Bâtiment : de nouveaux plans

Quand la facture de fuel ou d’électricité tombe, c’est parfois la surprise. « Il y a toujours une différence entre le calcul théorique de la performance énergétique d’un bâtiment et sa consommation réelle d’énergie. Pour un logement individuel, cette différence peut varier de 1 à 4. » Myriam Humbert est ingénieur et docteur en génie civil, au Centre d’études techniques de l’équipement (Cete de l’Ouest), à Nantes. Son équipe de recherche “Efficacité énergétique des bâtiments”, associée au Centre scientifique et technique du bâtiment(1), a démarré un programme de 4ans, baptisé Cebo(2), financé par le ministère de l’Écologie(3).

La physique du bâtiment

Aujourd’hui, le diagnostic de performance énergétique est obligatoire, à la vente et à la location d’appartement. Il faut donc estimer la consommation annuelle d’énergie et son coût, en utilisant des logiciels de calcul thermique. Cebo a pour objectif de tester ces logiciels et de les confronter à la réalité. La discipline mise en œuvre est la “physique du bâtiment”. Les déperditions thermiques d’un bâtiment sont en effet liées à des phénomènes physiques : la conduction de la chaleur dans les matériaux, la convection (liée aux mouvements de l’air) et les échanges radiatifs avec l’environnement (notamment le soleil).
Pour calculer les échanges thermiques, les modèles théoriques incluent aussi les systèmes de chauffage, la ventilation et l’éclairage, qui produit de la chaleur. Plus un autre critère : le confort perçu par l’habitant. Cette sensation dépend de la température, mais également de l’humidité, de la vitesse de l’air et des températures radiatives des murs et des parois. « Dans une pièce chauffée à 19°, si la vitesse de l’air est trop importante, ou si l’on est près d’un vitrage simple, qui lui n’est qu’à 14°, on a froid. » Enfin, un autre paramètre essentiel est à prendre en compte : les habitants !

Sous-compteurs et calorimètres

« Pour confronter les modèles de calculs aux consommations réelles, nous allons instrumenter sept bâtiments, en Bretagne et Pays de la Loire», explique Myriam Humbert. Ces bâtiments bien réels, avec leurs “vrais habitants”, sont un commerce, un collège ou lycée, des bureaux, une école primaire, un logement collectif et une maison individuelle. La maison, qui se situe dans les Côtes-d’Armor, sera équipée de capteurs par une autre équipe du Cete de l’Ouest, le Laboratoire régional de Saint-Brieuc. Sous-compteurs électriques, calorimètres sur le réseau de chauffage : « Chaque type d’énergie consommée sera déterminé, plus précisément qu’à partir des factures, qui ne différencient pas, par exemple, les consommations du ballon d’eau chaude et de l’éclairage. »

La qualité de la mise en œuvre des bâtiments, qui n’est pas encore intégrée dans les modèles, sera aussi étudiée. Par exemple, si un électricien fait des trous dans l’isolation posée par le plaquiste, par manque de communication entre professionnels du bâtiment, l’air s’infiltre par les prises ! Et si un isolant s’arrête deux centimètres avant le plafond, la chaleur emprunte ce pont thermique, aussi vite que l’air s’engouffrerait dans un trou.

Le bâtiment sous dépression

Pour quantifier tous ces défauts, des mesures de deux types seront conduites. Les premières concernent l’étanchéité à l’air. Plus du quart de l’air neuf, dans une maison, provient des fuites, qui entraînent une augmentation de chauffage d’au moins 10%. L’étanchéité sera mesurée par “le test de la porte soufflante” : la porte d’entrée est remplacée par une fausse porte, avec un ventilateur, munie de capteurs reliés à un ordinateur. Les autres ouvertures sont fermées, les trous d’aération bouchés, pendant une demi-journée. « Le bâtiment est mis sous dépression (4 ou 5Pa). Nous repérons par où l’air entre, avec des fumigènes, car théoriquement tout est étanche ! Nous obtenons une valeur : la perméabilité à l’air du bâtiment. Ce débit se mesure en m3/h. »

L’autre mesure s’effectuera avec une caméra infrarouge, qui photographiera le bâtiment chauffé, en hiver. Les ruptures d’isolation, d’une fenêtre ou d’un mur, seront identifiées par un “rendu couleur”. L’instrumentation commencera en janvier, les tous premiers résultats seront connus au printemps. « Nous redétaillerons les protocoles, avant une seconde année de mesure, qui nous affranchira d’une canicule ou d’un hiver trop rigoureux. » Ces recherches appliquées feront, un jour, leur effet : quand nous emménagerons dans un logement, nous saurons exactement à quoi nous attendre. Du moins, pour la facture énergétique.