Les nouvelles alternatives à la climatisation classique

Qui ne s’est jamais réfugié dans un espace climatisé l’été, accablé par la chaleur ? La climatisation est souvent vue comme une bénédiction pour les corps épuisés par des températures trop élevées. D’après l’ADEME, 40 % des entreprises étaient équipées d’un climatiseur en 2020.

Si cette solution est bénéfique à l’homme à court terme, elle soulève une vraie question environnementale à long terme. En France, la climatisation dans le secteur tertiaire représentait en 2020 une consommation de 10,6 TWh.

En incluant le secteur résidentiel et l’impact des fluides frigorigènes, elle générait environ 3,5 millions de tonnes de CO2 par an. Et ces chiffres ne cessent d’évoluer à la hausse.

Sous fond de réchauffement climatique, l’AIE (Agence Internationale de l’Énergie) estime que le stock mondial de climatiseurs pourrait doubler d’ici 2050, pesant fortement sur la consommation d’électricité et les émissions de gaz à effet de serre.

Mais comment climatiser votre entreprise et assurer le confort de vos salariés, sans affecter la planète ? Des solutions de climatisation raisonnées et durables existent.

Découvrez ces alternatives à la climatisation moins énergivores qui réduisent votre empreinte carbone, mais aussi vos consommations énergétiques et votre facture d’électricité.

Climatisation classique : un défi environnemental et énergétique

Les systèmes de climatisation reposent tous sur le même principe : refroidir l’air ambiant en transférant la chaleur de l’intérieur vers l’extérieur, grâce à un fluide frigorigène.

Si cette technologie est efficace, ses consommations d’énergie et ses émissions de gaz à effet de serre interrogent dans un monde menacé par le réchauffement climatique.

Quelles sont les méthodes de climatisation actuelles ?

La climatisation consiste à rejeter la chaleur à l’extérieur et à injecter de l’air frais à l’intérieur. Dans un circuit fermé, le fluide frigorigène absorbe les calories à l’intérieur du bâtiment.

Transformé à l’état gazeux et condensé, le fluide monte en température. L’évacuation de la chaleur à l’extérieur fait baisser sa pression et sa température. Refroidi, le gaz rafraîchit l’air ambiant, diffusé dans le bâtiment par un ventilateur.

Le marché de la climatisation fourmille de solutions adaptées à chaque besoin. Parmi les plus répandues, on peut citer :

• Le climatiseur réversible : la climatisation réversible réchauffe l’air intérieur l’hiver et le refroidit l’été. Si elle garantit un confort thermique toute l’année, son coût à l’achat est plus élevé qu’une climatisation classique. Elle consomme cependant moins d’énergie qu’un système de chauffage.
• Le climatiseur mobile : le climatiseur mobile offre une solution performante, compacte et simple pour climatiser les petits espaces. Le plus souvent sur roulettes, il peut être déplacé facilement selon les besoins.
• Le climatiseur mural : la climatisation murale nécessite des travaux plus ambitieux pour installer les unités intérieures et extérieures et les raccorder par une gaine. Mais ce système a prouvé son efficacité et sa fiabilité. Avec leurs modules de plus en plus esthétiques, les climatiseurs muraux s’adaptent à tous les espaces et superficies.
• Le climatiseur cassette : le climatiseur cassette s’encastre dans le plafond pour plus de discrétion. Il souffle l’air frais vers le bas pour assurer une climatisation homogène de la pièce.

Climatisation : quel impact sur l’environnement ?

S’ils sont efficaces, les systèmes de climatisation classique sont coûteux et peu vertueux pour l’environnement.

D’après des chercheurs du CNRS, la climatisation entretiendrait un cercle vicieux. En rejetant la chaleur à l’extérieur des bâtiments, elle renforcerait le phénomène d’îlot de chaleur urbain. Des études ont montré en 2012 que la température dans les rues parisiennes aurait augmenté de 0,5 °C sous l’effet de la climatisation, rendant celle-ci encore plus nécessaire.

Énergivore, le recours à la climatisation s’accompagne également de pics de consommation d’électricité l’été. En 2020, l’Agence Internationale de l’Énergie (AIE) estimait que la totalité des climatiseurs et ventilateurs mondiaux représentait environ 10 % de la consommation mondiale d’électricité, principalement produite par des énergies fossiles et émettrices de gaz à effet de serre.

Le fluide frigorigène est le principal point noir de la climatisation. Les hydrofluorocarbures (HFC) utilisés pour le refroidissement et la réfrigération ont un pouvoir de réchauffement global (PRG) de l’ordre de 120 à 14 800 fois celui du CO2. 

Si le gaz synthétique R32 devrait remplacer le gaz R410A très nocif pour l’environnement, son pouvoir de réchauffement global (PRG) de 675 kg éq. CO2 reste supérieur à l’objectif européen de 400 kg éq. CO2 maximum en 2030.

Quelles sont les alternatives traditionnelles à la climatisation classique ?

De tous temps, les hommes ont inventé des techniques pour ventiler leurs habitations et rafraîchir l’atmosphère. Les épisodes de canicule invitent à redécouvrir ces climatiseurs naturels low tech, ne nécessitant ni énergies fossiles, ni électricité, ni autre source énergétique.

Le puits climatique canadien et provençal

Le puits canadien et le puits provençal sont des systèmes de ventilation et d’aération naturels. Déjà utilisés à l’époque romaine, ces dispositifs géothermiques utilisent les différences de températures entre l’air extérieur et le sol pour réchauffer ou rafraîchir l’atmosphère d’un bâtiment.

Le principe est simple : il s’agit de capturer l’air extérieur, de le réchauffer ou de le rafraîchir en le faisant circuler dans le sol via des canalisations enterrées, puis de le diffuser à l’intérieur du bâtiment.

Ce système de géothermie est appelé puits canadien quand il s’agit de chauffer un bâtiment avec de l’air extérieur froid réchauffé au contact du sol chaud. Il est appelé puits provençal quand il s’agit de rafraîchir un bâtiment avec de l’air extérieur chaud refroidi au contact du sol frais.

Écologiques et performants, les puits canadiens et provençaux exploitent l’air et la terre, des ressources propres, locales, inépuisables et gratuites. Ils peuvent permettre de gagner environ 10°C en moins.

En revanche, leur installation représente un budget élevé de quelques milliers d’euros pour financer le terrassement et les équipements (conduits, borne de prise d’air, système de ventilation...) Ce dispositif doit être pensé dès la conception du bâtiment.

La ventilation traversante

La ventilation traversante consiste à créer artificiellement un phénomène naturel connu de tous : le courant d’air.

Grâce à la pression du vent, l’air extérieur entre dans le bâtiment et chasse l’air chaud et pollué. Pour être efficaces, les ouvertures pour les entrées d’air doivent être aménagées face au vent dominant et les sorties d’air à l’opposé.

Si ce système crée une impression de rafraîchissement et renouvelle l’air intérieur, ce n’est pas un dispositif de climatisation. En période de canicule, il brasse de l’air chaud. Sa performance dépend aussi des conditions climatiques et de la force du vent.

Écologique, économique et sans entretien, la ventilation traversante est un système d’aération complémentaire qui se suffit rarement à lui-même.

L’utilisation de pots en terre cuite humides

Les pots en terre cuite sont un moyen ancestral de rafraîchir une pièce. Ce système utilise les propriétés naturelles de la terre cuite, un matériau poreux.

Imbibés en continu d’eau, les pots transpirent. La vapeur d’eau absorbe la chaleur, ce qui fait baisser la température ambiante.

Ce système de climatisation écologique était largement répandu dans l’Antiquité, notamment en Égypte. Il a aussi inspiré la Jara palestinienne. Suspendu au plafond, ce réservoir en terre cuite stocke l’eau en rafraîchissant la pièce. 

La végétalisation des bâtiments

L’installation de palissades sur les murs pour les plantes grimpantes, la végétalisation des terrasses ou les arcades végétales ne sont pas des solutions nouvelles. Les jardins suspendus de Babylone construits dans l’Antiquité en sont une preuve. 

À la condition de bien choisir les végétaux, la végétalisation agit comme un isolant thermique pour le bâtiment. En créant de l’ombrage, elle réduit le stockage de la chaleur et participe à la maîtrise des températures dans les îlots de chaleur urbains. Elle protège aussi les bâtiments environnants contre le réfléchissement des rayons du soleil. 

La conception, l’orientation et l’agencement des bâtiments

Aussi efficaces soient-ils, ces systèmes traditionnels ne compensent pas une mauvaise conception des bâtiments. Nos ancêtres le savaient instinctivement. Qui n’a jamais apprécié la fraîcheur des maisons en vieille pierre, protégées de la chaleur par des murs épais ?

La conception bioclimatique remet au goût du jour des principes simples et durables, visant un objectif : profiter au maximum du soleil l’hiver et s’en protéger l’été. En tenant compte du climat et de l’environnement, la construction et la rénovation bioclimatiques portent une attention particulière à :

• La surface et l’orientation des façades et des ouvertures vitrées.
• L’intégration au bâti de protections solaires (casquettes solaires, brise-soleils, volets, auvents…)
• Le choix des matériaux de construction et de leur couleur pour conserver à l’intérieur la chaleur en hiver et la fraîcheur en été (pierre, brique, bois...)
• L’isolation thermique et l’épaisseur des murs et de la toiture.
• L’intégration de la végétation pour réguler les températures et créer un microclimat l’été (toits et murs végétalisés, jardin, barrière de bambous...)

Les méthodes modernes de climatisation

Les systèmes traditionnels peuvent se révéler insuffisants pour couvrir les besoins de rafraîchissement. De nombreuses solutions alternatives modernes, écologiques et performantes sont venues enrichir ces dernières années le marché de la climatisation.

La bio-climatisation ou Rafraîchisseur d’Air Evaporatif (RAE)

Aussi connue sous l’acronyme de RAE (Rafraîchisseur d’Air Évaporatif), la bio-climatisation est un système mobile de rafraîchissement. Il repose sur le même principe d’hydrocooling que les pots en terre cuite. L’air ambiant est capté puis refroidi en passant à travers un filtre composé de matières organiques et maintenu à l’état humide. L’air frais est diffusé dans la pièce par un ventilateur.

Avec une consommation électrique faible et l’absence de gaz frigorigène, la bio-climatisation est un dispositif compact, économique et écologique, facile à installer et à déplacer.

Idéale pour faire baisser la température d’un bureau jusqu’à 5 °C, sa portée reste néanmoins limitée. Ne convenant pas aux espaces confinés et/ou humides, le RAE doit être disposé près d’une fenêtre entrouverte pour favoriser le renouvellement de l’air.

Son coût accessible varie de 100 à 500 euros en fonction de la capacité du réservoir, de la puissance de l’appareil, du débit d’air et des options choisies (purificateur, programmation...)

Le recours aux énergies renouvelables

S’ils posent la question du fluide frigorigène, les systèmes de climatisation classiques utilisant les énergies renouvelables permettent néanmoins de réduire les consommations énergétiques et l’impact carbone de la climatisation.

La pompe à chaleur air-air

La PAC air-air réversible fonctionne comme les puits canadiens et provençaux. Elle capte l’air extérieur pour chauffer le bâtiment l’hiver et le rafraîchir l’été. Seule ombre au tableau : le recours obligatoire au fluide frigorigène pour assurer les échanges thermiques.

La climatisation solaire

S’ils sont encore confidentiels, de nouveaux systèmes innovants de climatisation exploitent l’électricité photovoltaïque pour climatiser les bâtiments :

• La climatisation solaire par adsorption ou absorption : ces techniques consistent à produire du froid à partir de la chaleur du soleil. L’effet de refroidissement est créé par l’évaporation d’un fluide frigorigène (comme l’eau), en réaction à la chaleur. L’air rafraîchi est diffusé dans le bâtiment par un ventilo-convecteur.
• La climatisation solaire par dessiccation : cette technique consiste à refroidir l’air extérieur en utilisant des matériaux dessiccants absorbant son humidité. Devenu sec, l’air chaud est refroidi par évaporation de l’eau puis diffusé dans le bâtiment. 
• L’aérovoltaïque : cette technique consiste à capter la fraîcheur retenue sous les panneaux photovoltaïques pour refroidir le bâtiment.

Les fenêtres intelligentes et films solaires

Protéger le bâtiment de la chaleur du soleil est un principe de base pour rafraîchir un bâtiment. Au-delà des gestes simples comme l’installation de brise-soleil, de volets ou de murs végétalisés, des technologies innovantes offrent une protection renforcée :

• Les fenêtres à vitrage électrochimique : système intelligent, le vitrage électrochimique permet de personnaliser le niveau de luminosité et de chaleur. Composé de cristaux et d’un électrolyte, le verre change de teinte sous l’effet d’un courant électrique et d’une réaction chimique. Lorsque l’électricité passe, le vitrage devient bleuté pour laisser passer la lumière mais pas la chaleur. L’augmentation du courant électrique rend la vitre opaque. Ces fenêtres restent cependant encore peu accessibles, avec un coût s’élevant jusqu’à 600 euros le mètre carré.
• Les films et revêtements solaires : grâce à leur composition métallisée, les films solaires anti-chaleur rejettent jusqu’à 80 % de l’énergie solaire, sans réduire la visibilité vers l’extérieur. Ils limitent le phénomène de surchauffe en cas de températures extérieures élevées avec, à la clé, un meilleur confort pour les occupants des bâtiments et des consommations énergétiques réduites.
• Les matériaux et toits réfléchissants : sur le principe du cool roofing, les matériaux et toits réfléchissants renvoient les rayons solaires pour maintenir les surfaces fraîches et améliorer le confort thermique des bâtiments. Grâce à des couleurs claires et des pigments minéraux, ces matériaux renforcent l’effet albédo, c’est-à-dire le pouvoir réfléchissant de la surface.

Les alternatives à la climatisation classique permettent de réaliser des économies d’énergie, de diminuer le coût de la climatisation sur la facture, de limiter l’impact environnemental des gaz à effet de serre, d’améliorer le confort thermique et de réduire les coûts d’entretien et de maintenance.

Plus coûteuses, les technologies basées sur la géothermie, les énergies renouvelables et la conception bioclimatique offrent une solution globale et performante pour le bâtiment. Plus modestes, la ventilation, la protection des fenêtres ou la bio-climatisation s’imposent comme des alternatives écologiques et efficaces, plus accessibles.