En région tropicale, il existe deux manières d'établir un excellent confort thermique dans l'habitat :
Toutefois, la climatisation naturelle est préférable au climatiseur pour au moins trois raisons :
CLIMATISATION NATURELLE
Principe de la climatisation naturelle
Un climat tropical humide se caractérise par une température relativement élevée et une grande humidité . C'est la combinaison de ces deux facteurs qui est à l'origine de la sensation d'inconfort. Néanmoins, ce type de climat est agréable à l'extérieur, à l'ombre et sous une brise légère. L'objectif de la climatisation naturelle est de recréer à l'intérieur des conditions de confort thermique similaires.
Pour reproduire ces conditions thermiques idéales, deux écueils doivent être évités :
Aussi une bonne conception architecturale doit-elle reposer sur deux principes fondamentaux :
Quelques chiffres
Les trois fonctions de la ventilation
Selon son débit, la ventilation naturelle peut assurer trois fonctions :
La ventilation optimale de confort, sans gêne pour les occupants (pas d'envol des feuilles de papier, etc), est de l'ordre de 1 m/s. Au-delà, le bénéfice de confort thermique est moindre compte tenu des gênes occasionnées.
VITESSE D'AIR : 1 m/s => 3 A 4°C de fraîcheur
Un débit jusqu'à 30 volumes/heure, nécessaire à l'évacuation de la chaleur, est facilement obtenu par l'ouverture des baies, sans conception particulière du local. Par contre, l'obtention d'une ventilation naturelle développant les vitesses d'air indispensables au confort thermique des occupants est plus difficile et nécessite une conception appropriée du bâtiment.
Les critères de la ventilation
Ventiler un local en utilisant le vent consiste à utiliser la différence de pression existant entre les différents murs d'un local, la circulation d'air s'établissant entre les ouvertures. Deux types de paramètres régissent les courants traversants :
Les meilleurs résultats sont obtenus :
S'adapter aux contraintes
Profil des vents
Les alizés sont le principal potentiel de vent en région tropicale (vent de secteur Est). Ils peuvent être complétés par de petits vents thermiques comme le vent de la terre et de la mer. Excepté les zones protégées ou très urbanisées, le potentiel de vent est généralement suffisant pour établir une bonne ventilation. Le vent atteint généralement son maximum d'intensité aux heures les plus chaudes, c'est-à-dire au moment où il est le plus utile. La nuit, le vent est plus faible. Ce n'est nullement gênant dans la mesure où les besoins en ventilation sont plus faibles.
Sites venteux
Ils se situent généralement en bord de mer ou en milieu dégagé. Une bonne conception doit amener un profil de vitesse de l'ordre de
1 m/s aux heures les plus chaudes.
Il existe des moyens de réguler la vitesse d'air à l'intérieur des locaux : les lames orientables. Celles-ci protègent du soleil et
offrent la possibilité de moduler la ventilation par l'inclinaison des lames. Thermiquement, le meilleur matériau pour ces
lames est l'aluminium.
Autres cas
En zone urbaine dense ou dans tous les sites confinés ou soumis à la pollution et au bruit, il est illusoire de compter sur une bonne ventilation des locaux. Si l'obtention d'une ventilation de confort paraît hors de portée, il est toujours possible d'évacuer la charge thermique. Pour pallier l'insuffisance de vitesse, il existe un moyen peu coûteux : le brasseur d'air.
Un brasseur d'air est toujours préférable à un climatiseur : sa consommation est bien moindre.
Orientation et dimension des ouvertures
Deux phénomènes antagonistes interviennent pour le dimensionnement des ouvertures. En effet, un accroissement des dimensions des baies entraîne :
Il en va de même quant à l'orientation du bâtiment : l'orientation la plus favorable à la ventilation est également la plus exposée au soleil.
Orientation nord/sud
Le potentiel de ventilation est moindre qu'en direction est/ouest, mais l'exposition solaire des ouvertures est nettement moins importante. De plus, il est facile de protéger du soleil les ouvertures nord/sud. Des baies couvrant 40 à 60% des façades sont un bon compromis pour une ventilation satisfaisante.
Orientation est/ouest
C'est la meilleure orientation pour mettre à profit les vents dominants pour ventiler la maison. Mais l'exposition solaire des ouvertures est 2 à 3 fois plus importante qu'en direction nord/sud et est difficile à protéger. 30% de surface d'ouverture sont un optimum raisonnable permettant une bonne ventilation. Mais, pour éviter les risques de surchauffe, des protections solaires spécifiques doivent être prévues.
Questions/réponses
La ventilation nocturne est-elle indispensable ?
Cela dépend de la structure du bâtiment.
Pour les bâtiments légers, de faibles débits d'air sont suffisants pour deux raisons :
Dans le cas de bâtiments lourds, du fait du stockage thermique pendant la journée, une ventilation nocturne s'avère nécessaire pour les refroidir. Des débits moyens de l'ordre de 30 volumes/heure sont suffisants. Cela impose la contrainte de l'ouverture des baies la nuit, ce qui ne va pas toujours dans le sens des habitudes établies...
Les cloisons intérieures sont-elles un frein à la ventilation ?
Les cloisons ne constituent réellement une entrave à la circulation de l'air que lorsque la perméabilité (pourcentage d'ouverture) des cloisons intérieures est inférieure à la perméabilité des façades. Dans le cas d'une perméabilité égale, la perte de ventilation est relativement faible : environ 15 % comparativement à un local sans cloison.
Comment dimensionner la ventilation des combles ?
La ventilation des combles permet d'évacuer plus de 30 % de la charge solaire reçue par la toiture. Pour cela une ventilation de 30 à 40 volumes/heure est nécessaire. Pour le dimensionnement des ouvertures, on peut, dans le cas d'un bâtiment à un niveau, s'inspirer des ratios suivants :
Implantation du bâtiment
Dans les climats chauds, la conception architecturale doit mettre en oeuvre toutes les opportunités :
Pour les bâtiments neufs, orienter le bâtiment de façon à réaliser une bonne exposition solaire du bâtiment. L'axe longitudinal du bâtiment doit être Est/Ouest (façades principales au nord et au sud).
CLIMATISATION ARTIFICIELLE
Dans les régions tropicales humides, la croissance du parc des matériels de conditionnement d'air est importante. La diffusion rapide de ces équipements gros consommateurs d'énergie électrique pose toutefois quelques problèmes. Le bilan énergétique s'alourdit, augmentant les importations pétrolières lorsqu'on n'utilise pas les énergies renouvelables.
Quelques chiffres éloquents…
Saviez-vous que le climatiseur est l'équipement le plus consommateur d'électricité ? Une chambre d'hôtel, un grand bureau, c'est 1 à 5 MWh/an de consommation électrique !
Les déterminants de la demande en climatisation sont liés :
Choix d'une installation
La climatisation artificielle contrôle à l'intérieur des locaux la température et l'humidité de l'air. Ce résultat est toujours obtenu
par extraction de chaleur et pulsage de l'air traité (refroidi, déshumidifié, chauffé, purifié).
Dans le secteur tertiaire, on devrait utiliser essentiellement des installations de climatisation centralisée.
Pour les particuliers, l'utilisation de climatiseurs de type Inverter s'impose.
Alors, comment choisir une installation ?
Il n'existe pas de méthodologie absolue. Le choix d'une installation de climatisation dépend de la particularité du projet, des exigences du client, du budget... Parmi les solutions proposées, toutes ne sont pas équivalentes, notamment d'un point de vue de la consommation énergétique (par exemple, les installations de type Inverter consomment nettement moins d'énergie que les installations classiques).
Quel critère de choix retenir ?
Le coût global, un excellent critère
L'aspect financier est souvent prédominant dans la prise de décision. L'examen du prix d'achat matériel doit impérativement être complété
par les frais d'entretien et d'exploitation. Avant de fixer son choix, une analyse complète du coût global sur plusieurs années est la
meilleure solution pour optimiser les différents budgets.
Les frais d'exploitation (consommation électrique) sont de très loin le poste le plus important devant le prix d'achat initial et les frais
de maintenance.
C'est pourquoi il est TOUJOURS préférable d'investir sur du matériel performant et de qualité, même plus cher en coût
d'achat initial mais infiniment plus rentable à l'usage.
Une installation adaptée
Adopter un comportement rationnel !
Réglage des valeurs
A quelle valeur régler les niveaux de températures et d'humidité ?
Un écart de plus de 8°C entre l'intérieur et l'extérieur est reconnu non souhaitable : sensation de chaud et de froid, rhume... II y a
intérêt à régler la température à une valeur la plus élevée possible, compatible avec un bon confort. 25°C est un bon compromis, une
température plus basse ajoute peu à l'amélioration du confort thermique.
Par ailleurs, une différence de 1°C dans la valeur de température a des répercussions importantes sur la consommation d'énergie
(compter 10 à 20% d'économie d'énergie pour une valeur passant de 24°C à 25°C.
L'intermittence
Le fonctionnement intermittent de la climatisation (par programmation) est une façon rationnelle de gérer l'installation. L'arrêt nocturne d'une climatisation de bureaux réduit la consommation d'environ 20%.
Contrôle du renouvellement d'air
A l'opposé des pratiques en climatisation naturelle, la ventilation des pièces doit être réduite au taux minimal hygiénique de renouvellement d'air (1 volume/heure ou plus selon le nombre d'occupants).
Inutile de faire fonctionner la climatisation lorsque toutes les portes et fenêtres ne sont pas fermées.
En effet, la ventilation est une source d'apports calorifiques non négligeables : température élevée de l'air extérieur, déshumidification de l'air. Un taux de renouvellement d'air de 1 volume/heure représente déjà plus de 10% des apports totaux d'un local. Un taux de 5 volumes/heure peut faire doubler la consommation du climatiseur. Il est donc nécessaire de contrôler très exactement le renouvellement d'air en veillant à :