Dans le cadre du projet RENOPTIM et suite à un Appel à Manifestation d’Intérêt édité en 2022, le CSTB avec la société SOMFY a testé in situ l’automatisation de volets roulants motorisés pour améliorer le confort d’été.

 

Les protections solaires mobiles et leurs apports au confort d’été

Un des déterminants du confort d’été est la maîtrise des apports solaires en été à travers les fenêtres, notamment celles exposées au rayonnement solaire direct. Pour fixer les idées, en été la puissance thermique du rayonnement solaire incident à une baie exposée au Sud lors d’une belle journée approche 1kW par m2. Pour une fenêtre de taille moyenne (1 à 2 m2), la puissance thermique entrant dans le logement est du même ordre de grandeur qu’un radiateur électrique.

La protection contre le rayonnement solaire par des volets ou des stores extérieurs empêche l’essentiel de cet effet. Les industriels ont développé de nombreuses solutions qui permettent à l’usager d’atteindre son compromis entre confort thermique, accès à la lumière du jour, ventilation et sécurité. Les volets en été deviennent des objets clés en journée pour le confort thermique des occupants, pour autant qu’ils les manipulent de manière efficace y compris en période d’absence. Ainsi, l’automatisation des volets roulants motorisés présente un intérêt à priori pour l’optimisation du confort thermique d’été par rapport à un actionnement relevant uniquement des occupants.

La constitution du living Lab et l’instrumentation

En collaboration avec SOMFY un « living lab » destiné à comparer une population équipée de l’automatisme et une population non équipée de l’automatisme (tirée au sort) a été constitué. Le recrutement était sur une base initiale de 20 paires de logement équipés de volets roulants motorisés et de constitution physique identique au sein d’une paire (météo, système constructif, d’architecture intérieure, orientation etc…).

 

 

À l’issue du déploiement de l’instrumentation, du recueil de consentement des occupants et d’aléas techniques de terrain, 7 paires de logements ont été constituées et observées sur trois périodes en juillet, aout puis septembre 2023 où la météo était la plus chaude. Les 3 bâtiments, situés en Haute Savoie, sont plutôt récents car construits entre 2016 et 2019.

L’instrumentation permet d’accéder à l’éclairement extérieur vertical des façades, de la température intérieure des pièces de vie et au taux de fermeture des volets. L’algorithme, hébergé en local, pilote le taux de fermeture des volets en fonction de l’éclairement extérieur et de la température intérieure du logement : il cherche à minimiser les apports solaires en maintenant un éclairement intérieur suffisant et en évitant une modification trop fréquente du taux de fermeture des volets. Un questionnaire en ligne et 5 paires d’entretiens ont permis de qualifier l’échantillon et de recueillir l’acceptabilité et la satisfaction des occupants. L’étude est centrée sur les pièces de jour.

Le résultat des mesures

Qualitativement la population est plutôt constituée de petits ménages (adulte seul ou 1 à 2 enfants) actifs. Pour les occupants interviewés, 4/5 estiment que la solution est efficace pour lutter contre la canicule et la solution est perçue (3/5) comme avantageuse pour les aider à gérer le confort thermique. Au-delà du confort thermique, les bénéfices associés à la solution sont, pour la totalité des répondants (5/5), la possibilité de piloter les équipements à distance, de ne pas avoir à gérer l’ouverture/fermeture au quotidien et la possibilité de les gérer lors d’absences ponctuelles ou prolongées.

Il se confirme aussi que le compromis à l’accès à la lumière du jour est un facteur clé de l’appropriation : les répondants dont la présence est récurrente en journée (télétravail, retraités) ont un besoin nettement plus important. Des freins ont été identifiés. Par exemple la présence d’animaux domestiques qui peuvent avoir des besoins spécifiques ou la présence d’enfants en bas âge avec un rythme éveil sommeil très différent des adultes. La peur du cambriolage est un point d’attention car l’automatisme, en nominal, propose une fermeture partielle des volets pour maintenir l’accès à la lumière du jour. Pour les fumeurs l’occultation des balcons peut venir en contradiction avec leurs pratiques.

Quantitativement, la synthèse des mesures a été produite à travers deux indicateurs. Le premier indicateur estime le blocage du flux solaire à l’intérieur du logement induit par la fermeture totale ou partielle des volets. Cet indicateur est normalisé par rapport à un ouverture complète et permanente du volet puis une agrégation est portée à l’échelle du logement. Les mesures montrent que le groupe avec l’activation manuelle réduit de 37% le flux solaire par rapport à une ouverture complète et permanente des volets (cas pire et hypothétique dans lequel aucune protection solaire n’est installée). Le groupe équipé de l’automatisme réduit ce même flux de 48,5% soit11.3% de plus.

Le second indicateur qualifie la surchauffe en comptabilisant dans les pièces de vie le temps où la température est au-dessus de 26°C puis en comparant ces temps entre les deux populations. L’écart est rapporté à la population sans automatisme. Cet indicateur est inspiré de l’indicateur règlementaire DH de la RE2020. La surchauffe est un phénomène multifactoriel on compte donc que la moyenne sur les 7 paires permette d’estimer l’effet en moyenne de l’automatisme pour ce type de bâtiment et la météo du site.

L’analyse montre que l’écart en temps au-dessus de 26°C est réduit en moyenne 14.7% pour la population équipée de l’automatisme. Cependant si on inclut dans l’analyse une paire qui a eu un comportement singulier (probablement un refus de la solution couplé à de mauvais gestes comme l’ouverture des fenêtres en journée) l’écart devient défavorable et vaut -6.9%. La sensibilité du résultat à l’exclusion ou pas de ce qu’on pourrait considérer ici comme un cas singulier signifie que la volumétrie de l’échantillon est faible pour qualifier sans ambiguïté la performance de l’effet sur le confort thermique à l’échelle du démonstrateur. Si une extrapolation de ces résultats quantitatif n’est pas fondée, ces résultats sont jugés encourageants. Cette approche Living Lab est bienvenue pour constituer des cas de référence avec un retour d’expérience correctement documenté.

Conclusion

Ce démonstrateur a cherché à qualifier sur une saison la performance de l’automatisation des volets roulants motorisés pour améliorer le confort thermique d’été. En effet, la force de l’automatisme, dès lors qu’il est approprié, est d’agir sans oublis et de façon pertinente. La constitution d’un double panel (avec / sans) est très exigeante mais nécessaire pour incorporer dans l’analyse la variété des comportements qui ne peut être saisie par un logement unique (même très instrumenté).

Les résultats quantitatifs observés sont encourageants : l’abattement du flux solaire à travers les fenêtres est 11.3% de mieux pour les ménages qui ont acceptés la solution d’automatisation Si ces résultats ne sont pas extrapolables, les scenarii repérés ont le potentiel de permettre d’explorer par calcul l’intérêt de la solution prolongeant ainsi la valeur de cette expérimentation. Ces mises en situation ont apporté un retour de la part des usagers riche qui permet d’envisager un meilleur ciblage de la solution et d’ouvrir des pistes à l’amélioration du dispositif. Un effort particulier doit également concerner l’adoption des bons « écogestes » pour éviter certains comportements qui s’assimilent à une « mal-adaptation » (par exemple, l’ouverture des fenêtres lorsque la température extérieure est supérieure à la température intérieure).

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