La construction en béton économe en énergie

La hausse des températures, la densification des villes et la production croissante d’électricité issue d’énergies solaire et éolienne imposent de nouvelles exigences pour nos bâtiments. Les pièces ne doivent pas surchauffer en été, consommer peu d’énergie de chauffage en hiver et utiliser l’énergie dans la mesure du possible lorsqu’elle est disponible.

Le béton présente des atouts lui permettant justement de répondre à ces besoins. Grâce à sa masse élevée, il peut absorber la chaleur et la fraîcheur, les emmagasiner et les restituer de manière différée. Le béton fonctionne comme un accumulateur d’énergie naturel, sans technologie supplémentaire. Ainsi, les coûts de l’énergie peuvent être réduits sur le long terme. Cet aspect est important, car les coûts de chauffage et de climatisation ont nettement augmenté dans les ménages suisses ces dernières années. Le béton protège efficacement les intérieurs contre la chaleur et le froid, et assure un climat ambiant agréable.

Les bâtiments en béton permettent de maintenir pendant plus longtemps une pièce à une température agréable, de mieux exploiter les énergies renouvelables et de réduire l’utilisation de systèmes de chauffage et de refroidissement fonctionnant aux énergies fossiles. Cela devient de plus en plus important, car les pompes à chaleur, les sondes géothermiques et les installations solaires sont très répandues aujourd’hui. Grâce à la capacité d’accumulation thermique du béton, il est possible de déplacer les charges au cours de la journée et d’optimiser l’utilisation des énergies renouvelables, en absorbant la chaleur lorsqu’elle est disponible et en la restituant lorsqu’elle est nécessaire.

Pourquoi le béton est un accumulateur d’énergie naturel

Contrairement à de nombreux autres matériaux de construction, le béton est capable de très bien absorber la chaleur et de la conserver pendant longtemps. Il se réchauffe lentement de sorte que l’énergie emmagasinée soit restituée petit à petit, contrairement aux matériaux de construction légers qui se réchauffent rapidement sous l’effet de l’ensoleillement, ce qui amène la chaleur à pénétrer rapidement à l’intérieur. Pour le béton, cela se produit nettement plus tard, souvent pas avant la fin de l’après-midi. Ce déphasage thermique garantit que les espaces intérieurs restent à des températures agréables, même lorsqu’il fait très chaud.

«Le béton n’est pas seulement un bon accumulateur de chaleur, mais aussi un bon conducteur de chaleur. Cette propriété peut être utilisée pour l’activation thermique des bâtiments.»

Dans la mesure où le béton retient très bien la chaleur, les besoins en énergie pour le chauffage et la climatisation diminuent nettement. Parallèlement, le béton peut absorber l’énergie excédentaire provenant de sources renouvelables, par exemple lorsque des installations solaires ou des éoliennes fournissent plus d’électricité qu’il n’en faut. Cette énergie peut être stockée sous forme de chaleur ou de froid dans l’élément de construction et réutilisée ultérieurement. Ainsi, les surfaces restent uniformément tempérées, ce qui améliore nettement le confort thermique. En effet, les parois froides ou les courants d’air sont ainsi évités. L’humidité de l’air reste également plus stable, car le béton peut absorber l’humidité et la restituer.

Utilisation active: activation thermique des éléments de construction

L’activation thermique des éléments de construction utilise la masse du béton de manière ciblée pour chauffer ou refroidir. Pour cela, des conduites d’eau sont encastrées dans les dalles ou les murs et l’eau sert soit de fluide caloporteur, soit de fluide frigorigène.

Voici le fonctionnement de l’activation thermique des éléments de construction:

l’eau chaude réchauffe les surfaces en béton
l’eau froide absorbe la chaleur de l’espace
le béton emmagasine l’énergie et la restitue de manière différée

Guide de planification pour l’activation des éléments de construction

Pourquoi l’activation thermique des éléments de construction est-elle si efficace:

1.
L’activation thermique des éléments de construction nécessite des températures de départ très basses, à savoir de 25 à 30 °C seulement dans beaucoup de cas. A titre de comparaison, les radiateurs nécessitent une température de 50 à 70 °C.

2.
Elle fonctionne par rayonnement thermique, ce qui n’entraîne aucune circulation d’air.

3.
Elle répartit la chaleur ou la fraîcheur sur de grandes surfaces dans une pièce.

4.
L’activation thermique des éléments de construction évite les poches d’air froid, les tourbillons d’air et les surchauffes, c’est-à-dire des zones froides au sol, des courants d’air et des îlots de chaleur localisés.

5.
La masse de stockage du béton se charge automatiquement et restitue l’énergie de manière différée.

«Utiliser l’énergie là où elle est produite, cela paraît très simple. Et c’est précisément là que le béton déploie ses talents cachés. Les dalles et les murs emmagasinent la chaleur comme un grand accumulateur et la restituent lorsqu’elle est nécessaire. L’activation thermique des éléments de construction montre à quel point l’interaction entre les énergies renouvelables et le béton peut être ingénieuse.»

Patrick Suppiger, Directeur de BETONSUISSE

L’association intelligente du béton avec le soleil, le vent et la géothermie

L’activation thermique des éléments de construction est idéale pour les pompes à chaleur, les sondes géothermiques, les pieux énergétiques et le photovoltaïque. En été, l’électricité excédentaire provenant du solaire ou de l’éolien peut être utilisée pour prérefroidir les bâtiments. En hiver, la forte inertie thermique permet de maintenir pendant longtemps une température agréable dans les pièces, même lorsque le chauffage est baissé. En mode rafraîchissement, le système est particulièrement performant, car il nécessite très peu d’énergie électrique et peut restituer la chaleur, accumulée au cours de la journée, dans le sol pendant la nuit.

Pour l’activation thermique des éléments de construction, des conduites d’eau sont intégrées dans les dalles et les murs, dans lesquelles circule de l’eau chaude ou froide. Le béton emmagasine cette température et la restitue à l’espace sur toute sa surface, ou la réabsorbe. En combinaison avec une pompe à chaleur, on obtient ainsi un système simple et très efficace qui chauffe ou refroidit les bâtiments tout au long de l’année.

REFROIDIR EN ETE Le béton permet de maintenir les espaces à une température agréable, même lorsqu’il fait très chaud.

Le béton, en tant que matériau de construction, y contribue. Grâce à sa grande inertie thermique, il absorbe la chaleur excédentaire des espaces et la restitue la nuit via la ventilation. Cela crée un climat ambiant qui reste toujours agréable.

Refroidir de manière écologique: pendant la nuit, les surfaces en béton se refroidissent grâce à la ventilation et, pendant la journée, elles absorbent la chaleur excédentaire des pièces. Si le rafraîchissement nocturne ne suffit pas, le réseau de conduites qui sert au chauffage en hiver entre en action.

Utiliser efficacement l’énergie: l’énergie nécessaire au refroidissement contrôlé des éléments est faible. Il suffit que la température du fluide dans le système de distribution soit inférieure de quelques degrés à la température ambiante pour que la pièce soit refroidie de manière uniforme. Dans les bâtiments massifs bien isolés, ce système fait partie des systèmes de refroidissement les plus efficaces.

Utiliser des techniques de climatisation innovantes: lorsque les bâtiments sont bien conçus, les éléments en béton créent des espaces particulièrement agréables. Ils compensent automatiquement les pics de température de courte durée ainsi que les périodes de chaleur prolongées. Le résultat est un rafraîchissement uniforme et en douceur, sans courant d’air.

Les bâtiments comme accumulateurs d’énergie

CHAUFFER EN HIVER: Le béton emmagasine la chaleur et la restitue plus tard sous forme de chaleur rayonnée.

Même en hiver, le béton fait valoir ses atouts. Il absorbe la chaleur, l’emmagasine sur une longue durée et la restitue plus tard de manière uniforme aux pièces sous la forme d’une chaleur rayonnante agréable.

Accumulateur de chaleur écologique: en raison de leur masse élevée (2400 kg/m³), les dalles en béton par exemple peuvent emmagasiner la chaleur très efficacement. Lorsque la chaleur emmagasinée ne suffit plus, des conduites intégrées dans le béton peuvent être utilisées pour une distribution de chaleur supplémentaire. Cela fonctionne particulièrement bien avec des sources d’énergie renouvelable, telles que les pompes à chaleur.

Utiliser efficacement l’énergie: les éléments de construction en béton sont des émetteurs de chaleur très efficaces. Pour les dalles et murs en béton de grande surface, une faible température émise par le système de chauffage suffit déjà à chauffer les pièces. Cette technique permet donc de chauffer des bâtiments massifs avec peu d’énergie, ce qui rend les systèmes basse température particulièrement efficaces.

Utiliser des techniques de climatisation innovantes: le béton atténue les pics de température de courte durée. Pour les périodes de froid prolongées, le système de conduites intégré apporte une chaleur supplémentaire aux éléments de construction. Les surfaces tempérées de manière uniforme génèrent une chaleur rayonnante très agréable et un climat ambiant agréable.

Cinq avantages de l’activation thermique des éléments de construction en béton

1.
Chauffer et refroidir à l’aide d’un seul système

2.
Compatible avec les énergies renouvelables

3.
Faibles coûts d’énergie

4.
Température ambiante constante toute l’année

5.
Bâtiments comme accumulateurs de chaleur et de froid