Comment fonctionne la climatisation passive ?
Face aux épisodes de chaleur de plus en plus fréquents, la climatisation passive constitue une solution intéressante pour améliorer le confort d’été tout en limitant l’utilisation d’un climatiseur traditionnel.
Contrairement à une climatisation réversible, elle ne produit pas activement de froid avec un compresseur. Son principe consiste à empêcher la chaleur d’entrer, à évacuer les calories accumulées et à ralentir l’augmentation de la température intérieure.
Isolation, protections solaires, ventilation nocturne et stockage thermique peuvent ainsi fonctionner ensemble pour conserver un bâtiment plus confortable pendant les périodes chaudes.
Qu’est-ce que la climatisation passive ?
La climatisation passive, également appelée rafraîchissement passif, désigne l’ensemble des solutions qui permettent de limiter la surchauffe d’un bâtiment sans recourir en permanence à un système frigorifique énergivore.
Elle repose sur plusieurs principes :
empêcher une partie de la chaleur extérieure d’entrer ;
réduire les apports solaires par les fenêtres ;
évacuer la chaleur lorsque l’air extérieur devient plus frais ;
augmenter l’inertie thermique du bâtiment ;
absorber temporairement une partie des excès de chaleur ;
adapter l’utilisation du bâtiment aux conditions extérieures.
La climatisation passive ne cherche donc pas nécessairement à maintenir une température fixe. Elle vise surtout à ralentir la montée en température, réduire les pics de chaleur et améliorer le confort ressenti.
Quelle différence entre climatisation passive et climatisation classique ?
Une climatisation classique utilise généralement un compresseur, un fluide frigorigène et des échangeurs pour extraire la chaleur intérieure et la rejeter à l’extérieur. Elle permet d’atteindre une température de consigne, mais elle consomme de l’électricité pendant son fonctionnement.
La climatisation passive utilise plutôt les caractéristiques du bâtiment et les variations naturelles de température.
Climatisation passive | Climatisation classique |
Limite ou ralentit la surchauffe | Produit activement du froid |
Utilise l’isolation, l’ombre, la ventilation et l’inertie | Utilise un compresseur et un fluide frigorigène |
Consommation énergétique faible ou limitée aux auxiliaires | Consommation électrique pendant le refroidissement |
Ne garantit pas toujours une température fixe | Permet de régler une température de consigne |
Fonctionnement silencieux selon les solutions | Présence possible de bruit intérieur et extérieur |
Peu de maintenance pour les dispositifs purement passifs | Entretien régulier nécessaire |
Ces deux approches ne sont pas forcément opposées. Une bonne conception passive peut également réduire la puissance et le temps de fonctionnement d’une climatisation mécanique.
Comment fonctionne concrètement la climatisation passive ?
Le rafraîchissement passif fonctionne en plusieurs étapes complémentaires.
1. Empêcher la chaleur d’entrer
La première action consiste à réduire les apports de chaleur provenant de l’extérieur.
Une isolation adaptée ralentit la transmission de la chaleur à travers les murs, la toiture et les planchers. Elle est utile en hiver, mais également en été pour retarder l’entrée de la chaleur dans le bâtiment.
L’étanchéité à l’air joue aussi un rôle important. Lorsque les fenêtres sont fermées pendant les heures les plus chaudes, elle limite l’entrée d’air extérieur surchauffé.
2. Bloquer le rayonnement solaire
En été, une part importante de la chaleur peut entrer par les vitrages. Le rayonnement solaire traverse les fenêtres, chauffe les sols, les meubles et les parois, puis cette énergie reste piégée dans le bâtiment.
Les protections solaires extérieures sont généralement les plus efficaces :
volets ;
stores extérieurs ;
brise-soleil ;
pergolas ;
casquettes architecturales ;
végétation à feuilles caduques ;
vitrages à contrôle solaire.
La règle essentielle consiste à arrêter le rayonnement solaire avant qu’il ne traverse le vitrage.
3. Fermer le bâtiment pendant la journée
Lorsque l’air extérieur devient plus chaud que l’air intérieur, ouvrir les fenêtres peut faire entrer davantage de chaleur.
Pendant les heures les plus chaudes, il est donc préférable de fermer les fenêtres et les protections solaires afin de conserver la fraîcheur accumulée pendant la nuit.
4. Évacuer la chaleur pendant la nuit
Lorsque la température extérieure redescend, la ventilation nocturne permet d’évacuer les calories stockées dans le bâtiment.
Cette technique, parfois appelée surventilation nocturne ou free cooling, consiste à créer un renouvellement d’air important pendant les périodes les plus fraîches.
Elle peut être naturelle, grâce à l’ouverture des fenêtres, ou assistée par une ventilation mécanique.
Le cycle est simple :
le jour : fermer et protéger ;
la nuit : ouvrir et évacuer la chaleur.
5. Utiliser l’inertie thermique
L’inertie thermique correspond à la capacité d’un matériau à absorber de la chaleur avant de la restituer progressivement.
Les murs épais, la pierre, le béton ou la terre crue peuvent ralentir les variations de température. Pendant la journée, ces matériaux absorbent une partie de la chaleur. Lorsque l’air se rafraîchit la nuit, ils peuvent restituer cette énergie, qui est ensuite évacuée par la ventilation.
L’inertie permet donc de retarder et d’atténuer le pic de température intérieure.
Comment une batterie thermique améliore-t-elle le confort d’été ?
Il est possible d’augmenter l’inertie d’un bâtiment avec des matériaux capables de stocker de l’énergie thermique.
La batterie thermique WarmStor utilise un matériau à changement de phase. Lorsque la température intérieure atteint sa plage de fonctionnement, le matériau absorbe une partie de la chaleur disponible en changeant d’état.
Cette énergie peut provenir :
du rayonnement solaire ;
des vitrages ;
des occupants ;
de l’éclairage ;
des ordinateurs ;
des équipements électriques ;
des murs ou de la toiture exposés au soleil.
Pendant cette phase, WarmStor stocke de la chaleur latente et contribue à ralentir l’augmentation de la température intérieure.
WarmStor produit-il du froid ?
Non. WarmStor n’est pas un climatiseur et ne produit pas directement du froid.
La batterie thermique absorbe temporairement une partie de la chaleur présente dans le bâtiment. Elle contribue ainsi à limiter les pics de température et à améliorer le confort d’été.
Pour pouvoir répéter ce fonctionnement chaque jour, WarmStor doit ensuite se décharger. Lorsque la température ambiante redescend, notamment pendant la nuit, l’énergie accumulée est progressivement restituée.
Cette chaleur doit alors être évacuée grâce à :
la ventilation naturelle nocturne ;
une surventilation mécanique ;
un renouvellement d’air adapté ;
ou un autre système de décharge thermique prévu lors du dimensionnement.
Sans période suffisamment fraîche pour assurer sa décharge, la batterie thermique finit par atteindre sa capacité maximale et ne peut plus absorber autant de chaleur.
Le cycle d’une climatisation passive avec WarmStor
Le fonctionnement peut être résumé en quatre phases.
La nuit : décharger le bâtiment
La ventilation nocturne fait entrer de l’air plus frais. WarmStor restitue progressivement la chaleur accumulée pendant la journée.
Le matin : conserver la fraîcheur
Les fenêtres et les protections solaires sont refermées avant que la température extérieure n’augmente. Le bâtiment commence la journée avec une température intérieure plus basse.
La journée : absorber les apports thermiques
Les occupants, les équipements et le soleil produisent ou apportent de la chaleur. WarmStor absorbe une partie de ces apports lorsqu’il atteint sa plage de changement d’état.
Le soir : préparer un nouveau cycle
Lorsque l’air extérieur redevient plus frais, la ventilation permet d’évacuer la chaleur et de préparer la batterie thermique pour le cycle suivant.
Où installer une batterie thermique WarmStor ?
WarmStor peut être étudié dans différentes parties du bâtiment :
les faux plafonds ;
les plafonds suspendus ;
les doublages intérieurs ;
certaines cloisons ;
les murs ;
des panneaux techniques ;
certains éléments acoustiques ou décoratifs.
L’intégration au plafond est particulièrement intéressante dans les bureaux, commerces, écoles et logements, car elle permet d’utiliser une grande surface sans réduire l’espace habitable.
La quantité de stockage nécessaire dépend cependant du bâtiment, de son orientation, de ses surfaces vitrées et de ses apports internes.
Quels bâtiments peuvent utiliser la climatisation passive ?
La climatisation passive peut être envisagée dans de nombreux bâtiments.
Les maisons et appartements
Elle améliore le confort des logements exposés au soleil, des combles, des appartements situés au dernier étage ou des pièces comportant de grandes baies vitrées.
Les bureaux
Les bureaux accumulent de la chaleur provenant des ordinateurs, de l’éclairage et des occupants. Le stockage thermique peut absorber une partie de ces apports pendant les horaires de travail.
Les écoles
Les salles de classe présentent une forte concentration d’occupants pendant certaines périodes. Une stratégie associant protections solaires, ventilation nocturne et inertie thermique peut réduire les surchauffes.
Les commerces
L’éclairage, les équipements et la fréquentation peuvent entraîner des apports thermiques importants. Une solution passive peut contribuer à réduire la sollicitation de la climatisation mécanique.
Les bâtiments anciens
Les bâtiments anciens possèdent parfois une inertie naturelle importante. Une rénovation mal conçue peut toutefois perturber leur comportement thermique. L’installation d’une batterie thermique doit donc être étudiée avec l’ensemble du bâtiment.
Quels sont les avantages de la climatisation passive ?
Une stratégie de rafraîchissement passif bien conçue peut apporter plusieurs bénéfices :
réduction des pics de température ;
amélioration du confort pendant les périodes chaudes ;
diminution du recours à la climatisation mécanique ;
réduction des consommations électriques liées au refroidissement ;
absence de fluide frigorigène pour les dispositifs purement passifs ;
fonctionnement silencieux ;
limitation des courants d’air froid ;
amélioration de la résilience du bâtiment en cas de forte chaleur.
Les résultats varient toutefois selon le climat, le bâtiment, son orientation, son isolation et les habitudes des occupants.
Quelles sont les limites de la climatisation passive ?
La climatisation passive ne garantit pas toujours le maintien d’une température précise, notamment pendant une canicule prolongée ou lorsque les nuits restent très chaudes.
Son efficacité dépend notamment :
de la température extérieure nocturne ;
de la possibilité de ventiler le bâtiment ;
de la qualité des protections solaires ;
de l’isolation ;
de l’inertie disponible ;
de la surface vitrée ;
de l’orientation ;
des apports produits par les occupants et les équipements ;
du dimensionnement de la batterie thermique.
Dans certains bâtiments très exposés ou fortement occupés, une solution passive peut être associée à un système actif. Elle permet alors de limiter sa puissance ou sa durée d’utilisation, sans forcément le supprimer complètement.
Comment dimensionner une solution de climatisation passive ?
Il n’existe pas de dimensionnement universel. Une étude doit prendre en compte :
la surface et le volume du bâtiment ;
la composition des murs et de la toiture ;
le niveau d’isolation ;
l’orientation des façades ;
les surfaces vitrées ;
les protections solaires existantes ;
le nombre d’occupants ;
les équipements produisant de la chaleur ;
les températures diurnes et nocturnes ;
les possibilités de ventilation ;
la quantité de stockage thermique installée.
Une simulation thermique dynamique peut être utile pour analyser le comportement du bâtiment pendant plusieurs journées chaudes et comparer différentes solutions.
Climatisation passive et HeatWarmStor
La technologie HeatWarmStor réunit un chauffage rayonnant et une batterie thermique dans un même panneau.
En hiver, le système peut produire et stocker de la chaleur. En été, sa partie batterie thermique peut contribuer à absorber temporairement les excès thermiques, à condition qu’une stratégie de décharge nocturne soit prévue.
Le bâtiment peut ainsi être pensé pour améliorer le confort pendant les deux saisons :
chauffage rayonnant et stockage en hiver ;
absorption des pics thermiques et confort passif en été.
Questions fréquentes sur la climatisation passive
La climatisation passive consomme-t-elle de l’électricité ?
Les dispositifs entièrement passifs, comme les protections solaires et l’inertie, ne consomment pas d’électricité. Une ventilation mécanique ou un système de pilotage peut toutefois nécessiter une faible consommation électrique.
Peut-elle remplacer complètement un climatiseur ?
Cela dépend du climat et du bâtiment. Dans certains cas, elle peut éviter l’installation d’un climatiseur. Dans d’autres, elle réduit seulement ses besoins et son temps de fonctionnement.
Peut-on installer WarmStor en rénovation ?
Oui. WarmStor peut être étudié dans des plafonds, des doublages ou certaines cloisons afin d’ajouter de l’inertie thermique sans employer une masse très importante de béton ou de pierre.
La ventilation nocturne est-elle indispensable ?
Elle est fortement recommandée pour évacuer la chaleur accumulée et permettre à la batterie thermique de retrouver sa capacité d’absorption pour le lendemain.
WarmStor fonctionne-t-il sans entretien ?
La batterie thermique ne possède ni compresseur ni pièce mécanique mobile. Les éventuels équipements associés, comme la ventilation ou la régulation, conservent leurs propres besoins d’entretien.
Conclusion : comment obtenir un bâtiment plus frais sans climatisation intensive ?
La climatisation passive fonctionne en combinant plusieurs actions : bloquer le soleil, limiter l’entrée de chaleur, ventiler pendant les périodes fraîches et stocker temporairement les excès thermiques.
La batterie thermique WarmStor complète cette stratégie en augmentant l’inertie du bâtiment. Elle absorbe une partie de la chaleur lorsque la température augmente, puis la restitue lorsque les conditions permettent son évacuation.
Elle ne remplace pas automatiquement une climatisation dans toutes les situations, mais elle peut réduire les pics de température et limiter le recours au refroidissement mécanique.
Découvrez le fonctionnement de la batterie thermique WarmStor et les possibilités d’intégration dans votre bâtiment.
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