Refroidissement durable: une alternative valable

La surchauffe est de plus en plus un problème dans les constructions neuves. En raison du changement climatique, nous connaissons chaque année davantage des températures extérieures très élevées. La protection solaire et la ventilation nocturne en été peuvent déjà prévenir de nombreux problèmes mais il arrive de plus en plus souvent qu'on installe des systèmes de refroidissement durables avec chauffage par le sol et pompes à chaleur. 

Trias energetica

Dans le triangle énergétique, l'isolation de la maison est la première étape pour éviter la surchauffe. On peut déjà réduire la demande de refroidissement en isolant correctement le bâtiment. Mais aussi en utilisant une protection solaire réglable ou en exploitant l'ombre des arbres et des arbustes.

Les systèmes de refroidissement classiques

Cependant, ces mesures sont souvent insuffisantes pour limiter suffisamment la surchauffe dans l'habitation. C'est pourquoi les gens recherchent souvent des systèmes de refroidissement actifs classiques. Toutefois, ces systèmes présentent des inconvénients majeurs: d'une part, ils consomment beaucoup d'énergie et d'autre part, ils contiennent des réfrigérants nocifs qui contribuent au réchauffement climatique.

La valeur PRG (Potentiel de Réchauffement Global) permet de déduire la nocivité exacte. Ce chiffre indique le pouvoir réchauffant du réfrigérant par rapport au dioxyde de carbone (CO2). Il est donc préférable d'utiliser des fluides réfrigérants ayant un faible PRG.

Systèmes de refroidissement durables

Il existe maintenant des systèmes de refroidissement durables, tels que le refroidissement géothermique ou le refroidissement par ventilation. Non seulement ils sont plus efficaces sur le plan énergétique mais en plus, ils n'utilisent pas de réfrigérants nocifs.

Le projet SCools

Dans le cadre du projet SCoolS (avec partenaires belges Thomas More Kempen et le WTCB), on a appliqué dans plusieurs maisons des mesures pratiques dont nous allons parler brièvement.

premier cas: une maison d’habitation

Dans le premier cas, on a effectué des mesures dans une maison d'habitation avec chauffage et refroidissement par le sol. Elle possède une pompe à chaleur avec un forage vertical de 120 m, une très bonne isolation et des stores. En outre, cette maison est équipée d'un refroidissement adiabatique par ventilation et le refroidissement au sol fonctionne en continu et n'est interrompu que par les cycles de l'eau chaude sanitaire.

Refroidissement adiabatique

Le refroidissement adiabatique est un refroidissement par évaporation de l'eau. La chaleur d'évaporation est extraite de l'air, ce qui le refroidit. Il s'agit d'une technique durable, dont les principaux avantages sont la réduction des émissions de CO2 et des coûts énergétiques jusqu'à 80% inférieurs à ceux d'un système de refroidissement conventionnel. Un avantage supplémentaire est qu'on fait rentrer de l'air frais extérieur pour le refroidir. L'installation ventile donc en même temps, si bien que, par la même occasion, on respecte les normes de ventilation PEB.

Première série de mesures

Au cours de la période du 19 juin 2019 au 9 juillet 2019, des mesures ont été prises dans la maison. Pendant une première période chaude de fin juin à début juillet, on constate que la température reste bien en dessous de 25 °C, ce qui est une température acceptable et confortable pour une maison. Entre le 1er et le 4 juillet, le refroidissement par le sol a été désactivé pour voir comment fonctionne le refroidissement adiabatique par ventilation sans refroidissement par le sol.

Deuxième série de mesures

Une deuxième série de mesures a eu lieu entre le 16 juillet et le 8 août, période où il y a eu une vague de chaleur avec des températures record d'environ 40 °C localement. Les habitants étaient en vacances du 20 juillet au 3 août et les stores étaient ouverts.

Le refroidissement du sol a été coupé avec un certain retard le 24 juillet mais le refroidisseur adiabatique était constamment en service. En outre, le débit de ventilation a été porté à 300 m³/h.

Température intérieure constante

Ce qui est frappant ici, c'est que la température intérieure reste assez constante entre le 20 et le 24 juillet, malgré le fait que les stores soient ouverts. Après le 24 juillet, la température intérieure atteint une valeur maximale d'un peu plus de 27 °C.

Après la vague de chaleur avec des températures exceptionnellement élevées, la température intérieure retombe à 25 °C. Il est difficile de déterminer si l'augmentation de la température intérieure est due à l'ouverture du store ou à l'arrêt du refroidissement au sol. Le fait est que la température intérieure augmente dès le moment où le refroidissement par le sol est désactivé le 24 juillet.

Il est également intéressant de noter que la température intérieure continue de baisser dès que le refroidissement par le sol est remis en marche le 3 août, malgré les températures extérieures plus élevées. A partir du 3 août, la protection solaire est à nouveau utilisée.

Conclusion

La conclusion est claire: le refroidissement par le sol, la ventilation adiabatique et les stores garantissent que la température intérieure reste confortable de manière durable. C'est donc une excellente alternative au refroidissement conventionnel mais bien sûr, le refroidissement passif avec les pompes à chaleur n'a pas le même effet que le refroidissement actif avec climatisation, qu'il est également important d'offrir aux clients.

On constate aussi qu'il est impossible d'utiliser le refroidissement par le sol et une pompe à chaleur géothermique pour refroidir à 20 °C s'il fait vraiment chaud dehors. Cependant, il faut s'attendre à une baisse de la température ambiante de trois à quatre degrés. Le refroidissement passif avec une pompe à chaleur géothermique est presque gratuit, à part la consommation d'une pompe de circulation. Ce n'est pas le cas du refroidissement actif avec une pompe à chaleur air-eau. Pour éviter les malentendus, il est préférable de communiquer clairement avec les clients.

Deuxieme cas: un immeuble d’appartements

Le deuxième cas concerne un immeuble d'appartements à Herentals, avec 50 unités de logement de tailles différentes et d'orientation variable dotées d'une très bonne isolation et d'une protection solaire.

Il y a 2x2 pompes à chaleur d'une capacité totale de 100 kW et une source via un système KWO (Chaud Froid Stockage). Le chauffage et le refroidissement se font par le sol grâce à un système à deux tuyaux.

La commutation se fait via des points de consigne centralisés mais un contrôle local de la température est possible dans chaque unité résidentielle. Les mesures de température ont été effectuées entre le 19 juillet 2019 et le 10 août 2019. Ici aussi, on utilise le refroidissement passif.

La journée la plus chaude

Durant cette période, nous avons eu la journée la plus chaude jamais enregistrée (40,5 °C), suivie d'une nuit où la température extérieure n'est pas descendue en dessous de 23 °C. Néanmoins, la température dans le séjour reste à un niveau confortable avec une température maximale de 24,2 °C. Cette température a été mesurée juste après la journée (et la nuit) avec des températures extérieures jusqu'à 40,5 °C.

L'effet de l'arrêt anticipé

 

Dans les chambres, la température intérieure reste constante presque tout l'été.

L'orientation joue également un rôle

Enfin, nous avons comparé la quantité de refroidissement nécessaire en fonction de l'orientation. Cela montre que les unités d'habitation orientées vers l'ouest sont celles qui ont le plus besoin de refroidissement. 

CONCLUSIONS
Le refroidissement durable fonctionne ...
Une conclusion très importante est que le refroidissement durable fonctionne vraiment pendant les mois d'été très chauds. Il est tout à fait possible de maintenir les pièces de vie à une température intérieure confortable.

En particulier lorsqu'on combine une pompe à chaleur géothermique avec une ventilation mécanique, la température est de 4 à 5 °C inférieure à celle que l'on obtiendrait sans cette combinaison. Cela montre un avantage très important de la pompe à chaleur géothermique, à savoir qu'elle peut être utilisée pendant les mois d'été pour un refroidissement passif et donc durable.

… mais ce n’est pas un refroidissement actif
Cependant, il faut savoir que ce refroidissement durable n'est pas un refroidissement actif et qu'il n'est donc pas possible d'atteindre des températures de 20 °C pendant les périodes estivales très chaudes. La question se pose bien sûr ici de savoir si des réductions de température aussi drastiques sont vraiment nécessaires.

Avec le refroidissement passif dans les immeubles d'habitation, il faut tenir compte de l'orientation des unités d'habitation et ne pas désactiver le refroidissement passif trop rapidement. Chaque bâtiment a un ‘temps de retard’. Cela signifie que la construction lourde de l'immeuble d'appartements continuera à dégager sa chaleur aux différentes unités d'habitation pendant un certain temps. En d'autres termes: la température intérieure ne baisse que lorsque la température extérieure a baissé.

^{Plus d’infos à propos de ce projet sur www.cornet-scools.com}