Eléments de construction opaques (transmission)
Il existe de nombreuses études sur le lien entre enveloppe du bâtiment et protection thermique en été. En matière de transmis-sion (à travers l’enveloppe du bâtiment) l’expérience montre que:
La transmission ne joue qu’un rôle mi-nime par rapport à la surchauffe.
Une enveloppe de bâtiment très bien iso-lée ne laisse pas entrer la chaleur mais em-pêche également le rafraîchissement (noc-turne) lorsque les températures extérieures sont plus basses. Lorsque le comporte-ment des utilisateurs du bâticomporte-ment en été est judicieux, une très bonne protection thermique peut donc contribuer à amélio-rer le confort, à condition que le bâtiment soit suffisamment rafraîchi la nuit grâce à une aération nocturne (naturelle).
Le déphasage de la transmission ther-mique n’a pas d’impact significatif sur le confort en cas d’éléments de construction extérieurs très bien isolés. Dans une maison Minergie-P présentant une valeur U d’envi-ron 0,1 W/m2 K, l’atténuation stationnaire est d’ores et déjà tellement importante que Illustr. 99: L’apport
de chaleur dans un local au cours d’une journée d’été,
ré-parti selon les sources de chaleur, en Wh/m2d, pour l’intérieur d’une ha-bitation et un grand bureau. Les
déperdi-tions par transmis-sion de l’intérieur vers l’extérieur ainsi qu’un éventuel
ra-fraîchissement qui réduisent les charges ne sont pas prises en compte. Les données fondamentales de la norme SIA 2024 [7]
constituent la base.
Intérieur d’habitation Apport de chaleur
solaire Apport de chaleur
solaire 92 Wh/m2
l’atténuation dynamique et, par consé-quent, le rapport température/amplitude ne joue plus aucun rôle, ni pour les besoins annuels de chaleur pour le chauffage, ni pour le confort thermique en été.
Important: Une enveloppe du bâtiment bien isolée n’est pas incompatible avec la protection thermique en été, du moins pour les habitations et les utilisations habi-tuelles dans les immeubles de bureaux.
L’adaptation ciblée de l’isolation des bâti-ments à la consommation d’énergie glo-bale est sensée uniquement pour les utili-sations spéciales avec de grandes charges thermiques internes.
Surfaces vitrées et protections solaires L’augmentation du taux de surface vitrée dans les bâtiments est une tendance qu’on ne peut ignorer. Les bâtiments ayant un fort taux de surface vitrée sont cepen-dant plus exigeants en matière de protec-tion thermique en été. Il existe de nom-breux exemples où le taux de surface vitrée élevé et une planification inappro-priée sont à l’origine d’un manque de confort et d’une augmentation de la consommation d’énergie.
Le cahier technique SIA 2021 publié en 2001 «Bâtiments vitrés – confort et
effi-cience énergétique» et la norme SIA 382/1 entrée en vigueur en 2007 «Installations de ventilation et de climatisation – Bases générales et performances» constatent ce problème et définissent des exigences afin que même les bâtiments vitrés puissent of-frir une atmosphère confortable. Les Mo-PEC 2008 s’orientent également vers ces deux fondements tout comme les diffé-rents standards Minergie. L’exigence es-sentielle pour les bâtiments Minergie-P est la valeur g de la vitre incluant la protection solaire sur toute la façade de 0,07 à 0,4 (illustration 100).
Cette valeur g global peut être calculée en multipliant la valeur g de la vitre seule par le facteur de réduction pour les dispositifs de protection solaire Fc selon le tableau 15.
Pour des solutions spécifiques, les caracté-ristiques de l’ensemble de la construction, y compris les interactions entre verre et dispositifs de protection solaire doivent être pris en compte pour le calcul. On uti-lise pour cela des programmes tels que WIS et Glad (banque de données du verre Empa) et Glassdbase (banque de données pour verre de bâtiment de l’université de Bâle; www.glassdbase.unibas.ch) par exemple.
Une étude du Passivhaus Institut de Darms-tadt [2] s’intéresse à l’influence des
élé-Illustr. 100: Taux de transmission d’éner-gie globale de la fa-çade requis en fonc-tion de la surface vi-trée de la façade.
(Source: norme SIA 382/1)
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Part de vitrage de la façade fg
Taux de transmission d’énergie global g
NE, NW
E, SE, S, SW, W H (lanterneaux) N
Module Minergie Protection solaire:
www.minergie.ch
Modules
Protection solaire
ments d’ombrage fixes des maisons pas-sives (conformément aux bâtiments Miner-gie-P) sur la protection thermique en été:
L’ouverture solaire (le degré d’ouverture d’un bâtiment pour l’utilisation de la lu-mière du soleil et du rayonnement ther-mique) se révèle être, avec l’aération, le principal facteur d’influence sur le confort estival. On ne constate en général pas d’augmentation des températures avec de petites fenêtres. Les ouvertures verticales au sud sont bien plus avantageuses en été que les ouvertures à l’est ou à l’ouest par exemple.
Pour le bâtiment Minergie-P (habitation), équiper les fenêtres toute hauteur, orien-tées au sud, avec des écrans horizontaux (p. ex. saillies de balcon) d’une profondeur d’environ 1 m est très efficace pour l’om-brage en été en été, sans augmentation sensible des besoins annuels de chaleur pour le chauffage.
Les protections solaires mobiles à l’exté-rieur sont également très efficaces (à condi-tion d’être correctement manipulées et uti-lisées), tout comme celles disposées dans l’espace intermédiaire extérieur d’un triple vitrage. Comme le montre l’illustration 101, une protection solaire intérieure n’offre qu’une protection insuffisante contre le rayonnement solaire (valeur g dans cet exemple de 0,54 au lieu de 0,14). Source:
Handbuch der passiven Kühlung [6].
Masse thermique active
Les éléments de construction massifs et leur capacité d’accumulation thermique ont une grande influence sur la possibilité d’atténuer les pics de température de l’air ambiant en journée et par conséquent de réduire les valeurs maximales et minimales, c’est-à-dire que les températures varient moins fortement avec une masse ther-mique active importante. L’énergie accu-mulée dans les éléments massifs toute la journée durant doit être évacuée la nuit à l’aide de l’aération (si possible naturelle-ment) ou par le biais de fluides calopor-teurs (p. ex. systèmes d’éléments de construction thermoactifs). La capacité d’accumulation thermique spécifique à la surface du local doit être d’au moins 30
Wh/m2 K. Alors que les constructions mas-sives (murs en béton, dalles en béton, re-vêtement de sol en carrelages) atteignent des valeurs de 100 Wh/m2 K et plus (dans la mesure où la masse des dalles n’est pas isolée du local par des éléments acous-tiques), cette exigence représente un obs-tacle par exemple dans les constructions en bois. La valeur est généralement tout juste atteinte avec des murs intérieurs à double paroi (panneaux de plâtre car-tonné), une dalle en bois lamellé-collé et une chape en ciment ou une chape anhy-drite d’une épaisseur de 6 cm. Il est pos-sible d’augmenter de faibles masses ther-miques par exemple grâce à des matériaux à changement de phase (PCM: Phase Change Material). L’utilisation de ces
ma-Tableau 15: Facteur de réduction Fc des installations de
pro-tection solaire.
(Source: DIN 4108-2)
Dispositif de protection solaire1 Fc Sans dispositif de protection solaire 1,0 Intérieur ou entre les vitres2
Surface blanche ou réfléchissante de faible transparence 0,75 Couleurs claires ou faible transparence3 0,8 Couleur foncée ou transparence élevée 0,9 Extérieur
Lames orientables, ventilées 0,25
Stores et tissus de faible transparence3, ventilés 0,25
Stores universels 0,4
Volets roulants, volets 0,3
Avant-toits, loggias, lamelles isolées4 0,5 Marquises4, ventilées en haut et sur les côtés 0,4
Marquises4 universelles 0,5
1 Le dispositif de protection solaire doit être fixé. Les rideaux décoratifs courants ne sont pas considérés comme dispositifs de protection solaire.
2 Pour les dispositifs de protection solaire internes et situés entre les vitres, il est conseillé de procéder à un calcul précis car cela peut engendrer des valeurs nettement plus avantageuses.
3 Une transparence du dispositif de protection solaire inférieure à 15 % est considérée comme faible.
4 Il convient de garantir l’absence d’ensoleillement direct de la fenêtre. C’est le cas lorsque:
pour une orientation au sud, l’angle de couverture ß est 50°;
pour une orientation à l’est ou à l’ouest, l’angle de couver-ture est ß 85° ou 115°.
Des champs angulaires de ± 22,5° sont associés à chaque orientation. En cas d’orientations intermédiaires, l’angle de couverture ß doit être ß 80°.
avec store intérieur
avec store extérieur
Illustr. 101: Apport énergétique ou
ef-fet d’écran d’un store intérieur et d’un store extérieur.
Source: Handbuch der passiven Kühlung [6].
tériaux n’a pas encore été vraiment testée.
Afin de pouvoir déterminer l’influence de la masse thermique sur les températures de l’air ambiant, il convient de procéder à des simulations thermiques des locaux ou, dans les cas plus simples, à des calculs de contrôle à l’aide de l’Outil SIA Klimatisie-rung.
Forme du bâtiment et disposition des locaux
En règle générale, la forme du bâtiment et la disposition des locaux n’ont que peu d’influence sur la protection thermique en été. Les petits locaux avec vitrage d’angle ou les locaux de très faible profondeur font exception: ils présentent des apports énergétiques par rayonnement solaire éle-vés par mètre carré de surface au sol et ont ainsi tendance à la surchauffe. Le compor-tement thermique particulier de ces locaux doit être pris en compte lors de la com-mande ou du réglage des installations techniques. Les locaux exposés doivent être évalués à l’aide des normes adaptées (p. ex. norme SIA 382/1) ou de simulations thermiques.