par Le Sommer Environnement

L'objectif de cet indicateur est de donner de l'information sur les risques de surchauffe alors que la conception ne peut encore fournir que très peu d'informations sur le bâtiment en projet.
Le travail sur cet indicateur est toujours en cours et des tests paramétriques supplémentaires doivent être effectués pour pouvoir mieux généraliser les résultats, comme par exemple tests sur des valeurs d'inertie différentes, etc afin de déterminer la sensibilité des résultats aux changements de ces paramètres.

D'autres indicateurs sont en préparation pour l'interaction thermique-lumière dans l'objectif du projet CLEA de disposer de garde-fous pour éviter de produire des projets très performants en éclairage naturel, mais qui auraient un mauvais comportement thermique.

Les surchauffes sont dues à de nombreux facteurs et le climat est l’un des facteurs prépondérants. Selon le climat, le risque de surchauffe n’est pas le même et plus un climat est chaud, plus le risque de surchauffe sera important.

Nous proposons un indicateur de nombre d’heures de risque de surchauffe qui est estimé d’après une analyse des températures extérieures du fichier météo et d’une estimation d’un différentiel de température moyen entre l’intérieur et l’extérieur qui est dû aux apports thermiques internes du local.
L’étude du climat nous permet de le caractériser pour connaitre ainsi ces principales particularités et de prévoir les risques d’inconfort que cela peut occasionner sur les occupants du bâtiment.
D’après des seuils, il est possible de donner des risques probables d’inconfort.

nombre d’heures sur une année

Pour estimer le nombre d’heures de risque de surchauffe, nous calculons le nombre d’heure où la température extérieure dépasse la température de risque (Trisque) de surchauffe.

La température de risque est déterminée de la manière suivante :
Trisque = Tseuil - ΔTmoy(Int Ext)

• Trisque : La température de risque de surchauffe correspond à la température extérieure à ne pas dépasser pour être en risque de surchauffe dans le local. C’est avec cette température que l’on calcule le nombre d’heures de risque de risque de surchauffe.
• Tseuil : La température de seuil est la température opérative intérieure limite de confort à ne pas dépasser. ΔTmoy(Int Ext) : C’est la différence de température moyenne entre l’intérieur et l’extérieur en fonction des apports internes du local.

A noter que ΔTmoy(Int Ext) varie en fonction du type d’activité (apports thermiques internes) et de l’orientation (apports thermiques externes) du local. Des études paramétriques devront être réalisées pour évaluer le ΔTmoy(Int Ext) en fonction du type d’occupation (les apports thermiques internes) et l’orientation.

L’échelle et le seuil de confort sont basés sur les référentiels de certification NF démarche HQE de Certivéa, qui donnent pour chaque type d’usages de bâtiments et par zones climatiques, un nombre d’heures maximum en occupation à ne pas dépasser le seuil de température opérative de confort de 28°C.

Zone climatique RT 2012 :

Données météo heure par heure (au minimum) du site géographique.

Seuils de % d’heure de surchauffe des référentiels HQE pour les bureaux :

Pour l’exemple d’application, trois villes en France métropolitaine ont été choisies en fonction de leurs climats et de leurs situations géographiques :

• Lille : Climat du Nord ; Océanique (H1a)
• Clermont Ferrand : Climat du centre ; Semi-continental (H1c)
• Nice : Climat du Sud ; Méditerranéen (H3)

• Lille
  
• Clermont Ferrand
  
• Nice
  

D’après le référentiel de certification NF démarche HQE de Certivéa, pour les bâtiments neufs tertiaires, les surchauffes d’un local sont calculées en fonction, du % nombre d’heure en période d’occupation où la température résultant de la pièce est supérieure à 28°C.

Les seuils de % de temps de surchauffe sont donnés par le référentiel HQE en fonction du niveau de performance visé, du type d’occupation du local et de la zone climatique. Par exemple, la certification HQE demande pour niveau performant de ne pas dépasser pour un bureau 2% pour la zone climatique de Lille et Paris et 3% pour la zone climatique de Nice.

Le risque de surchauffe (température supérieure à 28°C) est de 2,4% à Lille, 3% à Paris et de 10% à Nice. Les risques de surchauffe sont très variés selon le climat en France.

Des études paramétriques devront être réalisées pour évaluer le ΔTmoy(Int Ext) en fonction du type d’occupation, les apports thermiques internes, orientation…

Validation de l’indicateur en réalisant une STD (simulation thermique dynamique) sur un bâtiment de bureau placé dans 6 climats des zones climatiques de la RT. Ensuite pour un bureau avec une orientation Sud (la plus défavorable), nous regardons le nombre d’heures de surchauffe des semaines limites et la correspondance avec l’indicateur.

La STD permet de modéliser le comportement d’un bâtiment avec son environnement (site, fichier météo, ventilation…), l’occupation et les apports internes (ordinateur, éclairages…). Les simulations sont réalisées avec le logiciel Virtuel Environnement.

L’orientation du bâtiment prise en compte est nord-sud avec protection adaptée. Aucun masque environnant n’est considéré.

Choix des villes des 6 zones climatiques de la RT :

Résultats STD et indicateur :

Les résultats montrent des différences, selon les villes, plus ou moins importantes entre les surchauffes du fichier météo et du bureau sud. Plus le climat est chaud (nombre d’heure et période de surchauffe importante) plus les écarts se réduisent.

Les écarts s’expliquent de la non prise en compte des différents paramètres extérieurs (chauffant, refroidissant) et de l’enveloppe, dans le calcul des surchauffes en fonction de la température extérieure du fichier météo :

Exemple de courbes de températures pour le climat de Lyon sur une journée d’été

Cela valide la température d’écart moyenne de 4°C entre la température du bureau et l’extérieur. Exemple de courbes des températures pour le climat de Lyon sur une journée chaude du mois de mai :

La STD nous montre que lors du mois de mai, la température de surchauffe est atteinte dans le bureau après que la température extérieure dépasse les 24°C durant 4 heures. Il a ainsi un déphasage qui varie en fonction des saisons. En période estivale, le déphasage est moins important. On constate également l’inertie thermique des bureaux avec une température intérieure qui varie très peux (variation jour nuit) par rapport à la température extérieure.

Ces paramètres créent ainsi une différence de température et un déphasage entre la température intérieure et extérieure.

Pour prendre en compte les paramètres dans l’indicateur qui créer un déphasage la formule de calcul est modifiée en introduisant une condition de déphasage : Une heure de surchauffe est comptabilisée lorsque la température extérieure dépasse consécutivement les 24°C un certain nombre d’heures consécutivement.

Par exemple, pour le climat de Lyon au moins de mai, il faudra que la température extérieure dépasse consécutivement 24°C pour qu’une de surchauffe soit comptabilisée.

Résultats indicateur avec condition de déphasage

La condition de déphasage les écarts se réduisent fortement. Les écarts sont inférieurs à 1%.