résistance thermique de la toiture,
pour différentes conditions climatiques en France »,
DO S S IER
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remarque Abdelkrim Trabelsi. A contrario, « si le
bâtiment n’est pas climatisé, les économies d’énergie sont
nulles », rappelle Rémi Perrin. En effet, la membrane
réfléchissante limite les apports solaires également
en hiver et à la mi-saison, pouvant augmenter les
besoins en chauffage.
Aujourd’hui, la technologie Cool Roof est aboutie, quelle que soit la nature de la membrane. Les
recherches se concentrent sur les progrès en matière
de couleur notamment, le blanc ne s’intégrant pas
toujours dans son environnement architectural. Ces
développements apporteront peut être un nouveau
souffle au Cool Roof qui peine encore à recouvrir les
toitures-terrasses françaises. l
* M. Santamouris and C. Georgakis, « Energy and indoor
climate in urban environments : recent trends »
** H. Akbari, « Urban heat island effects and mitigation
techniques »
É TAN C HÉ I T É . I N FO # 3 4 JUI N 2 012
Quel est l’impact de l’isolant thermique
sur le confort d’été ?
L’inertie thermique est la capacité d’un matériau
à accumuler la chaleur et à la restituer avec un
décalage dans le temps. C’est ce qu’on appelle
le déphasage. Son rôle positif en matière
de confort d’été est aujourd’hui démontré,
notamment si on l’associe à la ventilation
nocturne. Qu’en est-il de l’isolant associé aux
parois ? Première remarque : « la présence d’une
forte épaisseur d’isolant empêche la chaleur
emmagasinée dans le bâtiment (d’autant
plus importante s’il y a de l’activité interne) de
s’évacuer », précise Abdelkrim Trabelsi, maître
de conférence au Centre thermique de Lyon.
L’Epma (institution suisse de recherche et
de services interdisciplinaires en science des
matériaux et développements technologiques)
a réalisé en 2008 une étude comparant, à
l’aide d’un programme de simulation (Helios),
différents isolants présentant la même
résistance thermique mais aux densités plus
ou moins fortes (laine de verre, laine de roche,
panneaux de fibres de bois et cellulose). Les
résultats montrent que c’est la présence
d’isolant qui limite les variations de température
intérieure en cas de pic de chaleur à l’extérieur
et non sa densité. En effet, les niveaux de
température interne ne varient que d’un degré
maximum selon son type. Conclusion : la
densité de l’isolant n’a que très peu d’impact
sur le confort d’été.
Des lanterneaux pour améliorer
le confort d’été
La ventilation naturelle est loin d’être une solution nouvelle pour
faire baisser la température interne d’un bâtiment. Quelque peu
oubliée depuis les années 1950, elle revient aujourd’hui sur
le devant de la scène.
A.D.
© Ecodis
38
L’été, un bon usage des
lanterneaux peut faire baisser
la température interne de
presque 10°C.
L
’été, les ouvrants de toit sont plus connus pour
leur capacité à chauffer un bâtiment qu’à le refroidir. D’où la nécessité de maîtriser leur impact par
l’étude précise, au cas par cas, du « nombre de lanterneaux positionnés en toiture, de leur dimensionnement et
de leur orientation, explique Bernard Lepage, directeur
technique chez Hexadome. Le fabricant ou l’installateur
a ici un rôle de conseil primordial. » Depuis plusieurs
années, tous les fabricants proposent également des
solutions pour diminuer le facteur solaire de leurs
produits et intègrent non seulement une isolation
renforcée de la costière mais aussi des remplissages
de capots ou de coupoles minimisant le rayonnement direct ou encore des brise-soleil. Désormais, ils
s’intéressent également à l’une des fonctions d’origine
des lanterneaux : la ventilation naturelle. Celle-ci
apparaît plus que jamais indispensable, notamment
dans les bâtiments tertiaires à l’intérieur desquels
l’importance des charges internes (nombre d’occupants, bureautique…) ajoutée à une surisolation
augmentent généralement le recours aux systèmes
de refroidissement. Bernard Lepage renchérit : « Très
utilisée dans les années 1950, la ventilation naturelle
est une solution actuellement redécouverte avec la
40
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02
© Hexadome
Sur chaque bâtiment, le nombre, le
dimensionnement et l’orientation des
lanterneaux doivent être étudiés pour
limiter le facteur solaire.
RT 2012. » Les raisons ? Son atout économique
(l’air est gratuit), ses apports en matière de confort
(régulation thermique et renouvellement d’air naturel
dans des bâtiments de plus en plus étanches) et son
impact positif sur la performance énergétique globale
du bâtiment grâce, notamment, à une utilisation
moindre de la climatisation.
Le GIF, groupement des fabricants et fabricantsinstallateurs de matériels coupe-feu et d’évacuation
des fumées, a créé, fin 2009, un groupe de travail
dédié, entre autres, à cette problématique. « Nous
participons au développement des solutions de ventilation naturelle. En 2013, nous communiquerons
de manière encore plus active sur le sujet », assure
Romain Canler, délégué général du syndicat.
G a i n s r é els
Pour améliorer le confort d’été, il a été prouvé que
la ventilation naturelle, via les lanterneaux est efficace : « en plein mois d’août, on peut faire baisser
la température interne de presque 10° C », affirme
Francis Binisti, Directeur général de Souchier. Cette
affirmation est confirmée par une étude réalisée par
le Leptiab et Soprema en 2011*. Sur un bâtiment
commercial en acier de deux étages situé à Poitiers et
comprenant 4,5 % de lanterneaux en toiture, l’usage
de la ventilation naturelle maintient une température
moyenne de 20,6° C contre 27,3° C si l’on n’utilise pas
les ouvrants de toit. La configuration idéale voudrait
même que la surface de lanterneaux soit comprise
entre 9 et 18 % de la surface totale de toiture. Avec
comme conséquence, là encore, de limiter le recours
à la climatisation ou d’améliorer le confort si l’on
n’utilise pas de système de refroidissement. En cas
de surface trop importante, il peut s’avérer nécessaire
d’ajouter aux ouvrants des protections solaires.
Le principe de la ventilation naturelle est simple, « c’est
celui de la cheminée » résume Francis Binisti. Pour
évacuer l’air chaud par le haut, il faut faire entrer l’air
frais par le bas. D’où l’obligation d’intégrer, en plus
des lanterneaux, des entrées d’air en partie basse de
la façade (fenêtres motorisées par exemple).
02
s y s t è m es a u t o m at is é s i n t ellige n t s
La ventilation naturelle regroupe deux grandes
fonctions : le free cooling et le night cooling (ou
purge nocturne). Le premier correspond à une
ventilation pendant la période d’occupation des
locaux. Une sonde mesure la température externe
et la température interne. Les lanterneaux et les
amenées d’air en partie basse s’ouvrent automatiquement lorsqu’une température palier interne
est atteinte dans le bâtiment et qu’il fait plus frais
à l’extérieur qu’à l’intérieur.
Le night cooling s’effectue lorsque les locaux sont
vides, donc généralement la nuit. Le procédé s’appuie sur l’inertie thermique du bâtiment. Quand la
chaleur accumulée pendant la journée est restituée,
soit plusieurs heures après selon les propriétés
des matériaux utilisés, les lanterneaux et entrées
d’air s’ouvrent. « L’air est ainsi purgé gratuitement »,
explique Francis Binisti. Ou presque car ces systèmes
automatisés sont électriques et donc consommateurs
d’énergie. « Mais cela n’a rien à voir avec la consommation des climatisations ou même des ventilateurs. »
Les lanterneaux à commande pneumatique sont
moins recommandés quand il s’agit de confort
d’été. Car, contrairement aux systèmes électriques,
« ils répondent au principe du tout ou rien », précise
Sylvain Belloir, responsable marketing et communication de Skydôme. Ils ne proposent pas de
position intermédiaire, intéressante pour moduler
les ouvertures en fonction de l’heure de la journée.
« En effet, ajoute Francis Binisti, il ne faut pas
confondre aération et ventilation naturelle. Un système automatisé intelligent avec capteurs prend en
compte différents scenarii et agit en conséquence. » Il
permet également d’y intégrer d’autres paramètres
intéressants tels que, par exemple, la gestion de la
lumière artificielle. l
*« Roof design and skylights effects on the energy
performance and comfort of low energy industrial
buildings »
La ventilation
naturelle
regroupe
deux grandes
fonctions : le
free cooling et
le night cooling
(ou purge
nocturne).