On définit l’enveloppe du bâtiment comme étant tout élément servant à faire une séparation entre les parties conditionnées et l’extérieur non conditionné. Cela inclus les murs extérieurs, les fondations, la toiture, les portes et les fenêtres. Tout transfert de chaleur à travers ces éléments représente une charge sur les systèmes de chauffage ou de climatisation d’un bâtiment.
La chaleur traverse l’enveloppe d’un bâtiment de quatre façons : par conduction, par l’ensoleillement à travers les fenêtres, par la ventilation et par infiltration. En tant que firme de génie conseil, nous pouvons calculer et utiliser les moteurs de simulations pour évaluer la consommation énergétique. Avoir une enveloppe du bâtiment à haute performance énergétique est similaire à avoir un manteau d’excellente qualité en hivers.
La conduction
La conduction est un phénomène physique ou des éléments en contact entre eux vont échanger de la chaleur à une certaine vitesse. La chaleur se transmet toujours de l’élément le plus chaud vers l’élément le plus froid. Ce faisant, leurs températures tendent à s’équilibrer et l’échange se poursuivra tant que leurs températures respectives ne seront pas égales. La vitesse à laquelle la température se transmet est dépend des caractéristiques thermiques de l’enveloppe et de la différence de température entre l’environnement intérieur et extérieur.
Dans un bâtiment, pour assurer le confort des occupants on souhaite généralement maintenir l’air intérieur à une température différente de l’air extérieur. En été on climatisera cet air alors qu’en hiver on le chauffera. L’air intérieur tout comme l’air extérieur étant en contact avec l’enveloppe du bâtiment, un transfert de chaleur est occasionné selon les principes discuté plus haut. Pour économiser l’énergie consommée par les systèmes de climatisation ou de chauffage, l’objectif est de limiter au maximum la vitesse à laquelle ce transfert s’effectue. Pour ce faire, l’enveloppe d’un bâtiment doit comprendre des matériaux isolants ou autrement dit, des matériaux qui ont une faible conductivité thermique.
L’ensoleillement à travers les fenêtres
Souhaitable en hiver, l’ensoleillement à travers les fenêtres augmente la charge de climatisation en été. Ce gain de chaleur dépend bien évidemment de la latitude où se situe le bâtiment et de l’orientation de la fenêtre.
L’utilisation de stores ou autres accessoires bloquant la lumière du soleil contribue grandement à réduire la charge de climatisation d’un bâtiment. Cela est d’autant plus efficace lorsque le dispositif est situé à l’extérieur du bâtiment, bloquant de ce fait les rayons du soleil avant qu’ils n’atteignent le verre des fenêtres. Des films pare-soleil qu’on applique sur la surface du verre peuvent être utilisé pour filtrer la lumière en provenance de l’extérieur. Ces films aident à réduire d’un certain pourcentage la quantité de rayons pénétrant par les fenêtres.
La ventilation
La ventilation est nécessaire pour assurer la qualité de l’air intérieur et protéger le bâtiment des problèmes liés à l’humidité excessive. Or faire pénétrer l’air extérieur à l’intérieur du bâtiment vient avec une charge thermique.
Pour limiter cette charge il est utile de procéder à la récupération de la chaleur de l’air évacuée (ou au refroidissement de l’air d’alimentation lors de la saison chaude). Les échangeurs de chaleur sont des dispositifs conçus pour permettre l’échange de chaleur entre l’air d’entrée et l’air de sortie sans qu’il y ait mélange entre les deux.
Un échangeur de chaleur conventionnel a une efficacité de 50%. Il existe un type d’échangeur de chaleur dit rotatif dont l’efficacité peut atteindre 80%. Il s’agit d’une roue perforée faite d’un matériau à haute conductivité thermique. La roue est placée perpendiculairement au sens du débit d’air. L’air évacué traverse une moitié de la roue et l’air d’alimentation traverse l’autre moitié. En faisant tourner la roue on transfert la chaleur de l’air chaud vers l’air froid.
Les infiltrations
Un mauvaise étanchéité cause des infiltrations d’air extérieur à travers l’enveloppe du bâtiment. Cet air non traité ajoute à la charge de chauffage ou de climatisation. Les infiltrations ne sont pas uniquement dues aux fissures dans l’enveloppe du bâtiment puisque l’ouverture des portes et des fenêtres causent aussi un mouvement d’air entre l’intérieur et l’extérieur. Des infiltrations non désirées peuven:
- Créer de l’inconfort
- Augmenter les factures énergétiques
Il est possible de mesurer l’étanchéité d’un bâtiment en créant une pression positive à l’intérieur puis en mesurant le débit d’air nécessaire pour conserver cette pression à un niveau stable. Vérifier l’étanchéité de l’enveloppe est important pour éviter le gaspillage d’énergie en chauffage ou en climatisation.
Comment quantifier les économies de telles mesures, leur retour sur investissement et procéder à leur design?
L’équipe d’Écovision peut vous aider en proposant des mesures améliorant l’efficacité de l’enveloppe de votre bâtiment et voir quelles subventions sont disponibles pour vous.
Photo by Mantas Sinkevičius from Pexels
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