Avez-vous déjà remarqué que vous pouvez parfois avoir froid dans votre maison même si la température de l'air est exactement celle que vous souhaitez ? C'est parce que, contrairement à ce que la plupart d'entre nous pensent, la température de l'air n'est pas le principal facteur qui détermine le confort humain dans un bâtiment.
Pour illustrer ce point, commençons par l'extérieur. Je peux être à l'aise assis dehors quand il fait 20 °C, ou je peux être très inconfortable, en fonction de nombreux autres facteurs : suis-je au soleil ou à l'ombre ? Y a-t-il du vent ou est-ce calme ? Quel est le niveau d'humidité relative ? Suis-je debout, ou assis sur quelque chose de chaud, ou peut-être de froid ?
La température extérieure peut indiquer la température ambiante standard de 20-21 °C, mais s'il fait nuageux, venteux et humide, je voudrai une veste. Inversement, si vous me donnez un endroit abrité du vent au soleil par une journée de 12 °C en mars, je serai en t-shirt en un rien de temps. La température de l'air à elle seule ne définit pas le confort humain ; en fait, c'est une mesure remarquablement imprécise du confort compte tenu du crédit que nous lui accordons.
Selon l'ingénieur Robert Bean de Healthy Heating, « Le transfert de chaleur sensible entre le corps et l'espace est principalement un transfert par rayonnement, il n'est pas basé sur l'air. Les manuels de l'ASHRAE, les revues médicales et les revues sur l'ergonomie de l'environnement intérieur sont très clairs à ce sujet : environ 60 % du transfert de chaleur entre le corps humain et l'environnement à des niveaux d'activité normaux est en fait radiatif ».
L'adulte moyen rayonne environ 150 W d'énergie, mais dans une pièce à température uniforme normale, nous récupérons environ 50 W d'énergie, ce qui entraîne une perte nette d'environ 100 W. La perte nette que vous subissez varie en fonction de la performance thermique de la maison. Si vous avez des murs et des fenêtres froids, la chaleur rayonnant de votre corps aidera à les réchauffer au détriment de votre propre confort personnel. Si les températures des surfaces de votre maison sont plus chaudes, vous vous sentirez plus à l'aise, peu importe ce que dit votre thermostat.
D'autres facteurs environnementaux, au-delà de la simple température moyenne de l'air et de la chaleur rayonnant vers et depuis les surfaces environnantes de votre maison, viendront brouiller davantage les pistes pour définir le confort ; cela inclut la vitesse de l'air (pensez au facteur de « refroidissement éolien » intérieur), l'humidité relative dans l'espace clos, la stratification (la différence de température entre vos pieds et votre tête) et la convection de l'air (mouvement de l'air causé par les différences de température).
Tous ces facteurs, et même quelques autres, affectent le confort personnel, y compris votre taux métabolique et la quantité de vêtements que vous portez.
Comment la conception du bâtiment affecte le confort :
La température de l'air affecte le confort humain ; elle fait partie de votre expérience thermique, mais son rôle prédominant est de réchauffer ou de refroidir les surfaces de votre maison. Les fenêtres représentent la surface extérieure la plus froide à l'intérieur d'une maison, c'est pourquoi les sources de chaleur sont généralement placées en dessous pour les « laver » de chaleur. Cela arrête le moteur de convection et aide à amener leur température de surface plus près de celle de notre corps. En conséquence, moins de chaleur est transférée entre nous et notre environnement, et nous nous sentons donc plus à l'aise.
Revenons à l'extérieur une seconde, cette fois près d'un feu de camp par une soirée fraîche. Vous pourriez être parfaitement au chaud, voire avoir trop chaud, jusqu'à ce que quelqu'un se place devant vous, moment auquel vous aurez instantanément froid. Cela n'a rien à voir avec la température de l'air qui vous entoure, tout est question de la chaleur rayonnant du feu qui est absorbée par votre corps. L'expérience que vous avez avec les surfaces chaudes et froides dans votre maison est la même, elle est simplement moins perceptible car les températures en jeu ne sont pas si extrêmes. Mais vous remarqueriez certainement la différence entre une fenêtre à double vitrage et une fenêtre à triple vitrage par une nuit très froide.
Malgré l'investissement monétaire que nous faisons pour acheter une maison et le temps que nous y passons, le véritable confort thermique n'est même pas sur le radar de la plupart des nouvelles maisons conçues et construites. Les murs respectent à peine les exigences minimales des codes du bâtiment, les fenêtres sont généralement à double vitrage, et un système à air pulsé ou des radiateurs électriques sont censés offrir un confort basé sur les lectures d'un thermomètre qui ne considère qu'une fraction des variables en jeu.
La bonne nouvelle est que les caractéristiques d'une maison écoénergétique et durable sont très similaires à celles d'une maison vraiment confortable : une enveloppe de bâtiment à haute valeur R, pas de ponts thermiques, une bonne étanchéité à l'air, des fenêtres à triple vitrage, un contrôle de l'humidité et un équipement de chauffage, de refroidissement et de ventilation bien conçu, pour n'en nommer que quelques-unes.
Confort thermique = efficacité et durabilité :
- Moins il y a de perte de chaleur à travers l'enveloppe du bâtiment, plus elle sera chaude, et moins de chaleur sera perdue de votre corps vers les murs et les fenêtres.
- Lorsque l'air intérieur chaud et humide entre en contact avec des fenêtres froides en hiver, il se refroidit, l'humidité qu'il contient se condense sur la fenêtre, et l'air plus frais et plus dense tombe, créant un mouvement d'air et une sensation de courant d'air. La surface intérieure des fenêtres à triple vitrage est plus chaude que celle des fenêtres à double vitrage, ce qui entraîne moins de courants d'air (voire aucun) et une perte de rayonnement réduite de votre corps, de sorte qu'il est plus confortable d'être à proximité. Le fait d'être plus chaudes signifie également qu'il y a moins de risques de condensation et de dommages dus à l'humidité sur les cadres de fenêtres et les assemblages de murs.
- Les fuites d'air provoquent des courants d'air inconfortables, mais elles permettent également à l'humidité de traverser les murs et de se condenser sur les surfaces froides à l'intérieur des murs. Les maisons étanches à l'air sont plus confortables thermiquement, plus durables et coûtent moins cher à exploiter.
- Les planchers sont le point de contact entre nous et notre maison, donc une chaleur corporelle supplémentaire est perdue lorsque nos pieds conduisent la chaleur vers un sol froid. Pour compenser les pieds froids, les gens augmentent souvent le thermostat par rapport à la température ambiante apparemment « inconfortable » de 20-21 °C. Des planchers froids dans une maison autrement chaude sont le résultat d'une isolation insuffisante ; cela signifie un taux de perte de chaleur plus élevé et des coûts de chauffage plus élevés. Il y a aussi la question de la conductivité : un plancher en bois et un plancher en béton à la même température sembleraient très différents, car le béton conduit beaucoup mieux la chaleur, ce qui le fait paraître plus chaud ou plus froid qu'un plancher en bois de même température.
- Il est important de noter que l'inclusion d'un chauffage par le sol n'est pas une raison pour moins isoler - en fait, vous devriez isoler davantage. Vous pourriez toujours être suffisamment à l'aise, mais un différentiel de température plus important entre le sol et le sol en dessous augmentera le taux de perte de chaleur et vos factures de chauffage.
Mesurer et concevoir une maison pour le confort :
Une lecture plus précise que la température de l'air pour maintenir un environnement intérieur confortable serait la TRM (température radiante moyenne), qui est une mesure exprimant l'influence des températures de surface sur le confort des occupants.
Une mesure encore plus fonctionnelle du confort thermique dans un bâtiment serait la température opérative, qui prend en compte la température de l'air, la température radiante moyenne et la vitesse de l'air. Je n'ai jamais vu un tel appareil dans une maison, mais apparemment, ils sont disponibles dans le commerce.
Le manque de véritable confort thermique dans les maisons nouvellement construites peut être facilement attribué à un problème clé : les personnes que nous chargeons de la conception. Même les entrepreneurs généraux bien intentionnés convainquent régulièrement les clients d'opter pour des enveloppes de bâtiment moins qu'idéales avec lesquelles ils sont les plus familiers, ou moins noblement, dont ils estiment qu'ils tireront le plus de profit. Cela peut également inclure des recommandations « économiques » bien intentionnées pour passer de fenêtres à triple vitrage à des fenêtres à double vitrage, et pour réduire l'isolation de la dalle du sous-sol au strict minimum.
En termes de chauffage, de refroidissement et de ventilation, la conception et le dimensionnement du système sont souvent laissés aux installateurs plutôt qu'à des ingénieurs formés dans cette discipline. Les installateurs ne sont pas formés à la conception d'un système complet de confort domestique, ils sont formés uniquement à leur installation. Ne demandez pas à votre ingénieur d'installer un système, et ne demandez pas à votre installateur de concevoir un système.
Laisser la conception du système de chauffage entre les mains des installateurs produit un résultat assez constant : des systèmes surdimensionnés pour leur espace. Et cela garantit une chose très importante (du moins pour les entrepreneurs en installation) : ils ne recevront pas d'appels de clients en colère se plaignant d'un manque de chaleur. Les propriétaires recevront plutôt de puissantes rafales d'air chaud et froid de systèmes incapables de fonctionner à leur rythme le plus efficace, car ils conditionnent un espace beaucoup plus petit que celui pour lequel ils ont été conçus.
Encore une fois, cela peut être bien intentionné, mais ce n'est pas dans votre meilleur intérêt. Un équipement de chauffage surdimensionné est plus cher à l'achat, et il démarre et s'arrête plus fréquemment au lieu de fonctionner pendant de plus longues périodes à son rythme optimal. Cela entraîne une usure supplémentaire du système, moins de confort et des coûts d'exploitation plus élevés. Ce serait comparable à la consommation d'essence supplémentaire et à l'usure des freins lorsque l'on passe d'un feu rouge à l'autre en voiture au lieu de conduire à une vitesse constante et de passer à tous les feux verts.
Un ingénieur spécialisé dans cette discipline calculera votre charge thermique en fonction de votre climat spécifique, de l'enveloppe de votre bâtiment, de son étanchéité à l'air, puis concevra un système pour répondre à ces besoins.
Chauffage radiant :
Le débat semble sans fin dans les cercles de la construction écologique sur les avantages en termes de confort du chauffage radiant, en particulier les planchers. Les murs et les plafonds peuvent également être chauffés et refroidis, c'est juste beaucoup moins courant. Des études semblent montrer qu'il n'y a pas beaucoup d'économies d'énergie signalées dans les maisons avec des planchers chauffants, malgré le fait que, en théorie, il devrait y en avoir.
Avec les planchers chauffants, la température de l'air est plus élevée au niveau du sol (là où se trouvent les gens) plutôt que la chaleur ne s'accumule près du plafond au-dessus de nos têtes (là où les gens ne sont pas), ce qui se produit avec la plupart des systèmes de chauffage où l'intention première est de chauffer l'air.
Le manque d'économies d'énergie signalées dans les maisons avec chauffage par le sol pourrait être dû au fait que les gens laissent les thermostats là où ils l'ont toujours fait et se prélassent simplement dans le plus grand confort d'un sol chaud et d'une chaleur équilibrée. S'ils n'économisent pas d'énergie et d'argent, au moins ils sont probablement plus heureux, et c'est une bonne chose aussi. Si la conception des bâtiments donnait la priorité au confort thermique des occupants, il est probable que nous verrions beaucoup plus de chauffage radiant, et certainement de meilleures enveloppes de bâtiment.
Si vous construisez une nouvelle maison sur mesure, votre meilleure chance d'obtenir un produit final confortable et efficace serait d'employer un concepteur qui privilégie la haute performance (l'expérience avec les pratiques de la Maison Passive est un plus), et de choisir un entrepreneur général qui n'entrera pas en conflit avec votre concepteur et n'essaiera pas de vous convaincre d'adopter ses propres pratiques favorites. Laissez les concepteurs concevoir et les constructeurs construire.
Approfondissez votre expertise en construction durable
Maîtriser une technique comme le confort thermique est une étape. L'adapter aux différents climats et normes de construction, que ce soit en Europe ou en Amérique du Nord, en est une autre. Explorez ces guides essentiels pour des projets réussis, peu importe votre région :
- Planchers radiants : Les avantages et inconvénients des planchers radiants chauffés à l'air.
- Maison Passive : Apprenez tout ce qu'il faut savoir sur la certification Passive House.
- Ponts thermiques : Découvrez comment éviter les ponts thermiques et les pertes de chaleur.
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