Quelles stratégies, Quelles actions ?

Contrôler les gains solaires

L’apport de chaleur du soleil qui traverse les vitres est la principale cause de surchauffe dans les classes. La fenêtre est essentielle pour le confort visuel (lumière naturelle, vue…), mais il faut prendre certaines précautions pour contrôler les apports solaires.

Les simulations ont été réalisées sur 32 cas, avec des variations des paramètres influençant les gains solaires. Chaque point des graphes correspond à la moyenne des résultats de simulations avec un seul paramètre fixé.

Ce graphe montre donc que les paramètres qui influencent le plus fortement la surchauffe sont, dans l'ordre :

  • la surface de vitrage (de 20 % à 50 % de la façade);
  • le facteur solaire du vitrage (de 0.4 à 0.6);
  • l’orientation

L’orientation des classes à l’Est est la plus défavorable, ce qui est lié aux horaires d’occupation. La fin des cours est assez tôt dans l’après-midi et il n’y a pas d’occupation le mercredi après-midi.

 

 

 

Modèle sur lequel la simulation des différentes variantes a été réalisée, à l’aide du logiciel Energy+.

Limiter la surface de fenêtre

C’est la manière la plus simple de limiter les gains solaires. La surface de fenêtre doit permettre un éclairage naturel suffisant, et la vue sur l’extérieur pour les occupants, mais quand ces deux paramètres sont assurés, les surfaces vitrées supplémentaires ont plus d’impacts négatifs que d’impacts positifs. En particulier, les allèges vitrées (parois en dessous des fenêtres) doivent être évitées.

Modifier ou supprimer la surface vitrée peut se faire en conservant les baies par l’intégration de panneaux opaques dans les châssis. Les panneaux placés seront isolés. Dans le cas d’une rénovation de la façade, les baies peuvent être modifiées pour permettre une isolation optimale des parties rendues opaques.

 

panneau fenêtre

remplacer les vitrages par des panneaux opaques, pour une partie ou pour la totalité de la baie

Choisir des vitrages avec un facteur solaire faible

Si les châssis / vitrages sont remplacés, le choix des vitrages avec un facteur solaire faible permet de limiter les risques de surchauffe.

plus d’info dans "Je rénove les fenêtres"

Si les vitrages ne sont pas remplacés, il existe des solutions de type film adhésif qui permettent de réduire les gains solaires de vitrages existants. Ces films fonctionnent soit par réflexion, la fenêtre a alors un aspect « miroir », soit par opacification, le film est en fait constitué de nombreux micro-points opaques. La vue à travers la fenêtre est donc légèrement modifiée.

 

Fenêtres de l'Institut Ste Marie de Rèves - vue d'ensemble   Fenêtres de l'Institut Ste Marie de Rèves - détail

À l’institut Ste Marie de Rèves, pour lutter  contre les surchauffes, certaines fenêtres ont été remplies par des panneaux opaques et les impostes ont été équipées de vitrages avec des micro-points, limitant les gains solaires.

 

 

Installer des protections solaires

Les protections solaires sont placées à l’extérieur et arrêtent les rayons du soleil avant qu’ils n’atteignent le vitrage. Elles permettent ainsi de réduire fortement les gains solaires.

Pour les orientations proches du Sud, on peut envisager des protections fixes de type auvent.

graphe

Effet d’un auvent sur la surchauffe, dans le cas d’un modèle basse énergie, avec 50 % de la façade constituée de fenêtres équipées de double vitrage avec un facteur solaire de 0.6

On voit que la présence d’un auvent, même limité a un impact important. L’orientation S-E, la plus défavorable sans protection solaire, devient très similaire à l’orientation S-O quand la fenêtre est équipée d’un auvent.

 

 

panneaux solaires auvents

Ecole Painlevé à LilleInstallation de panneaux solaires avec une fonction de protection solaire (école Painlevé à Lille)

Pour les orientations Est et Ouest, seules les protections solaires verticales peuvent protéger efficacement de la surchauffe.

impact protection solaires

Effet d’une protection solaire de type screen sur la surchauffe, dans le cas d’un modèle basse énergie,avec 50 % de la façade constituée de fenêtres équipées de double vitrage avec un facteur solaire de 0.6

  type 1
serge blanc
type 2
serge gris
solar transmittance 0,205 0,071
solar reflectance 0,665 0,19
visible transmittance 0,199 0,054
visible reflectance 0,3 0,3

long wave emmissivity

0,9 0,9
long wave transmitance 0 0,9

 

Les stores sont très efficaces pour lutter contre la surchauffe. Ils peuvent être manuels, mais nécessitent toujours d’être remontés en cas de grands vents. Cette contrainte mène souvent à une mécanisation des stores.

Il en existe de différents types :

  • Les screens : écrans textiles enroulables, dont l’opacité est déterminée, mais varie fortement d’un produit à l’autre. Ils peuvent être baissés complètement ou partiellement
  • Les stores à lamelles, en général réalisées en aluminium. Ils peuvent être baissés complètement ou partiellement. La possibilité (éventuelle) de modifier l’inclinaison des lamelles permet de moduler la protection solaire pour maintenir la vue ou pour occulter complètement le local.

L'enclenchement automatique des stores est basé sur trois critères :

  • la température intérieure
  • l’ensoleillement sur la façade
  • les conditions de vent

Une dérogation manuelle est toujours possible. La détermination des températures et des niveaux de rayonnements solaires qui enclenchent la descente du store peut être optimisée en fonction de chaque bâtiment. Il est essentiel de bien réfléchir la régulation avec l’entrepreneur et le concepteur, et de prévoir des ajustements pendant la première année d’utilisation.

Les protections solaires des fenêtres orientées au Nord sont rarement justifiées.

Plus d’info sur les protections solaires

Attention, les protections solaires ont des impacts sur le confort visuel :

  • Ils offrent une solution en cas d’éblouissement
  • Ils réduisent la quantité de lumière naturelle qui pénètre dans le local. Il faut donc qu’ils ne soient baissés que quand c’est nécessaire sinon, on se prive de l’éclairage naturel gratuit et optimal pour les élèves.

 

Les protections solaires fixes – auvents :

  • robustes
  • économique
  • efficace pour les orientations proches du Sud
  • pas d’impact sur la vue
  • impact sur l'aspect de la façade

Les protections solaires mobiles type screen ou lamelles :

  • efficaces pour toutes les orientations
  • coûteux
  • doivent être relevés en cas de vents forts
  • mécanisation presque impérative
  • ajustement des réglages à prévoir pendant la première année

 

 

J’assure une possibilité de ventilation intensive

On l’a vu, la surchauffe dans les classes dépend fortement des gains solaires. Dans des bâtiments performants, il peut y avoir des problèmes de surchauffe même s’il fait frais dehors.

Ouvrir les fenêtres permet alors de rafraîchir facilement la classe, c’est la ventilation diurne.

La ventilation nocturne permet de rafraîchir le bâtiment pendant la nuit. Elle est surtout pertinente dans les bâtiments qui ont une forte inertie (murs, planchers lourds).La chaleur stockée pendant la journée dans la masse du bâtiment peut alors être évacuée pendant la nuit. Une ventilation nocturne peut être réalisée via la ventilation mécanique double flux, au débit de ventilation hygiénique.

La ventilation intensive des classes

Pour la ventilation diurne :

  • Toujours prévoir des fenêtres qui peuvent s’ouvrir dans les classes, en position oscillante, si possible en  hauteur, si possibles sur plusieurs façades, avec plusieurs positions de réglage et qui ne posent pas de problème de sécurité (effractions).
     
  • Prévoir si possible, une possibilité de ventilation transversale ou avec un effet de cheminée sur l’ensemble du bâtiment.
     
  • Sensibiliser les utilisateurs à l'ouverture des fenêtres autour de 22 °C.  Équiper les classes d'un thermomètre.

Pour la ventilation nocturne :

  • Prévoir, dans la régulation de la ventilation mécanique (simple flux ou double flux), la possibilité de ventilation nocturne pour la période estivale. L’idéal étant de conditionner la ventilation nocturne à des seuils de température intérieure (Arrêt de la ventilation nocturne quand la température intérieure des classes est à 19 °C ou 20 °C).

Plus d’info dans "J'installe un système de ventilation"

Je limite les gains internes

Les gains internes sont principalement liés :

  • Aux occupants. Dans la répartition des classes, en début d’année, il est judicieux d’attribuer les classes qui ont tendance à surchauffer aux plus petits groupes.
     
  • À l’éclairage : Réduire la puissance de l’éclairage artificiel permet non seulement des économies d’énergie, mais aussi la réduction des émissions de chaleur dans les locaux. Un aspect essentiel pour lutter contre la surchauffe.
     
  • Aux autres équipements, comme les ordinateurs, imprimantes… Les locaux informatiques sont donc très sensibles. Investir dans des équipements peu énergivores et organiser la coupure des équipements en dehors des périodes d’utilisation permet de réduire leur impact sur les surchauffes.

 

 


ventil

Ventilation naturelle transversale, due à différence de pression entre les façades. Nécessite un transfert d’air entre les locaux, et donc, des ouvertures entre les classes et le couloir. Dépend des conditions de vent à l’extérieur.
 

ventil

Ventilation naturelle par effet de cheminée, due à la différence de pression entre les ouvertures basses et les ouvertures hautes. Nécessite un transfert d’air entre les entrées d’air basses et l’évacuation d’air haute, horizontalement et verticalement. Dépend des conditions de températures intérieure et extérieure.

 

 

 

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