Évaluation techno-économique des trajectoires de rénovation visant une performance quasi zéro énergie dans une villa résidentielle saoudienne

Garder les maisons fraîches sans se ruiner

Dans des villes chaudes et ensoleillées comme Riyad, maintenir le confort d’un logement peut faire exploser les factures d’électricité et solliciter fortement le réseau. Cette étude pose une question simple aux conséquences importantes pour les familles et les objectifs climatiques : jusqu’où une villa saoudienne typique peut-elle tendre vers une consommation quasi nulle d’électricité du réseau si ses propriétaires choisissent des améliorations judicieuses des murs, des fenêtres, des protections solaires et des panneaux photovoltaïques sur le toit — et lesquelles de ces améliorations se remboursent effectivement en un temps raisonnable ?

Une maison familiale typique passée au crible

Les chercheurs se sont concentrés sur une villa ordinaire de deux étages à Riyad, habitée par six personnes, comme représentante de nombreuses maisons construites avant l’entrée en vigueur de règles énergétiques strictes. Ils ont construit un modèle informatique détaillé de la maison et l’ont validé avec une année complète de factures d’électricité réelles de 2023. Le modèle reproduisait fidèlement la réalité, montrant environ 60 000 kilowattheures de consommation électrique par an, près de la moitié étant dédiée à la climatisation. Avec ce « jumeau numérique » précis, ils ont pu tester en sécurité des dizaines d’idées d’amélioration sur ordinateur plutôt que sur le bâtiment réel.

Que se passe-t-il lorsqu’on améliore l’enveloppe

La première série d’expériences a examiné l’enveloppe extérieure de la maison : murs, toit et fenêtres. L’équipe a testé trois types d’isolation additionnelle des murs, huit variantes de double vitrage amélioré et quatre versions d’ombrages externes comme de larges débords en toiture et des ailettes verticales. Pris isolément, ces changements n’apparaissaient pas toujours attrayants pour un propriétaire. L’isolation réduit le plus la consommation électrique, mais les économies de facture mettraient de nombreuses années à rembourser l’investissement. Le nouveau vitrage économisait généralement peu d’énergie, et certains doubles vitrages clairs aggravaient même la situation. Les protections simples au-dessus des fenêtres étaient peu coûteuses à installer mais, utilisées seules, elles avaient un effet négligeable sur la facture annuelle.

Combiner les mesures pour un impact plus fort

Les mesures individuelles étant décevantes, les chercheurs se sont tournés vers des combinaisons. En utilisant une méthode d’optimisation, ils ont testé 130 paquets différents mélangeant isolation, types de verre et protections solaires de diverses manières, principalement sur les façades orientées est, sud et ouest exposées au soleil. Les meilleurs ensembles ont réduit la consommation électrique annuelle d’environ un tiers — soit approximativement 20 000 à 22 000 kilowattheures — sans modifier l’équipement de climatisation. Les paquets les plus poussés, très riches en isolation, offraient la plus faible consommation mais nécessitaient six à neuf ans d’économies sur la facture pour être rentables. Un paquet plus sobre, évitant l’isolation mais utilisant un meilleur vitrage et des protections solaires, était légèrement moins efficace mais se remboursait en un peu plus de deux ans et demi. Ce compromis entre économies profondes et remboursement rapide est central pour concevoir des plans de rénovation réalistes.

Ajouter le solaire en toiture au mix

L’étape suivante consistait à installer un important champ de panneaux solaires sur le toit de la villa, dimensionné selon la surface réellement disponible. Ces panneaux alimentent directement la maison, réduisant la part d’électricité à acheter au réseau. Lorsqu’on a ajouté le solaire aux quatre meilleurs paquets d’améliorations, la consommation nette du réseau a chuté de 60 000 kilowattheures par an à environ 9 500–11 000 — une réduction d’environ 80 %. Autrement dit, la maison s’est approchée de ce que les auteurs appellent une performance quasi zéro énergie : elle utilise toujours le réseau à certains moments, mais pour une petite fraction de ses besoins. L’inconvénient est le coût. Même à des prix compétitifs localement, le système solaire représente une lourde dépense initiale, allongeant les temps de remboursement totaux à six à neuf ans et demi dans les meilleurs cas.

Ce que cela signifie pour les propriétaires

Pour un foyer dans un climat chaud et sec, le message de l’étude est concret. D’importantes réductions d’énergie et des factures beaucoup plus basses sont possibles, mais elles sont plus faciles à obtenir en procédant par étapes et par paquets. Les premières actions financièrement les plus attractives sont des ensembles intégrés axés sur un meilleur vitrage et des solutions d’ombrage intelligentes ciblées là où le soleil frappe le plus, plutôt que sur une isolation complète coûteuse ou des remplacements de fenêtres isolés. Une fois ces mesures coût-efficaces en place, les propriétaires pouvant accepter un horizon de remboursement plus long — ou bénéficiant d’incitations publiques — peuvent ajouter le solaire en toiture pour réduire davantage la dépendance au réseau. En somme, vivre quasi sans énergie pour les villas saoudiennes est à portée de main, mais la voie la plus intelligente est une séquence d’améliorations planifiée plutôt qu’une rénovation massive unique.

Citation: Aloshan, M., Aldali, K. Techno-economic assessment of retrofit pathways towards near zero-energy performance in a Saudi residential villa. Sci Rep 16, 14295 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45057-4

Mots-clés: rénovations de bâtiments, logement en climat chaud, maisons à haute efficacité énergétique, solaire en toiture, villas d'Arabie saoudite