Le saviez vous ? Ils rafraîchissent nos intérieurs mais réchauffent en silence notre planète. Selon l'Agence internationale de l'énergie, le nombre de climatiseurs devrait atteindre 5,6 milliards en 2050 contre 1,6 milliard aujourd'hui, soit plus de 10 appareils vendus par seconde ! Et si rien n'est fait, ils consommeront autant d'énergie que la demande actuelle en électricité de la Chine, le pays le plus énergivore de la planète.
Les émissions de gaz à effet de serre générées par les centrales au charbon et au gaz naturel lors de la production d'électricité pour alimenter ces climatiseurs doubleraient, passant de 1,25 milliard de tonnes en 2016 à 2,28 milliards de tonnes en 2050. Ces émissions contribueraient au réchauffement de la planète, ce qui pourrait encore accroître la demande de climatisation. Selon les experts de l'AIE, climatiseurs et ventilateurs représentent déjà près de 20 % de l'électricité totale consommée dans les bâtiments à l'heure actuelle, soit 10 % de la consommation mondiale d'électricité. Au cours des trois prochaines décennies, leur utilisation devrait exploser et devenir l'un des principaux moteurs de la demande mondiale d'électricité.(source : les Echos).
Pourtant, des solutions existent. Elles s'appellent le free-cooling.
Le freecooling est une méthode de refroidissement naturelle et écologique permettant d'améliorer l'efficacité énergétique et le confort intérieur des bâtiments. Cette alternative à la climatisation traditionnelle offre une solution durable pour maintenir un environnement agréable tout en réduisant la consommation d'énergie. Elle évite également le phénomène de l'îlot de chaleur urbain généré par la multiplication des climatisations qui réchauffent l'air extérieur.
Dans cet article, nous allons explorer les principes du freecooling, ses différentes formes, des exemples concrets, ainsi que des conseils pratiques pour l'implémenter.
Le principe du freecooling expliqué
Le principe du freecooling repose sur l'utilisation de la différence de température entre une source extérieure au bâtiment et l'intérieur du bâtiment. Il est alors possible de tirer parti de cette différence pour rafraîchir naturellement l'espace sans recourir à la climatisation mécanique. Ce processus peut être réalisé grâce à diverses techniques et systèmes adaptés aux besoins spécifiques de chaque bâtiment.
Les différentes formes de freecooling
Il existe trois formes principales de freecooling : mécanique, naturel et hybride. Chacun présente des avantages et des inconvénients selon les situations et les exigences du projet.
Freecooling naturel
Le freecooling naturel exploite la ventilation et les courants d'air pour rafraîchir le bâtiment sans avoir recours à des dispositifs mécaniques. Cette méthode peut être mise en œuvre grâce à une conception architecturale optimisée : logements traversants, cours intérieures, atriums avec circulations intérieures, de grilles, fenêtres et skydomes avec stratégie d'ouverture nocturne des fenêtres (manuelle ou mécanisée) pour favoriser la circulation de l'air frais. Le freecooling naturel est idéal pour les projets soucieux d'économie d'énergie et respectueux de l'environnement. Les stratégies de régulation des centrales de traitement d'air en tertiaire (shunt échangeur, tout air neuf ) en fonction des températures extérieures et intérieures sont des solutions efficaces permettant de réduire drastiquement le recours à la climatisation. Si ces dispositifs permettent d'assurer le confort d'été dans la majorité des cas, ils peuvent de pas être suffisants dans les situations extrêmes.
Freecooling mécanique
Le freecooling mécanique fait appel à des équipements tels que des ventilateurs ou pompes pour faciliter le transfert d'air frais depuis l'extérieur vers l'intérieur du bâtiment. Ce type de système est particulièrement adapté aux environnements où la température extérieure (la nuit en particulier) ou du sol (géothermie) est régulièrement inférieure à celle de l'intérieur. Ils peuvent s'avérer suffisants, dans la mesure où la conception du bâtiment est optimisée (inertie thermique, protections solaires, orientation des façades...)
Freecooling hybride
Enfin, le freecooling hybride combine les deux approches précédentes en associant des éléments mécaniques et naturels pour maximiser l'efficacité énergétique et le confort intérieur. Ce type de système offre une grande flexibilité et s'adapte facilement aux variations climatiques et aux besoins spécifiques du bâtiment. Avec une conception optimisée, ils permettent d'assurer le confort d'été des bâtiments dans toutes les conditions.
Freecooling en action : exemples concrets
De nombreux bâtiments résidentiels, commerciaux et industriels ont adopté le freecooling pour améliorer leur efficacité énergétique et réduire leur empreinte écologique. Voici quelques exemples notables :
Logement : Le bailleur social Gironde Habitat, dans le cadre du bâtiment frugal Bordelais, met en oeuvre des pieux géothermiques pour le rafraîchissement des logements (Gironde habitat/Fayat/Geothermie-Professionnelle).
Bâtiments tertiaires dotés de systèmes de freecooling hybride, combinant ventilation naturelle + mécanique pour maintenir un confort optimal tout en minimisant la consommation d'énergie. Les faibles consommations des pompes permettent d'atteindre des rendements remarquables. L'aéroport de Zurich est ainsi équipé de pieux géothermiques qui permettant un fonctionnement en free-cooling : des rendements de 30/1 ont été mesurés soit 30 de froid produits pour 1 d'électricité pour les pompes !
Le Data Center de l'université de Strasbourg est ainsi équipé d'une installation de géothermie de 1,5 MW permettant de le refroidir en free-cooling (Jerlaure/Ecome ingénierie).
Freecooling versus climatisation traditionnelle
Comparé aux systèmes de climatisation traditionnels, le freecooling offre plusieurs avantages tels que :
Une meilleure efficacité énergétique, réduisant ainsi les coûts liés à la consommation électrique.
Un impact environnemental moindre, grâce à l'utilisation de ressources naturelles et renouvelables pour assurer le refroidissement des espaces, et la non amplification de l'effet d'îlot de chaleur urbain.
Des coûts d'installation et d'entretien généralement inférieurs à ceux des systèmes de climatisation classiques.
Des aides pour la mise en oeuvre de freecooling
La mise en oeuvre d'installations de freecooling peut faire l'objet d'aides et subventions, par le fait qu'elles contribuent activement à lutter contre les effets du réchauffement climatique (les conséquences autant que les causes).
Conseils pratiques pour mettre en place un système de freecooling efficace
Pour profiter pleinement des avantages du freecooling, voici quelques conseils à suivre lors de la conception et de l'installation d'un système adapté :
Travailler en priorité sur la conception du bâtiment (neuf) et l'adaptation de son enveloppe (orientation, isolation avec déphasage thermique, protections solaires, végétalisation, stratégie de ventilation naturelle...)
Choisir le type de freecooling (mécanique, naturel ou hybride) le plus adapté au climat local et aux caractéristiques du bâtiment. Adapter les systèmes mécaniques et leur régulation. C'est souvent une combinaison de solutions qui permettra d'atteindre l'objectif. L'accompagnement d'un bureau d'étude sensible à ces approches est recommandé.
Intégrer des dispositifs mécaniques permettant la mise en oeuvre de free-cooling hybride : CTA spécifiques, automatisation d'ouverture des fenêtres, géothermie, régulation adaptée...
Sélectionner des équipements performants et éco-énergétiques pour minimiser la consommation électrique et les coûts associés. Le mieux restant de les éviter, ce qui simplifie également la maintenance.
L'avenir du freecooling s'annonce prometteur, car il répond à un besoin croissant d'efficacité énergétique et de respect de l'environnement dans le secteur du bâtiment. En adoptant cette approche innovante et durable, nous contribuons à construire un monde plus propre et plus responsable pour les générations futures. Les solutions de géothermie sont une réponse simple et très efficace pour atteindre ces objectifs. C'est une ressource d'inertie thermique très importante et à portée de main... elle est située juste en dessous du bâtiment ! Réserve/stockage de froid l'été, réserve/stockage de chaud l'hiver. En cas de construction neuve intégrant des pieux, leur équipement à peu de frais pour les transformer en pieux géothermiques (dont la technologie est largement éprouvée) est une évidence qui commence à faire son chemin. A quand la généralisation ? La société Géothermie-Professionnelle est l'expert français de ces techniques et pourra vous accompagner pour votre projet.