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La normalisation climatique du chauffage d’un bâtiment industriel - Les conditions d'application (2/2)

La normalisation des consommations de chauffage, bien que très utile dans son concept et très simple dans sa mise en application, recèle des points d’attention qui, s’ils sont négligés, peuvent entrainer des dérives dans l’interprétation des résultats. Pour s’en prémunir, il est important de vérifier la bonne « linéarité » de la consommation réelle en combustible par rapport à la variation climatique. Cette étape est en effet une condition nécessaire à réaliser avant de procéder à la normalisation des consommations de chauffage.

La normalisation cherchera donc à rendre les consommations de chaleur inversement proportionnelles aux contraintes climatiques. Pour être tout à fait exploitable, elle devra être en parfaite relation linéaire avec le climat. Or cette linéarité dépend de plusieurs facteurs tels que :

  • la nature de la consommation en combustible ;
  • l’inertie thermique du bâtiment ;
  • la qualité de la régulation du chauffage.

La nature de la consommation est un second facteur à prendre en compte en cas de normalisation climatique. En effet, la consommation ne doit considérer que l’énergie fournie par le système pour chauffer l’air du bâtiment. La consommation énergétique relative à la production de chauffage pour tout autre usage, par exemple la production d’eau chaude sanitaire (ECS), de même que la compensation de chaleur par infiltration ou exfiltration d’air (si le bâtiment n’est pas complètement fermé) devront être déduites sous peine de fausser le calcul. Ainsi, dans le cas de bâtiments du secteur tertiaire, tels que centres d’hébergement par exemple, on n’appliquera une correction climatique que sur 85% de la consommation du bâtiment, en supposant que 15% est utilisée à des fins de production d’ECS.

Il est également important de mettre en évidence que la normalisation des consommations sera inefficace sur un mode de chauffage par rayonnement. Ceci serait en effet incompatible avec les données météorologiques que sont la température de l’air extérieur: l’énergie rayonnée est une onde et n’impacte donc pas directement la température de l’air, comme le ferait un chauffage par convection.


Afin de conserver une proportionnalité entre la consommation et le climat, l’inertie thermique du bâtiment joue un rôle important. En effet, il est nécessaire que l’inertie thermique du bâtiment étudié soit telle que le fait de travailler avec des degrés-jours (donc avec des températures moyennes journalières d’air extérieur) soit effectivement représentatif de la réalité.

Pour rappel, l’inertie thermique peut être définie comme la capacité d'un matériau à stocker de la chaleur et à la restituer petit à petit. Cette capacité permet de limiter les effets d'une variation "rapide" de la température extérieure sur la température intérieure d’un bâtiment par un déphasage entre la température extérieure et la température de surface intérieure des murs et par amortissement de l'amplitude de cette variation.

schema_influence_inertie_thermique

Figure 2 : Graphiques représentants l'effet de l'inertie thermique d'un bâtiment sur le déphasage et l'amortissement de la  transmission de la température extérieure à travers ses parois (source : énergie+).

Pour tenir compte de l’inertie des bâtiments, le concept de degrés-jour  « équivalents » a été proposé. Ceux-ci sont calculés en prenant en considération les degrés-jours des deux journées précédentes comme l’indique la formule suivante : soit la valeur des degrés-jours équivalents (DJéq) au jour « j » :

formule_3_DJ_eq

La normalisation d’un bâtiment présentant une inertie importante, c’est-à-dire lorsqu’il faut une période de l’ordre de 24 h avant que la température intérieure ne devienne très proche de la température extérieure, la normalisation des consommations sera réalisée en utilisant les degrés-jours équivalents. Ce ne serait pas vrai pour un bâtiment très « léger » ou peu inerte, comme une serre par exemple (où, de plus, d’autres éléments que la température d’air extérieur pourraient intervenir, comme par exemple l’ensoleillement direct). Pour les bâtiments industriels qui très souvent ne présentent pas une forte inertie, on utilisera donc de préférence les degrés-jours « simples » ou on adaptera la formule ci-dessus pour créer de nouveaux degrés jours « équivalents », qui correspondront mieux aux consommations de chauffage.


Enfin, la qualité de la régulation du chauffage impacte également la normalisation des consommations d’un bâtiment. Il est en effet nécessaire, pour fausser au minimum la normalisation, que le système de régulation soit très efficace et fasse effectivement varier la fourniture de chaleur réelle en fonction de la température extérieure moyenne journalière (présence d’une régulation en température glissante par exemple).
Cette condition ne possède pas de système de compensation. Dans un bâtiment industriel, soit le système de régulation de chauffage est efficient, soit il ne l’est pas et dans ce cas la normalisation des consommations sera faussée.

En particulier, la sensibilité des consommations des halls de production industriels correspond rarement  à une stricte proportionnalité avec les degrés-jours. De manière concrète, par l’effet conjugué des 4 points décrits ci-dessus, pour les années climatiquement « clémentes », la normalisation énergétique parait anormalement dégradée alors que pour les années climatiquement « rigoureuses », elle parait anormalement améliorée. Il s’ensuit que la  température réellement atteinte à l’intérieur des locaux en conditions « clémentes » est donc plus élevée que strictement requis (par maintien en fonctionnement de certains équipements de chauffage) et qu’en conditions « rigoureuses » au contraire, la température de confort n’est pas atteinte partout en permanence.
Dans le cas d’un hall que nous avons suivi pendant plus de 10 ans, la normalisation des consommations présentant l’anomalie a été revue en subdivisant la consommation de chauffage en une partie « indépendante du climat » et une partie « dépendante du climat », ce qui a permis d’atténuer l’effet de la mauvaise régulation de chauffage.  

 

Ivan Ottaviani & Jean-Benoît Verbeke

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