Les consommations électriques de chauffage de la maison en terre ont diminué de presque 50% suite au projet de rénovation thermique de son toit effectué en 2023. C’est ce que démontre une étude conduite par un groupe d’étudiants en Master Mathématiques et applications, parcours Statistique et sciences des données (SSD) dans le cadre d’un projet tutoré réalisé via la plateforme pédagogique expérimentale e-CoLoS!!.
Un projet pédagogique éco-responsable, innovant et performant !
En juillet 2023, une quinzaine d’étudiantes et étudiants de différentes filières de l’ENSAG - UGA et de l’UGA accompagnés de leurs enseignants-chercheurs, avaient posé une correction thermique sur la toiture de la Maison en Terre dans le cadre du chantier pédagogique e-CoLoS!!. C’est plus de 1000 briques de terre allégée comprimée qui avaient été mises en place dans la perspective d’améliorer les performances thermiques du bâtiment.
>> (re)Découvrir le reportage réalisé sur le chantier !
Un an après ce chantier pédagogique, Louis, Romane, et Alexandre tous les trois issus du Master 1 de Statistiques et Science des données de l’UFR IM²AG ont analysé le comportement thermo-énergétique du bâtiment grâce aux capteurs intégrés dans sa structure depuis 2018.
Encadrés par les enseignants-chercheurs UGA Frédrérique Leblanc, Dominique Daudon, Laurent Oxarango, et Laurent Galichet, ils ont développé un outil d’analyse des données temporelles recueillies depuis 2019 à Inria.
Les résultats de leur étude montrent une diminution de presque 50% des consommations électriques de chauffage, une très bonne nouvelle pour l’avenir de cette technique biosourcée expérimentale !
Zoom sur l’étude d’impact de la rénovation thermique
Les étudiants ont d’abord comparé les saisons entre elles sur les 5 dernières années
* grâce à la notion de Degré Jour Unifié (DJU). Le DJU est la différence entre la température extérieure et une température de référence qui permet de réaliser des estimations de consommations d'énergie thermique pour maintenir un bâtiment confortable en proportion de la rigueur de l'hiver ou de la chaleur de l'été. (Figure 1).
*À noter que le confort d’été n’a pas encore pu être étudié car les étudiants ne disposaient pas d’une série complète de mesure sur l’été 2024.
Figure 1 : Sur le graphique en bleu le DJU de chauffage (nb d’heure à température < 18°, pour le chauffage). On constate que l’année 2021 est la plus froide, 2022 et 2023 sont sensiblement similaires et plus chaudes. Sur le graphique bordeaux, le DJU de climatisation (nb d’heure à température > 26°, adaptation non normalisée de la définition des DJU). En confort de climatisation, l’année 2023 est particulièrement chaude, et 2021 l’année la plus froide.
Les étudiants ont ensuite rapporté les consommations électriques de chauffage à la rigueur saisonnière, ce qui permet d’avoir une donnée objective de comparaison de l’effet de la correction entre l’hiver 2024 et les précédents. (Figure 2).
Figure 2 : énergie de chauffage, énergie par DJU, DJU d’hiver, sur 5 ans, par hiver. Le rapport entre les 2 données est en zone centrale du graphique : 5KWatt/DJU en 2024, contre environ 10 Kwatt/DJU les années précédentes. Une analyse, plus fine, mensuelle, montrerait que Décembre et Janvier sont invariablement les mois le plus rigoureux. La puissance des convecteurs est à son maximum en janvier et à son minimum en mars.
Ils ont également étudié grâce à une analyse statistique dite en composante principale quels sont les facteurs les plus influents sur le confort thermique. (Figure 3).
Figure 3 : analyse en composantes principales. Les températures intérieures sont fortement corrélées aux températures extérieures et aux apports solaires (en été) et à la consommation électrique (chauffage) en hiver.
Enfin, l’effet de la correction thermique en été est également visible sur le capteur de température mis en place dans la toiture grâce au partenariat avec Inria. La température dans l’ancienne toiture est quasiment invariable contrairement à la température dans la couche isolante constituée de briques de terre allégée comprimée qui joue donc bien son rôle d’amortisseur et dont on voit bien les variations journalières.
Données captées du 15 au 21 juin 2024
Figure 4 : températures « été » dans la couche d’isolant (vert) ou dans la brique de toiture (bleu).
Ce projet a permis aux trois étudiants en Statistique et Sciences des Données de mettre en œuvre leurs compétences dans un cadre concret et d'explorer un domaine qui leur est peu familier mais complétement d’actualité : l'isolation thermique des bâtiments. En développant leur propre logiciel d’analyse statistique en langage Python/R, ils vont permettre aux futurs étudiants de master en génie civil de continuer à ajouter chaque année en Bureau d’étude des données pour des comparaisons annuelles et notamment d’explorer le confort thermique estival.
L’étude du comportement thermique de la Maison en Terre est donc une belle illustration de la synergie entre pédagogie et innovation technologique. Elle a permis aux étudiants de l’UGA d’acquérir des compétences précieuses tout en contribuant à la recherche sur l’efficacité énergétique des bâtiments. Une belle continuité pour ce projet expérimental dont l’origine remonte à la construction de ce petit bâtiment emblématique du campus il y a presque quarante ans par des étudiants également !
Tous les résultats de l'analyse produits par Louis, Romane, et Alexandre sont visibles sur
Tableau Public et les codes d’analyse des données sont disponibles sur
GitHub.