Inertie et occupation discontinue/ Cas d’un bâtiment de bureaux

La crise énergétique et environnementale a conduit à une prise de conscience des gouvernements et à une mise en place de réglementations thermiques de plus en plus strictes.

En effet, en 2018 tous les bâtiments neufs devront être à énergie positive.

L’inertie thermique joue un rôle important à ne pas négliger pour atteindre ces contraintes.

Elle est en effet utile :

-pour stocker l’énergie et la restituer lors des besoins et donc limiter les consommations de chauffage

-pour limiter les hausses de températures en été et donc diminuer les consommations de climatisation en jouant sur la surventilation nocturne.

Dans les logements d’habitation, on recherche généralement une inertie lourde, qui favorisera les économies d’énergie.

Par contre, dans les cas où les bâtiments ont pour vocation une occupation discontinue, comme par exemple, les bureaux, les hôtels, les écoles….on peut légitimement se poser la question à savoir quelle serait l’inertie la plus cohérente en regard aux économies d’énergie.

Nous avons donc mené une étude en ce sens, en modélisant un bâtiment fictif de bureau et en faisant varier l’inertie et la zone géographique.

Quelques notions pour mieux’appréhender  l’inertie thermique :

Elle traduit la capacité d’un matériau à stocker et à restituer de l’énergie sous forme de chaleur.

On peut distinguer :

– l’inertie d’absorption liée à l’effusivité,  qui concerne les flux internes (ensoleillement sur les parois vitrées, apports internes), elle réduit les variations de températures en absorbant et restituant la chaleur.

-l’inertie de transmission liée à la diffusivité, qui concerne les flux externes (ensoleillement sur les parois opaques, température extérieures, elle agit en résistant à la transmission de la température et de la chaleur.
Inertie absorpion-transmission

Le déphasage et l’amortissement des températures jouent des rôles également non négligeables dans la compréhension du phénomène inertiel.

Inertie déphasage

 Etude d’un Bâtiment de bureau

En ce qui concerne notre étude, la caractérisation de l’inertie s’est faite en utilisant la méthode de calcul point par point issue des règles TH-I de la réglementation thermique 2012.

L’étude a été menée en utilisant le logiciel de simulation thermique dynamique Pléiade-Comfie.

Valeurs scénario de base

Nous relaterons ici, les points qui nous ont semblé les plus significatifs.

scénario de base Inertie

Les besoins de chauffage sont accrus en ce qui concerne une inertie lourde, la tendance s’inverse pour ce qui est des besoins de climatisation.
Cependant lorsqu’on fait le cumul des besoins, l’inertie lourde l’emporte du fait des besoins prépondérants de chauffage et ceci d’autant plus que la région est froide.  Le bilan est un peu plus mitigé en ce qui concerne la région de Nice du fait du besoin plus important de climatisation.

Inertie besoins totaux base

A partir de ce scénario de base et d’après les résultats obtenus, nous avons fait varier différents paramètres pour voir leurs impacts sur l’inertie.

1er choix : coupure du chauffage la nuit et le weekend, avec une température de consigne de 2°C

scénario hors gel Inertie

 

Plus l’inertie est forte, plus le bâtiment est consommateur.

Par contre, le fait de couper le chauffage, induit une consommation moindre.

Pour Nice, étant donné que les besoins de chauffage sont réduits, on consomme plus d’énergie pour « recharger » les murs que pour maintenir la température à 14°C.

 

2iéme choix : surventilation nocturne estivale de 2 vol/heure de 22h à 6h

scénario surventilation Inertie

 

Dans les trois cas, nous constatons une baisse des besoins de climatisation, et cela est d’autant plus accentué que l’inertie est lourde et les températures nocturnes basses. En effet, dans ce type d’inertie, il est impératif d’opérer à une « décharge » nocturne d’énergie, pour éviter une dérive des températures  à la hausse en fonction du temps.

Dans le cas de l’inertie légère, les matériaux moins inertiels, stockent moins de chaleur, d’où une élévation de la température ambiante et un besoin de rafraîchissement pus important.Mais attention, même avec la surventilation nocturne, c’est l’inertie légère qui reste la plus compétitive, quand on cumule besoin de chauffage et climatisation.

 

3iéme choix : occultations avec volets roulants l’hiver durant la nuit et stores l’été durant la journée

scénario occultation nuit Inertie

 

Les occultations de nuit apportent une baisse des besoins de chauffage, mais celle-ci n’est pas significative

 

scénario occultation jour Inertie

 

La mise en place d’une occultation diurne, permet la diminution des apports solaires directs durant la journée et donc une diminution des besoins de climatisation.

Ici l’inertie lourde l’emporte en ce qui concerne les besoins d’énergie pour la climatisation, mais le résultat est encore une fois contrebalancé par les besoins de chauffage.

 

CONCLUSION :

Dans les cas étudiés ici, l’inertie légère l’emporte toujours sur les économies d’énergie pour ce type de bâtiment.

Mais on peut tout de même se poser la question à savoir si ce type d’inertie convient également au confort des usagers et dans quels mesures par leurs comportements pourraient influer sur ces résultats, du fait que les bâtiments de bureaux sont soumis à des apports internes très importants.

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