Confort thermique : pourquoi faire évoluer nos comportements ?

Il est admis, au moins depuis le premier choc pétrolier, qu’il faut isoler les bâtiments chauffés. Ceci est vrai du collectif, du tertiaire, comme de l’habitat.

Conformément aux objectifs de compenser les pertes de calories par du chauffage, tout a été fait pour favoriser la réduction de ces fuites … l’hiver.

Dans ce but les différents acteurs, en tout cas les plus influents, depuis les industriels (qui proposent des solutions) jusqu’aux organismes certificateurs (qui valident ou invalident ces propositions) en passant par les bureaux d’études (qui les prescrivent), ont mis en place des procédures d’approche et des préconisations de solutionnement… toujours dans le même sens. Tout a été organisé autour du paradigme “tripartite” : pour compenser les pertes, il faut chauffer, pour limiter les besoins de chauffage il faut limiter les pertes et, enfin, pour limiter les pertes, il faut isoler.

Hélas les choses sont rarement aussi simples qu’on les rêve. Einstein, homme de science s’il en est, mais aussi homme de bon sens, disait : “Rendez les choses aussi simples que possible, mais pas plus simples.” 

Nous pensons que le paradigme général est allé au-delà de la dernière partie de cette pensée “Einsteinienne”.

Nous allons, au fil de cet article, aborder les “simplicités” qui, peut-être, n’en sont pas ou, pire encore, ont simplement été non prises en compte, magistralement oubliées ou délaissées.

Nous nous intéresserons plus particulièrement à nos habitats, bien que, à très peu de choses près, cela s’applique aussi au tertiaire ou au commercial.

Ce qui a changé dans l’environnement des habitats

Même si ceci semble évident, il est bon de rappeler que les habitats ont évolué, les conditions climatiques ne sont plus les mêmes que celles d’il y a 30 ans ou plus, nous avons bouleversé l’environnement de nos habitats, et nos modes d’exploitation ne sont pas en reste.

Nous allons, dans la première partie de notre présentation, nous intéresser à ces évolutions. Dans les parties suivantes, nous nous attarderons sur les actions qui ont été menées et celles qu’il faudrait désormais initier.

Les agencements des habitats et les techniques constructives

Jusqu’à la révolution industrielle (pour les premières évolutions) et jusqu’aux migrations de population induites par le développement de l’industrialisation, la France était rurale.

Des murs à effet thermique de masse, la présence de fourrage dans le grenier et, parfois, la proximité d’animaux pour apporter quelques calories… les habitats étaient ainsi assez facilement maintenus à une température moyenne de 14 à 15° l’hiver. 

Ceci était obtenu avec relativement peu de combustible car les surfaces habitables par occupant étaient très petites et on pouvait compter jusqu’à 3 générations sous un même toit, chacun apportant sa part de calories.

Les premiers grands transferts des ruraux vers les manufactures se sont traduites, pour les habitats, par des cités ouvrières dont les maisons étaient souvent mitoyennes, ce qui limitait les surfaces exposées au froid l’hiver. Elles disposaient souvent d’un grenier qui, faute de contenir du fourrage constituait néanmoins un volume tampon contre le froid l’hiver et le chaud l’été.

D’évolution en évolution, nous en sommes arrivés aux maisons individuelles, chacune sur sa parcelle. La surface habitable par habitant a beaucoup augmenté (progrès, dérive ?). 

Pour disposer de cet espace habitable important à coût contenu, nos maisons sont devenues soit à combles perdus (ce qui présente l’avantage de la conservation du volume tampon mais l’inconvénient de la perte du volume exploitable du grenier car la réalisation est généralement à base de fermettes industrielles), soit à combles aménagés et, pour le coup, sans volume tampon, avec une exposition directe de la partie habitable au froid l’hiver et au rayonnement solaire l’été.

Les modes d’exploitation

Nous vivions, autrefois, beaucoup plus à l’extérieur que maintenant. Ceci est la conséquence des activités que nous menons désormais par opposition à celles pratiquées auparavant.

Il y a un siècle, la plupart des Français étaient des ruraux et leurs activités tournaient principalement autour de la production agricole, directement ou indirectement, et là où nous vivons désormais 70 % de notre temps “à l’intérieur”, inversement nos ancêtres vivaient majoritairement à l’extérieur.

Ils étaient plus aguerris que nous à l’acceptation des températures ambiantes extérieures.

Leurs activités étaient beaucoup plus physiques que maintenant, ce qui limite les besoins de faire appel à l’extérieur pour maintenir le corps à la température de 37,5° et ce qui consomme les calories engrangées pour “alimenter la chaudière interne” (probablement une des raisons de bien moindre surpoids à ces époques, mais ceci est un autre sujet…).

Nous nous sommes habitués à des températures ambiantes plus élevées l’hiver et nous aspirons à des ambiances plus “tempérées” l’été.

L’environnement

La forêt a crû en surface mais les arbres y sont concentrés dans ces espaces dédiés.

Par opposition, autrefois les campagnes étaient souvent parsemées de haies bocagères et les arbres étaient ainsi beaucoup plus disséminés. 

Qui dit arbre dit évapotranspiration, qui dit évapotranspiration dit consommation de calories, qui dit consommation de calories dit rafraîchissement…

Nous avons concentré les habitats dans les villes ou cités habitables, nous avons transformé les terres agricoles en surfaces bétonnées ou bitumées, nous avons créé ce qu’on appelle “les îlots de chaleur” et … nous nous plaignons qu’il fait chaud l’été !

Nous avons consommé et continuons à consommer de façon déraisonnable des ressources fossiles, soit  directement par la combustion d’énergies pour le chauffage ou nos déplacements et autres actions ; soit indirectement pour la fabrication de tous les équipements pour … nous chauffer, nous déplacer, nous équiper de systèmes sophistiqués de gestion de nos habitats, nous faciliter la vie au quotidien (ou tout au moins le croyons nous …).

Toutes ces consommations ont libéré et continuent de libérer des Gaz à Effet de Serre (GES), lesquels contribuent au dérèglement climatique qui tend à faire augmenter les températures globales et moyennes.

Les saisons

Nos impacts sur le climat tels que décrits ci-avant ont, pour le moins, participé à l’évolution des saisons, entre autres aux plans thermique et pluviométrique.

L’hiver

Les hivers sont désormais, en moyenne et selon les régions, moins longs et moins froids, ce qui n’empêche pas des pointes épisodiques de froid.

Par contre ils sont plus pluvieux, encore que … tel que nous l’avons vu l’hiver 2018/2019, des exceptions soient possibles.

L’été

Les étés sont déjà devenus beaucoup plus chauds qu’il y a seulement quelques décennies ; d’année en année, de mois en mois, nous battons sans cesse des records, tant en pics de chaleur qu’en nombre et durée des vagues caniculaires… et il semble que nous n’en soyons qu’aux débuts.

Les changements sont de plus en plus évidents et, y compris ceux qui réfutent l’idée même de la responsabilité humaine, tout le monde désormais, quasi unanimement, admet que le climat évolue avec des températures à la hausse.

Il est, de même, assez évident que cette tendance va s’accentuer.

Les étés sont également de plus en plus secs et la disponibilité de l’eau a été très préoccupante en de nombreux points du territoire l’été 2019, avec de nombreuses restrictions d’usage même en des lieux qui passaient, il n’y a pas si longtemps, pour des réserves d’eau. C’est le cas de la Creuse, qui a pourtant, à certaines époques, été qualifiée de château d‘eau régional !

Ce qui a été induit sur les habitats 

Dans un premier temps, alors que nous voulions bénéficier de meilleures conditions de vie, nous avons tout misé sur l’isolation toujours plus poussée de nos habitats, avec pour objectif de les maintenir à une température confortable (souvent très supérieure à 20°, donc au-delà de la préconisation de 19°).

Cette température élevée étant le moyen le plus simple de compenser le critère N° 1 de ressenti de confort, l’humidité relative, laquelle est couramment ressentie “confortable” aux environs de 55 %.

Nous avons agi et continuons à agir en préconisant des épaisseurs d’isolation toujours plus importantes, avec pour objectif, très louable par ailleurs, de consommer le moins possible d’énergie pour chauffer… comme si nous disposions de ressources illimitées pour produire les matériaux d’isolation !

Est-il logique d’agir ainsi ?

Il est couramment admis chez les thermiciens et autres techniciens de l’isolation et donc de la maîtrise des flux de calories qu’avec une résistance thermique de 4, on a atteint 80 % des économies effectivement réalisables ou, quoi qu’il en soit, qu’il serait sage d’économiser.

En effet, chaque centimètre d’épaisseur d’isolant mis en œuvre joue un rôle réducteur des fuites initiales.

Partons du postulat d’un isolant qui, pour 1 centimètre, arrêterait 10 % des fuites,

les fuites étant initialement de 100 calories qui traversent la paroi.

Le 1er centimètre “traite” 10 calories, en restent donc 90 qui passent.

Le 2ème centimètre arrête 10 % des 90 calories résiduelles après le travail du 1er centimètre, soit 9, avec donc un nouveau résiduel de 81 calories, le 3ème correspond au traitement de 10 % des 81 calories résiduelles précédentes, soit 8,1, ce qui engendre un nouveau résiduel de fuites de 72,9 calories… Et ainsi de suite, ce qui met en évidence que le 8ème centimètre est 2 fois moins efficace dans l’absolu que le 1er, que le 15ème l’est 5 fois moins et le 21ème le sera, lui, 8 fois moins avec une économie de 1,25 calorie, soit 1,25 % des fuites initiales de 100 calories !

Point important de l’exemple ci-dessus (par ailleurs très proche des performances d’un isolant disposant d’un lambda de 0,040) : 80 % des fuites auront été traitées avec 15 cm d’isolant (pour un R de 4 avec un isolant doté d’un lambda de 0,040, il faudrait 16 cm d’épaisseur ; pour un R de 6, il faudrait 24 cm de ce même isolant).

Est-il logique d’augmenter les épaisseurs au-delà d’un R de 4 et ainsi chercher la performance pure au prix d’une consommation qui ne sera pas amortissable au vu des économies réelles engendrées ?

Pour en finir avec les chiffres, toujours selon l’exemple ci-dessus : 

• R = 4 permettrait d’économiser 81,47 calories, soit 81,47 % des fuites,
• R = 6 permettrait d’en économiser 92,02, soit (92,02 – 81,47) = 10,5 calories de plus,
• le passage d’un R = 4 à R = 6, soit 50 % plus épais, permettrait d’économiser … 10 % des fuites …

Vu sous cet angle, non, il n’est absolument pas logique de pousser ainsi le raisonnement à l’extrême. 

Est-il soutenable d’agir ainsi ?

Si nous disposions de ressources de façon illimitée, si l’énergie nécessaire à la fabrication et à la mise en œuvre des matériaux isolants ne nous était pas comptée, si les épaisseurs de plus en plus importantes n’impliquaient pas des effets secondaires eux aussi délétères, alors nous pourrions ne pas nous limiter mais…

Car il y a des “mais” :

• la fabrication d’isolants minéraux nécessite de l’énergie pour transformer les roches en filaments, pour lier les fibres entre elles afin d’en faire des laines minérales,
• la collecte en vue du recyclage de ces laines minérales nécessite également beaucoup d’énergie au plan des transports entre autres,
• les isolants pétrochimiques sont fabriqués à partir d’une ressource fossile, le pétrole,
• leur recyclage sera extrêmement complexe (celui du polystyrène autant que celui du polyuréthane, sont, de fait, impossibles ou, à tout le moins, irréalistes tant économiquement qu’en terme de main d’œuvre nécessaire à la collecte),
• les laines de bois nécessitent également de l’énergie et le bois n’est pas disponible à l’infini lui non plus,
• la ouate de cellulose est limitée dans les volumes de production du fait de la disponibilité nécessaire de papier ou de la fabrication de papier en amont,
• les fibres de foin, de chanvre, de lin, de coton sont, de facto, elles aussi limitées en terme de volume,
• les épaisseurs importantes nécessitent, à surface habitable identique, plus de matériaux pour la structure,
• les volumes à recycler seront plus importants …

… Tout cela car nous souhaitons, égoïstement, disposer d’un confort supérieur à ce que la sagesse nous imposerait de ne pas dépasser.

Et demain ?

Il est vrai que de nombreuses bâtisses ultra performantes sont remarquables.

Elles ont nécessité beaucoup de ressources, tant en énergie qu’en matériaux et équipements, eux aussi très gourmands, pour la réalisation des travaux visant à ces performances remarquables.

En agissant ainsi nous avons, de fait, opéré comme si rien ne nous était compté, comme si tout nous était permis !

Il est frappant que ces bâtiments sont souvent qualifiés de “durables”, qu’ils s’inscrivent dans des objectifs clairement orientés vers le durable, mais, aurait-t-on oublié ce que veut dire “développement durable” ?

Développement durable

Bien que pour le moins réticents sur cette notion de “développement durable”, bien que considérant que ces deux termes “développement” et “durable” sont antinomiques, pour les tenants de ces concepts, rappelons en le fondement :

« Un développement durable doit répondre à nos besoins présents, sans que cela empêche les générations du futur de répondre aux leurs » !

La disponibilité des matériaux et les conditions économiques

Hélas, nous le regrettons mais force est de le constater : nous ne disposons pas de ressources de façon illimitée !

Nous sommes plus informés des réserves d’énergie fossile que de celles d’autres ressources telles que les métaux, sans oublier celle du sable, ce qui ne signifie pas que ces dernières soient pour autant illimitées.

Pic de Hubbert

Le concept du pic de Hubbert est connu pour avoir été initié par son inventeur Marion King Hubbert, employé de l’American Petroleum Institute en vue d’analyser les réserves américaines de pétrole. 

Même si le concept porte en lui une part d’approximation, il permet néanmoins d’apprécier, au plus juste espère-t-on, le moment où la moitié des ressources ont été consommées et que, inexorablement, il en sera produit de moins en moins.

La conséquence immédiate est qu’alors la demande et la disponibilité se croisent :

• avant de l’atteindre, on propose (ou on peut proposer) plus que ce qui est acheté,
• après l’avoir franchi, on consomme plus que ce que la ressource et son exploitation permettent de fournir et, par voie de conséquence, plus ou moins rapidement, la disponibilité devient critique.

Criticité

Cette théorie est à l’origine d’un autre concept, la criticité : il s’agit du moment où, bien qu’encore disponible, la rareté grandissante ou l’augmentation du coût d’exploitation d’un matériau (minéraux plus rares, plus difficiles à extraire, avec concentration moindre lors de l’extraction…) rendent son achat critique.

Dit autrement et plus simplement : il y en a encore mais économiquement, il devient trop cher…

Ce principe ne s’applique d’ailleurs pas qu’à ce qui est fossile.

Un exemple très simple étant le bois de chauffage : ressource éminemment renouvelable et pourtant soumise à la loi de l’offre et de la demande pour son prix de marché ; idem pour les légumes : lorsqu’ils sont issus de pleine terre et arrachés à la demande (carottes par exemple) et qu’il gèle de façon prolongée, leur prix augmente…

Les générations futures

Comme évoqué ci-avant, si nous pouvons, légitimement, nous orienter vers un confort le meilleur possible pour nos habitats actuels, nous devons aussi veiller à laisser la possibilité aux générations futures de vivre, elles aussi, dans un confort correct.

Attendu que rien n’est éternel, attendu que l’économie circulaire, aussi beau que soit cet autre concept, n’est pas possible à 100 %, il nous faut accepter l’idée que nos beaux agencements et équipements, low-techs ou high-techs, surtout les high-techs d’ailleurs, ne seront pas éternels et qu’il faudra, a minima les entretenir, au pire les changer… 

Il nous faut aussi prendre en compte la véritable durabilité, pas celle du développement durable mais celle des performances conservées la plus longue possible.

Ceci est vrai de tous les matériaux et matériels ou équipements utilisés pour nos habitats, en construction et en rénovation. Les isolants n’y échappent pas.

Nous aborderons ces points dans d’autres articles mais pouvons, d’ores et déjà, donner des pistes : les plus durables, ceux qui, intrinsèquement, répondent au maximum de performances selon divers critères, sont issus du règne végétal (vidéo).

Pour le dire simplement : “faisons en sorte que nos bons plaisirs d’aujourd’hui ne soient pas leurs galères de demain) !

Les moyens d’opérer autrement

En restant sur le paradigme tripartite actuel décrit ci-avant, nous commettons au moins 3 erreurs :

1. La confusion entre température ambiante et confort.
2. Laisser croire que l’idéal serait de chauffer en isolant le plus possible afin de tendre vers une consommation la plus faible possible présuppose de s’appuyer sur des réponses très pointues aux contraintes techniques et aux règles physiques de migration des calories. Ceci implique souvent de faire appel à des équipements et installations très sophistiqués, nécessairement coûteux en énergie grise et en ressources et, vu leur complexité, généralement plus fragiles et, souvent, moins durables dans leur efficacité optimale que d’autres plus simples.
3. Très souvent les matériaux ou équipements très pointus génèrent des effets secondaires qu’il faudra traiter ou qui impacteront le confort, la sécurité ou la salubrité.

(par exemple, les isolants les plus performants sont généralement d’origine pétrochimique et peu à pas ouverts à la perspirance. Ils sont, entre autres inconvénients, plus “délicats” face aux montées en température, soit en brûlant, soit soumis à la catalyse du fait de la proximité de flammes)

Changements de comportements

Il serait infiniment plus raisonnable d’accepter un peu moins de chaleur à l’intérieur, compensable en terme de confort par plus d’efficacité aux plans de la gestion de l’humidité relative, plus d’inertie, plus de déphasage (vidéo), une effusivité des parois plus performante, un chauffage par rayonnement.

Nous y perdrions peu en confort et nous pourrions compenser cette faible perte par un comportement à l’exploitation plus vertueux (un peu plus habillés à l’intérieur, limitation de nos émissions de vapeur d’eau …).

Nous y gagnerions en économie de ressources et donc en capacités préservées pour des travaux futurs et/ou pour les générations futures.

Sélection d’isolants globalement plus performants

Au lieu de tout miser sur le lambda et sur le cumul d’épaisseurs d’isolants avec l’espoir que leurs lambdas s’additionnent, nous avons tout à gagner à changer nos critères de sélection des isolants.

Rappel des qualités requises

Nous avons listé et développé les diverses qualités qui nous semblent primordiales pour la sélection du ou des isolants qui seront retenus.

Deux articles ont été publiés ici à ce sujet. 

Le premier présente :

• la chaleur spécifique (joules nécessaires pour faire croître la température de 1 kg d’une matière de 1 kelvin),
• la densité de mise en œuvre (pour l’inertie et le déphasage),
• le déphasage (temps nécessaire pour qu’une calorie traverse un élément),
• en plus des qualités ci-dessus, on y trouve aussi la description de la convection, du rayonnement et de la conduction.

Le deuxième article présente :

• la diffusivité (stockage et déplacement des calories à l’intérieur d’un matériau),
• l’effusivité (capacité à capter les rayonnements et à les renvoyer par d’autres rayonnements),
• la réflexion physique, le réfléchissement (capacité à renvoyer le rayonnement),
• la perméance (capacité d’un matériau à “conduire” l’eau),
• la sorption et la désorption (capacité d’un matériau à accumuler de l’eau et à la restituer à son environnement proche),
• le lambda (volume de fuite de calories au travers d’un matériau).

Les isolants présentent tous des caractéristiques différentes dans chacun de ces domaines, toutes ces caractéristiques présentent de l’intérêt, ces intérêts peuvent parfois se cumuler.

Il est important de tenir compte de chacun d’eux en fonction des contraintes imposées ou des objectifs recherchés.

Autre orientation

Il est toutefois possible d’améliorer les performances d’un bâti en ne misant pas seulement sur l’isolation mais en combinant avec d’autres actions.

L’option “tout sur l’isolation” est à réserver là où rien d’autres ne peut prendre le relais, par exemple dans l’épaisseur de “toits en rampant”.

Pour d’autres parois, tout particulièrement pour les murs des habitats anciens, d’autres options sont possibles, entre autres le travail avec des parements à forte émissivité.

Conclusion

Notre aspiration au confort thermique, aussi légitime qu’elle puisse nous sembler, peut-elle justifier des excès de plus en plus courants ?

Car, il faut bien l’avouer et tel que nous l’avons développé ci-avant, si un R de 4 permet de réduire les fuites d’une paroi de 80 %, en quoi est-il juste de pousser le R à 6 pour réduire les fuites d’origine de seulement 10,5 % supplémentaires ?

Dit autrement, est-il juste d’augmenter l’épaisseur d’une isolation de 50 % pour gagner tout juste un peu plus de 10 % de performance ?

Seules la dépense sans compter d’espèces sonnantes et trébuchantes,  la mise à disposition illimitée de matériaux, la certitude d’une durabilité plus grande de tels traitements pourraient justifier de cette recherche forcenée de performance.

Si chacun peut dilapider son argent comme bon lui semble, si, en plus, cela permet de créer de l’emploi, pourquoi pas !

Mais que penser de la disponibilité des matériaux et des ressources pour réaliser des travaux poussés à l’extrême, au risque d’en priver les générations futures, pour jouir d’un confort que nous estimons légitime ?

Clairement,  rien ne justifie de tels excès, si ce n’est pour certains de ne pas avoir appréhendé tous les aspects de leurs choix et pour d’autres de flatter leur égo.

Il semble plus raisonnable de chercher la bonne position du curseur entre peut-être un peu moins de confort mais beaucoup plus de résilience pour le futur.

Crédits Photos : Papafox, Peggychoucair, AKuptsova, stafichukanatoly de Pixabay et Ogan sur Wikimedia

La lettre d'information de Claude Lefrançois, alias Papy Claude

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