Les chaudes journées d’été peuvent être synonymes de factures d’électricité élevées. Les gens veulent rester à l’aise sans gaspiller d’énergie et d’argent. Votre foyer s’est peut-être disputé la meilleure stratégie pour refroidir votre espace. Qu’est-ce qui est le plus efficace : faire fonctionner la climatisation tout l’été sans interruption, ou la couper pendant la journée lorsque vous n’êtes pas là pour en profiter ?
Nous sommes une équipe d’architectes et d’ingénieurs en systèmes de construction qui ont utilisé des modèles énergétiques simulant le transfert de chaleur et les performances du système de climatisation pour répondre à cette éternelle question : Devrez-vous évacuer plus de chaleur de votre maison en évacuant continuellement la chaleur tout au long de la journée ou en évacuant l’excès de chaleur seulement en fin de journée ?
La réponse se résume à l’intensité énergétique nécessaire pour évacuer la chaleur de votre maison. Cette intensité est influencée par de nombreux facteurs tels que la qualité de l’isolation de votre maison, la taille et le type de votre climatiseur, ainsi que la température et l’humidité extérieures.
Selon nos calculs non publiés, laisser votre maison se réchauffer pendant que vous êtes au travail et la refroidir lorsque vous rentrez chez vous peut consommer moins d’énergie que de la garder constamment fraîche – mais cela dépend.
La climatisation à fond toute la journée, même en votre absence ?
Tout d’abord, réfléchissez à la façon dont la chaleur s’accumule. Elle entre dans votre maison lorsque le bâtiment a moins de chaleur stockée que l’extérieur. Si la quantité de chaleur entrant dans votre maison est donnée par un taux de “1 unité par heure”, votre climatiseur aura toujours 1 unité de chaleur à éliminer chaque heure. Si vous éteignez votre climatiseur et laissez la chaleur s’accumuler, vous pourriez avoir jusqu’à huit heures de chaleur à la fin de la journée.
C’est souvent moins que cela, cependant – les maisons ont une limite à la quantité de chaleur qu’elles peuvent stocker. Et la quantité de chaleur qui entre dans votre maison dépend de la température initiale du bâtiment. Par exemple, si votre maison ne peut stocker que 5 unités d’énergie thermique avant de s’équilibrer avec la température de l’air extérieur, vous n’aurez à évacuer que 5 unités de chaleur au maximum à la fin de la journée.
De plus, à mesure que votre maison se réchauffe, le processus de transfert de chaleur ralentit ; il finit par atteindre un transfert de chaleur nul à l’équilibre, lorsque la température intérieure est la même que la température extérieure. Votre climatiseur refroidit également moins efficacement en cas de chaleur extrême, de sorte que le fait de l’éteindre pendant les périodes les plus chaudes de la journée peut augmenter l’efficacité globale du système. Ces effets signifient qu’il n’y a pas de réponse simple à la question de savoir si vous devez faire fonctionner la climatisation toute la journée ou attendre de rentrer chez vous le soir.
Energie utilisée par différentes stratégies de climatisation
Prenons le cas test d’une petite maison avec une isolation typique dans deux climats chauds : sec (Arizona) et humide (Géorgie). À l’aide d’un logiciel de modélisation énergétique créé par le U.S. National Renewable Energy Laboratory pour l’analyse de la consommation d’énergie dans les bâtiments résidentiels, nous avons examiné plusieurs cas types de consommation d’énergie dans cette maison hypothétique de 110 mètres carrés.
Nous avons considéré trois scénarios de stratégie de température. Dans le premier, la température intérieure est réglée sur une valeur constante de 24,4 degrés Celsius (76 degrés Fahrenheit). Dans le second, la température peut varier jusqu’à 31,6 °C pendant une journée de travail de huit heures – une ” baisse “. Le dernier utilise un recul de la température à 89 F (31,6 C) pour une courte journée de travail de quatre heures.
Dans ces trois scénarios, nous avons examiné trois technologies de climatisation différentes : un climatiseur central à un étage, une pompe à chaleur centrale à air (ASHP) et des unités de pompe à chaleur minisplit. Les climatiseurs centraux sont typiques des bâtiments résidentiels actuels, tandis que les pompes à chaleur gagnent en popularité en raison de leur efficacité accrue. Les ASHP centrales sont faciles à utiliser pour remplacer les climatiseurs centraux ; les minisplits sont plus efficaces que les climatiseurs centraux mais sont coûteux à installer.
Nous avons voulu voir comment la consommation d’énergie de la climatisation variait dans ces cas. Nous savions que, quelle que soit la technologie CVC utilisée, le système de climatisation se mettrait en marche lorsque le point de consigne du thermostat reviendrait à 76 F (24,4 C) et, pour les trois cas, en fin d’après-midi, lorsque les températures extérieures sont généralement les plus élevées. Dans les cas de recul, nous avons programmé le climatiseur pour qu’il commence à refroidir l’espace avant le retour du résident, assurant ainsi le confort thermique avant qu’il ne rentre chez lui.
Les modèles énergétiques peuvent indiquer la quantité d’énergie qu’une maison consommera dans des conditions particulières, comme le temps chaud et sec de l’été à Phoenix. Les chercheurs ont fait des calculs avec trois technologies CVC différentes et trois stratégies de réglage de la température différentes. Pigott/Scheib/Baker/CU Boulder, CC BY-ND
Les chercheurs ont utilisé les trois mêmes technologies CVC et trois stratégies de réglage de la température, mais cette fois pour une maison située dans la région chaude et humide d’Atlanta. Pigott/Scheib/Baker/CU Boulder, CC BY-ND
Nous avons constaté que même lorsque la climatisation augmente temporairement pour récupérer des températures intérieures plus élevées, la consommation d’énergie globale dans les cas de recul est toujours inférieure à celle du maintien d’une température constante tout au long de la journée. Sur une échelle annuelle avec un climatiseur central conventionnel, cela pourrait entraîner des économies d’énergie allant jusqu’à 11 %.
Cependant, les économies d’énergie peuvent diminuer si la maison est mieux isolée, si le climatiseur est plus efficace ou si le climat présente des variations de température moins importantes.
La pompe à chaleur centrale à air et la pompe à chaleur minisplit sont plus efficaces dans l’ensemble, mais permettent de réaliser moins d’économies grâce aux réductions de température. Une baisse de température de huit heures en semaine permet de réaliser des économies, quel que soit le type de système, tandis que les avantages d’une baisse de température de quatre heures sont moins évidents.
Aisling Pigott, doctorante en génie architectural, Université du Colorado Boulder ; Jennifer Scheib, professeure adjointe en génie des systèmes de construction, Université du Colorado Boulder, et Kyri Baker, professeure adjointe en génie des systèmes de construction, Université du Colorado Boulder.
