Le free cooling, ou rafraîchissement gratuit, consiste à rafraîchir un logement avec une source extérieure plus fraîche que lui, l'air de la nuit ou le sol, sans faire tourner de compresseur : seuls un ventilateur ou un circulateur consomment. Il prend trois formes en résidentiel (surventilation nocturne par les ouvrants, bypass d'une VMC double flux, géocooling sur PAC géothermique ou eau-eau) et ne fonctionne que si la nuit descend d'au moins trois degrés sous la température intérieure, selon l'étude d'Artmann, Manz et Heiselberg (Applied Energy, 2007).
Le confort d'été n'a qu'un seul chiffrage réglementaire en France, l'indicateur DH de la RE2020, et il ne s'applique qu'au neuf. Le guide RE2020 du ministère de la Transition écologique fixe un seuil bas à 350 °C.h, en deçà duquel le bâtiment est jugé confortable en période caniculaire, et un seuil haut DH_max de 1 250 °C.h en maison individuelle sans contrainte extérieure, au-delà duquel la construction n'est plus réglementaire. Le compteur s'incrémente dès que la température opérative dépasse 26 °C la nuit, ou un seuil adaptatif compris entre 26 et 28 °C le jour. En rénovation, aucun texte ne fixe de seuil équivalent, et c'est précisément pour cela que votre note de dimensionnement et votre PV de réception sont les seuls documents opposables du chantier.
Free cooling : définition, trois familles et ce qu'elles valent
Le terme vient du tertiaire, où une centrale de traitement d'air coupe son compresseur dès que l'air extérieur suffit. En maison, trois sources se partagent le principe, et ce qui les distingue est le débit de fraîcheur qu'elles transportent : la puissance évacuée par l'air vaut 0,34 × débit (m³/h) × écart de température (K), en watts.
| Famille | Source de fraîcheur | Ce qui consomme | Puissance, ordre de grandeur pour 100 m² | Condition qui décide |
|---|---|---|---|---|
| Surventilation nocturne par les ouvrants | air extérieur de la nuit | rien, ou la VMC en grande vitesse | 1,5 à 3,5 kW (5 à 10 vol/h sur 250 m³, 4 K d'écart) | logement traversant et nuit fraîche |
| Bypass de VMC double flux | air extérieur, sans passer par l'échangeur | les deux ventilateurs | 0,15 à 0,35 kW (100 à 250 m³/h, 4 K d'écart) | bypass automatique et bien piloté |
| Géocooling sur PAC géothermique ou eau-eau | sol ou nappe, autour de 10 à 14 °C en profondeur | les circulateurs | jusqu'à 3 kW sur plancher (moins de 30 W/m²) | captage existant et émetteur basse température |
Ces ordres de grandeur, calculés avec cette formule, tranchent l'essentiel : deux façades ouvertes transportent dix fois plus de fraîcheur que le bypass d'une double flux, et seul le géocooling travaille aussi de jour. La température du sous-sol vient du portail géothermie du BRGM et de l'ADEME.
Quand le free cooling marche : écart jour/nuit, nuits tropicales et inertie
Il faut à la fois une nuit fraîche, une masse intérieure pour stocker la fraîcheur et une journée où le soleil n'entre pas.
| Ce qu'on relève | Favorable | Défavorable |
|---|---|---|
| Écart entre intérieur et extérieur la nuit | 3 K et plus pendant plusieurs heures | moins de 3 K, ou seulement en fin de nuit |
| Minimale nocturne en période chaude | nettement sous 20 °C | nuits tropicales, minimale de 20 °C ou plus (définition Météo-France) |
| Inertie accessible | maçonnerie, dalle ou refends laissés à nu côté intérieur | doublage collé, plancher bois, moquette, faux plafond |
| Apports solaires de jour | protections extérieures fermées sur les baies exposées | baies ouest et toiture sans protection |
| Humidité de l'air extérieur | air sec la nuit | air chaud et humide, littoral en période orageuse |
L'inertie utile est mince : l'onde d'une journée ne pénètre que d'une dizaine de centimètres dans un mur maçonné (√(a·P/π), avec a ≈ 7 × 10⁻⁷ m²/s pour du béton et P = 24 h). Une maison en pierre doublée par l'intérieur ne stocke donc presque rien, voir l'inertie, de très légère à très lourde. L'étude d'Artmann situe un potentiel très élevé dans le nord de l'Europe et plus limité dans le sud, où la ventilation nocturne seule ne suffit pas toujours.
Parlez de gains en heures d'inconfort, pas en degrés. L'outil Confort d'été simule la saison chaude à l'adresse du chantier, avec et sans volets fermés le jour et fenêtres ouvertes la nuit. Dans son modèle pédagogique, ces deux gestes divisent par quatre environ les heures au-dessus de 28 °C d'une maison très vitrée au sud, et par moins de deux celles d'un comble aménagé : c'est le bâti qui fixe le plafond du gain.
Comprendre le rafraîchissement passif : principes, limites et gains réels
Ce que la RE2020 chiffre, et ce qu'elle laisse hors champ
Avant de promettre un résultat, il faut savoir ce que la réglementation sait mesurer. Le tableau ci-dessous reprend les valeurs du guide RE2020, qui restent le seul référentiel disponible même quand elles ne s'imposent pas juridiquement à votre chantier.
| Ce que fixe la RE2020 | Valeur | Portée |
|---|---|---|
| Seuil d'inconfort la nuit | 26 °C, non adaptatif | température opérative |
| Seuil d'inconfort le jour (7h-22h) | 26 à 28 °C, adaptatif, plafonné à +2 °C | température opérative |
| Seuil bas | 350 °C.h | bâtiment jugé confortable en période caniculaire |
| DH_max, maison individuelle catégorie 1 | 1 250 °C.h | limite réglementaire |
| DH_max, maison individuelle catégorie 2 | 1 850 °C.h | limite réglementaire |
| Entre seuil bas et DH_max | conforme | forfait de refroidissement ajouté au Cep |
| Champ d'application | construction neuve | aucune exigence DH en rénovation |
Deux conséquences pratiques. La première, le compteur ne s'incrémente que pendant les heures d'occupation, ce qui explique qu'un logement inoccupé la journée encaisse mécaniquement moins de DH. La seconde, le seuil de jour dépend des journées précédentes : après une succession de journées chaudes, la tolérance monte jusqu'à 28 °C. Ce que la réglementation appelle confort n'est donc pas une température fixe, et c'est exactement l'argument à opposer au client qui réclame un chiffre unique.
Différence entre rafraîchissement et climatisation : ce qui se joue au devis
La demande arrive presque toujours formulée comme une demande de froid. Le rafraîchissement passif ne produit pas de froid, il retarde et écrête la montée en température en jouant sur l'ombre, la ventilation et la vitesse d'air. La climatisation, elle, tient une température de consigne et déshumidifie, au prix d'une production de froid dédiée. La confusion entre les deux est la première cause de litige sur ce type de chantier, et elle se règle au devis, pas à la réception.
C'est donc au devis que la distinction s'écrit, désignations, quantités et mentions obligatoires reprises du plan de travaux.
Quand le passif suffit (et quand il faut une solution active) : cas concrets
Le passif tient quand les apports solaires sont maîtrisés et que la surventilation nocturne est réellement possible. Quand ce n'est pas le cas, une solution active devient plus réaliste, par exemple via une climatisation réversible.
- Maison avec protections solaires extérieures et peu de vitrages ouest, relevé d'ombrage à l'appui.
- Appartement sous toiture, grandes baies sud-ouest, surchauffe déjà constatée sur un été précédent.
- Nuits sans redescente de température extérieure, air humide, occupants vulnérables signalés.
Quand la solution active s'impose, le besoin de chaque pièce et le taux de couverture des unités intérieures se calculent avant le choix du matériel.
Free-cooling : capter la fraîcheur disponible sans surconsommer
Free-cooling air : rafraîchir par l'air neuf quand les conditions s'y prêtent
Quand l'extérieur est plus frais que l'intérieur, la ventilation augmente l'apport d'air neuf et réduit, voire coupe, la production de froid. Une consigne calée sur une heure fixe plutôt que sur un écart mesuré ramène de l'air chaud dans le logement une nuit sur trois.
Free cooling VMC double flux : le bypass, utile mais limité par le débit
Le bypass, ou dispositif de contournement thermique, fait passer l'air neuf à côté de l'échangeur pour ne pas le réchauffer avec l'air extrait. Le règlement d'écoconception (UE) n° 1253/2014 l'impose sur les unités double flux, mais le débit reste celui de la ventilation hygiénique, de l'ordre de 100 à 200 m³/h en maison, soit environ 200 W évacués avec 4 °C d'écart (0,34 × 150 × 4).
En mise en service, vérifiez que le bypass est automatique et piloté sur une consigne intérieure et une température extérieure minimale, sinon il ne s'ouvre jamais ou s'ouvre en pleine journée, et que la grande vitesse nocturne reste sous les 30 dB(A) en chambre. Notez ces consignes au PV. Les réglages correspondants sont repris dans la mise en service d'une VMC double flux.
Géocooling : PAC géothermique, eau-eau et plancher rafraîchissant
Le géocooling, ou free cooling géothermique, fait circuler le fluide des sondes ou l'eau de la nappe dans un échangeur à plaques, puis dans le plancher, compresseur arrêté. Le sous-sol restant autour de 10 à 14 °C, la fraîcheur est stable jour et nuit pour la seule consommation des circulateurs : 2 kW de fraîcheur pour 100 W de pompes donnent un rapport de 20, contre 5 à 8 pour une climatisation récente. Sur sondes verticales, la chaleur réinjectée recharge aussi le terrain.
La limite est l'émetteur : un plancher ne rafraîchit pas au-delà de 30 W/m² environ, et l'eau de départ ne descend pas sous 18 à 22 °C selon la zone, avec une coupure de sécurité à 12 °C, comme le détaille le plancher chauffant rafraîchissant et son CPT. Sur nappe, ajoutez les démarches de prélèvement et de rejet, la qualité d'eau et l'encrassement de l'échangeur.
Régulation et automatismes : sondes, horaires, sécurité et confort
Sans régulation, le free-cooling devient vite contre-productif. Prévoyez sondes de température et d'humidité, logique sur point de rosée, plage horaire nocturne, verrouillages de sécurité et reprise automatique si le confort dérive. Chaque réglage posé se consigne : c'est ce qui distingue une installation dont vous répondez d'une installation que l'occupant a dérèglée.
Surventilation nocturne : la méthode terrain pour évacuer les calories
Pré-requis du logement : traversant, protections solaires, étanchéité à l'air
La surventilation ne marche que si le logement est bien traversant et si les apports solaires sont maîtrisés en journée. La nuit, l'air plus frais peut alors décharger les parois. Relevez le potentiel traversant en visite technique, ouvrant par ouvrant, plutôt que de le supposer : c'est le seul pré-requis qui ne se rattrape pas par du réglage.
Ventilation naturelle : effet du vent et tirage thermique
La ventilation naturelle déplace l'air sans ventilateur, par deux moteurs : le vent, qui met en surpression la façade exposée et en dépression l'opposée, et le tirage thermique, l'air chaud sortant par le haut et aspirant l'air frais par le bas. Le tirage marche sans vent, s'il existe une hauteur entre entrée et sortie d'air (cage d'escalier, fenêtre de toit au-dessus d'une fenêtre basse). La ventilation naturelle hygiénique par conduits, elle, n'a pas ces débits.
Débits et plans de surventilation : VMC, ouvertures, by-pass et gestion du bruit
Aucun texte ne fixe de débit de surventilation nocturne, donc la valeur retenue est celle que vous mesurez, pas celle d'un catalogue. Sur le terrain, on combine ouverture de deux façades et VMC en grande vitesse sur un créneau court, puis on stabilise. Avec une double flux, activez le by-pass été pour éviter de réchauffer l'air neuf. La contrainte dimensionnante reste l'acoustique : l'arrêté du 30 juin 1999 plafonne le bruit d'un équipement individuel à 30 dB(A) en pièce principale et 35 dB(A) en cuisine, et une chambre bruyante fait abandonner le dispositif dès la deuxième nuit.
Le débit atteignable, lui, ne dépend pas du matériel mais de la configuration des ouvrants. Les ordres de grandeur ci-dessous sont ceux que l'on retrouve en mesure, et ils expliquent pourquoi le même conseil donne un résultat en maison et rien du tout en appartement mono-orienté.
| Configuration relevée en visite | Renouvellement d'air atteignable en surventilation | Ce que ça permet |
|---|---|---|
| VMC en grande vitesse seule, ouvrants fermés | 0,5 à 1 vol/h | Rien de sensible sur la température, seulement l'hygrométrie |
| Un seul ouvrant, une façade | 1 à 2 vol/h | Effet marginal, à ne pas vendre comme un rafraîchissement |
| Deux ouvrants éloignés sur la même façade | 2 à 4 vol/h | Décharge partielle, utile en petite pièce |
| Logement traversant, deux façades opposées | 5 à 10 vol/h | Décharge réelle de l'inertie sur une nuit |
| Traversant avec tirage vertical, cage d'escalier ou conduit | 10 à 15 vol/h | Le meilleur cas, sans aucun apport électrique |
La règle de conduite qui va avec est simple à écrire sur la notice remise au client : on ouvre quand la température extérieure passe deux à trois degrés sous la température intérieure, on referme dès que l'écart s'inverse au petit matin, et on ne compte pas sur la VMC seule pour faire le travail. Un logement mono-orienté sans possibilité de traversant relève d'une autre réponse, pas de la surventilation.
Erreurs fréquentes : humidité, surconsommation, inconfort et plaintes clients
Ouvrir quand l'extérieur est plus chaud ou plus humide produit l'effet inverse de celui recherché. Surveiller l'hygrométrie évite condensation et odeurs. Autre piège, laisser la VMC à fond toute la nuit : la consommation monte et le bruit fait couper l'installation. Cadrez une plage horaire, refermez tôt le matin, et laissez au dossier la liste des réglages appliqués.
Concevoir un rafraîchissement efficace : leviers complémentaires à proposer
Réduire les apports : protections solaires, vitrages, stores, volets et pose soignée
Pour un rafraîchissement qui tient dans le temps, le plus rentable est de bloquer le soleil avant qu'il ne chauffe les parois. Misez sur des protections extérieures (stores, volets, brise-soleil) et sur une pose des menuiseries sans fuites d'air ni ponts thermiques. Un vitrage adapté et des joints continus font la différence sur les baies ouest, celles qui pilotent le pic de fin de journée.
Jouer sur l'inertie : isolation, déphasage, matériaux et bonnes pratiques chantier
L'isolation ne sert pas qu'à garder la chaleur en hiver. Bien pensée, elle améliore le confort d'été grâce au déphasage thermique, surtout en toiture et combles. Conservez de l'inertie côté intérieur quand c'est possible, assurez la continuité des couches, évitez l'isolant tassé et traitez les points durs autour des planchers, coffres et refends.
Ventilation et qualité d'air : ne pas dégrader l'air intérieur en cherchant le frais
Un logement plus étanche a besoin d'une ventilation qui tient ses débits. Ne coupez pas la VMC pendant les fortes chaleurs, y compris quand l'occupant le demande. Proposez une surventilation nocturne verrouillée quand la météo le permet, et un entretien régulier (bouches, filtres) pour garder un air sain tout en gagnant en rafraîchissement.
Chiffrage, vente et conformité : sécuriser votre offre rafraîchissement en 2026
Argumentaire client : ce que vous pouvez promettre, et ce que vous ne devez pas
Vendez le rafraîchissement comme un confort d'été durable et borné. Vous réduisez la surchauffe, vous décalez le pic, mais vous ne tenez pas une consigne. La bonne formulation d'engagement porte sur une baisse d'heures d'inconfort relevée, pas sur une température garantie. Sans isolation, protections solaires et ventilation, aucun dispositif ne rattrape un bâti qui encaisse le soleil toute la journée.
Étude et preuves : relevés, diagnostic, audit énergétique et engagement de résultat
Avant chiffrage, faites des relevés simples. Surfaces, orientations, apports solaires, étanchéité à l'air, VMC, humidité. Appuyez votre offre sur un diagnostic ou un audit énergétique si le bâti est complexe. Joignez une note de dimensionnement, les hypothèses retenues et le plan de réglages. Puisque le DH ne s'impose pas en rénovation, c'est cette note qui fixe le niveau de service auquel vous vous engagez, et c'est elle qu'un expert lira en cas de litige.
Aides et règles : points à vérifier en 2026 (MaPrimeRénov', CEE, RGE, RE2020)
En 2026, vérifiez l'éligibilité réelle avant de chiffrer. Certaines solutions de climatisation seule ne passent pas. Les CEE exigent des documents précis, et la qualification RGE valide au bon domaine. Pour éviter les non-conformités et les mauvaises surprises en contrôle, appuyez-vous sur des documents précis. En neuf, la RE2020 impose de traiter la surchauffe par le bâti avant d'ajouter des équipements, et le forfait de refroidissement ajouté au Cep entre 350 °C.h et DH_max est là pour rendre l'ajout de froid coûteux au calcul.
