# Analyse comparative de solutions pour améliorer le confort thermique d'un bâtiment résidentiel neuf en climats futurs tout en limitant l'impact carbone

Adrien Toesca, Anaïs Machard, Pierrick Gervasi, Vincent Parternay, Laurent Reynier, Georgios Kyriakodis

► To cite this version:

Adrien Toesca, Anaïs Machard, Pierrick Gervasi, Vincent Parternay, Laurent Reynier, et al. Analyse comparative de solutions pour améliorer le confort thermique d'un bâtiment résidentiel neuf en climats futurs tout en limitant l'impact carbone. IBPSA France 2024, May 2024, LA Rochelle, France. hal-05005040

HAL Id: hal-05005040

https://cstb.hal.science/hal-05005040v1

Submitted on 25 Mar 2025

HAL is a multi-disciplinary open access
archive for the deposit and dissemination of sci-
entific research documents, whether they are pub-
lished or not. The documents may come from
teaching and research institutions in France or
abroad, or from public or private research centers.

L'archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est
destinée au dépôt et à la diffusion de documents
scientifiques de niveau recherche, publiés ou non,
émanant des établissements d'enseignement et de
recherche français ou étrangers, des laboratoires
publics ou privés.

<figure><img src="image_1.png" /></figure>

Distributed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License
# Analyse comparative de solutions pour améliorer le confort thermique d'un bâtiment résidentiel neuf en climats futurs tout en limitant l'impact carbone

Adrien Toesca¹, Anaïs Machard¹*, Pierrick Gervasi², Vincent Parternay³, Laurent Reynier², Georgios Kyriakodis³

CSTB, Direction Energie Environnement,

1 24 rue Joseph Fourier, 38400 Saint-Martin-d'Hères

² 84 Avenue Jean Jaurès, Champs-sur-Marne, 77447 Marne-la-Vallée cedex 2

³ 290 route des Lucioles - BP 209, 06904 Sophia Antipolis Cedex

*anaïs.machard@cstb.fr

Cet article présente une étude comparative de solutions pour limiter les surchauffes dans un bâtiment neuf, avec une évaluation du confort d'été dans les logements et de l'impact carbone des différentes solutions dans les villes de Nîmes et Paris, en tenant compte des conditions climatiques actuelles et futures ainsi que de l'effet de l'îlot de chaleur urbain. Les solutions évaluées sont les protections solaires mobiles et fixes, les brasseurs d'air, des pompes à chaleur et une solution de rafraîchissement évaporatif indirect. Les résultats de l'étude mettent en évidence que, parmi les différentes solutions testées, les brasseurs d'air, la solution de refroidissement évaporatif indirect et la PAC air-eau collective émergent comme des stratégies particulièrement efficaces pour améliorer le confort thermique tout en limitant l'impact carbone en comparaison à l'utilisation de PAC air-air à l'échelle des logements.

MOTS-CLÉS : Confort estival, Analyse de Cycle de Vie, Changements Climatiques.

This article presents a comparative study of summer thermal comfort and carbon impact between the cities of Nîmes and Paris, considering current and future climatic conditions as well as the urban heat island effect. Different conventional solutions such as mobile and fixed solar shading, air fans or heat pumps, and an innovative indirect evaporative cooling solution are evaluated. The results of the study show that, among the various solutions tested, air fans, indirect evaporative cooling, and water-to air heat pump emerge as particularly effective strategies for improving thermal comfort while limiting carbon impact, compared with the use of air-to-air heat pumps.

KEYWORDS: Summer comfort, Life Cycle Assessment, Climate change

## 1. INTRODUCTION

La France subit depuis deux décennies une augmentation de la fréquence et de l'intensité des vagues de chaleur, augmentation qui va se poursuivre dans le futur du fait du changement climatique (Perkins-Kirkpatrick et Lewis 2020). En parallèle, le secteur du bâtiment étant responsable de plus d'un tiers des émissions mondiales de gaz à effet de serre (Nielsen et al. 2016), la règlementation environnementale 2020 (RE2020) a introduit un indicateur carbone associé à une valeur seuil maximale à respecter pour limiter le poids carbone des nouveaux bâtiments construits. Alors qu'il apparaît urgent d'exiger une réévaluation profonde des pratiques de conception et de rénovation dans le secteur du bâtiment, il devient de plus en plus complexe de traiter à la fois les problématiques d'atténuation du changement climatique et d'adaptation aux fortes chaleurs lors de la conception ou de la rénovation d'un bâtiment. Cet article présente une partie des résultats du projet ICARE réalisé en partenariat avec l'entreprise EDF, qui propose une évaluation multicritère de différentes solutions, classiques et innovantes, passives et actives, pour améliorer le confort d'été des bâtiments tout en limitant leur impact carbone.
## 2. METHODOLOGIE

### 2.1. DONNEES CLIMATIQUES

Les données de projections climatiques utilisées dans ce travail sont issues du projet CMIP5 (5th Coupled Model Intercomparison Project). Pour cette étude, l'horizon à moyen terme est considéré (période entre 2036 et 2065) pour le scénario RCP8.5 ("Representative Concentration Pathway" : Trajectoire de Concentration Représentative). Afin de considérer l'incertitude liée aux modèles climatiques, deux modèles de climat sur seize analysés ont été retenus : Le modèle CNRM-CM5, qui projette un réchauffement modéré pour la France en été à l'horizon 2050 et le modèle GFDL-CM3, qui projette un très fort réchauffement pour la France en été au même horizon. Les données climatiques ont été corrigées de leur biais en utilisant les données de réanalyse ERA5. Les fichiers météorologiques ont été préparés par EDF R&D. Deux types de fichiers météorologiques futurs ont été reconstitués : une année type et une canicule. L'année type est construite sur la période 2036-2065. La méthode utilisée consiste à sélectionner dans les années projetées avec chacun des deux modèles l'année dont l'évolution de la température se rapproche le plus de celle de la moyenne climatologique des deux modèles sur la période, au sens de la distance euclidienne. Pour sélectionner une séquence caniculaire, il a été décidé de définir une canicule en adaptant la méthode proposée par (Khan et al. 2019) : un évènement de température maximum journalière dépassant le 98ème percentile de la distribution des températures maximales quotidiennes du modèle CNRM. Parmi l'ensemble de ces séquences identifiées, la canicule ayant l'intensité maximale comparée à toutes les canicules de la période a été sélectionnée.

### 2.2. DESCRIPTION DU BATIMENT SERVANT DE CAS D'ETUDE

Le bâtiment étudié est un bâtiment de logements collectifs neuf correspond aux standards d'isolation de la RT-2012, de type R+2 sur terre-plein, avec toiture terrasse. Il est composé à chaque étage de 3 logements quasi identiques correspondant à un logement T3 de 66 m2. A chaque étage, deux logements sont non traversants et le troisième logement est traversant, distinct des deux autres par la présence de surfaces vitrées ouvrables aux deux extrémités du salon. La Figure 1 permet de visualiser le bâtiment. L'enveloppe du bâtiment a été définie selon un optimum coût/énergie au regard de la RT2012. Le niveau d'isolation dépend donc de la zone géographique étudiée. Par ailleurs, en zone H1a le bâtiment dispose d'une isolation extérieure, alors que l'isolation est intérieure en zone H3. Le Tableau 1 donne les valeurs de U des différentes parois opaques et vitrées du bâtiment.

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>Figure 1: description du bâtiment (plan des logements sur la gauche et modélisation 3D du bâtiment sur la droite)</figcaption></figure>

<table><caption>Tableau 1 : composition des Uparoi et Uvitrage [W/m².K] pour les climats H1a et H3</caption><thead><tr><th colspan="4">H1a (Paris)</th><th colspan="4">H3 (Nîmes)</th></tr><tr><th>Vitrage</th><th>Mur extérieur</th><th>Plancher bas</th><th>Toiture terrasse</th><th>Vitrage</th><th>Mur extérieur</th><th>Plancher bas</th><th>Toiture terrasse</th></tr></thead><tbody><tr><td>0.95</td><td>0.23</td><td>0.35</td><td>0.11</td><td>0.95</td><td>0.34</td><td>0.41</td><td>0.34</td></tr></tbody></table>
## 2.3. SOLUTIONS EVALUÉES

Cette section présente les hypothèses de modélisation des différentes variantes évaluées dans le projet pour améliorer le confort estival. Il s'agit des variantes « casquette », « brasseurs d'air », « brasseur d'air réduit de nuit », « rafraîchissement adiabatique », « PAC air-air », « PAC air-eau ».

La variante « Casquette », considère l'ajout de casquettes horizontales de 0,8m de longueur sur les baies orientées à l'ouest et à l'est et de 1,2m de longueur sur l'orientation sud à Paris et 1m à Nîmes. Ces casquettes ont été dimensionnées afin de limiter les apports solaires entre le 21 mars et le 21 septembre en minimisant la perte de gains solaires l'hiver, à l'aide du diagramme solaire de chaque ville considérée, et du profil d'ombre des baies associées. Pour la variante « PM » (Protections Mobiles), le bâtiment est équipé sur toutes les baies sauf celles orientées Nord de stores extérieurs motorisés gérés manuellement conformément aux scénarios conventionnels de la RE2020.

Pour les variantes avec des brasseurs d'air, deux brasseurs sont installés dans le séjour et un dans chaque chambre. Les brasseurs ont 3 vitesses de fonctionnement, le choix de la vitesse étant fonction de la température opérative intérieure, elle suit un profil en hystérésis entre 26 °C (20% de la vitesse) et 30°C (100% de la vitesse). Pour la variante Brasseur réduit de nuit, le débit est limité à 20% du débit maximum (nuisance sonore) dans les chambres et la nuit (plus de détail dans l'annexe 7.1).

La variante « rafraîchissement adiabatique indirect » est basée sur un modèle fourni par la start-up (Caeli-Energie). Le rafraîchissement se fait par ajout d'humidité dans un échangeur avec deux canaux, un canal humide avec échange de masse et un canal sec avec échange de chaleur. Le système possède deux conduits d'air : un air rafraichi sans apport d'humidité dans le bâtiment, l'autre réchauffé et humidifié est rejeté à l'extérieur du bâtiment.

Deux types de pompes à chaleur (PAC) ont été testées : une PAC air/air individuelle pour chaque logement et une PAC air/eau collective. Les SEER des PAC sont aux alentours de 4,5 à Paris CNRM et 4 à Nîmes CNRM, les SCOP des années types futures sont autour de 5 à Paris et 5,3 à Nîmes.

## 2.4. CALCUL DES INDICATEURS CONFORT ET CARBONE

Le confort thermique est évalué à l'aide de deux indicateurs :

* l'indicateur DH règlementaire de la RE2020, qui calcule, à partir de la température opérative du bâtiment, l'inconfort cumulé en (°C.h) au-dessus de températures seuils : la journée, température seuil de confort adaptative entre 26°C et 28°C, la nuit, température fixe à 26°C.

* l'indicateur Standard Effective Temperature (SET) est également calculé en comparaison. Pour cette étude les hypothèses suivantes ont été considérées : l'activité « repos, debout » (70 W/m²) la journée et « repos couché » (40 W/m²) la nuit, une vêture légère estivale (0,2 clo) (ISO 7730 2005). Une limite est de ne pas considérer l'isolation du matelas sur une moitié du corps pendant la nuit. Des seuils de « confort » sont définis pour la SET à 25,6°C la nuit et 30°C la journée (Tableau 2). L'indicateur SET_DH (°C.h) calcul l'inconfort cumulé au-dessus de ces seuils.

<table><caption>Tableau 2 : extrait de l'échelle Standard Effective Temperature (Gonzalez, Nishi, et Gagge 1974)</caption><thead><tr><td>SET [°C]</td><td>Sensation Thermique</td><td>Etat Physiologique</td></tr></thead><tbody><tr><td>22,2 - 25,6</td><td>Confortable et acceptable</td><td>Neutre</td></tr><tr><td>25,6 - 30</td><td>Un peu chaud, un peu inacceptable</td><td>Vasodilatation, petit débit de sudation</td></tr><tr><td>30 - 34,5</td><td>Chaud, inconfortable, inacceptable</td><td>Sudation</td></tr></tbody></table>
L'indicateur carbone utilisé est noté $IC_{ICARE}$ et calculé avec la méthodologie ACV dynamique de la RE2020 comme suit : $IC_{ICARE} = IC_{PCE} + IC_{Energie}$

L'indicateur : $IC_{PCE}$ représente l'impact carbone des produits de construction et équipements restreints à un périmètre pertinent pour la comparaison de variantes (ACV bâtiment non complète). Les impacts proviennent de fiches de la base INIES sélectionnées afin de représenter un composant générique pour chaque variante (voir annexe 7.3).

L'indicateur $IC_{Energie}$ représente l'impact carbone des consommations d'énergie du chauffage et du refroidissement (y compris consommation des brasseurs, système évaporatif indirect). Les impacts dépendent des usages et proviennent de la base INIES. Le réseau de chaleur urbain (RCU) est défini comme système de chauffage de référence pour les solutions passives et douces. Le facteur d'émission du RCU est de 91 gCO2eq/kWh, il a été sélectionné via une régression linéaire sur les émissions ACV des réseaux de chaleur chaud en France, avec une valeur de 75%EnR (coefficient de détermination : 0.9). Les facteurs d'émission des pompes à chaleur sont de 79 gCO2eq/kWh pour le chauffage et 64 gCO2eq/kWh pour le refroidissement.

# 3. RESULTATS

## 3.1. ANALYSE DU CONFORT THERMIQUE ESTIVAL

### 3.1.1. Confort thermique du bâtiment de référence (sans variantes)

La Figure 2 présente les résultats de l'indicateur de confort DH pour les villes de Paris et Nîmes pour les climats ThD et Canicule_CNRM. A Paris, le bâtiment a également été simulé en considérant l'îlot de chaleur urbain (ICU) en suivant une méthodologie similaire à (Toesca et al. 2022) : en couplant à TRNSYS l'outil Urban Weather Generator (Bueno et al. 2013) qui modifie la température du fichier météorologique (paramétrage dans l'annexe 7.2), et en modélisant des masques solaires autour du bâtiment dans un contexte urbain (climats avec le suffixe « _UWG »).

Les résultats sont présentés sous la forme de boîte à moustache représentant les différents logements du bâtiment. Les moustaches présentent les valeurs maximums (le pire logement) et minimum (le meilleur logement). Pour chaque climat, 3 boîtes à moustaches sont présentées : le DH calculé uniquement durant le jour dans le séjour (en orange), le DH calculé uniquement durant la nuit (22h-07h) dans la pire chambre (en violet) et le DH_jour_nuit calculé comme la somme des deux précédents (en vert). Pour la ville de Paris, il est intéressant de constater que l'inconfort intervient particulièrement la nuit (box violet plus élevé que box orange) et ce pour tous les climats. Lorsque l'on considère l'ICU, et que l'on compare ses résultats à ceux des simulations sans ICU, l'inconfort augmente aussi bien la journée (principalement de 18h à 22h) que la nuit pour le climat ThD (différence entre ThD et ThD_UWG), alors que pour le climat CNRM, l'inconfort augmente beaucoup plus la nuit.

Si l'on considère les seuils de la RE2020 (représentés en pointillés pour les valeurs basses – 350 DH, et hautes – 1 250 DH), pour Paris sans ICU, il n'y a pas de problématique d'inconfort (les DH sont aux alentours de 350 DH) alors que lorsque l'on considère l'ICU, les DH augmentent fortement (plus du double) et l'inconfort devient problématique, et dépasse le seuil maximal règlementaire de 1250 DH pour le climat Canicule_CNRM_UWG. Pour la suite de l'étude, des solutions d'amélioration du bâtiment Parisien seront testées pour le climat CNRM_UWG.
<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>Figure 2 : Boxplot des DH jour, DH nuit et DH_jour_nuit pour les différents appartements du bâtiment pour les climats ThD et Canicule_CNRM avec et sans considération de l'ICU à Paris et les climats ThD et Canicule_CNRM à Nîmes</figcaption></figure>

Pour la ville de Nîmes, les différences entre l'inconfort des climats ThD et Canicule_CNRM sont beaucoup plus marquées (du simple au triple). Dans les deux cas, l'inconfort a lieu à des niveaux comparables la journée et la nuit. Pour la météo Nîmes ThD, seul le logement le plus frais du bâtiment (le rez-de chaussée traversant) est aux alentours du seuil 1250 DH. Pour la météo Nîmes CNRM, l'inconfort est extrême pour le bâtiment de référence, c'est pourquoi des solutions d'amélioration seront analysées pour ce climat. Ces résultats sont en accord avec une étude précédente identifiant la surchauffe à Paris et à Nîmes (Machard et al. 2023).

### 3.1.2. Comparaison du confort thermique apporté par les variantes

Pour la suite de l'analyse un certain nombre de variantes individuelles sont analysées pour réduire l'inconfort du bâtiment pour les climats CNRM (avec considération de l'ICU pour Paris).

La Figure 3a) et b) présente des boxplot de DH_jour_nuit (somme du jour dans le séjour et de la nuit dans la pire chambre) pour tous les logements. Chaque boxplot présente les résultats pour une variante améliorant le confort. La Figure 3c) compare les niveaux de confort calculés avec l'indicateur DH le jour et la nuit pour le pire logement du climat Nîmes CNRM, avec l'indicateur SET_DH, pour le jour et la nuit également.

Toutes les variantes étudiées permettent de réduire l'inconfort par rapport au bâtiment neuf de référence. Les deux premières solutions (casquettes et PM) ont pour objectif de limiter les apports solaires entrant dans le bâtiment. Avec les scénarios de gestion des PM de la RE2020 (plutôt vertueuse), l'utilisation des PM est plus efficace que celle des casquettes et permet de réduire les DH de 40% en moyenne pour les deux climats (contre 18% pour les casquettes).

L'utilisation des brasseurs d'air avec la vitesse limitée la nuit à 20% n'est pas plus efficace que les PM pour réduire l'inconfort à Paris ICU car l'inconfort est ressenti principalement durant cette période (cf. Figure 2). A Nîmes, l'inconfort mesuré par l'indicateur DH a lieu aussi bien la nuit que la journée donc le brasseur, même dans sa version réduit de nuit, est efficace pour limiter l'inconfort (sans prise en compte de l'ICU cependant). Sans la limitation de vitesse la nuit (variante Brasseur), le brasseur est très efficace aussi bien à Paris qu'à Nîmes et permet de réduire l'inconfort de 76% en moyenne. Cela peut s'expliquer par le fait que les vitesses d'air du brasseur atteignent jusqu'à 1,4 m/s en vitesse maximale, et que le brasseur est en vitesse maximale lorsqu'il fait plus de 30°C dans le logement. On peut imaginer
que d'ici à 2050, des innovations concernant l'acoustique des brasseurs permettraient de ne pas limiter
la vitesse. Une attention particulière devra être portée pour cette solution puisque les simulations n'ont
pas intégré de limitation dans l'usage du brasseur pour des températures d'air supérieur à 35°C comme
recommandées par (Huang et al. 2013).

Les deux solutions passives les plus efficaces peuvent être complémentaires car elles n'agissent pas
sur les mêmes phénomènes. En effet, la variante (Brasseur + PM) est encore plus efficace avec une
réduction de l'inconfort de 88% en moyenne. A Nîmes, c'est la première variante permettant de réduire
les DH en dessous du seuil réglementaire de 1250 DH pour le climat CNRM. Le système de
rafraichissement évaporatif indirect est encore plus efficace et permet de supprimer l'inconfort pour
Paris et de le réduire à seulement une centaine de DH pour Nîmes.

<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>Figure 3 : Boxplot du DH jour/nuit pour tous les logements du bâtiment en fonction des variantes simulées. (a) Paris CNRM avec ICU et (b) Nîmes CNRM et (c) comparaison des DH et SET_DH pour le pire logement à Nîmes CNRM</figcaption></figure>

En analysant la Figure 3c), on observe que les deux indicateurs (DH et SET_DH) évoluent dans le même sens et classent les solutions étudiées dans le même ordre. En revanche, avec l'indicateur SET_DH, l'inconfort calculé est beaucoup plus faible que pour l'indicateur DH. Cela peut s'expliquer par des seuils plus élevés pendant la journée pour les SET_DH, ce qui explique les niveaux de SET_DH_jour qui sont assez faibles. La prise en compte des autres paramètres du confort (vitesse d'air, vêture, métabolisme...) dans la SET réduisant la température ressentie par rapport à la température opérative peut aussi expliquer les différences.

En conclusion, les variantes passives les plus efficaces et déjà bien connues (PM et brasseur) sont
suffisantes pour limiter l'inconfort à Paris pour la canicule future du modèle CNRM même en
considérant l'ICU. En revanche à Nîmes, même avec le couplage de ces deux solutions, l'inconfort n'est
pas complètement résolu, bien qu'il soit assez faible si on se fie à l'indicateur SET_DH.

3.2. ANALYSE DE CYCLE DE VIE

3.2.1. Consommations du bâtiment – composante $IC_{Energie}$

La Figure 4 montre les consommations électriques de chauffage et de froid pour la solution PAC
air/eau à Paris et à Nîmes pour les différents climats. Logiquement, compte tenu des évolutions
climatiques tendant au réchauffement, les consommations de chauffage diminuent et les consommations
de froid augmentent pour les climats futurs. A Paris, les consommations de froid restent toujours moins
importantes que les consommations de chauffage pour les climats futurs tandis qu'à Nîmes l'écart se
creuse et les consommations de froid sont plus de 3 fois plus importantes que celle de chauffage pour le climat CNRM. Les consommations d'énergie sont utilisées pour calculer l'IC Energie des différentes variantes.

<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>Figure 4 : Consommations électriques de chaud et de froid de la PAC air/eau pour le bâtiment à Paris et à Nîmes pour les différents climats étudiés</figcaption></figure>

### 3.2.2. Analyse comparative de l'impact carbone du bâtiment pour les différentes solutions – $IC_{ICARE}$

La Figure 5 présente l'impact carbone pour les différentes solutions étudiées pour Paris et Nîmes CNRM. Cela comprend l'impact carbone lié aux matériaux, composante $IC_{PCE}$, ainsi que l'impact carbone des consommations d'énergie composante $IC_{Energie}$. A Paris, où les besoins de chauffage sont très élevés, le poids carbone du bâtiment avec les solutions passives peut principalement être attribué à l'énergie utilisée pour le chauffage par le RCU (75% ENR). Une autre variante de chauffage de référence, par exemple une chaudière à granulés, influerait donc grandement sur les résultats.

En ce qui concerne les solutions passives, les IC-PCE augmentent de manière assez importante lorsque plusieurs variantes sont réunies (Brasseur-PM par exemple). L'IC-PCE de la PAC air/air est très important du fait de l'aspect individuel de la solution (un appareil installé par logement) et du poids carbone lié aux fluides frigorigènes.

<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>Figure 5 : Impact Carbone des différentes solutions étudiées pour Paris CNRM à gauche et pour Nîmes CNRM à droite.</figcaption></figure>

A Nîmes, les besoins de froid dépassant ceux de chauffage, l'installation d'une PAC air/air apparaît comme désavantageuse. Du point de vue de l'ACV, la solution PAC air/eau est la solution avec le plus faible impact carbone à Paris et la 3ème meilleure à Nîmes. En effet, elle permet de réduire considérablement l'IC_energie_hiver par remplacement du RCU et contrairement à la PAC air/air, l'IC-PCE est réduit car la solution choisie est une PAC collective pour tout le bâtiment.

A Nîmes CNRM, en comparant l'impact carbone des solutions permettant de limiter l'inconfort (le brasseur, le système de rafraîchissement par évaporation indirect ou les PAC), il apparaît que les
solutions avec le plus faible impact carbone sont la PAC air/eau, Evap_ind et le Brasseur. Les deux premières, plus performantes pour rafraichir le bâtiment, sont donc classées les meilleures et ex-aequo. Pour aller plus loin dans les préconisations de solutions, une étude multicritère est en cours, avec l'ajout du coût associé aux différentes solutions.

## 4. CONCLUSION

Cet article s'est intéressé à évaluer le confort estival ainsi que l'impact carbone d'un bâtiment neuf de niveau de performance type RT2012 soumis aux climats utilisés dans le cadre de la RE2020 et à des climats futurs comprenant des canicules pour les villes de Paris et Nîmes.

Pour la ville de Paris, ne pas considérer l'ICU revient à négliger une part importante de l'inconfort possible. En effet, sans considération de l'ICU, les simulations montrent qu'il n'y a pas d'inconfort alors qu'avec, les DH dépassent le seuil réglementaire pour le bâtiment de référence. En revanche pour Nîmes, le bâtiment neuf RT2012 ne peut pas faire face aux climats futurs sans solutions limitant l'inconfort estival. Les solutions identifiées les plus efficaces, pour Nîmes, selon l'évaluation couplée confort-carbone sont la PAC air-eau et le système de rafraichissement par évaporation indirect.

## 5. REMERCIEMENTS

Les auteurs remercient EDF, partenaire du projet ICARE, pour la fourniture des fichiers météos futurs ainsi que pour leur modèle de pompes à chaleur. Les auteurs remercient également l'entreprise Caeli pour leur modèle de système de rafraichissement évaporatif indirect.

## 6. BIBLIOGRAPHIE

- Bueno, Bruno, Leslie Norford, Julia Hidalgo, et Grégoire Pigeon. 2013. « The Urban Weather Generator ». *Journal of Building Performance Simulation* 6 (4): 269-81.
https://doi.org/10.1080/19401493.2012.718797.

- Caeli-Energie. 2024. « https://www.caeli-energie.com/ ».

- Gonzalez, R. R., Y. Nishi, et A. P. Gagge. 1974. « Experimental Evaluation of Standard Effective Temperature a New Biometeorological Index of Man's Thermal Discomfort ». *International Journal of Biometeorology* 18 (1): 1-15. https://doi.org/10.1007/BF01450660.

- Huang, Li, Qin Ouyang, Yingxin Zhu, et Lingfei Jiang. 2013. « A Study about the Demand for Air Movement in Warm Environment ». *Building and Environment* 61 (mars): 27-33.
https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2012.12.002.

- ISO 7730. 2005. « Ergonomics of the thermal environment — Analytical determination and interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal comfort criteria ». *International Organisation for Standardisation*.

- Khan, Najeebullah, Shamsuddin Shahid, Tarmizi Ismail, Kamal Ahmed, et Nadeem Nawaz. 2019. « Trends in Heat Wave Related Indices in Pakistan ». *Stochastic Environmental Research and Risk Assessment* 33 (1): 287-302. https://doi.org/10.1007/s00477-018-1605-2.

- Machard, A., C. Inard, J.M. Alessandrini, F. Devys-Peyre, S. Martinez, J. Ribéron, et C. Pelé. 2023. « Climate Change Influence on Buildings Dynamic Thermal Behavior during Summer Overheating Periods: An in-Depth Sensitivity Analysis ». *Energy and Buildings* 284 (avril): 112758.
https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2022.112758.

- Nielsen, Anne N., Rasmus L. Jensen, Tine S. Larsen, et Søren B. Nissen. 2016. « Early Stage Decision Support for Sustainable Building Renovation – A Review ». *Building and Environment* 103 (juillet): 165-81.
https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2016.04.009.

- Perkins-Kirkpatrick, S. E., et S. C. Lewis. 2020. « Increasing Trends in Regional Heatwaves ». *Nature Communications* 11 (1): 3357. https://doi.org/10.1038/s41467-020-16970-7.

- Toesca, Adrien, Damien David, André Kuster, Michel Lussault, et Kévyn Johannes. 2022. « An Urban Thermal Tool Chain to Simulate Summer Thermal Comfort in Passive Urban Buildings ». *Building and Environment* 215 (mai): 108987. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2022.108987.
# 7. ANNEXES

## 7.1. HYPOTHESES SUR LA SOLUTION DES BRASSEURS D'AIR

Il y a 4 brasseurs d'air par logement : deux dans le séjour, et un par chambre. Le contrôle du brasseur d'air se fait comme suit : La gestion du débit est en fonction de la température opérative intérieure et suit le profil en hystérésis représenté sur la Figure 6. Cette gestion ne s'applique que si la pièce est occupée. Pour la variante « Brasseur réduit nuit », le débit est limité à 20% du débit maximal dans les chambres la nuit (de 22h à 5h).

<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>Figure 6 : Gestion du débits des brasseurs d'air en fonction de la température opérative</figcaption></figure>

L'impact du brasseur d'air est évalué via une vitesse d'air moyenne ressentie<fnref n="1" />. La température opérative est ensuite ajustée en fonction de cette vitesse d'air dans chaque pièce en retranchant $\Delta\theta_{op i}^{brasseur}$. Cette réduction est calculée selon l'algorithme dans le modèle de brasseur d'air de la RE2020 (issue de la norme EN 15251-2007) :

- Si la vitesse moyenne de la pièce $\le 0.2 \text{ m/s}$ :

$$ \Delta\theta_{op i}^{brasseur}(h) = 0 $$

- Sinon:

$$ \Delta\theta_{op i}^{brasseur}(h) = (1,8322 \cdot e^{0,0361 \cdot (\theta_{rm i}(h) - \theta_{i}(h))}) \cdot \ln(v(h)) + (3,0498 \cdot e^{0,0368 \cdot (\theta_{rm i}(h) - \theta_{air i}(h))}) $$

Avec $\theta_{rm i}$ la température radiante moyenne et $\theta_{air i}$ la température d'air de la pièce i.

## 7.2. HYPOTHESES SUR LE PARAMETRAGE D'URBAN WEATHER GENERATOR

Pour le paramétrage d'UWG, les données d'entrées sont principalement extraites à partir de la librairie geoclimate (https://github.com/orbisgis/geoclimate). Concernant les valeurs liées aux bâtiments (valeurs de U des murs, toits et sol ainsi que les années de construction), les données ont été extraites de la BDNBv5 puis ont été classés sur la base de la classification TABULA (FR France (episcope.eu)). Le tableau suivant donne les paramètres principaux d'UWG utilisés pour le projet.

<table><caption>Tableau 3 : Paramétrages principaux de Urban Weather Generator</caption><thead><tr><th>Hauteur des bâtiments</th><th>Densité de bâti</th><th>Densité de végétaux</th><th>Densité d'arbre</th><th>Longueur caractéristique</th><th>Ratio vertical sur horizontal</th><th>Albédo des toitures</th><th>Albédo des murs</th><th>Hauteur de couche limite diurne</th><th>Hauteur de couche limite noctune</th></tr></thead><tbody><tr><td>18,87 m</td><td>0,59</td><td>0,00372</td><td>0,00634</td><td>1000 m</td><td>2,006</td><td>0,11</td><td>0,4</td><td>1000 m</td><td>80 m</td></tr></tbody></table>

<footnote n="1">¹ Raftery, Paul, Jay Fizer, Wenhua Chen, Yingdong He, Hui Zhang, Edward Arens, Stefano Schiavon, et Gwelen Paliaga. 2019. « Ceiling Fans: Predicting Indoor Air Speeds Based on Full Scale Laboratory Measurements ». Building and Environment 155 (mai): 210-23. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2019.03.040.</footnote>
## 7.3. HYPOTHESES SUR L'ACV : PRODUITS DE CONSTRUCTION ET EQUIPEMENTS

Le tableau suivant présente la source des données pour le calcul de l'IC_PCE du projet pour chaque variante utilisée.

<table><caption>Tableau 4 : Hypothèses d'émissions carbone en statique pour les produits de construction et équipements</caption><thead><tr><td>Objet</td><td>Impact carbone, statique (kgCO2eq/unité)</td><td>Unité</td><td>Durée de vie (ans)</td><td>Quantités</td><td>Source</td></tr></thead><tbody><tr><td>Casquette (béton)</td><td>48</td><td>m²</td><td>100</td><td>61m² (Toutes les fenêtres sauf au nord)</td><td>FDES collective INIES : Casquette béton armé d'épaisseur 0,16m C25/30 XC4/XF1 CEM II/A (12652)</td></tr><tr><td>Brasseur d'air</td><td>316</td><td>Unité</td><td>15</td><td>36 (4 par logement)</td><td>DED INIES : Déstructificateur / Brasseur d'air (31637) en enlevant les 30% de marge de la DED</td></tr><tr><td>Système évaporatif indirect</td><td>324</td><td>Unité</td><td>30</td><td>9 (1 système gainé par logement)</td><td>Entreprise Caeli</td></tr><tr><td>Volets roulants PVC motorisés</td><td>157</td><td>m²</td><td>30</td><td>372 m² (Toutes les fenêtres sauf au nord)</td><td>FDES INIES : Stores à enroulement extérieur motorisés (27008)</td></tr><tr><td>RCU – sous station + raccordement</td><td>4580</td><td>Unité</td><td>30</td><td>1 équipement (1 pour 9 logements)</td><td>Calcul interne CSTB (surestimé – 30 logements)</td></tr><tr><td>RCU – réseaux secondaires</td><td>1,16</td><td>ml</td><td>100</td><td>733 m (13m hauteur + 80m aller-retour par lgt)</td><td>FDES collective INIES: Tube de cuivre pré-isolé pour distribution d'ECS et chauffage (8559)</td></tr><tr><td>RCU – radiateurs eau chaude 500W</td><td>39,5</td><td>Unité</td><td>50</td><td>6 par logement (54)</td><td>FDES individuelle INIES: Artis décor classique horizontal (25694)</td></tr><tr><td>PAC air eau – système</td><td>5630</td><td>Unité</td><td>22</td><td>1 équipement (1 pour 9 logements)</td><td>FDES individuelle INIES : HRC70 ZePAC (30796)</td></tr><tr><td>PAC air eau – réseaux</td><td>1,16</td><td>ml</td><td>100</td><td>13 m (13 m en hauteur rejoignant le plancher)</td><td>FDES collective INIES : Tube de cuivre pré-isolé pour distribution d'ECS et chauffage (8559)</td></tr><tr><td>PAC air eau – plancher chauffant/rafraichissant</td><td>14,6</td><td>m²</td><td>50</td><td>Tout le plancher (595m²)</td><td>FDES INIES collective : Plancher chauffant rafraichissant (33536) moins impacts chape d'épaisseur 0,05m à base de ciment (12450)</td></tr><tr><td>PAC air eau – système et émetteurs</td><td>5500 (R32) 4650 (R290)</td><td>Unité</td><td>17</td><td>9 (1 par logement)</td><td>FDES collective INIES : PAC air/air réversible au R32 (32691) (R32) et calculs interne (R290)</td></tr></tbody></table>