La Loire, comme la plupart des départements de France, fait face à des vagues de chaleur de plus en plus fréquentes, longues et intenses. Pour les entreprises, cela se traduit par des températures difficilement supportables, une baisse de productivité et parfois, une surconsommation énergétique liée à la climatisation, des décalages d’horaires de travail, l’arrêt de certains équipements sensibles, de certains ateliers et des difficultés d’organisation.
Il est essentiel de comprendre pourquoi le bâtiment monte en température et de limiter les surchauffes avec des solutions passives, avant de chercher à le rafraichir avec des systèmes énergivores.
Protéger le bâtiment contre les apports extérieurs de chaleur
Agir d'abord sur les vitrages...
Les vitrages sont souvent les premiers responsables des hausses de température en été. Lorsqu’il est exposé au soleil, un mettre carré de double vitrage, sans protection ni contrôle solaire, est l’équivalant d’un radiateur de plus de 200W.
Plusieurs solutions permettent de limiter les apports solaires :
- Films solaires extérieurs : économiques, ils se posent directement sur les vitrages existants. Leur durée de vie est limitée. En renvoyant une partie du rayonnement solaire, ils permettent une baisse modérée de la température intérieure. En contrepartie, ils tintent le vitrage, réduisent l’apport lumineux naturel et les apports solaires hivernaux.
- Protections extérieures mobiles : plus efficaces, amovibles et laissant passer la lumière, elles permettent une régulation saisonnière. Motorisables, elles peuvent être couplées à des capteurs solaires pour un pilotage intelligent.
- Protections extérieures fixes: ces dispositifs protègent des apports solaires directs. Leur conception doit être adaptée à l’orientation de la façade: casquette horizontale au sud, brise-soleils verticaux à l’est et à l’ouest pour contrer le soleil rasant. Enfin des systèmes de lanterneaux et de voutes applicables sur les toitures de bâtiments, qui permettent de protéger du soleil en été, mais laisser entrer la chaleur en hiver grâce à une orientation optimisée.
- Claustras, pergolas et protections végétalisées : idéales pour les rez-de-chaussée, ces solutions combinent ombrage naturel, fraîcheur par évapotranspiration et esthétisme. Le choix d’essences caduques permet de conserver la lumière en hiver.
Fonctionnement d’une casquette solaire sur une façade sud
Soleil d’été Soleil d’hiver
Source : © Architecture et Climat – Faculté d’architecture, d’ingénierie architecturale, d’urbanisme (LOCI) – Université catholique de Louvain (Belgique).
Pour aller plus loin : Dimensionner une protection solaire fixe – Energie Plus Le Site
... Puis sur les parois opaques : toitures et façades
Les toitures et les murs non isolés laissent passer la chaleur et l’emmagasinent puis continuent de la diffuser pendant la nuit.
- Isolation par l’intérieur : cette méthode améliore la performance énergétique du bâtiment mais entraine une perte d’inertie, elle sera indiquée lorsque la structure du bâtiment est légère.
- Isolation par l’extérieur : cette méthode protège la masse du bâtiment, augmente son inertie thermique et limite la pénétration de chaleur. C’est aussi un excellent levier pour améliorer la performance énergétique globale.
- Végétalisation de toiture ou de façade : en plus de protéger du rayonnement solaire, elle apporte une régulation thermique par évapotranspiration.
- Revêtements clairs : repeindre une toiture en blanc ou en teinte claire augmente sa réflectivité. Cela permet de baisser d’environ 3°C la température intérieure.
Réduire les apports internes et adapter les usages
Les machines, l’éclairage, les ordinateurs génèrent de la chaleur. Dans les bureaux comme dans les ateliers, ces apports peuvent aggraver considérablement la situation.
- Éteindre les équipements inutiles dès que possible
- Si possible décaler les process les plus énergivores en fin de journée
- Canaliser et évacuer la chaleur fatale des appareils spécifiques (compresseur, condenseur de groupe froid, …)
Inertie thermique : stabiliser les températures
L’inertie est la capacité d’un bâtiment à absorber puis à restituer lentement la chaleur. Elle permet de lisser les pics de température entre le jour et la nuit.
- Privilégier les matériaux lourds (béton, pierre, terre crue) à l’intérieur
- Éviter de couper cette masse thermique par une isolation intérieure
Une bonne inertie associée à une sur-ventilation nocturne permet de différer l’apparition de l’inconfort jusqu’en fin d’après-midi, voire de l’éviter.
Source : © Architecture et Climat – Faculté d’architecture, d’ingénierie architecturale, d’urbanisme (LOCI) – Université catholique de Louvain (Belgique).
Pour aller plus loin : Inertie thermique – Energie Plus Le Site
La surventilation nocturne : fraîcheur gratuite
Les températures nocturnes, plus fraiches permettent de décharger la chaleur accumulée la journée. Même en période de canicule, il est pertinent de ventiler les locaux la nuit.
- Ventilation naturelle : Le principe est de faire des « courants d’air » pour renouveler l’air (idéalement 5 à 10 volumes/heure) lorsque la température extérieure est fraiche. Pour cela, les bâtiments traversants ou permettant un tirage thermique avec des ouvertures hautes et basses comme les systèmes de désenfumage sont adaptés. Cette gestion peut être automatisée avec des systèmes, anti-intrusion, des capteurs de température, de vent et de pluie pour éviter les dommages à l’intérieur du bâtiment et optimiser son efficacité.
- Ventilation mécanique : Des solutions de sur-ventilation mécanique qui utilisent les systèmes de ventilation (insufflation, extraction ou double flux avec by-pass de l’échangeur) ou des systèmes spécifiques permettent de contrôler les débits mais consomment de l’énergie.
Ventilation par tirage thermique Ventilation de locaux traversants Ventilation par ouvertures hautes et basses
Source : © Architecture et Climat – Faculté d’architecture, d’ingénierie architecturale, d’urbanisme (LOCI) – Université catholique de Louvain (Belgique).
En savoir plus : Ventilation intensive naturelle d’été – Energie Plus Le Site
Augmenter la vitesse d’air : décaler la température d’inconfort
Augmenter la vitesse d’air dans les locaux avec des ventilateurs (sur pied ou plafonniers) permet de décaler la température à laquelle les usagers vont ressentir de l’inconfort. Un ventilateur consomme nettement moins d’énergie qu’une climatisation.
Les solutions les plus efficaces sont souvent celles qui combinent plusieurs approches : des vitrages protégés, une toiture réfléchissante, une bonne inertie et une sur-ventilation nocturne efficace peuvent faire gagner plusieurs degrés à l’intérieur du bâtiment et suffisent dans bien des cas à retrouver des conditions de travail raisonnables sans recourir à un système de rafraichissement.
Une fois toutes ces solutions mises en place, si l’inconfort persiste, on pourra étudier la mise en place d’un rafraichissement.
Lire l'article sur le rafraichissement adiabatique