Refroidissement passif : améliorez la ventilation naturelle dans votre maison

Le refroidissement passif est un système de refroidissement qui permet de maintenir une température agréable dans un bâtiment sans consommer d’énergie.

Il s’agit donc de l’opposé des systèmes de rafraîchissement actifs qui fonctionnent à l’électricité, comme les climatiseurs.

Voici 3 principes de refroidissement passif pour optimiser les performances thermiques de votre maison.

Le confort thermique est une sensation de bien-être en intérieur. Il dépend de la température intérieure, des conditions d'humidité, des courants d'air, et de la qualité de l’air intérieur (QAI).

Un système de refroidissement passif, comme la ventilation croisée et/ou l'utilisation de matériaux à forte capacité thermique, permet de stabiliser la température intérieure pour contribuer à un meilleur confort thermique global.

Le transfert de chaleur désigne le processus de déplacement naturel de la chaleur d'une zone chaude vers une zone plus froide.

Ce transfert de chaleur s’opère principalement de trois manières :

1. Par radiation : la radiation est le transfert de chaleur sous forme de rayonnement électromagnétique, principalement des rayons infrarouges. Dans une maison, le soleil réchauffe les surfaces extérieures (toits, murs, fenêtres). Ces surfaces rayonnent ensuite la chaleur vers l'intérieur.
2. Par conduction : la conduction est le transfert de chaleur à travers un matériau solide (toits, murs, fenêtres) qui conduit la chaleur extérieure vers l'intérieur.
3. Par convection : la convection est le transfert de chaleur par le mouvement des fluides, principalement l'air, à travers les courants d'air chaud et froid. Les courants d'air chaud augmentent la chaleur, tandis que les courants d'air frais rafraîchissent une pièce.

Pour réduire ces transferts de chaleur, vous devez protéger les surfaces exposées à l’extérieur, isoler votre maison et la ventiler de manière efficace.

L'orientation d'un bâtiment influence l'efficacité d’un système de refroidissement passif.

Une orientation soigneusement planifiée permet de maximiser les bénéfices du vent et de minimiser l'exposition directe au soleil pour optimiser la performance thermique de la maison.

L'objectif est d’améliorer la ventilation naturelle tout en réduisant l’usage d’appareils de climatisation.

La ventilation naturelle, ou free-cooling naturel, consiste à utiliser des ouvertures, comme les fenêtres, les portes et les évents, pour permettre la circulation de l'air frais à l'intérieur du bâtiment tout en évacuant l'air chaud.

En complément des systèmes de ventilation mécanique hygiéniques (VMC, par exemple), la ventilation naturelle utilise la différence de pression et de température pour créer un flux d'air intensif et continu à travers le bâtiment.

En plaçant judicieusement les ouvertures, vous pouvez maximiser le flux d'air frais et favoriser ainsi un rafraîchissement efficace des espaces intérieurs du bâtiment.

Ventilation croisée, unilatérale, à double flux, effet cheminée… Pour tout savoir sur les techniques de ventilation naturelle, lisez notre article dédié : Ventilation naturelle : améliorez votre confort intérieur grâce aux fenêtres.

1. Accessible et économe : facile à intégrer dans les nouvelles constructions et les rénovations, sans coût élevé.
2. Réduit les besoins en climatisation : le refroidissement passif aide à maintenir le confort thermique sans recourir à la climatisation, ce qui se traduit par des économies sur la facture d’électricité.
3. Améliore la qualité de l'air et la santé grâce aux échanges d'air qui réduisent les polluants intérieurs. Les symptômes du syndrome du bâtiment malsain surviennent plus fréquemment dans les bâtiments climatisés que dans les bâtiments ventilés naturellement (Wargocki et al., 2002)¹.
4. Assure un confort thermique uniforme grâce au maintien d’une température agréable et à la réduction des zones de chaleur excessive.
5. Adaptable et polyvalente : s'adapte à tous les climats et styles architecturaux et peut se combiner avec d'autres techniques.

Adoptez les pratiques suivantes pour optimiser le refroidissement passif de votre logement grâce à la ventilation naturelle :

• Placez des fenêtres et des évents sur des côtés opposés de la maison pour favoriser la circulation transversale de l'air et optimiser le rafraîchissement.
• Installez des fenêtres de toit pour créer un effet cheminée et augmenter l'évacuation de l'air chaud accumulé près du plafond et favoriser le rafraîchissement de toute la maison.
• Plantez des arbres et des arbustes pour apporter de l’ombre et diriger les brises vers les ouvertures du bâtiment (cf. chapitre plus bas pour savoir quels arbres planter).
• Installez des volets roulants, des stores extérieurs ou des auvents pour réduire les gains de chaleur tout en permettant la circulation de l'air favorable au rafraîchissement (cf. chapitre plus bas pour découvrir nos solutions).

Voici 3 méthodes de refroidissement passif pour maintenir une température agréable chez vous, sans avoir recours à des systèmes de climatisation énergivores.

Le refroidissement radiatif est une méthode de rafraîchissement qui permet aux bâtiments de dissiper la chaleur en émettant de la radiation thermique vers un environnement plus frais, généralement pendant la nuit.

Cette méthode tire parti des surfaces réfléchissantes ou de toitures spéciales pour réduire la température intérieure.

Moyennement accessible, le refroidissement passif par radiation peut nécessiter l’application de peintures ou de toitures réfléchissantes.

Le refroidissement passif par évaporation est une méthode de rafraîchissement qui utilise des éléments comme les bassins d'eau ou les surfaces mouillées pour abaisser la température de l'air.

L'évaporation de l'eau absorbe la chaleur et offre donc une solution naturelle pour le rafraîchissement de l'air ambiant.

Cette méthode est moyennement accessible car elle nécessite des aménagements pour intégrer des éléments d’eau.

Le couplage au sol exploite la température stable du sous-sol pour modérer les variations de température intérieure.

En construisant partiellement le bâtiment sous terre ou en utilisant des systèmes de transfert de chaleur géothermique (puits canadien, par exemple), vous pouvez maintenir des conditions thermiques stables et assurer le rafraîchissement de votre maison.

Le couplage au sol est un système qui implique des travaux de construction importants et des investissements en géothermie.

Pour un refroidissement passif efficace, voici 3 éléments de conception qui influencent la capacité d'un bâtiment à maintenir des températures confortables de manière passive.

Une bonne isolation et des matériaux appropriés limitent les gains de chaleur non désirés et maintiennent une température intérieure fraîche. Les matériaux à haute capacité thermique peuvent stocker et relâcher la chaleur de manière contrôlée pour maintenir un bon rafraîchissement.

Exemples de matériaux adaptés au rafraîchissement ou au refroidissement passif :

• Le béton, pour ses propriétés thermiques et son inertie.
• La brique, qui offre une bonne isolation thermique et acoustique.
• Les matériaux écologiques, comme le chanvre ou la cellulose, qui sont à la fois isolants et durables.

Pour assurer le rafraîchissement passif de votre maison, la disposition stratégique des ouvertures (fenêtres, portes, évents, grilles d’aération) et des protections solaires est déterminante.

Les ouvertures minimisent les gains de chaleur solaire tout en maximisant la lumière naturelle.

Des solutions comme les volets roulants, les stores extérieurs, ou les auvents sont efficaces pour protéger les ouvertures des rayons directs du soleil.

Par ailleurs, les fenêtres de toit sont l’élément idéal pour optimiser le rafraîchissement ou le refroidissement passif chez vous. Offrez leur une protection anti-chaleur parmi ces solutions :

• Le volet roulant offre une protection solaire extérieure efficace, réduit les gains de chaleur et améliore l'isolation.
• Le store anti-chaleur contribue à réduire la chaleur solaire tout en permettant la lumière naturelle.
• Le volet souple est idéal pour les toits inclinés. Il offre une bonne protection contre la chaleur et autorise une bonne ventilation naturelle qui peut contribuer au rafraîchissement intérieur.

Découvrez toutes nos solutions de protection anti-chaleur pour fenêtres de toit sur notre page dédiée : Stores et volets roulants - Protection solaire extérieure, aperçu.

Lire aussi : Stores VELUX : comment choisir le bon

La couleur et la réflectivité des surfaces extérieures influencent la quantité de chaleur absorbée et rayonnée par un bâtiment pour optimiser son rafraîchissement.

Les couleurs claires et les matériaux réfléchissants peuvent réduire l'absorption de chaleur.

Voici quelques recommandations :

• Employez des couleurs claires : elles réfléchissent davantage la lumière du soleil et absorbent moins la chaleur que les couleurs sombres.
• Appliquez des peintures réfléchissantes : elles sont conçues pour minimiser le transfert de chaleur vers l'intérieur du bâtiment et aident donc au rafraîchissement intérieur.

L'aménagement paysager permet d'optimiser les stratégies de rafraîchissement ou de refroidissement passif pour créer un environnement plus frais et confortable.

Sélectionnez et positionnez stratégiquement des arbres et des plantes adaptés pour :

• Minimiser l'exposition directe au soleil,
• Réduire la température ambiante autour de votre maison (l'ombre des arbres peut diminuer la température ambiante jusqu'à 5°C.)
• Améliorer la qualité de l'air, car les plantes filtrent les particules fines et produisent de l'oxygène.

Pour un rafraîchissement optimal, choisissez des arbres caduques à feuillage dense, comme les chênes ou les érables. Ils offrent une ombre conséquente en été tout en vous offrant une luminosité bienvenue en hiver, lorsque les arbres perdent leur feuillage.

En complément, disposez des plantes grimpantes, comme le lierre ou la glycine, qui peuvent couvrir les façades et favoriser leur rafraîchissement.