Le bureau d'études thermiques est le lieu où sont conduites les études ayant pour but de faire état et de proposer une optimisation des dépenses énergétiques d'un bâtiment dues aux dissipations thermiques. Les compétences d'un bureau d'études vont de l'audit énergétique au conseil aux maîtres d'ouvrages, en passant par le choix de techniques et de matériaux. Il est qualifié pour réaliser le suivi énergétique de sites et réaliser des simulations visant au dimensionnement des installations de chauffage, ventilation et conditionnement d'air.

Missions Un bureau d'études thermiques intervient dans la conception, l'analyse et l'amélioration de la performance énergétique des bâtiments. Ses missions comprennent notamment l'étude de l'enveloppe du bâtiment, le calcul des déperditions thermiques, le dimensionnement des systèmes de chauffage, de refroidissement et de ventilation, ainsi que l'évaluation des besoins en eau chaude sanitaire. Ces analyses permettent de définir les solutions techniques les mieux adaptées à chaque projet, en tenant compte des contraintes réglementaires, du climat local et des usages du bâtiment.

Dans le cadre de projets de construction neuve, les études thermiques visent à optimiser la conception dès la phase de conception (choix des matériaux, orientation, traitement des ponts thermiques) afin de répondre aux exigences de la réglementation en vigueur. Pour les projets de rénovation, elles permettent d'identifier les postes de déperdition prioritaires et de comparer plusieurs scénarios d'amélioration selon leur rapport coût/performance.

Domaines d'intervention

Enveloppe et isolation thermique

L'étude thermique de l'enveloppe porte notamment sur les parois opaques, les planchers, les toitures, les fenêtres et les portes. Elle permet d'évaluer l'influence des caractéristiques thermiques de ces éléments sur les besoins énergétiques du bâtiment.

L'isolation thermique vise à limiter les échanges de chaleur entre les espaces intérieurs et l'environnement extérieur. Les caractéristiques des composants du bâtiment constituent notamment des données d'entrée des calculs réglementaires.

Chauffage et refroidissement

Le chauffage et le refroidissement constituent des postes étudiés dans l'analyse énergétique d'un bâtiment. Les besoins et les consommations associés dépendent notamment des caractéristiques de l'enveloppe, des conditions climatiques, de l'usage du bâtiment et des systèmes techniques retenus.

Les calculs réglementaires français prennent notamment en compte les besoins liés au chauffage et au refroidissement ainsi que les caractéristiques des équipements utilisés.

Ventilation

La ventilation assure le renouvellement de l'air intérieur et participe à la qualité de l'air ainsi qu'à la maîtrise de l'humidité. Dans le cadre d'une étude énergétique, les caractéristiques des systèmes de ventilation et leurs consommations auxiliaires peuvent être prises en compte.

Les travaux du Cerema montrent notamment que la ventilation, l'étanchéité à l'air de l'enveloppe et la rénovation énergétique doivent être considérées conjointement pour préserver le confort et la qualité de l'air intérieur.

Eau chaude sanitaire

La production d'eau chaude sanitaire constitue un autre poste pris en compte dans les études énergétiques des bâtiments. Selon le type de bâtiment et les usages considérés, les calculs peuvent intégrer les besoins correspondants ainsi que les consommations des systèmes de production et de distribution.

Études thermiques et simulation énergétique

Une étude thermique repose sur une représentation du bâtiment et de ses caractéristiques physiques et techniques afin d'évaluer son comportement thermique et ses besoins énergétiques.

Les méthodes de calcul peuvent intégrer la géométrie du bâtiment, son orientation, les propriétés thermiques des parois et des vitrages, les apports solaires, les systèmes énergétiques ainsi que des hypothèses relatives à l'occupation et aux usages.

La simulation ou le calcul thermique peut être utilisé pour comparer plusieurs variantes de conception ou de systèmes. Il peut notamment permettre d'étudier l'influence de l'isolation, des vitrages, de l'orientation, des protections solaires, de la ventilation ou des équipements énergétiques.

Dans le cadre de la RE2020, la méthode réglementaire de calcul est définie par arrêté. Elle comprend notamment la méthode de calcul « Th-BCE 2020 » pour la performance énergétique. Le CSTB développe le moteur de calcul correspondant pour le compte des pouvoirs publics.

Réglementation environnementale

En France, les études thermiques et énergétiques des bâtiments neufs peuvent être réalisées dans le cadre de la RE2020, dont les exigences sont définies par le Code de la construction et de l'habitation et les textes réglementaires associés.

La RE2020 ne se limite pas aux seuls besoins de chauffage. Le cadre réglementaire prend notamment en compte le besoin énergétique du bâtiment, les consommations d'énergie primaire et d'énergie primaire non renouvelable, l'impact sur le changement climatique lié à l'énergie et à la construction ainsi que le confort d'été.

Les principaux indicateurs comprennent notamment :

le Bbio, qui caractérise le besoin en énergie du bâtiment pour le chauffage, le refroidissement et l'éclairage ; le Cep, relatif à la consommation d'énergie primaire ; le Cep,nr, relatif à la consommation d'énergie primaire non renouvelable ; l'impact sur le changement climatique associé aux consommations d'énergie ; l'indicateur relatif à l'impact sur le changement climatique de la construction ; les degrés-heures d'inconfort estival, notés DH.

Les définitions réglementaires de ces indicateurs figurent dans l'annexe à l'article R.172-4 du Code de la construction et de l'habitation.

La RE2020 vise ainsi à améliorer la performance énergétique des bâtiments neufs, à réduire leur impact sur le changement climatique et à renforcer la prise en compte du confort d'été.

Rénovation énergétique

Dans les bâtiments existants, les études thermiques peuvent être utilisées pour caractériser la performance énergétique du bâtiment et étudier différents scénarios de rénovation.

Les analyses peuvent porter sur l'isolation de l'enveloppe, les menuiseries, les systèmes de chauffage et de refroidissement, la ventilation, la production d'eau chaude sanitaire et les dispositifs de régulation.

La rénovation énergétique peut également faire l'objet d'un suivi après travaux afin de comparer les performances attendues et les performances effectivement observées. Le Cerema a notamment conduit des travaux de mesure sur des bâtiments rénovés afin d'étudier les écarts entre les performances calculées et les performances réelles.

Dans le cadre de la rénovation des bâtiments anciens, les choix techniques peuvent également devoir tenir compte des caractéristiques constructives existantes, des contraintes patrimoniales et des interactions entre isolation, ventilation, humidité et confort thermique.

Notes et références

Voir aussi Bureau d'études Performance énergétique des bâtiments Réglementation environnementale 2020 Réglementation thermique 2012 Rénovation énergétique Isolation thermique Ventilation mécanique contrôlée Pompe à chaleur Diagnostic de performance énergétique

Thermique