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Confort thermique : comment gérer la chaleur d’été ?

Le confort devient de plus en plus critique l’été, dérèglement climatique et canicules obligent. Chacun souhaite pourtant être bien chez lui, dans sa maison ou son appartement, ne pas souffrir d’un excès de chaleur, rien de plus légitime.

De nombreux critères influent sur le confort d’été, à commencer par l’architecture.

En effet, de plus en plus de maisons sont construites en faisant la part belle aux ouvertures, particulièrement au sud et à l’est, avec pour objectif, l’hiver, de capter des calories précieuses et… gratuites !

Le problème, c’est que le soleil brille aussi l’été, et même plus longtemps et plus fort que l’hiver.

Cet article est intégralement dédié aux principes de gestion de la chaleur l’été, aussi bien sous ses aspects passifs (matériaux, précautions d’emploi et gestion des ouvertures) qu’actifs (puits climatique, climatisation).

Préalable

Une conception bioclimatique bien pensée peut atténuer beaucoup de désagréments, en prévoyant des occultations du soleil soit par des écrans naturels, soit par des artifices architecturaux (pergola, avant-toits…) , soit encore par des dispositifs tels que pare-soleil, volets ou autres.

Le choix des matériaux est prépondérant, particulièrement en ce qui concerne les isolants.

Privilégier ceux d’origine biosourcée (vidéo) apporte un déphasage (vidéo) plus important et permet de limiter les effets de surchauffe par transfert rapide de chaleur.

Avoir trop chaud

L’excès de chaleur peut, tout autant que son insuffisance, générer des situations d’inconfort !

Il faut limiter l’apport de calories dans l’organisme pour rester dans la plage de fonctionnement idéal qu’est la sienne : 37,5°.

Les fonctions de régulation sont pilotées par l’hypothalamus, glande située dans la boîte crânienne. L’hiver elle active les muscles (d’où consommation d’énergie, d’où nécessité d’une nourriture plus énergétique), ce qui dégage de la chaleur (voir ci-après le § dédié à la chaleur). L’été, elle commande une dilatation des vaisseaux, ce qui accentue le flux sanguin et provoque un transfert des calories internes vers la peau et qui, secondairement, accentue la sudation. Cette dernière, par évaporation de l’eau de la sueur, provoque une consommation d’énergie (réaction endothermique) et donc, par retour, une baisse de la température de surface du corps. Dit autrement et plus simplement : on a ainsi évacué de la chaleur.

Qu’est-ce que la chaleur ?

Nous avons déjà développé et expliqué ici ce qu’est la chaleur et ne redévelopperons pas à nouveau, nous contentant de quelques rappels

Tout corps physique est composé de molécules.

Au-delà du zéro absolu (-273° C), ces particules se mettent en mouvement et s’entrechoquent, ce qui provoque la montée en température de la matière. Aussi longtemps que celle-ci est chaude, ses particules sont en mouvement les unes par rapport aux autres.

Dans la vie courante, tout est chaud.

La chaleur s’échange de 4 façons, à savoir le rayonnement (vidéo), la convection (vidéo) et la conduction (vidéo) et, enfin, les matériaux à changement de phase (passage de l’état liquide à l’état gazeux et vice versa par exemple).

La migration par changement de phase est bien décrite dans le document “Changement de phase” en lien ci-avant : “… tout corps, lorsqu’il change d’état, échange d’importantes quantités de chaleur avec son milieu …”.

Principes généraux de la climatisation

Il s’agit, ici, d’évacuer la chaleur en excès dans l’habitat afin d’éviter la surchauffe.

Cette chaleur en excès dans le volume habité peut impacter nos organismes, lesquels cherchent à s’auto-protéger.

Nos capteurs sensoriels analysent les risques (surchauffe, déshydratation, insolation…) et activent les moyens de les limiter.

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Conditionnés depuis des siècles et de multiples générations, nous essayons de mettre en œuvre des stratégies de protection.

L’une d’elles consiste à rechercher des lieux plus frais : la proximité d’eau par exemple.

Si cela n’est pas suffisant, notre organisme passe au niveau supérieur : l’hypothalamus entre en action tel que décrit ci-avant.

L’eau ainsi apportée en surface de la peau, en s’évaporant (action accentuée par le vent lorsqu’il y en a), va engendrer une réaction endothermique, laquelle va consommer la chaleur excédentaire à la surface de notre peau avant qu’elle n’augmente notre propre température, nous évitant ainsi le fameux “coup de chaleur”.

Les chiens, qui ne transpirent pas, tirent la langue et la ventilent pour provoquer l’évaporation de la salive qui s’y trouve ; les girafes évaporent de l’eau tout au long de leur cou et de leur longue trachée-artère… à chacun sa stratégie !

Deux dispositions permettent d’aider à limiter ce risque : soit réduire la température ambiante, soit créer des conditions qui aideront notre organisme à s’auto-défendre.

Actions simples et peu énergivores

Il suffit généralement d’agir avec bon sens : rechercher des lieux ombragés, autant que faire se peut sous de la végétation car, naturellement, les plantes transpirent : de l’eau s’évapore par leurs feuilles.

Cette évaporation fait baisser la température par changement de phase de l’eau, laquelle passe de l’état liquide à l’état vapeur.

La proximité d’eau (telle qu’une rivière, un lac, la mer ou autre) va permettre une évaporation, autre mode de changement de phase de l’eau mais même effet : baisse de la température.

Faute de pouvoir se déplacer en de tels lieux, il est possible de provoquer ce type réaction dans les habitats : un linge suspendu et dont une des extrémités trempe dans un réservoir d’eau va être mouillé par remontée de l’eau sous l’effet de la capillarité et, humide sur toute sa surface, favoriser l’évaporation de cette eau avec, là encore, un changement de phase.

Le vent, même généré artificiellement, permet aussi d’accentuer l’évaporation, en l’occurrence celle de la sueur sur la peau en s’exposant à un ventilateur (il faut toujours boire beaucoup d’eau pour compenser ce qui aura été perdu par transpiration).

Afin de disposer d’eau sur la peau sans faire trop appel à la transpiration, il est aussi possible de nous en asperger par pulvérisation selon tous moyens adaptés.

Actions plus complexes et/ou énergivores

Les actions décrites ci-avant consomment de peu d’énergie (ventilateur) à aucune énergie (les autres systèmes).

Ci-après nous allons présenter des moyens qui, a contrario, nécessitent beaucoup d’énergie et/ou de ressources pour leur installation ou pour leur exploitation.

Il faut donc ne les mettre en œuvre qu’avec grand discernement.

Un puits climatique

Capter de l’air extérieur chaud et le faire transiter dans une canalisation enterrée (puits canadien, provençal, climatique) avant d’arriver dans l’habitat va en provoquer le refroidissement. En effet, la température du sol à 1,50  ou 2 mètres de profondeur est, été comme hiver, proche de 12°.

Cet air va donc entrer dans l’habitat beaucoup moins chaud que l’air ambiant extérieur.

Ce refroidissement aura fait baisser son Humidité Relative (HR) et, plus sec, il captera plus facilement l’eau à la surface de notre peau (issue de la transpiration), ce qui, comme expliqué ci-avant, favorisera la baisse de notre température.

En se mélangeant à l’air intérieur plus chaud, il fera baisser la température de l’air ambiant.

En zone très chaude et très humide (par exemple sous un climat tropical), il s’agit là d’une solution très performante, peut-être la plus pertinente qui soit.

Les avantages et les limites de ce système

Un puits canadien nécessite très peu d’énergie pour fonctionner.

Par contre il est assez onéreux à réaliser et, surtout, ne peut pas être installé partout : attention à la présence de radon ou à une nature de sol peu favorable (tous les sols ne réagissent pas de la même manière en terme de rétention ou transfert de chaleur (pdf)) !

Une climatisation

C’est, le plus souvent, voire quasiment toujours, la solution préconisée.

Ce système consiste à refroidir l’air intérieur afin de générer un “climat” confortable.

L’idée peut sembler, de prime abord, attrayante et adaptée.

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Résiste-t-elle pas à une analyse un peu plus pointue ?

Ces machines fonctionnent sur le principe du changement de température d’un gaz selon sa pression.

Un compresseur le comprime, ce qui provoque sa montée en température et, lorsqu’il est libéré, il se détend. Ce changement de pression provoque la baisse de sa température. C’est un gros, très gros réfrigérateur, rien de plus.

Les avantages et les limites de ce système

L’air intérieur sera effectivement beaucoup moins chaud que l’air extérieur, donc l’objectif sera atteint.

Cependant, le principe implique de traiter de très gros volumes, des pièces entières, ce qui engendre deux effets négatifs.

Le premier désagrément est la consommation d’électricité pour entraîner le compresseur : gros volume, grosse machine, grosse consommation !

Le deuxième inconvénient est que ces systèmes génèrent deux sources de chaleur : la machine elle-même (frottements, frictions mécaniques…) et les calories dégagées par le gaz comprimé. Ce faisant, ces équipements participent à la montée de la température extérieure. Plus on refroidit dedans, plus on chauffe dehors, or selon la loi de Fourier, le froid attire le chaud. Dit autrement : plus on climatise, plus on fait baisser la température intérieure et monter la température extérieure, plus l’intérieur de la maison sera frais, plus il attirera la chaleur… plus il faudra climatiser ! Comment dit-on  : le chien qui court après sa queue ?

Au-delà de ces inconvénients directs, il en est d’autres, indirects : consommation importante de ressources et d’énergie pour fabriquer et installer les machines et, tel que déjà énoncé ci-avant, consommation très importante d’énergie électrique par les moteurs des compresseurs.

Ainsi, nous consommons autant d’énergie l’été que l’hiver pour gérer nos habitats … mais refroidir nos centrales nucléaires l’été, principales sources de production d’électricité en France, est beaucoup plus délicat du fait des étiages bas des fleuves et rivières. Petites causes grands effets ?

Ce système est à réserver pour les cas extrêmes : hôpitaux, maisons médicalisées…

Matériaux

L’un des critères de confort est la stabilité de la température, il faut y ajouter une donnée, tout aussi nécessaire : température stable, oui, mais pas trop élevée !

Si le toit (principale face exposée au rayonnement direct du soleil l’été) est isolé dans son épaisseur ou directement sur le dessus (toiture-terrasse…), si cet isolant n’est pas doté d’un bon déphasage, si, en sous-face,  aucun élément à forte capacité de chaleur spécifique n’est présent, le risque est grand que, l’été, les pièces habitables directement situées sous lui soient surchauffées.

Il est donc très important de bien choisir son isolant (vidéo) et les autres matériaux associés (par exemple, dans le sud, il n’est pas rare que des briquettes soient associées au toit. Elles avaient pour vocation de ralentir le transit de chaleur par accumulation et ralentissement du transfert).

Exploitation

Les occupants du lieu doivent aussi faire attention à leurs comportements lors de l’exploitation des locaux.

La chaleur pénètre également par transfert dans des mouvements d’air.

Ouvrir les menuiseries extérieures en pleine chaleur favorise l’apport de calories aux éléments d’équipement ou de structure de l’habitat via l’air chaud extérieur. Cette chaleur va s’accumuler dans ces éléments et ils chaufferont encore l’intérieur par rayonnement alors même que l’air extérieur se sera refroidi, retardant d’autant le retour dans la zone de confort.

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Il faudrait non seulement protéger les ouvertures du rayonnement solaire direct mais également les tenir fermées la journée, pendant les heures chaudes, et ventiler la nuit, lorsque l’air extérieur est plus frais.

Ce qu’il faudrait améliorer au niveau législatif

Le renouvellement d’air, tel que nous venons de le développer ci-avant, devrait tenir compte des conditions extérieures.

Cependant la législation ne l’a pas prévu ; elle prévoit un renouvellement constant et régulier, le même le jour que la nuit ou l’hiver que l’été …. ,

Nous préconisons une modification de la législation : en fonction de l’humidité relative et de la température, à la fois de l’air intérieur et de l’air extérieur, prévoir un pilotage évolutif du renouvellement d’air en le limitant au minimum possible le jour et en l’amplifiant la nuit.

Conclusion

Il est très important de prendre toutes dispositions, le plus en amont possible de l’emménagement, afin de pouvoir gérer les périodes de chaleur, voire de canicule, et rester dans la zone de confort sans faire appel à des systèmes coûteux, polluants et fortement consommateurs de ressources ou d’énergie.

Il est possible sans grande difficulté, hors les périodes de canicule, en sélectionnant bien les matériaux, en gérant correctement les ouvertures et en occultant le rayonnement solaire direct de demeurer dans cette zone de confort.

En cas de canicule et hors climatisation, ce sera moins facile mais possible malgré tout.

Il faudra faire appel au changement de phase de l’eau, soit sous l’action d’évaporation d’eau sur la peau suite à transpiration ou suite à la pulvérisation d’eau, en se tenant dans un courant d’air ; soit en favorisant l’évaporation d’eau via tout système possible (linge humide, plantes dans la maison, fontaine d’eau…).

Dans tous les cas, la climatisation est la dernière des solutions à adopter. Devoir y faire appel est signe, à la fois de désinvolture vis-à-vis du dérèglement climatique, et d’échec dans la conception de l’habitat, dans ses aménagements et dans son exploitation.

Crédits photos : Pixabay

 

Claude Lefrançois
Dans le bâtiment, par passion, depuis presque 40 ans, Ancien charpentier, ancien artisan, ancien constructeur de Maisons à Ossature Bois, ancien maitre d'œuvre, Ancien et encore formateur à l'isolation bio-sourcée, • Titulaire d'un brevet de construction de MOB en kit, Conférencier dans plusieurs domaines liés à l'éco-construction, l'éco-isolation, Youtubeur via des vidéos sur, dans un premier temps, l'isolation et l'efficacité énergétique et, parce qu'il faut aller plus loin, futurement, plus largement, le bâtiment responsable et pertinent, Initiateur et administrateur d'un groupe sur Facebook : Rénovation pertinente » . Pour ceux qui souhaiteraient plus d'informations : www.papyclaude.fr

4 réflexions sur “Confort thermique : comment gérer la chaleur d’été ?

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