Calcul confort d'été RE2020

La grandeur cumulée, heure par heure

Pour chaque heure de la période considérée, la simulation fournit une température intérieure ressentie, dite température opérative, qui combine la température de l’air et l’effet des parois environnantes. On la compare à une température de référence de confort, notée ici Tref. Si la température opérative est inférieure ou égale à Tref, la contribution de l’heure est nulle. Si elle est supérieure, la contribution vaut l’écart, en degrés.

DH est la somme de toutes ces contributions horaires : DH = Σ max(0 ; Top(h) − Tref(h)). L’unité est le degré Celsius multiplié par l’heure, °C.h, puisque chaque terme est un écart de température appliqué pendant une heure. C’est une intégrale de dépassement, pas une moyenne : elle croît avec l’intensité du surchauffe et avec sa durée, et elle ne peut jamais diminuer.

Pourquoi la température de référence n’est pas une constante

Le seuil de confort utilisé n’est pas figé à une valeur unique toute l’année. La méthode réglementaire retient une approche dite adaptative : plus les journées précédentes ont été chaudes, plus le corps humain tolère une température intérieure élevée, et plus le seuil de référence remonte. Deux plages sont également distinguées, la journée et la nuit, le seuil de nuit étant plus bas parce que le sommeil est le moment où l’inconfort thermique est le plus pénalisant.

Conséquence méthodologique : deux bâtiments identiques implantés dans deux zones climatiques différentes n’ont pas le même seuil de référence au même moment. Comparer des DH bruts entre deux projets situés dans des climats différents n’a donc pas de sens sans préciser la zone climatique et le fichier météo utilisés.

Ce qui fait varier le DH d’un projet

• Les apports solaires : surface, orientation et facteur solaire des baies. C’est le levier de très loin le plus puissant sur un logement.
• Les protections solaires : débords, casquettes, brise-soleil, volets et stores extérieurs. Une protection mobile extérieure est prise en compte selon un scénario conventionnel de manœuvre, pas selon le comportement réel des occupants.
• L’inertie thermique : la capacité des parois lourdes accessibles à stocker la fraîcheur nocturne et à écrêter le pic de l’après-midi.
• La ventilation nocturne : possibilité d’ouvrir les baies la nuit, surventilation mécanique, traversant ou non du logement.
• Les apports internes : occupants, éclairage, équipements, selon un scénario conventionnel.
• L’isolation et l’étanchéité à l’air, qui jouent dans les deux sens : elles freinent l’entrée de chaleur le jour mais aussi son évacuation la nuit.

Ce que calcule réellement une simulation thermique dynamique

Derrière le DH il y a un bilan d’énergie écrit pour chaque zone thermique et résolu à chaque pas de temps horaire. Sur une heure, la variation d’énergie stockée par la zone est égale à la somme algébrique de ce qui entre et de ce qui sort : apports solaires transmis par les baies, apports internes des occupants et des équipements, échanges par conduction à travers les parois, échanges par renouvellement d’air, échanges avec la masse des parois lourdes. Formellement, C × dT/dt = Φsolaire + Φinternes − Φtransmission − Φventilation ± Φstockage, où C est la capacité thermique de la zone en joules par kelvin (J/K) et où chaque Φ est une puissance en watts (W).

Trois conséquences pratiques découlent de cette écriture. D’abord, le résultat dépend autant de la capacité C que des flux : deux bâtiments recevant les mêmes apports n’atteignent pas la même température s’ils n’ont pas la même masse mobilisable. Ensuite, aucun terme n’est isolable — on ne peut pas affirmer que « l’isolation vaut tant de degrés-heures » indépendamment du reste, parce que les termes se compensent et changent de signe au cours de la journée. Enfin, l’équation est intégrée heure par heure sur les 8 760 heures de l’année : une erreur de saisie sur un seul terme ne produit pas une erreur ponctuelle, elle se propage à toute la série et donc au cumul.

Le pas de temps horaire est lui-même une convention. Il suffit à décrire l’alternance jour-nuit, qui est le phénomène dominant du confort d’été, mais il lisse tout ce qui est plus rapide : une ouverture brève de baie, une occultation manœuvrée en milieu d’heure, un passage nuageux de vingt minutes. Le DH ne les voit pas, ni en bien ni en mal.

Enfin, la simulation raisonne par zone thermique et non par pièce. Deux pièces regroupées dans une même zone échangent implicitement leur air et leur chaleur ; une chambre nord et un séjour plein sud placés dans la même zone donnent une température moyennée qui n’existe dans aucune des deux. Le découpage en zones est donc une décision de modélisation, pas un détail de saisie : c’est souvent là que se joue l’écart entre deux études portant sur le même bâtiment.

Déphasage et amortissement : la physique de l’inertie, en équations

L’inertie ne se résume pas à « une paroi lourde, c’est mieux ». Elle se quantifie par deux grandeurs issues de la propagation d’une onde de température dans un mur, l’une et l’autre calculables à la main. La diffusivité thermique du matériau vaut a = λ / (ρ × c), en m²/s, où λ est la conductivité thermique en W/(m.K), ρ la masse volumique en kg/m³ et c la capacité thermique massique en J/(kg.K).

Pour une sollicitation périodique de période T — 86 400 s pour le cycle journalier —, l’épaisseur de peau vaut δ = racine(a × T / π), en mètres. Le déphasage introduit par une épaisseur e de ce matériau vaut alors Δt = (e / δ) × T / (2π), en secondes, et le facteur d’amortissement de l’amplitude vaut A = exp(− e / δ), sans dimension.

Exemple posé, valeurs d’entrée hypothétiques à remplacer par les fiches techniques réelles des produits : λ = 1,65 W/(m.K), ρ = 2 300 kg/m³, c = 1 000 J/(kg.K), épaisseur e = 0,20 m. Diffusivité : a = 1,65 / (2 300 × 1 000) = 7,174 × 10⁻⁷ m²/s. Épaisseur de peau : δ = racine(7,174 × 10⁻⁷ × 86 400 / 3,1416) = racine(0,019729) = 0,1405 m. Rapport e / δ = 0,20 / 0,1405 = 1,4239. Déphasage : Δt = 1,4239 × 86 400 / 6,2832 = 1,4239 × 13 751 = 19 582 s, soit 5 h 26 min. Amortissement : A = exp(−1,4239) = 0,2408, c’est-à-dire une amplitude divisée par 4,15.

Lecture du résultat : 20 cm de ce matériau décalent le pic de température de plus de cinq heures et en divisent l’amplitude par plus de quatre. Le pic extérieur de 16 h ressort à l’intérieur vers 21 h 30, précisément au moment où il redevient possible d’ouvrir. C’est le mécanisme qu’exploite la ventilation nocturne, et c’est pourquoi inertie et ouverture nocturne se conçoivent ensemble : l’une sans l’autre ne produit rien. À l’inverse, 5 cm du même matériau donnent e / δ = 0,356, soit un déphasage de 4 895 s — 1 h 22 — et un amortissement A = exp(−0,356) = 0,700 : autant dire aucun effet utile.

Réserve indispensable : ce calcul est celui d’un mur homogène semi-infini soumis à une sollicitation sinusoïdale parfaite. Une paroi réelle est multicouche, et l’ordre des couches change tout — un isolant posé côté intérieur annule l’inertie du mur situé derrière lui, quelle que soit sa masse. Le calcul réglementaire ne s’appuie pas sur cette formule mais sur la simulation horaire complète. On l’utilise pour comprendre et pour hiérarchiser des partis constructifs, jamais pour justifier une conformité.

Enchaînement complet de la méthode

• 1. Décrire la géométrie réelle du projet : zones, orientations, surfaces vitrées, masques proches et lointains.
• 2. Saisir les caractéristiques des parois et des baies, dont le facteur solaire et le type de protection.
• 3. Retenir la zone climatique et le fichier météo conventionnel correspondant au lieu du projet.
• 4. Lancer la simulation dynamique horaire avec le moteur de calcul réglementaire et les scénarios conventionnels d’occupation, d’apports et d’ouverture des baies.
• 5. Cumuler les dépassements horaires pour obtenir le DH, en °C.h.
• 6. Comparer le DH obtenu aux valeurs de seuil applicables au projet, telles que fixées par le texte en vigueur à la date de dépôt du permis.
• 7. Si le résultat est défavorable, itérer sur les leviers de conception avant d’envisager un système de refroidissement.

Exemple 1 — Un après-midi de surchauffe

Hypothèse : température de référence de confort Tref = 28 °C, constante sur la plage considérée pour simplifier. Températures opératives simulées de 14 h à 20 h : 27,5 — 28,5 — 29,0 — 30,0 — 29,5 — 28,0 — 27,0 °C.

Contributions horaires : 0 (27,5 ≤ 28) ; 0,5 ; 1,0 ; 2,0 ; 1,5 ; 0 (28,0 n’excède pas 28) ; 0.

Cumul de la journée : DH = 0,5 + 1,0 + 2,0 + 1,5 = 5,0 °C.h.

Lecture : une pointe à 30 °C ne pèse que 2 °C.h. Ce n’est pas le pic qui construit le DH annuel, c’est sa répétition sur des dizaines de journées.

Exemple 2 — Durée contre intensité

Hypothèse : Tref = 28 °C. Bâtiment A dépasse de 1,0 °C pendant 120 heures dans l’année. Bâtiment B dépasse de 6,0 °C pendant 20 heures.

Bâtiment A : DH = 1,0 × 120 = 120 °C.h. Bâtiment B : DH = 6,0 × 20 = 120 °C.h.

Les deux bâtiments obtiennent exactement le même indicateur, alors que le vécu des occupants est très différent : A est tiède longtemps, B est franchement inconfortable par épisodes. C’est une propriété structurelle de l’indicateur, qu’il faut connaître avant de l’interpréter comme une mesure de confort ressenti.

Exemple 3 — Effet d’un abaissement du pic par la conception

Hypothèse : Tref = 28 °C. Une pièce présente, sur une séquence de 8 heures, les températures opératives suivantes en l’état : 29,0 — 30,5 — 31,5 — 32,0 — 31,0 — 30,0 — 29,0 — 28,5 °C.

DH de la séquence : 1,0 + 2,5 + 3,5 + 4,0 + 3,0 + 2,0 + 1,0 + 0,5 = 17,5 °C.h.

On suppose ensuite qu’une protection solaire extérieure et une ventilation nocturne abaissent uniformément chaque valeur de 2,0 °C : 27,0 — 28,5 — 29,5 — 30,0 — 29,0 — 28,0 — 27,0 — 26,5 °C.

Nouveau DH : 0 + 0,5 + 1,5 + 2,0 + 1,0 + 0 + 0 + 0 = 5,0 °C.h.

Un abaissement de 2 °C fait chuter le cumul de 17,5 à 5,0 °C.h, soit une réduction de 71 %. La non-linéarité vient du fait que les heures qui repassent sous le seuil sortent entièrement du cumul. C’est la raison pour laquelle les actions sur les apports solaires ont un rendement bien supérieur à ce que l’intuition suggère.

Exemple 4 — Le poids réel des apports solaires, en watts

Hypothèses posées, sans valeur normative : baie orientée au sud de 6,00 m² de surface totale, facteur solaire de la baie protections comprises Sw = 0,45, éclairement solaire sur le plan de la baie posé à 500 W/m² à un instant donné.

Apport solaire transmis : Φs = 6,00 × 0,45 × 500 = 1 350 W.

Comparaison avec les apports internes : quatre occupants à 80 W de puissance métabolique sensible chacun, soit 320 W, plus 200 W d’équipements et d’éclairage, soit 520 W au total. L’apport solaire représente 1 350 / 520 = 2,6 fois les apports internes de la pièce.

Effet d’une protection solaire extérieure ramenant le facteur solaire à Sw = 0,12 : Φs = 6,00 × 0,12 × 500 = 360 W, soit 990 W de moins. Rapporté aux apports internes, on passe de 2,6 fois à 0,69 fois : la hiérarchie des contributions s’inverse.

Ce que la ventilation peut évacuer : pour une pièce de 60 m³ ventilée à 1 volume par heure, le débit vaut 60 / 3 600 = 0,01667 m³/s. Avec ρ × c de l’air pris à 1 200 J/(m³.K), la puissance évacuée par degré d’écart entre l’air entrant et l’air sortant vaut 0,01667 × 1 200 = 20 W/K. Pour évacuer 1 350 W, il faudrait donc 1 350 / 20 = 67,5 K d’écart : c’est impossible, la ventilation courante n’est pas dimensionnée pour cela.

En surventilation à 10 volumes par heure, la puissance évacuée par degré passe à 200 W/K : les 1 350 W demandent alors 6,75 K d’écart, ce qui reste hors d’atteinte en journée, tandis que les 360 W du cas protégé ne demandent plus que 1,80 K, ce qui devient plausible la nuit. Lecture : la ventilation ne corrige pas un défaut de protection solaire, elle évacue un résidu. L’ordre des leviers n’est pas une opinion, il se lit dans les watts.

Exemple 5 — Du profil horaire au cumul saisonnier

Hypothèses posées pour rendre le cumul lisible : sur une saison chaude, un logement dépasse le seuil de confort pendant 60 journées, à raison de 8 heures par jour, avec un dépassement moyen de 1,5 °C sur ces heures.

Cumul : DH = 60 × 8 × 1,5 = 720 °C.h.

Variante A — la conception réduit le dépassement moyen de 1,5 à 1,0 °C, à nombre d’heures inchangé : DH = 60 × 8 × 1,0 = 480 °C.h, soit −33,3 %.

Variante B — la conception supprime totalement l’inconfort sur 20 des 60 journées, sans rien changer aux 40 autres : DH = 40 × 8 × 1,5 = 480 °C.h, soit également −33,3 %.

Variante C — les deux effets se cumulent : DH = 40 × 8 × 1,0 = 320 °C.h, soit −55,6 % par rapport à la situation initiale. Le gain combiné (−55,6 %) est inférieur à la somme des gains isolés (−66,6 %) : les leviers ne s’additionnent pas linéairement, parce qu’ils agissent sur les mêmes heures.

Lecture : deux chemins très différents produisent le même indicateur. La variante A décrit un bâtiment mieux protégé toute la saison ; la variante B décrit un bâtiment qui encaisse les journées ordinaires mais reste vulnérable aux vagues de chaleur. Le DH ne les distingue pas. C’est pourquoi la lecture d’un résultat doit toujours s’accompagner de l’examen du profil horaire, et non du seul cumul.

Contrôle de cohérence utile en réunion de projet : un dépassement moyen de 1 °C pendant 8 h par jour sur 60 jours vaut 480 °C.h. Cet ancrage mental permet de repérer immédiatement un résultat aberrant — un DH annoncé à quelques dizaines de °C.h sur un logement plein sud sans protection, ou à plusieurs dizaines de milliers, signale une erreur de saisie avant même de regarder les hypothèses.

Les textes

• Arrêté du 4 août 2021 relatif aux exigences de performance énergétique et environnementale des constructions de bâtiments en France métropolitaine — texte qui porte les exigences et la méthode de calcul.
• Arrêté du 14 août 2024 dit « habitations légères de loisirs », qui modifie l’arrêté du 4 août 2021.
• Décret n° 2024-1258 du 30 décembre 2024, dit « RETEX RE2020 », publié au Journal officiel du 31 décembre 2024, qui tire les conséquences des premières années d’application.
• Champ d’application progressif : logements d’abord, puis bureaux et bâtiments d’enseignement, puis d’autres bâtiments tertiaires (hôtellerie, commerce, salles de sport).

Ce que nous ne publions pas ici — et pourquoi

Les valeurs numériques des seuils de DH applicables sont fixées par le texte réglementaire et non par une doctrine professionnelle. Nous n’avons pas pu consulter, dans une source publique librement accessible, la version consolidée à jour de l’arrêté portant ces valeurs. Nous ne les reproduisons donc pas : publier un seuil de mémoire exposerait à valider un projet non conforme, ou à en refuser un qui l’est.

La marche à suivre est simple et sûre : lire les valeurs de seuil dans la version en vigueur de l’arrêté du 4 août 2021 à la date de dépôt de la demande d’autorisation d’urbanisme, et les faire confirmer par le bureau d’études thermiques qui produit l’étude réglementaire. C’est cette étude, réalisée avec un moteur de calcul évalué, qui fait foi — jamais un pré-calcul en ligne.

La même réserve vaut pour le découpage climatique. La méthode réglementaire s’appuie sur des zones climatiques et sur une prise en compte de l’altitude, définies par le texte et associées à des fichiers météo conventionnels. Nous ne reproduisons ni le zonage ni les fichiers : ils se lisent dans les pièces d’application publiées sur le portail des réglementations énergétiques et environnementales du bâtiment, et c’est le moteur de calcul qui les mobilise. Retenir la mauvaise zone est une erreur silencieuse : le calcul aboutit, le résultat est simplement faux.

Le cas des bâtiments existants : aucune exigence de DH

La RE2020 s’applique aux constructions neuves. Un logement existant qui surchauffe n’est soumis à aucune exigence de degrés-heures : il n’existe pas, à ce jour, de seuil réglementaire de confort d’été opposable en rénovation. Cela ne signifie pas que le sujet est absent des textes, mais qu’il y est traité autrement.

Le diagnostic de performance énergétique comporte, depuis sa refonte de 2021, une appréciation qualitative du confort d’été, restituée en trois niveaux. Ce n’est pas un DH : c’est une appréciation fondée sur des caractéristiques du logement — inertie, protections solaires, traversant, position des baies — et non sur une simulation horaire. Elle informe l’acquéreur ou le locataire, elle ne conditionne rien.

Conséquence pratique en rénovation : le confort d’été relève d’un objectif de projet contractualisé entre le maître d’ouvrage et la maîtrise d’œuvre, pas d’une conformité à démontrer. Le risque est alors inverse de celui du neuf. En neuf, on peut être tenté de viser le seuil et rien de plus. En rénovation, faute de seuil, le sujet disparaît purement et simplement du programme — jusqu’au premier été suivant la réception. Écrire l’objectif dans le programme, même sans valeur réglementaire à atteindre, est la seule façon de le faire exister.

Un point mérite une vigilance particulière : une rénovation énergétique mal conçue peut dégrader le confort d’été. Renforcer l’isolation par l’intérieur d’un bâtiment ancien en pierre supprime l’inertie accessible et transforme un bâtiment naturellement tempéré en boîte qui surchauffe. Le calcul du déphasage présenté plus haut permet de mesurer ce que l’on perd avant de le perdre.