En près d’un siècle, l’attention à la thermique des bâtiments a beaucoup évolué. Les réglementations thermiques et les solutions techniques pour les appliquer également. Petit point historique avec Michel Parker et Lise Slama.
Reconstruire « vite ». Dans la deuxième partie du 20ème siècle, c’est-à-dire entre les années 1950 à 1973, après la fin de la 2ème guerre mondiale et jusqu’au premier « choc pétrolier », c’est l’urgence. Construire vite, mais pas nécessairement bien, c’est-à-dire sans grande recherche architecturale et à plus forte raison sans « recherche technique », les notions d’économie d’énergie n’existant pas.
Les exigences des utilisateurs en matière de confort ? Il n’en est pas question : on chauffe les locaux et ça suffit. Les énergies fossiles ne manquent pas : charbon, fioul, gaz … Il n’y a pas de réglementation thermique particulière, seuls les DTU spécialisés pour chaque technique suffisent pour « construire ». Pour les calculs thermiques c’est très simple :
Déperditions = (KxSxdT) + (0.34xVxdt) résultats en kcal/h ou w/h
Les installations thermiques sont réduites à leur plus simple expression :
- une production de chaleur avec une chaudière (eau ou vapeur) alimentée en fioul ou gaz : on surdimensionne les puissances installées…
- distribution de fluides, en général de l’eau, bien que la vapeur basse pression soit encore utilisée : peu de régulation ou éventuellement manuelle
- des radiateurs en fonte ou convecteurs dans les locaux
L’après 73
Mais arrive le fameux « choc pétrolier » en 1973 consécutif à des événements politiques et le prix du fioul est multiplié par deux. Le prix du gaz suit bien évidemment. La « réglementation thermique de 1974 » intervenant aussitôt, ne concerne qu’un critère de calcul, le coefficient G, qui caractérise l’enveloppe du bâtiment. Il s’agit de faire un calcul simple qui prend en compte les surfaces des parois, les coefficients K des parois (on ne parle pas encore de U), ainsi que le volume du bâtiment. C’est ce que d’autres pays (Allemagne, Suisse, Belgique) appellent le « coefficient de forme ». Ce dernier permet de valoriser une bonne compacité, c’est-à-dire un ratio entre surface de paroi déperditive et volume intérieur. Le calcul se fait manuellement. C’est un peu long et fastidieux, mais pas très compliqué.
C’est alors que dans les années 1980/1985, les premiers calculs informatisés, avec programme simple, développés notamment par Bruno et Bernard Slama, arrivent sur le marché chez les thermiciens. Les calculs informatisés n’ont pas une très grande envergure : on calcule seulement les déperditions. Les équipements informatiques sont peu performants, coûteux et rapidement obsolètes. OLIVETTI (marque disparue) et IBM sont à peu près les seuls constructeurs…
Réduction des consommation d’énergie
Pour aller plus loin, l’administration des différents ministères concernés réfléchit à la nouvelle règlementation thermique et bientôt la RT 2000 arrive. Celle-ci a pour but de réduire les consommations d’énergie de l’ordre de 20 % par rapport à la précédente réglementation (1974 rectifiée 1979). On parle maintenant de la valeur Ubat, ex G ou G1.
Les calculs deviennent cependant plus complexes et l’emploi du logiciel thermique est nécessaire voire indispensable. Les produits et logiciels de BBS s’améliorent et augmentent considérablement les possibilités de calculs : « Hélios » pour le calcul des déperditions suivant le DTU et « Alizé » pour le calcul des apports thermiques suivant les règles ASRHAE américaines qui sont les seules reconnues mondialement. Pour les calculs d’apports thermiques, seul le logiciel CARRIER (constructeur de matériel) était jusque là utilisé par les ingénieurs.
Les matériels informatiques deviennent également beaucoup plus performants, les micro-ordinateurs et systèmes d’exploitation s’améliorent et les constructeurs sont également plus nombreux.
Prise en compte des équipements thermiques de calcul
La réflexion se poursuit et nous nous acheminons vers la RT 2005, celle-ci devant s’appliquer à tous les nouveaux projets.
Dans cette même période (1987/2004), les documents graphiques, plans d’architecture… sont établis au moyen de logiciels de dessin (Autocad, Archicad, Cadam) et la saisie graphique des plans se développe pour faciliter les calculs.
Les fonctionnaires des ministères concernés préparent la nouvelle réglementation thermique, la RT 2012, que nous utilisons encore aujourd’hui. La RT 2005 a introduit la climatisation et le confort d’été ainsi que le calcul thermique. La RT 2012 renforce cette approche avec un saut en termes d’exigence. Elle introduit le recours aux énergies renouvelables ce qui entraîne l’utilisation de systèmes plus variés.
Les ingénieurs intègrent des conceptions d’économie d’énergie, récupération de chaleur, géothermie, capteurs solaires… bref toute une panoplie de nouveaux matériels. La Gestion technique centralisée (GTC) ou supervision permettent des fonctionnements optimisés.
Les critères de confort intérieurs des locaux (habitation et tertiaire) deviennent également plus contraignants. Le bioclimatisme est mis en avant.
Les logiciels métiers en plein développement
Il faut calculer maintenant le Bbio (qui caractérise l’enveloppe), le Cep (qui est une valeur conventionnelle de consommation en énergie primaire). Les logiciels de calculs thermiques sont indispensables, et surtout, imposés.
En complément au calcul réglementaire, le processus de conception bioclimatique des bâtiments s’accompagne de plus en plus souvent d’un recours aux « simulations thermiques dynamiques » ou STD.
Le calcul informatisé est le seul moyen de répondre à ces exigences. Les logiciels BBS permettent tous ces calculs avec des résultats d’une bonne précision.
Puis une nouvelle dimension apparaît avec le développement du processus BIM et des outils de création de maquette numérique. Nous voilà déjà en 2020. La réglementation thermique devient réglementation environnementale (RE 2020) et prend désormais en compte l’empreinte carbone des bâtiments.
BBS Slama relève le challenge notamment à travers le projet de recherche BIM énergie environnement (BEE) soutenu par l’ADEME. Des expérimentations ont été initiées sur ces derniers développements. Vous pouvez nous contacter si vous voulez y participer.
Tableaux et diagrammes réalisés par Richard Slama, père de Bruno et Bernard Slama, pour ses études thermiques © BBS Slama
