Refroidissement Passif : Cela Peut Se Faire Sans Climatisation

Lorsque les rayons du soleil ‘enflamment’ la terre et brûlent tout sur leur passage pendant des jours, et que les vagues de chaleur augmentent les températures de plusieurs degrés au-dessus du maximum habituel, les appartements, maisons et espaces commerciaux peuvent être refroidis sans climatisation – grâce au refroidissement passif. Le refroidissement passif comprend le chauffage par le sol, les pompes à chaleur, le stockage de glace et les systèmes modernes de refroidissement et de chauffage basés sur des sources d’énergie renouvelables, ainsi que la construction intelligente allant de la conception de nouveaux quartiers ombragés par la verdure à l’utilisation de nouveaux matériaux. Les bâtiments dans le monde consomment aujourd’hui un tiers de l’énergie totale utilisée et émettent 39 pour cent des émissions de carbone, et compte tenu de l’augmentation de la population mondiale, une augmentation de la part des bâtiments dans la consommation d’énergie et les émissions de carbone est attendue.

Les climatiseurs aggravent la situation

La scientifique Alexandra Rempel des Études Environnementales à l’Université de l’Oregon étudie des modèles de conception de bâtiments avec refroidissement passif sans l’utilisation de climatiseurs et affirme que la température peut être abaissée grâce à l’ombre des arbres, aux matériaux de construction et à la ventilation, réduisant ainsi la charge sur le réseau électrique et protégeant même ceux qui n’ont pas de climatisation de la chaleur. De plus, le refroidissement passif réduira les émissions de gaz à effet de serre résultant de la combustion de combustibles fossiles pour la production d’électricité, ce qui aidera dans la lutte contre le changement climatique.

Rempel a déclaré qu’il est très important de réduire la dépendance aux unités de climatisation car elles consomment, par exemple, six pour cent de l’électricité totale utilisée en Amérique et produisent 117 millions de tonnes métriques de dioxyde de carbone par an, et les hydrofluorocarbures, les principaux réfrigérants utilisés dans les climatiseurs, sont parmi les gaz à effet de serre les plus puissants.

– Le refroidissement par climatisation n’est qu’une tentative de résoudre un problème qui s’aggrave, a déclaré Rempel, ajoutant que le refroidissement passif permet de gérer la chaleur et ne met pas en danger d’autres augmentations de température. Elle a également souligné que des températures estivales très élevées peuvent être aggravées par la manière dont les villes sont construites, un phénomène connu sous le nom d’« îlot de chaleur urbain ».

Les grands bâtiments créent des canyons qui piègent la chaleur près du sol, et des surfaces sombres comme l’asphalte absorbent l’énergie solaire et la réémettent dans l’environnement, maintenant des températures élevées même la nuit, tandis que des activités telles que la fabrication dans des usines, la conduite de voitures et même le fonctionnement de climatiseurs génèrent de la chaleur résiduelle qui aggrave le problème.

Bienvenue au courant d’air

Les bâtiments se réchauffent pendant la journée alors que la lumière du soleil pénètre par les fenêtres, les toits et les murs, et la nuit, l’énergie est libérée par l’asphalte, le béton et toutes les autres surfaces qui ont absorbé la lumière du soleil toute la journée. Le refroidissement passif fait référence à la gestion efficace de ces sources de radiation, réalisée grâce à une construction intelligente, de nouveaux matériaux et des environnements verts.

La végétation autour du bâtiment peut empêcher le chauffage des murs car les arbres non seulement créent de l’ombre, mais peuvent également abaisser la température de l’air environnant grâce à la photosynthèse. Selon l’Agence de Protection Environnementale des États-Unis, la végétation peut abaisser les températures des toits de 30 à 40 degrés, et les toits ‘froids’ contribuent également au refroidissement car recouvrir un bâtiment de matériaux légers et hautement réfléchissants empêche l’absorption de chaleur solaire.

Si la quantité de chaleur solaire que les bâtiments absorbent pendant la journée est limitée, il y aura moins de radiation de chaleur de l’environnement la nuit, ce qui est réalisé grâce à un système de ventilation qui commence par ouvrir les fenêtres et créer un courant d’air. Ce dernier point n’est pas une nouvelle invention, mais il est extrêmement important pour les bâtiments de grande hauteur. L’air frais extérieur de la nuit abaisse la température de l’air intérieur et refroidit les matériaux dont le bâtiment est construit.

Joueurs invisibles

Certaines matériaux, tels que les carreaux et les plaques de plâtre, sont particulièrement bons pour cela car ils ont une haute capacité thermique et nécessitent beaucoup d’énergie pour élever leur température d’un seul degré, c’est pourquoi les sols de salle de bain carrelés sont toujours frais, même lorsque le reste de l’appartement est chaud.

– Les matériaux sont un joueur invisible dans tout cela ; ils peuvent rester assez frais et être une barrière froide après que le chauffage recommence, a déclaré Rempel.

Les espaces peuvent également être refroidis avec le chauffage par le sol, un système qui peut refroidir et chauffer, garantissant que la température est toujours confortable, mais seulement avec l’aide d’une pompe à chaleur réversible qui peut chauffer et refroidir l’eau dans le système. Il existe différents types de pompes à chaleur : pompe à chaleur air/eau, pompe à chaleur hybride, pompe à chaleur sol/eau et pompe à chaleur eau/eau.

Par exemple, la pompe à chaleur air/eau utilise l’air extérieur ou l’air de ventilation comme source d’énergie et convertit l’énergie en froid ou en chaud, ce qui refroidit ou chauffe l’eau dans le système de chauffage par le sol. Les autres pompes mentionnées fonctionnent de manière similaire. Cependant, si le chauffage par le sol est connecté à une chaudière de chauffage central et n’est pas utilisé avec des pompes à chaleur, le refroidissement n’est pas possible car la température du fluide de refroidissement doit être inférieure à la température ambiante. Par exemple, si l’appartement est à 30 degrés, la température de l’eau dans le système de chauffage central est également de 30 degrés et ne peut pas être utilisée pour le refroidissement.

Le Grand Retour de la Glace

Les systèmes de stockage de glace offrent également des avantages significatifs dans la réduction des coûts de refroidissement. Une analyse thermodynamique et économique complète a été réalisée dans un bâtiment commercial à Istanbul, en Turquie, pour évaluer leur efficacité, où la facture de refroidissement a été réduite d’environ cinquante mille euros par an.

Le retour sur investissement pour le système de stockage de glace intégré est attendu dans quatre ans et demi, et son utilisation sur dix ans peut économiser 270 mille euros. Selon ces données, le système de stockage de glace a un grand potentiel d’utilisation dans les pompes à chaleur comme source d’énergie. De plus, il est plus respectueux de l’environnement car il ne nécessite pas de combustibles fossiles.

Des études montrent que le refroidissement passif peut être très efficace pour réduire le besoin de climatisation, comme le confirme une analyse réalisée dans la ville américaine d’Albany, qui a montré que ces techniques réduisaient la consommation d’énergie pour le refroidissement de 50 pour cent, réduisant ainsi la charge sur le réseau électrique pendant les vagues de chaleur.

Pour ceux qui n’ont pas accès à la climatisation, le refroidissement passif peut empêcher leurs maisons de devenir inconfortables à vivre, et une réglementation améliorée peut également garantir que le refroidissement passif soit accessible à tous. Par exemple, l’État de l’Oregon exige que les propriétaires de biens locatifs fournissent de la chaleur en hiver, mais ils ne sont pas tenus de garantir qu’il fasse frais en été.

Par conséquent, David Hondula, professeur au Centre de Recherche sur le Climat Urbain à l’Université d’État de l’Arizona, soutient que le manque de climatisation affectera négativement ceux qui ne peuvent pas se le permettre, et il est essentiel d’augmenter les parcs et la verdure dans les espaces publics des villes, en particulier dans les quartiers d’îlots de chaleur, pour garantir un refroidissement passif pendant les chaudes journées d’été.

Stratégie Européenne

La réduction du stress thermique est de plus en plus abordée en Europe, où les températures augmentent constamment, l’urbanisation s’accroît et la population vieillit et est plus sensible à la santé, entraînant un besoin croissant d’espaces de refroidissement. Si des mesures appropriées ne sont pas prises, cela entraînera des augmentations incontrôlées de l’utilisation des systèmes de refroidissement et de la consommation d’électricité, car les recherches montrent que les Européens passent jusqu’à 90 pour cent de leur temps à l’intérieur.

Par conséquent, la rénovation énergétique du parc immobilier est nécessaire pour améliorer la résilience des bâtiments et réduire la consommation d’énergie pour le refroidissement ainsi que les émissions de gaz à effet de serre. Ainsi, les éléments clés de la stratégie de refroidissement durable de l’Union Européenne incluent l’adaptation au contexte local, la promotion de solutions de refroidissement urbain, la priorité à l’investissement dans des techniques de refroidissement passif, l’utilisation rationnelle et modérée des systèmes de refroidissement actifs, et le développement de systèmes de refroidissement à faible énergie adaptés au changement climatique.

Un des défis de durabilité auxquels l’UE est confrontée est d’adapter le parc immobilier pour protéger la population des effets de l’augmentation des températures sans compromettre les objectifs de l’UE en matière d’efficacité énergétique, d’indépendance énergétique et de neutralité climatique de manière socialement juste. Cependant, en plus des espaces résidentiels et commerciaux, certains ont également commencé à refroidir les rues. Vienne est une ville où cela se produit, et elle compte actuellement dix-huit rues fraîches temporaires et quatre permanentes refroidies par des pulvérisateurs de brouillard.

Ce ne sont pas des rues de circulation, les voitures ne s’y arrêtent pas et ne s’y garent pas, elles ressemblent à un salon extérieur, et elles sont refroidies par la société autrichienne Tech, spécialisée dans la technologie de brouillard et le refroidissement par brouillard, utilisant de l’eau de pluie à cet effet. Les systèmes de brouillard à haute pression peuvent, par exemple, abaisser la température extérieure de jusqu’à 10 degrés Celsius sur les terrasses ensoleillées des hôtels et des restaurants ou dans les jardins privés.