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La revanche du ventilateur de circulation

Wed, 10 Sep 2014 00:00:00 +0000

Le [ventilateur de plafond Haiku](http://www.bigassfans.com/products/haiku/) de Big Ass Fans. La consommation énergétique est comprise entre 2 et 8 watts pour une utilisation normale.

Depuis le dix-huitième siècle, le ventilateur rotatif est utilisé pour rafraîchir les gens. Il est très efficace, nécessite moins d’énergie que la climatisation et offre un confort supérieur. Rafraîchir une pièce en augmentant le flux d’air économise 10 fois plus d’énergie que de refroidir l’air. Cela offre également l’avantage de contrôler personnellement son environnement thermique.

Utilisés avec la climatisation, les ventilateurs diminueraient la consommation d’énergie de 30 à 70 %, même dans des climats extrêmement chauds ou pendant des canicules. Les ventilateurs de circulation, devenus très économes en énergie grâce à leur design, peuvent être installés facilement et à moindre coût dans les bâtiments. Les changements récents dans les standards internationaux du confort ont préparé le terrain pour leur grand retour.

L’essor de la climatisation

La climatisation (ou refroidissement par compresseur) met de plus en plus de pression sur les réseaux électriques à l’échelle internationale. Aux États-Unis, où a été créée cette technologie, la climatisation représente 20 % de la consommation d’électricité annuelle des foyers, et 15 % de la consommation totale d’électricité. ¹

L’utilisation répandue de la climatisation explique en grande partie pourquoi les Américains consomment beaucoup plus d’électricité que les Européens : la consommation d’électricité, liée à la climatisation, d’un foyer américain représente environ 60 % de la consommation totale d’électricité d’un foyer européen moyen. ²

Sauf pour les quelques régions tempérées de la côte ouest, la climatisation est devenue la norme dans la plupart des foyers américains. ³ En 1960, seulement 12 % des foyers américains possédaient la climatisation. En 2009, ce chiffre est monté à 87 %. ¹ De plus, en 2005, une maison moyenne climatisée consommait 37 % d’énergie de plus qu’en 1993, malgré une augmentation de 28 % du rendement énergétique des climatiseurs. Une partie de l’augmentation de la consommation énergétique vient du passage du climatiseur de fenêtre (qui refroidit une pièce) à la climatisation centrale (qui refroidit tout un bâtiment). Cette augmentation est également due à l’augmentation de la surface des maisons et des appartements. ¹

Pointe de consommation électrique

Il y plus grave : l’impact de la climatisation sur la pointe de consommation électrique. Évidemment, l’utilisation de la climatisation n’est pas la même tout au long de l’année. Elle est la plus forte pendant la période estivale. Lors des grandes chaleurs, beaucoup de climatiseurs sont utilisés à la puissance maximale, et en résulte une forte augmentation de la demande énergétique. Des centaines de centrales électriques américaines et des kilomètres de lignes de transmission ne sont utilisés que deux ou trois jours par an en moyenne, puis elles restent inutilisées tout le reste de l’année. La pointe de consommation électrique augmente plus vite que la demande d’électricité moyenne, et le refroidissement par compresseur en est une des causes majeures. ⁴⁵

Si l’on s’intéresse aux émissions de gaz à effet de serre, un autre problème saute aux yeux. La climatisation ne produit pas seulement des émissions dues à la production d’électricité. Il y a aussi les fuites de réfrigérants : des gaz qui, même s’ils ne restent dans l’atmosphère que pour une courte durée, ont un potentiel de réchauffement climatique beaucoup plus élevé que le CO2. C’est ironique, car les importantes émissions de gaz à effet de serre de la climatisation provoquent des étés encore plus chauds, qui par conséquent, entraînent une plus grande consommation de la climatisation. Un autre cercle vicieux est le phénomène d’îlot de chaleur urbain. En expulsant de l’air chaud des bâtiments, la climatisation réchauffe les rues, qui par conséquent, augmente le besoin d’utiliser la climatisation. ¹⁶

La consommation électrique liée à la climatisation dans les foyers américains équivaut à 60 % de la consommation électrique totale des foyers européens.

Bien que les États-Unis soient les champions absolus de la climatisation, cette technologie gagne en importance dans le reste du monde. Par exemple, entre 1997 et 2007, le nombre de foyers chinois possédant la climatisation a triplé, avec une vente annuelle de 20 millions de climatiseurs. ¹ D’ici 2020, la consommation énergétique liée à la climatisation en Inde pourrait être multipliée par 10 comparée à 2005. ¹ Même dans les régions tempérées d’Europe, la climatisation se répand, et surtout dans le secteur commercial. Par exemple, au Royaume-Uni, selon l’évolution actuelle, 40 % des locaux commerciaux seront équipés de la climatisation d’ici 2020, comparés à 10 % en 1994. ⁶

L’évolution historique du ventilateur

À travers l’histoire, les humains ont utilisé l’énergie pour se garder au chaud lors des saisons hivernales. Toutefois, l’utilisation d’énergie pour rester au frais en été est un phénomène assez récent. Avant l’arrivée de la climatisation dans la première moitié du vingt-et-unième siècle, les bâtiments dans les régions chaudes étaient conçus pour optimiser la ventilation naturelle (voir plus loin), et les gens s’adaptaient à la chaleur en changeant leurs routines. Cependant, la climatisation n’est pas la première technologie créée pour nous rafraîchir. Les ventilateurs de circulation existaient des décennies avant la climatisation.

Durant la majeure partie de l’histoire, les ventilateurs étaient propulsés par des humains. Des ventilateurs à main étaient utilisés par les Égyptiens antiques, les Babyloniens, les Perses, les Chinois, les Grecs et les Romains. Le plus souvent, les ventilateurs étaient agités par des domestiques pour rafraîchir leurs maîtres, ainsi que pour faire fuir les insectes. L’éventail, utilisé par les gens pour se rafraîchir eux-mêmes, a été inventé par les Japonais au dixième siècle, et a été rapporté en Occident par les marins portugais à la Renaissance. ⁷

Un panka télécommandé, 1863

Les premiers ventilateurs télécommandés étaient des « pankas » ou « punkas » créés dans les années 1500 en Inde et au Moyen-Orient. Ces cadres rectangulaires recouverts de toile, accrochés en l’air, étaient agités d’avant en arrière par des domestiques (appelés « pankwallah » ou « punkawallah »), qui tiraient sur une corde avec un contrepoids, et restaient assis à l’extérieur de la pièce. ⁸

Les ventilateurs rotatifs sont apparus au dix-huitième siècle, et ils avaient également besoin d’être propulsés par un humain pour fonctionner. Ce même siècle, les ventilateurs mécaniques ont fait leur apparition, fonctionnant avec des mécanismes à remontage manuel. Au dix-neuvième siècle, les ventilateurs étaient actionnés par des roues hydrauliques, des machines à vapeur ou des petites turbines hydrauliques fonctionnant avec l’eau du robinet. Le premier ventilateur fonctionnant à l’électricité a vu le jour aux États-Unis d’Amérique en 1882.

Comment garder les gens au frais ?

Les quatre facteurs environnementaux qui déterminent le confort thermique des humains sont la température, la vitesse et l’humidité de l’air, ainsi que la température radiative. Chacune de ces variables peut être modifiée pour rafraîchir (ou réchauffer) les gens.

La climatisation réduit la température et (si nécessaire) l’humidité de l’air. Une température de l’air plus faible augmente la perte de chaleur du corps par convection, alors qu’une humidité de l’air plus faible augmente la perte de chaleur du corps par l’évaporation de l’humidité de la peau (le même procédé que lorsque nous ne transpirons pas). Les ventilateurs de circulation augmentent la vitesse de l’air, qui accélère la perte de chaleur de la peau par convection et évaporation. La perte de chaleur par évaporation augmente avec le carré de la vitesse de l’air. ⁹

Mouvement d’air. Image : [Amancay Maahs](https://www.flickr.com/photos/amanky/426137424).

La climatisation par rayonnement : une autre méthode pour garder les gens à l’aise. Elle fonctionne en baissant la température des surfaces d’un espace. C’est possible grâce à une circulation d’eau froide dans des tubes en plastique, sur les surfaces des bâtiments comme le sol, les murs, le plafond et les panneaux modulaires. Les systèmes fonctionnant par rayonnement rafraîchissent les individus en augmentant la perte de chaleur du corps par radiation. La température de l’air diminue également, mais cela reste indirect, limité et différé. Ce qui n’est pas le cas des ventilateurs, qui n’ont aucun effet sur la température de l’air. ⁹ Dans tous les cas, les ventilateurs de circulation et les systèmes de climatisation par rayonnement fournissent un confort thermique à des températures d’air élevées par temps chauds.

Pourquoi la climatisation est inefficace

La climatisation est le moyen de rafraîchir les gens le moins économe en énergie, car il implique de devoir refroidir (et si nécessaire, déshumidifié) tout l’air présent dans un espace. Plus l’espace est grand et moins il y a de personnes, plus il faudra d’énergie pour rafraîchir chaque personne. Comme la climatisation, les ventilateurs de circulation rafraîchissent les personnes en favorisant la perte de chaleur du corps par convection et évaporation. Toutefois, contrairement à la climatisation, déplacer l’air nécessite beaucoup moins d’énergie que le refroidir.

Déplacer l’air nécessite beaucoup moins d’énergie que le refroidir. De plus, l’effet de refroidissement des ventilateurs de circulation peut être appliqué localement et a un effet immédiat.

De plus, l’effet de refroidissement des ventilateurs de circulation peut être appliqué localement et a un effet immédiat. Les ventilateurs déplacent l’air autour du corps, et ne modifient pas l’air dans les parties inoccupées de la pièce. Ainsi, il n’est pas nécessaire de continuer à déplacer l’air lorsque personne n’est dans la pièce. En entrant dans une pièce, allumer un ventilateur a un effet immédiat. En revanche, la climatisation a besoin de temps pour refroidir un espace. Par conséquent, cet espace devra être climatisé même si personne n’est là, pour fournir un confort immédiat si quelqu’un pénètre dans cet espace.

Un ancien ventilateur de bureau Westinghouse. Image : [Wikipedia Commons](http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Westinghouse_Goodness.JPG).

Comme les ventilateurs de circulation, la climatisation par rayonnement est plus efficace que la climatisation traditionnelle, car elle ne refroidit pas l’air. De plus, le rayonnement est la méthode principale d’échange de chaleur entre le corps et l’environnement intérieur. ¹⁰

Cependant, comparée aux ventilateurs de circulations, la climatisation par rayonnement a deux inconvénients. Premièrement, elle met du temps à agir (comme la climatisation), ce qui signifie qu’on doit la laisser en marche en continu si l’on veut un confort immédiat. Deuxièmement, elle est beaucoup plus chère qu’un ventilateur et plus compliquée à installer dans un bâtiment.

Un autre inconvénient de la climatisation, c’est qu’elle a besoin d’un lieu hermétique pour pouvoir refroidir l’air. Les ventilateurs de circulation et les systèmes de climatisation par rayonnement, quant à eux, fonctionnent aussi bien en intérieur qu’en extérieur. En les associant à la ventilation naturelle, on peut obtenir un effet de refroidissement supplémentaire lorsqu’elle se produit. Ces deux systèmes de refroidissement sont présents dans la nature : le vent est l’équivalent du ventilateur et les surfaces froides comme les océans, les lacs ou les grottes sont les équivalentes des surfaces climatisées par rayonnement dans les bâtiments.

Le potentiel de refroidissement des ventilateurs de circulation

Les ventilateurs de circulation ont un effet de refroidissement important. Une vitesse de l’air d’environ 1 m/s est capable de compenser une augmentation de température de 3 °C en intérieur. Pour une vitesse de 3 m/s, c’est 7 °C. ⁸ Pour mieux comprendre, ces faibles vitesses de l’air correspondent à des vitesses de vent de degrés 1 et 2 sur l’échelle de Beaufort. Moins l’air est humide, plus la vitesse de l’air aura un effet rafraîchissant. Le type de ventilateur est une variable importante, car le flux d’air provenant du ventilateur n’atteint pas forcément toutes les parties du corps.

Les ventilateurs de plafond ont l’effet le moins rafraîchissant, étant donné que l’air atteint peu de parties du corps. Ils ont cependant d’autres avantages : ils n’ont pas besoin d’être posés sur le sol ou sur un bureau et ils peuvent avoir de très grands diamètres, ce qui leur permet de refroidir une zone plus grande. Les ventilateurs de plancher envoient l’air sur le dos ou la poitrine, fournissant l’effet de refroidissement le plus efficace. Le ventilateur de bureau, quant à lui, fournit un effet intermédiaire, le visage étant très sensible à l’effet de refroidissement du mouvement d’air ¹¹

Ventilateur de plafond industriel. Image : [Wikipedia Commons](http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Big_Ass_Fans_Powerfoil_X2.0_Plus_Fan.png).

Ces dernières années, plusieurs études ont mesuré l’effet de refroidissement des différents types de ventilateurs à différentes vitesses de l’air et humidités relatives. Une étude de 2013 sur des ventilateurs de plafond a démontré que les sujets étaient à l’aise jusqu’à des températures de 30 °C, une humidité relative de 60 % et une vitesse de l’air de 1,2 m/s, mais aussi à 30 °C, 80 % d’humidité et une vitesse de l’air de 1,6 m/s. À 60 % d’humidité relative, les sujets seraient à l’aise à des températures supérieures à 30 °C, mais aucune étude n’a été faite à ce sujet. Pendant l’expérience, qui s’est déroulée dans une chambre d’essai, les sujets portaient des vêtements légers (0,5 clo) et effectuaient une activité légère, comme travailler sur un ordinateur à un bureau). ¹¹

Des études récentes ont montré que les gens peuvent être à l’aise à 30 °C et 80 % d’humidité relative avec une vitesse de l’air de seulement 1,6 m/s.

Les mêmes auteurs ont mené une étude similaire avec des ventilateurs de plancher contrôlés personnellement. Dans ce cas, les sujets étaient à l’aise à 30 °C et 60 % d’humidité relative avec une vitesse de l’air de seulement 1 m/s. Cependant, la vitesse de l’air maximale des ventilateurs de plancher n’était pas suffisante pour assurer le confort thermique à 30 °C et 80 % d’humidité relative, auquel cas seuls 60 % des sujets se sentaient à l’aise (les normes de confort exigent qu’au moins 80 % des personnes soient à l’aise dans une condition donnée). Les chercheurs en ont conclu que l’augmentation de la vitesse maximale de l’air pourrait encore améliorer les résultats. ¹¹

Les deux études ont également montré qu’aucun des sujets ne s’est plaint de bruit ou de sécheresse oculaire suite à l’utilisation des ventilateurs. Des expériences précédentes avec des ventilateurs contrôlés personnellement ont montré que le confort thermique pouvait être maintenu jusqu’à 31 °C et 50 % d’humidité relative avec une vitesse d’air de 1,6 m/s. Des études effectuées en Thaïlande et à Hong Kong, quant à elles, ont montré que les sujets étaient à l’aise à des températures bien supérieures à 30 °C, avec une humidité relative allant jusqu’à 85 % et une vitesse de l’air allant jusqu’à 3 m/s. Il faut toutefois souligner que ces études n’ont pas interrogé les sujets sur une éventuelle gêne due au bruit ou à la sécheresse oculaire. ¹¹

Les économies d’énergie grâce aux ventilateurs de circulation

Les ventilateurs de circulation permettent d’économiser énormément d’énergie, en réduisant la consommation d’énergie de la climatisation ou en supprimant totalement le besoin de l’utiliser. Les normes internationales de confort imposent une zone de confort très stricte pour les bâtiments climatisés en été, entre 23 °C et 26 °C. ¹² Cependant, si la climatisation est accompagnée de l’effet de refroidissement des ventilateurs de circulation, l’intérieur d’un bâtiment est autorisé à rester dans une plage de température plus grande, tout en maintenant le confort thermique des personnes.

L’[Aeratron E503](http://aeratron.org/e503/) de 126 cm de diamètre, l'un des ventilateurs de plafond testés, avec une consommation de seulement 4 à 8 watts dans des conditions normales d'utilisation.

Avec des températures plus élevées sur le thermostat, d’importantes économies d’énergie sont possibles. En été, pour chaque augmentation d’un degré (au-dessus de 25 °C) sur le thermostat, refroidir la pièce consommera 9 à 12 % d’énergie en moins. Évidemment, la consommation d’énergie des ventilateurs doit également être prise en compte. Pour les ventilateurs de plafond fonctionnant à grande vitesse, l’économie d’énergie est d’environ 2 % comparée à la climatisation, laissant une économie nette de 7 à 10 % pour chaque degré supplémentaire sur le thermostat. Par conséquent, si les ventilateurs permettent de régler le thermostat sur 29 °C au lieu de 24 °C, l’économie nette sera de 35 à 50 %. ⁸

La nouvelle génération de ventilateurs, équipés de moteurs à courant continu et de paliers magnétiques, a une consommation d’énergie étonnamment faible. Dans l’étude mentionnée précédemment, les ventilateurs utilisant moins de 10 watts ont pu fournir un confort thermique jusqu’à 30 °C, augmentant ainsi les économies d’énergie jusqu’à 70 %. Même les ventilateurs de très faible puissance (3 W) produisant une vitesse de l’air de 1 m/s près de chaque occupant sont capables de compenser une augmentation de température de 3 °C, ce qui permet d’économiser environ 30 % d’énergie de refroidissement. Un autre avantage de la faible consommation d’énergie de ces ventilateurs est qu’ils peuvent facilement fonctionner sur batterie pendant les coupures de courant. ¹¹

Un autre avantage de la faible consommation d’énergie de ces ventilateurs est qu’ils peuvent facilement fonctionner sur batterie pendant les coupures de courant.

Dans les climats plus tempérés, l’utilisation de ventilateurs de circulation, combinée à une ventilation naturelle ou à des systèmes de refroidissement par rayonnement, pourrait facilement permettre aux gens de se débarrasser complètement de la climatisation. Si la ventilation naturelle peut être très efficace dans un bâtiment bien conçu, permettant d’éviter le recours aux ventilateurs pendant la majeure partie de l’année, son efficacité dépend des conditions de vent extérieur. Les ventilateurs peuvent donc faire office de substituts pendant les jours sans vent. De plus, toutes les personnes ne sont pas forcément assez proches d’une fenêtre pour profiter de l’effet de refroidissement de la ventilation naturelle.

Les ventilateurs fonctionnent également bien avec les systèmes de refroidissement par rayonnement à action lente, car ils peuvent fournir un confort instantané en attendant que le refroidissement par rayonnement se mette en marche. Cela réduit ainsi le temps de prérefroidissement. Si les ventilateurs de circulation permettaient aux gens de se passer complètement de la climatisation, les économies d’énergie de refroidissement pourraient atteindre plus de 90 % ⁸.

Les limites du ventilateur

Plus l’air se déplace vite sur la peau, plus la perte de chaleur du corps sera rapide. Malheureusement, il existe une limite fondamentale à l’effet de refroidissement des ventilateurs de circulation : ils ne peuvent refroidir les personnes que si la température de l’air est inférieure à la température moyenne de la peau, qui est d’environ 35 °C. Au-dessus de ce seuil, les ventilateurs ne peuvent pas refroidir les personnes. En effet, l’air en mouvement ne peut pas réduire la température de la peau à une température inférieure à celle ambiante, quelle que soit la vitesse de l’air.

Malgré cette limitation, les ventilateurs restent extrêmement utiles à des températures supérieures à 35 °C, car ils peuvent être utilisés en parallèle à la climatisation. Par exemple, au lieu de refroidir une pièce à 24 °C, la climatisation peut la refroidir à 29 °C, ce qui est une température confortable si elle est associée à des ventilateurs. Utilisés ensemble, l’économie d’énergie pendant les vagues de chaleur serait d’environ 50 % par rapport à la climatisation seule.

Ventilateur sous un bureau pour un flux d’air contrôlé. Source : [^11]

Une autre contrainte avec la vitesse de l’air : les feuilles volantes. Cela peut devenir problématique dans les bureaux si les ventilateurs sont à des vitesses supérieures à 1 m/s. Une solution peut être d’utiliser du papier plus lourd, ou de placer les ventilateurs sous les bureaux, en direction du ventre. Nous pourrions également nous passer de papier dans les bureaux, une mesure annoncée il y a déjà un moment. ⁸

Plus de confort

L’utilisation de ventilateurs peut améliorer le confort thermique de plusieurs façons. La principale différence entre la climatisation et les ventilateurs de circulation est qu’avec la climatisation, toutes les personnes présentes dans un espace sont dans le même environnement thermique, alors que les ventilateurs permettent de créer des microclimats personnels. Les gens réagissent différemment à des températures similaires, et ont des vêtements et des niveaux d’activité différents. Par conséquent, il est rare que les gens se mettent d’accord sur le réglage du thermostat de la climatisation. Dans les bureaux, ce problème est souvent accentué par la tendance à trop refroidir le bâtiment, ce qui oblige certaines personnes à porter des pulls épais ou même à utiliser des chauffages électriques alors que la température extérieure dépasse largement les 30 °C.

Avec la climatisation, toutes les personnes présentes dans un espace subissent le même environnement thermique, alors que les ventilateurs permettent de créer des microclimats personnels.

Contrairement à la climatisation, les ventilateurs peuvent produire des environnements thermiques différents dans un même espace. Si les gens ont leurs propres ventilateurs au bureau, ils ont le contrôle de leur environnement thermique, ce qui améliore considérablement leur confort. Des études montrent également que les ventilateurs de circulation peuvent considérablement améliorer la qualité de l’air perçue par les gens, probablement en perturbant le panache thermique naturel du corps, par lequel les odeurs corporelles sont portées vers la zone de respiration. ¹¹ Tout comme la climatisation, les ventilateurs permettent de résoudre le problème des insectes volants, car ils ont du mal à voler dans le flux d’air turbulent des ventilateurs de circulation. ⁸

Pourquoi les ventilateurs sont si négligés comme option de refroidissement ?

Si les ventilateurs sont si efficaces et agréables, pourquoi leur utilisation n’est-elle pas plus répandue ? Jusqu’à très récemment, les normes internationales de confort limitaient le mouvement de l’air en intérieur à seulement 0,2 m/s, afin d’éviter les courants d’air. ⁹¹³ Évidemment, éviter les courants d’air est très utile pendant la période de chauffage, car le puissant effet de refroidissement du mouvement d’air est contre-productif. Toutefois, la limite de vitesse de l’air au même niveau en été ne peut s’expliquer que par le fait que les normes de confort américaines sont rédigées par l’ASHRAE, l’organisation américaine de l’industrie du refroidissement et du chauffage de l’air, qui protège et promeut ses propres produits. (Les normes de confort en dehors des États-Unis, telles que l’ISO 7730 et l’EN 15251, sont fortement influencées par l’ASHRAE). ¹²

Par chance, ces normes de confort ont été très critiquées ces dernières années, car de plus en plus d’études montrent que des vitesses de l’air plus élevées peuvent avoir un effet de refroidissement apprécié pendant les mois chauds. En 2010, la norme de confort thermique « ASHRAE 55 » a été révisée pour permettre des vitesses de l’air intérieures plus élevées : jusqu’à 0,8 m/s sans contrôle direct de la vitesse du ventilateur, et jusqu’à 1,2 m/s avec contrôle direct de la vitesse du ventilateur. De plus, à des niveaux d’activité plus élevés, ces limites ne s’appliquent pas.

Le [Toshiba Sient](http://www.toshiba.co.jp/living/fans/pickup/f-dln100_01.htm), un des ventilateurs de plancher testés. La consommation énergétique est comprise entre 2 et 8 watts pour une utilisation normale.

Avec la norme ASHRAE 55-2013, présentée il y a moins d’un an, une étape supplémentaire a été franchie. La vitesse de l’air a été définie, non pas comme une vitesse maximale en un seul point, mais comme la « vitesse moyenne de l’air », c’est-à-dire la vitesse moyenne au niveau des chevilles, du milieu du corps et du cou. Cela permet au système de ventilation d’intégrer des vitesses de l’air maximales plus élevées dans la zone occupée, puisque le flux d’air des ventilateurs est rarement à la même vitesse aux trois niveaux. ¹¹¹⁴ Même s’il faudra un certain temps avant que les architectes, les ingénieurs et les codes nationaux du bâtiment n’adoptent les nouvelles directives, il semble que le ventilateur de circulation soit de retour en piste.

La climatisation a influencé l’architecture

Pendant ce temps, beaucoup de dégâts ont été faits. Si un regain d’intérêt pour les ventilateurs de circulation pouvait permettre d’économiser énormément d’énergie lors du refroidissement des bâtiments, il y a des limites à ce qui peut être réalisé, car l’utilisation répandue de la climatisation a eu une profonde influence sur l’architecture. Avant l’arrivée de la climatisation, les bâtiments situés dans des régions chaudes étaient conçus pour que les gens soient à l’aise pendant la période estivale sans utiliser d’énergie. Ils favorisaient la ventilation naturelle, notamment par de grands porches, des plafonds hauts, des évents de toit, des fenêtres à guillotine, des puits de ventilation, des vasistas sur les portes intérieures et des cours intérieures. Certaines maisons étaient même construites sur des pilotis pour permettre une meilleure circulation de l’air. ¹⁶¹⁰¹²

Les bâtiments traditionnels dans les régions chaudes empêchaient le rayonnement solaire de pénétrer dans la maison, en utilisant des matériaux de construction lourds, de grands avant-toits, des toits en tôle réfléchissants et en faisant pousser des arbres d’ombrage autour de la maison. La climatisation a supprimé tous ces éléments de construction et a encouragé l’utilisation de matériaux de construction plus légers et moins chers. Les immeubles de bureaux en forme de H, de T et de L, qui facilitaient la ventilation croisée, ont été remplacés par des immeubles massifs et carrés, aux dessins d’architectures plus compliqués. De nouveaux types de bâtiments ont vu le jour, tels que des tours de bureaux aux façades entièrement vitrées, ou des centres commerciaux fermés, qui seraient tout simplement inhabitables sans climatisation en raison de l’effet de serre. Les ventilateurs pourraient légèrement réduire la consommation d’énergie de la climatisation dans ces bâtiments, mais elle resterait très élevée. ¹⁶¹⁰¹²

“Cox, Stan. 2012. Losing our cool: uncomfortable truths about our air-conditioned world (and finding new ways to get through the summer). New York: New Press. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
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Les trains à grande vitesse, ces avions sur roues

Fri, 06 Apr 2007 00:00:00 +0000

Image : [Hochgeschwindigkeitszuege](https://www.hochgeschwindigkeitszuege.com).

Les trains sont considérés comme beaucoup plus respectueux de l’environnement que les avions. Malheureusement, ils perdent leur avantage écologique lorsque leur vitesse augmente. De plus, les compagnies ferroviaires semblent être obsédées par la vitesse. La semaine dernière, le train à grande vitesse français (le TGV) a officiellement battu le précédent record de vitesse de 1990 qui était de 515 km/h. Un train à grande vitesse adapté d’Alstom a atteint une vitesse supérieure à 574 km/h sur la ligne Paris - Strasbourg (la vidéo est disponible sur Internet). Pour réaliser cet exploit, il a consommé 19 600 kilowatts d’électricité ; autant qu’un grand immeuble de bureaux. Dans une déclaration de presse, le président Chirac a fait l’éloge de ce train « respectueux de l’environnement ».

Une autre des conséquences de la grande vitesse est une plus faible capacité des lignes ferroviaires. Lorsque la vitesse augmente, la distance de freinage augmente également.

Les vitesses commerciales des lignes à grande vitesse européennes et japonaises atteignaient un peu moins de 250 km/h dans les années 90. Aujourd’hui, elles sont à plus de 300 km/h. Les trains fabriqués aujourd’hui peuvent atteindre entre 350 et 400 km/h. Malheureusement, la consommation énergétique d’un train augmente exponentiellement avec sa vitesse. Cela s’explique par le fait que la résistance de l’air augmente avec le carré de la vitesse. Selon une étude de l’Université de Lancaster, les trains perdent leurs avantages environnementaux par rapport aux avions lorsqu’ils atteignent une vitesse comprise entre 300 et 400 km/h.

Image : [Hochgeschwindigkeitszuege](https://www.hochgeschwindigkeitszuege.com).

Une autre des conséquences de la grande vitesse est une plus faible capacité des lignes ferroviaires. Lorsque la vitesse augmente, la distance de freinage augmente également. Les trains doivent donc maintenir une plus grande distance.

Selon l’étude de Lancaster, la capacité d’une ligne ferroviaire est au maximum à une vitesse de 100 km/h, lorsque 50 trains peuvent passer toutes les 60 minutes. À une vitesse de 350 km/h, seulement 25 trains peuvent passer. Plus d’énergie est consommée pour déplacer moins de personnes, le seul gain est celui de la vitesse. Cependant, les avions sont et seront toujours plus rapides.

De plus, selon la même étude, la note environnementale des trains à grande vitesse actuellement en circulation (qui ont une vitesse de 225 à 250 km/h) n’est pas non plus un franc succès. Une voiture diesel moderne comprenant deux passagers émet autant de gaz à effet de serre par passager que le ferait un train. Avec plus de passagers à bord, la voiture obtient remarquablement de meilleurs résultats.

Si un train est alimenté électriquement par une centrale à charbon, sa note environnementale sera bien plus mauvaise que celle d’un avion moderne.

Il existe un autre facteur qui rend le bilan écologique des trains plus mauvais qu’il n’y paraît. Eurostar, l’entreprise qui propose des trajets à haute vitesse entre le Royaume-Uni et l’Europe, affirme sur son site internet que le train à haute vitesse émet dix fois moins de CO2 que l’avion. Cependant, ce calcul ne prend pas en compte les ressources nécessaires à la construction et l’entretien de nouveaux chemins de fer. La construction de centaines de kilomètres de lits, de rails, de traverses et de lignes aériennes ne coûte pas seulement de l’argent, mais également des milliers de tonnes d’acier, de cuivre, de béton, de sable et de gravier.

Image : [Popular Mechanics](https://www.popularmechanics.com)

Tous ces éléments doivent être produits ou extraits, puis transportés. Dans le cas des avions, les aéroports sont la seule infrastructure dont ils ont besoin. Il n’est pas nécessaire d’avoir une route ou des rails pour voyager en avion. En conséquence, nul besoin de raser des espaces verts ou des maisons pour assurer une liaison aérienne entre deux villes. Cela ne signifie pas que les avions sont un moyen de transport respectueux de l’environnement, loin de là. Néanmoins, la stratégie européenne qui est de faire passer les voyageurs des avions aux trains à grande vitesse pour des raisons écologiques n’a pas de sens non plus.

Le calcul de la note environnementale de différents moyens de transport est un sujet délicat. Deux facteurs jouent un rôle décisif : le taux d’occupation, et le modèle précis de l’avion, du train ou de la voiture. Ces deux facteurs font tellement pencher la balance qu’il est facile de les accorder aux conclusions que vous préférez en tirer. Dans le cas des trains électriques, et donc des trains à grande vitesse, il y a un autre élément à prendre en compte : la façon dont l’électricité est produite.

Si l’électricité est produite par des éoliennes ou des panneaux solaires, alors vous pouvez dire que le train est aussi écologique qu’un vélo, peu importe sa vitesse.

Si un train est alimenté par une centrale à charbon, la note environnementale sera bien plus mauvaise que celle d’un avion moderne. Si l’électricité est produite par des éoliennes ou des panneaux solaires, alors vous pouvez dire que le train est aussi écologique qu’un vélo, peu importe sa vitesse. Et s’il est alimenté par de l’électricité nucléaire, eh bien, les avis divergent.

Image : un train à vapeur à grande vitesse des années 30

Les trains électriques deviennent plus respectueux de l’environnement à mesure que notre production d’électricité devient plus durable, un avantage que les avions et les voitures n’ont pas. Pour que les voitures et avions deviennent plus écologiques, nous devons les repenser entièrement. Maintenant que l’Europe a commencé à développer des réseaux pour trains à grande vitesse, elle doit comprendre que leur alimentation nécessite la production d’énergie verte.

Si elle n’y parvient pas, le continent sera affublé d’un réseau ferroviaire coûteux, aussi nuisible à l’environnement que les avions… à moins de limiter la vitesse des trains à 150 km/h. À cette vitesse, grâce à leur meilleur aérodynamisme, ils sont plus économiques que les trains traditionnels.