« Quand on fait descendre la température dans la journée, le soir il faut relancer très fort et donc au final ça consomme plus ! »

mis à jour en cours : mise en température de 2 semaines (P+C 3.4.6.0)

Aujourd’hui, je vous propose une petite dissertation. Vous aurez 4 heures pour répondre 😀

Le sujet en est le suivant : il y a-t-il ou non intérêt à passer le chauffage en mode réduit durant les périodes de temps qui ne nécessitent pas une température de confort élevée ou, comme l’indique l’aphorisme populaire cité dans le titre, est-ce inutile ?

La surprise

Figurez-vous que ce n’est pas si évident que cela, et que tout dépend du type de bâtiment sherlock myopera smiley

Si l’on regarde les résultats des simulations, sur une semaine d’hiver, ci-dessous, on constate qu’une réduction de consigne est efficace pour un bâtiment dispendieux en énergie (- 27 % de consommation) mais presque contre-productive pour un bâtiment très-basse-énergie (- 3 %).

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Avant de se demander pourquoi cela ne marche pas dans un bâtiment passif, posons-nous la question de pourquoi c’est efficace dans un bâtiment plus classique.

Le plus simple est de faire une analogie avec la conduite automobile. En roulant doucement (la fameuse éco-conduite !), on met plus de temps à parcourir un trajet donné mais on fait une économie conséquente de carburant. Remplacez la mesure de la vitesse par la consigne de chauffe, la consommation de carburant par celle d’énergie nécessaire au chauffage, et vous voilà au fait du pourquoi la réduction de consigne est efficace.

Mais alors qu’est ce qui explique que l’on ne retrouve-t-on pas cette économie dans un bâtiment économe ?

Hé bien, tout simplement pour la même raison qui fait que vous consommez plus de carburant en ville que sur route : vous ne cessez d’accélérer, freiner et ré-accélérer.

Reprenons notre simulation mais cette fois-ci intéressons-nous aux appels de puissance d’une seule des zones, heure par heure, associés aux deux bâtiments équipés de la même double consigne 16 °C et 19 °C :

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Il apparaît 3 zones sur le graphique :
– la première correspond à une puissance de base permettant le maintien à 16 °C (➊ : P < Q1),
– la seconde est matérialisée par des pics de puissance pour assurer le passage de la consigne basse à la consigne haute (➋ : P > Q2),
– la dernière rend compte d’une puissance intermédiaire pour contenir les précieux 19 °C (➌ : Q < P < Q2).

La première observation concerne les pics de puissance : dans les deux cas, ils sont en effet du même ordre de grandeur, tout du moins en début de cycle. Quel que soit le bâtiment, il va falloir lutter contre son inertie, indépendante de l’isolation, pour le faire monter en température. En cours de cycle, les pics déclinent dans le bâtiment passif, tout simplement parce que les masses thermiques n’ont pas eu le temps de se décharger entre deux consignes.

En revanche, la puissance de base et la puissance intermédiaire diffèrent. Un bâtiment passif exige moins de puissance pour compenser les déperditions plus faibles que celle d’un bâtiment énergivore. Rien d’étonnant, c’est même l’effet principal recherché ! idea myopera smiley

Cela se manifeste notamment par l’écart entre le pic de puissance maximale et la puissance de base (cf. ce commentaire). Quand elle est d’un facteur 6 pour un bâtiment classique, elle est d’un facteur 22 pour le bâtiment passif. Sur un même temps, il faut donc 22 fois plus d’énergie pour faire passer mon bâtiment très basse-énergie de 16 à 19 °C que pour le maintenir à 16 °C (ou à 19 si on se permet une approximation).

Notons enfin que quand l’écart entre puissance de base et puissance intermédiaire est de 100 % dans le cas du bâtiment « conventionnel », il est de 200 % pour le bâtiment très-basse-énergie. Cela explique que la moindre augmentation de consigne dans ce dernier type de bâtiment soit immédiatement sanctionné par une augmentation relative de la facture fort conséquente (plus près de 20 % que des 7 % des publicités).

Regardons maintenant la répartition entre ces 3 états de puissance :

Cela ne pourrait être plus flagrant ! Alors que l’épave énergétique met toute son énergie (ou dit avec moins d’emphase : 60 %) à maintenir les consignes de température, le bâtiment passif s’épuise (presque 60 % aussi) lui à assurer la montée de 3 °C. S’abstenir des pics de puissance qui permettent les montées en température est donc une voie sûre pour améliorer encore la consommation de ce dernier.

Ma maison passive est comme une voiture qui consommerait presque rien en carburant pour conserver sa vitesse mais en userait autant voire plus en accélérations.

Remarquons, enfin, que le maintien de la consigne à 16 °C ne consomme presque pas d’énergie* : comme une voiture profitant de son inertie, le bâtiment le moins énergivore se contente de laisser tomber la température depuis la consigne haute sans plus d’effort que celui nécessaire au retour à la consigne haute.

* les quelques pourcentages affichés correspondent à une « anomalie » dans la méthode de détection utilisée.

Finalement, l’expression populaire est effectivement fausse… ou alors elle était en avance sur son temps et parlait déjà de bâtiments passifs !

C’est quand qu’on va où ?

On ne peut clore le sujet sans chercher à mieux définir le moment de la bascule ! ⭐

Pour qu’il y ait économie, il faut que l’énergie dépensée durant le scénario à double consigne soit inférieur à celle dépensée pour maintenir la consigne haute. Cela signifie donc que le cumul des énergies des 3 zones décrites plus haut doit être inférieure à celle du maintien monotone à 19 °C.

Imaginons que nous n’ayons réalisé qu’une simulation avec une réduction de consigne, pouvions-nous appréhender le résultat précédent par avance ?

Oui, il nous suffit de reprendre les deux derniers résultats et, non pas de les comparer entre eux, mais avec ce que nous pouvons deviner (si nous nous refusons à une nouvelle simulation) de l’énergie nécessaire au maintien de 19°C.

Pour cela, nous avons estimé — choix critique attention — la puissance moyenne pour assurer la consigne haute en calculant la moyenne des zones à 19 °C (176 et 592 resp. pour le passif et le non passif). Dès lors, en multipliant cette valeur par la durée, nous obtenons une estimation de l’énergie nécessaire pour avoir 19°C de façon monotone.

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Nous retrouvons une baisse du besoin estimée à 13 % (proche du 20 % trouvé toutes zones confondues), grâce à la réduction de consigne, pour le bâtiment énergivore.

En revanche pour le bâtiment passif, cette méthode fait apparaître une hausse des besoins de 5 % – du fait de la réduction – qui doit nous alerter.

En procédant ainsi, on constate qu’il est possible, sans plus de simulation, d’anticiper sur le résultat. Si la méthode décrite ici — qui part sur des hypothèses favorables à la réduction de consigne pour un bâtiment économe — n’annonce pas une réduction conséquente, il faut, par de nouvelles simulations, tester l’efficacité de la réduction.

Ce que nous venons de réaliser par le calcul, on peut également en avoir l’intuition visuellement. Imaginez que la graphique de puissance soit comme une photo instantanée d’un enchainement de vagues. Lorsque le calme va revenir, que les pics vont se vider dans les creux, le niveau va-t-il monter ou descendre par rapport au plateau intermédiaire ?

S’il vous parait évident qu’il va baisser, pas de doute, la réduction sera efficace. Mais au moindre doute sur le niveau final, vérifiez par le calcul l’efficacité de la réduction sur votre bâti passif (vous pouvez aussi essayer ce calcul très simple).

Conclusions ?

Cette démonstration n’a pas vocation à prouver que la réduction de consigne est inutile dans tous les bâtiments passifs. En revanche, elle démontre qu’il y a des situations, pas si rares, où dans ce type de bâtiment, mieux vaut laisser le chauffage allumé en continu plutôt que de se risquer à des relances qui, si dans un bâtiment classique ont peu d’impacts, ici peuvent faire basculer sur une surconsommation par rapport à une consigne haute continue.

Quelles sont ces situations ? Énoncer des généralités dans ce domaine est un art difficile mais on voit bien que ce qui est marquant c’est à la fois l’allure des pics de puissance et leurs fréquences.

Un bâtiment passif soumis à des sauts de consigne rapprochés fera de fréquents appels de puissance et donc sera entraîné, sans doute, à sur-consommer.

Plus ce bâtiment sera inerte et plus le pic sera haut et plus également nous irons vers une surconsommation.

En revanche, un bâtiment passif avec peu d’inertie et soumis à des sollicitations espacées trouvera des économies dans les réductions de consigne.

Et qu’en pense le Dr Feist ?

Le Dr Feist, inventeur du standard Passivhaus, fait, comme souvent, preuve de pragmatisme et de goût pour la simplicité. Il indique en effet, que dans un bâtiment qui consomme déjà très peu, il y a vraiment très peu d’économies à attendre en valeur absolue, même si en valeur relative, le pourcentage semble élevé.

Imaginons par exemple, un bâtiment passif dont les charges de chauffage sont de 150 €/an. Économisez 25% – ce qui est énorme – équivaut à 37,50 €, pas de quoi fouetter un chat. Dans un même temps surdimensionner le chauffage pour permettre les relances risque fort de coûter bien plus cher en investissement comme à l’usage (entretien p. ex.).

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