Nous le savons, le réchauffement climatique est principalement dû à l’augmentation soutenue des émissions de CO2, qui piègent la chaleur et réchauffent l’atmosphère. Les tempêtes, glissements de terrain ou inondations se font plus fréquents et le réchauffement climatique rend les bâtiments plus vulnérables et réduit leur durée de vie.
L’énergie joue un rôle important dans la gestion des bâtiments. C’est pourquoi nous souhaitons aborder dans cet article les conséquences du changement climatique sur la consommation énergétique du bâtiment et le confort des occupants.
Pour les calculs suivants, nous utiliserons la modélisation énergétique du bâtiment ou BEM (pour Building Energy Modelling) afin d’évaluer le comportement d’un immeuble de bureaux dans un avenir proche (2050) et lointain (2100) par rapport à l’année de sa conception (2000).
Comme vous le savez peut-être, Dexma utilise le BEM à de nombreuses fins, comme pour simuler l’impact des améliorations de l’efficacité énergétique, estimer la désagrégation des consommations d’énergie ou évaluer l’impact de différents scénarios.
Mesurer l’impact du changement climatique sur les bâtiments : facteurs externes
Pour illustrer l’effet du changement climatique sur les bâtiments, nous nous concentrerons sur les paramètres météorologiques significatifs suivants :
- Concentration atmosphérique de CO2 en PPM
- Température de l’air extérieur en ºC
- Humidité relative de l’air extérieur en %.
D’autres paramètres météorologiques tels que la vitesse du vent, le rayonnement solaire ou les précipitations ont été écartés, soit en raison du manque de documentation, soit en raison du faible effet estimé sur le comportement du bâtiment.
Examinons maintenant ces trois paramètres, leur définition et leur impact sur les performances du bâtiment.
1. La concentration ctmosphérique de CO2
La concentration atmosphérique de CO2 est exprimée en parties en million (PPM). Cette dernière a fluctué entre 200 et 300 ppm au cours des siècles passés.
D’après les projections de référence des Perspectives de l’environnement de l’OCDE, la concentration actuelle de CO2 dans l’atmosphère se situe autour de 400 ppm depuis les années 2000, atteignant ainsi un nouveau seuil. La concentration atmosphérique de CO2 devrait continuer à augmenter pour atteindre 530 ppm d’ici 2050, et 780 ppm d’ici 2100.
Si nous souhaitons voir diminuer ces chiffres alarmants, nous n’avons d’autre choix que de réduire considérablement nos émissions. Cependant, même si nous parvenions à stabiliser nos émissions de CO2, cela ne serait malheureusement pas immédiatement perceptible. En effet, il faut du temps pour que le CO2 émis soit éliminé de l’atmosphère de manière naturelle. Alors que certains cycles sont rapides et sont capables d’éliminer le CO2 en 5 ans, l’absorption du CO2 par le sol, les océans ou la végétation peut prendre des milliers d’années…
2. Température de l’air extérieur
La température de l’air extérieur, ou température du bulbe sec, est essentiellement celle à laquelle nous nous référons lorsque nous parlons de la température de l’air. Elle est appelée « Bulbe sec » parce que la température de l’air est indiquée par un thermomètre non affecté par l’humidité de l’air.
Selon les mêmes projections de l’OCDE, la température de l’air extérieur augmentera, par rapport à 2000, de 土 2ºC d’ici 2050 et de 土 4ºC d’ici 2100.
Ce changement de température nous affecte tous. Il provoque des températures régionales et saisonnières extrêmes, tout en réduisant la couverture neigeuse et la glace de mer. De plus, cela augmente les fortes précipitations et en modifie l’éventail des habitats végétaux et animaux – certains s’étendent quand d’autres se réduisent. « La température de la Terre a augmenté de 0,08° Celsius (0,14° Fahrenheit) par décennie depuis 1880, mais le taux de réchauffement depuis 1981 est plus de deux fois supérieur : 0,18° C (0,32° F) par décennie« , comme le souligne le rapport de Climate.gov.
3. Humidité relative de l’air extérieur
L’Humidité Relative (HR) est une mesure de la quantité de vapeur d’eau présente dans un mélange eau-air par rapport à la quantité maximale possible. Elle s’exprime en pourcentage : 0 % pour un air absolument sec à teneur en humidité nulle et 100 % pour un air saturé d’humidité où toute humidité supplémentaire se condense. Il existe moins d’études concernant la relation entre l’humidité de l’air extérieur et le changement climatique, mais celle du PNAS indique une diminution de l’humidité relative de 0,2 % par décennie au cours des 50 dernières années (illustrée par le graphique C ci-dessous).
Combinée à l’augmentation de la température de l’air extérieur (graphique A ci-dessus), la quantité totale d’humidité (humidité spécifique) augmente comme le montre le graphique B. Des études montrent que cette combinaison mortelle de chaleur et d’humidité croissantes pourrait avoir de nombreuses conséquences directes sur la santé, la productivité et pourrait même entraîner la mort, y compris pour des personnes en bonne santé.
Les conditions météorologiques qui en résultent peuvent être résumées dans le graphique psychrométrique suivant, montrant les températures sèches et les taux d’humidité plus élevés.
Qu’est-ce que cela Signifie pour vos bâtiments ?
Eh bien… c’est une bonne question !
Prenons l’exemple d’un immeuble de bureaux à Lyon, région tempérée d’Europe, construit dans les années 2000. Supposons qu’il s’agit d’un bâtiment de 3 étages avec une pompe à chaleur pour le chauffage, et un refroidisseur pour le refroidissement, avec une enveloppe de bâtiment correspondant aux normes de l’année 2000.
Grâce à l’outil BEM de Dexma, vous pourrez estimer l’impact du réchauffement climatique sur le bâtiment grâce à différents indicateurs (QAI, confort thermique, température et humidité de l’air intérieur, consommation d’énergie HVAC). Le tout combiné aux 3 différents scénarios climatiques que nous avons mentionnés : les années 2000, 2050 et 2100.
Impact sur le confort des occupants
Maintenant que nous avons vu les trois facteurs externes clés à impact direct sur les bâtiments, examinons comment les occupants pourraient être affectés par le changement climatique.
- Qualité de l’Air Intérieur (QAI)
Lorsque les polluants intérieurs courants sont compris et contrôlés, le risque de problèmes de santé est réduit et la qualité du travail et le confort des employés sont améliorés.
Une façon de mesurer la qualité de l’air intérieur d’une pièce est de mesurer sa concentration en CO2. Une mesure qui peut être effectuée à l’aide de Dexma Analyse, comme expliqué dans cet article consacré à la qualité de l’air intérieur.
Les niveaux de CO2 intérieurs sont généralement plus élevés que ceux de l’air extérieur, en raison du CO2 expiré par les occupants du bâtiment et produit par certains appareils du bâtiment, comme les cuisinières à gaz par exemple. Par conséquent, une règle empirique commune consiste à essayer de maintenir la QAI en dessous de 800 ppm. Une norme de qualité de l’air considérée comme « fraîche » et « normale ». En revanche, une concentration de CO2 supérieure à 1200 ppm est absolument à éviter car elle correspond à une « pollution grave » pouvant directement affecter la santé.
Le moyen le plus simple de réduire le niveau de CO2 est de garantir une ventilation adéquate et d’échanger ainsi l’air intérieur « pollué » contre, généralement, un air extérieur plus pur.
Reprenons maintenant la simulation des scénarios 2000, 2050 et 2100 pour notre modèle de bureau et évaluons comment le réchauffement climatique affecte la QAI.
Comme nous pouvons le voir sur le graphique, les résultats montrent que la QAI en 2050 (colonne du milieu) ne se détériore que légèrement par rapport à l’année 2000 (colonne de gauche), tandis qu’elle se détériore de manière significative en 2100 (colonne de droite), atteignant 1200ppm en teinte orange foncé. Le système de ventilation parfaitement dimensionné permet ainsi de maintenir la qualité de l’air intérieur en dessous de 800ppm pendant toute l’année 2000, tandis que le seuil de 800 ppm sera franchi pendant 1363 heures (52% des heures d’occupation) et 2610 heures (100% des heures d’occupation) pour les années 2050 et 2100.
Article publié sur Construction21 France
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