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Définir le programme, c'est aussi imaginer l'ambiance intérieure ...
La consommation énergétique future est fortement liée aux critères de confort souhaités par le Maître d'Ouvrage... Si celui-ci est indécis, "veut que tout soit possible" (= souhaite une flexibilité totale), le bureau d'études surdimensionnera tous les équipements pour répondre à toute éventualité future !
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Choisir l'ambiance intérieure souhaitée |
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L'architecte et le bureau d'études ne pourront développer des stratégies adéquates que si le Maître de l'Ouvrage s'est préalablement positionné sur l'ambiance intérieure qu'il souhaite créer dans son bâtiment.
Parmi les attentes exprimées auprès des promoteurs, on entend de plus en plus souvent le souhait des occupants de pouvoir ouvrir leur fenêtre. Il y a un certain rejet des ambiances feutrées, trop coupées du bruit du monde extérieur.
Malgré la fluctuation des températures que cela peut entraîner, il apparaît que l'occupant est beaucoup plus conciliant avec le confort lorsqu'il gère lui-même son environnement. Par contre, il sera très exigeant avec le service de maintenance lorsqu'il se trouve face à une fenêtre fixe, totalement dépendant de la pulsion d'une bouche d'air...
Dans les bureaux paysagers, les personnes qui ont vue sur l'extérieur et accès à l'ouverture de la fenêtre sont généralement beaucoup plus satisfaites que les autres occupants.
Plus généralement, c'est donc l'accès éventuel par l'occupant à la ventilation, à l'éclairage, aux protections solaires, au chauffage, ... qui doit être défini dès le départ du projet.
Attention : la définition de l'ambiance dépasse le simple souhait et demande une réflexion approfondie. Ainsi,
Voici un autre exemple de choix d'un type d'ambiance : une stratégie de "free-cooling", c'est à dire de refroidissement naturel du bâtiment sans climatisation mécanique, peut être décidée. On profite de la fraîcheur de la nuit pour ventiler le bâtiment.
Ceci sous-entend une variation de la température intérieure sur la journée puisque c'est le bâtiment qui fait tampon, accumule la chaleur en journée et attend la nuit pour se décharger.
Il faut donc décider d'accepter ou non le fait qu'en été le bâtiment soit par exemple à 22°C au matin et à 26°C au soir.
| Par un jeu d'atria, par des puits de lumière, par des coupoles vitrées,... il est possible d'intégrer la lumière naturelle au sein du bâtiment. La consommation d'éclairage artificiel en sera diminuée d'autant, mais surtout, le bâtiment y trouvera son âme. A contrario, ce sont des m² ou des m³ à financer. Et ce sont bien souvent des apports de chaleur excédentaires en été, qui ne pourront être maîtrisés que par une possibilité d'ouverture automatisée en toiture. Donc un coût. Mais la qualité architecturale est un élément de satisfaction de l'employé sur son lieu de travail qui influe aussi sur sa productivité professionnelle... En caricaturant quelque peu, on peut aller jusqu'au fait que le choix de la hauteur sous-plafond caractérisera la "hauteur d'esprit" des occupants ! |
Choisir des consignes de confort réalistes |
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Les études du "sick building syndrom" ont montré l'impact négatif d'un choc thermique trop important à l'entrée du bâtiment climatisé. Ceci ne veut pas dire que l'on apprécie pas la fraîcheur d'un bâtiment en plein été, mais bien que notre corps s'adapte au climat et trouve très confortable une ambiance à 26°C lorsqu'il fait 30°C dehors.
Si aux Etats-Unis l'ambiance intérieure semble établie sur base d'un "22°C toute l'année, quelle que soit la température extérieure", un mouvement d'opinion se dessine chez nous pour rejeter ce "tout air conditionné" et réintégrer une certaine saisonnalité de l'ambiance intérieure. On parle plutôt de "rafraîchir" l'ambiance afin de passer plus facilement les quelques jours de canicule de l'année.
Le bureau d'études concevra le système et le dimensionnera en fonction des exigences de son client. C'est donc ce niveau d'exigence qui sera à la base du projet. On sera donc attentif à définir avec soin les consignes intérieures souhaitées.
Classiquement, on impose au cahier des charges des températures intérieures à vérifier dans les situations extérieures les plus critiques.
Par exemple :
Imposer une telle exigence à un bureau d'études, c'est forcément imposer une climatisation mécanique.
On peut également lui proposer un niveau d'exigences plus compatible avec la recherche de solutions alternatives, admettant de dépasser temporairement certaines limites de température. Par exemple, en Hollande, il est proposé le critère de "100 heures par an au dessus de 25,5°C, dont 20 heures au dessus de 28°C". C'est une simulation informatique qui devra prouver que cette exigence sera bien satisfaite pour une année climatique type moyenne.
On peut également aborder le problème sur base d'un rafraîchissement garanti. Ce n'est plus une consigne intérieure fixe mais bien un abaissement de 3 ou 4°C par rapport à la température extérieure.
Et un compromis peut être trouvé : une climatisation partielle des lieux. Pourquoi ne pas concentrer les locaux générateurs de surchauffe (locaux informatiques, salles de réunion, ...) dans une zone du bâtiment qui sera refroidie mécaniquement ? Les autres locaux seront moins chargés en apports internes et seront plus facilement refroidis naturellement. Les niveaux d'exigence sont alors adaptés en fonction des lieux.
Dans un bâtiment bien isolé, la consommation liée au traitement de l'air neuf hygiénique (chauffage et humidification en hiver, refroidissement en été) dépasse les pertes par les parois de l'enveloppe. La définition du débit est donc d'une importance capitale pour la consommation future du bâtiment.
La norme européenne EN 13779 (Ventilation for buildings - Performance requirements for ventilation and air-conditionning systems, Commission technique CEN/TC 156, 1999) propose différents débits d'air neuf à respecter en fonction de la qualité de l'ambiance à respecter :
Norme européenne EN 13779 pour les locaux sans fumeur. | |
Catégorie de qualité d'air | Débit d'air neuf |
Excellente qualité | > 54 [m³/h.pers] |
Qualité moyenne | de 36 à 54 [m³/h.pers] |
Qualité acceptable | de 22 à 36 [m³/h.pers] |
Faible qualité | < 22 [m³/h.pers] |
L'exigence du RGPT, 30 [m³/h.pers], correspond donc à une qualité acceptable. Un courant actuel venu des pays nordiques tend à installer de 50 à 70 [m³/h.pers]. Compte tenu des fortes conséquences énergétiques de ce choix (chauffage, humidification, refroidissement), une valeur située entre 30 et 40 m³/h semble adéquate. On choisira certainement 30 m³/h si une possibilité d'ouvrir les fenêtres existe.
Une des techniques les plus économes pour un immeuble de bureaux consiste à assurer un éclairement général de 200 lux, tout en dotant chaque poste de travail de son éclairage individualisé. On atteint dans ce cas une puissance installée de 7 Watts/m²/500 lux... soit 3 x moins que ce qui était installé dans les années 70.
Question : lorsque le bureau d'études estime les charges thermiques du local, doit-il cumuler la charge d'éclairage et celle d'ensoleillement ? Si le soleil est présent, ne peut-on tabler sur une extinction des luminaires ?
Il existe des solutions pour diminuer les charges internes. Un PC dégage 150 Watts, dont 100 pour l'écran. Si le choix d'écran plat est décidé, les apports de chaleur diminuent au tiers. Et le gain énergétique est double puisqu'à l'énergie électrique plus faible pour alimenter l'équipement est ajoutée l'énergie économisée en climatisation.
En tant que maître de l'ouvrage, il faut clairement définir les charges liées à l'équipement. Cela évitera au bureau d'études de prendre des coefficients de sécurité trop importants. Si le niveau énergétique est faible, cela lui donnera également plus d'aisance pour proposer des solutions alternatives.
Par exemple, si la charge thermique est faible (équipements à faible consommation et apports solaires limités), il est possible d'utiliser des plafonds froids ou des poutres froides, alimentés par de l'eau à 17°C (régime 17/19).
Le risque de condensation est faible lors de l'ouverture des fenêtres et l'on ne devra plus consommer beaucoup d'énergie pour déshumidifier l'air neuf hygiénique. De plus, une partie de l'année, l'eau réchauffée à 19°C pourra être refroidie en toiture sans équipement frigorifique, simplement en passant dans un aéroréfrigérant (= échangeur eau/air avec ventilateur). Ce sera particulièrement efficace la nuit et le bâtiment pourra ainsi être déchargé de la chaleur accumulée en journée. |
Choisir le degré de flexibilité |
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La flexibilité est aujourd'hui un must, surtout si l'on est promoteur. Le bâtiment devient une boîte dans laquelle le client futur installera ce qu'il souhaite.
Cette approche génère généralement trois difficultés majeures :
Il apparaît important de limiter dans le programme les zones de flexibilité, réservant à certains espaces des tâches spécifiques.
Il est d'ailleurs curieux de constater que les anciens bâtiments de qualité sont toujours là, rénovés certes, mais en y adaptant un nouveau programme. A l'opposé, les bâtiments légers modulaires, pourtant très flexibles, sont abandonnés et détruits.
Une réflexion qui intègre le bureau d'études dès l'esquisse |
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La conception d'un bâtiment à basse énergie forme un tout : choix de l'orientation, choix de l'enveloppe, choix des équipements, … tout est lié.
Architecte et bureau d'étude doivent y travailler ensemble dès le départ. Par exemple, le free-cooling naturel du bâtiment demande des taux de renouvellement d'air horaires > 4, donc des débits d'air importants, donc des sections élevées, donc des "cheminées" à intégrer dès le début du projet architectural.
Cheminées de ventilation naturelle du bâtiment du BRE.
Une des difficultés à ce niveau est créée par le principe des concours d'architecture. L'architecte y travaille seul pour limiter les frais (il travaille souvent à perte...). Il conçoit une enveloppe attractive pour gagner le concours... et se voit contraint de la respecter ensuite. C'est là que l'on voit parfois les bureaux d'études s'arracher les cheveux !
Suggestion : idéalement, le maître d'ouvrage devrait prendre en compte le coût d'exploitation du bâtiment et proposer parmi les critères d'évaluation du concours un quota de 30 %, par exemple, pour la vision globale des coûts sur la durée de vie du bâtiment. Le bureau d'études doit alors être associé au concours...
