1.2 Dans le droit du bail à loyer, le recours en matière civile n'est ouvert en principe que si la valeur litigieuse atteint au moins 15'000 fr. (art. 74 al. 1 let. a LTF).

Devant l'autorité précédente, la hausse de loyer litigieuse s'élevait à 612 fr. par an (art. 51 al. 1 let. a LTF). Multiplié par vingt (art. 51 al. 4 LTF; ATF 137 III 580 consid. 1.1 p. 582), ce chiffre donne un total de 12'240 fr. Le recours n'est pas recevable ratione valoris.

Lorsque la valeur litigieuse requise n'est pas atteinte, le recours sera tout de même ouvert si la contestation soulève une question juridique de principe (art. 74 al. 2 let. a LTF). La recourante explique de manière précise en quoi la condition posée par cette disposition est réalisée dans le cas présent; elle respecte ainsi l'exigence de l'art. 42 al. 2, 2^e phrase, LTF.

Selon la jurisprudence, la contestation soulève une question juridique de principe lorsqu'il est nécessaire, pour résoudre le cas d'espèce, de trancher une question juridique qui donne lieu à une incertitude caractérisée, laquelle appelle de manière pressante un éclaircissement de la part du Tribunal fédéral, en tant qu'autorité judiciaire suprême chargée de dégager une interprétation uniforme du droit fédéral (ATF 137 III 580 consid. 1.1 p. 583; ATF 135 III 397 consid. 1.2 p. 399).

La recourante fait valoir tout d'abord que le Tribunal fédéral n'a jamais tranché la question de savoir selon quelle clé le coût des améliorations énergétiques doit être réparti entre les différents locataires dans un immeuble locatif. Il y aurait ainsi une insécurité du droit, que le Tribunal fédéral devrait dissiper en instaurant une pratique uniforme au niveau fédéral pour les mesures d'économie d'énergie découlant de l'art. 73 Cst.

Au préalable, il convient de relever que les travaux en cause dans le cas particulier ne tendaient pas exclusivement à l'amélioration énergétique du bâtiment. Selon le Tribunal des baux et loyers, non critiqué sur ce point en appel, l'immeuble a fait l'objet d'importantes réparations, dont les frais, à raison de 50 %, devaient être considérés comme des investissements à plus-value en application de l'art. 14 al. 1, 2^e phrase, de l'ordonnance du 9 mai 1990 sur le bail à loyer et le bail à ferme d'habitations et de locaux commerciaux (OBLF; RS 221.213.11).

Cela étant, aucune norme fédérale ne prescrit de règles en matière de répartition, entre les locataires, des coûts de travaux à plus-value concernant l'immeuble entier (cf. ATF 125 III 421 consid. 2d p. 424; BERNARD CORBOZ, Les travaux de transformation et de rénovation de la chose louée entrepris par le bailleur et leur répercussion sur les loyers, in 12^e Séminaire sur le droit du bail, 2002, n° 5 p. 22; PETER HIGI, PJA 2000 p. 489 [Remarques ad ATF 125 III 421 ]). Par conséquent, la présente affaire ne saurait poser une question mettant en cause l'application uniforme du droit fédéral dans le choix de la clé de répartition.

Du reste, lorsqu'elle s'en prend au mode de répartition entre les locataires du coût des prestations supplémentaires au sens de l'art. 269a let. b CO, la recourante ne conteste pas vraiment, en tant que telle, la clé appliquée par les instances cantonales - répartition des frais au prorata des loyers - mais soutient que le juge ne pouvait s'écarter de la méthode adoptée par la bailleresse - répartition en fonction du nombre de pièces - que si cette clé-ci était insoutenable, ce qui ne serait pas le cas en l'espèce.

Il est vrai que, dans ce domaine, plusieurs méthodes sont envisageables, la ventilation pouvant s'opérer selon la clé de répartition applicable à la propriété par étages (cf. ATF 116 II 184 consid. 3a p. 186 s.), selon la surface des appartements (cf. ATF 116 II 184 consid. 3b p. 189), selon leur volume (cf. ATF 120 II 100 consid. 6c p. 105), au prorata du nombre de pièces par logement (cf. ATF 116 II 184 consid. 3b p. 189; DAVID LACHAT, Le bail à loyer, 2008, p. 427 et p. 485) ou encore en fonction du pourcentage que représente l'investissement à plus-value par rapport à l'état locatif avant la hausse (ATF 118 II 415 consid. 3c/cc p. 421). Dans l'arrêt 4A_470/2009 du 18 février 2010 (extrait in mp 2010 p. 183), le Tribunal fédéral a relevé que le juge disposait d'un pouvoir d'appréciation dans le choix du système de répartition (consid. 7). Dans l'arrêt publié aux ATF 125 III 421, il précisait toutefois que le droit fédéral ne pouvait être violé que si la clé de répartition adoptée par le propriétaire était à ce point insoutenable qu'elle contredise l'esprit de l'art. 269 CO (consid. 2d p. 424). Ces deux arrêts peuvent paraître contradictoires. En tous les cas, l'étendue du pouvoir du juge en la matière ne ressort pas clairement de la jurisprudence. Le juge peut-il librement opter pour une clé de répartition ou son pouvoir se limite-t-il à examiner si la méthode choisie par le bailleur est équitable? Il existe à ce sujet une incertitude caractérisée qu'il se justifie de lever dans la mesure où cette question est manifestement susceptible de se poser à nouveau. La condition de l'art. 74 al. 2 let. a LTF est réalisée en l'espèce, de sorte que le recours en matière civile est recevable sans égard à la valeur litigieuse.

Il s'ensuit que le recours constitutionnel, en raison de sa nature subsidiaire, est irrecevable (art. 113 LTF).

(...)

2.1 La hausse de loyer litigieuse est fondée sur des investissements créant des plus-values et sur des améliorations énergétiques (cf. art. 269a let. b CO et art. 14 OBLF). Ces prestations supplémentaires ont été fournies à la suite de travaux effectués dans tout l'immeuble (réfection des façades et de la toiture avec isolation, remplacement des fenêtres, stores, mains courantes et garde-corps, etc.). Comme déjà relevé, aucune disposition du droit fédéral ne prescrit comment répartir les coûts en question entre les appartements de l'immeuble. Il est admis que plusieurs méthodes entrent en ligne de compte (consid. 1.2 supra). Selon un principe déduit de l'art. 269 CO, le caractère admissible d'un loyer s'apprécie pour le local loué, et non en fonction du rendement de l'immeuble entier (cf. ATF 116 II 184 consid. 3a p. 186). La clé de répartition appliquée doit ainsi refléter la mesure dans laquelle chaque objet loué profite de la rénovation (LACHAT, op. cit., p. 486; CORBOZ, op. cit., p. 22; PETER HIGI, Zürcher Kommentar, 4^e éd. 1998, n° 391 ad art. 269a CO).

Etant donné qu'aucune clé de répartition ne s'impose a priori, il faut en déduire que le choix de la méthode appartient d'abord au bailleur (CORBOZ, op. cit., p. 22; HIGI, PJA 2000 p. 489). Si la clé de répartition ne ressort pas explicitement du calcul de hausse effectué par le bailleur, le système appliqué sera alors celui que le juge tiendra pour équitable (HIGI, PJA 2000 p. 489). Il en ira de même lorsque la clé de répartition adoptée par le bailleur se révèle insoutenable (cf. ATF 125 III 421 consid. 2d p. 424), notamment parce qu'elle ne répercute pas les frais concernant la chose louée (CORBOZ, op. cit., p. 22) ou qu'elle tient compte de particularités personnelles des locataires (cf. LACHAT, op. cit., p. 427).

Il s'ensuit que le juge ne peut pas répartir entre les locataires les coûts liés à des prestations supplémentaires selon son bon vouloir. En particulier, il ne peut pas, comme le Tribunal des baux et loyers dans le cas présent, écarter sans autre le système appliqué par le bailleur au profit d'une répartition en fonction des loyers avant la hausse, en arguant du caractère "plus équitable et plus favorable à la locataire" de ce modèle. Cette affirmation est du reste sujette à caution dans la mesure où aucune clé de répartition ne favorise en soi les locataires, mais bénéficie nécessairement à certains plutôt qu'à d'autres. Au demeurant, il ne s'agit pas d'adopter un modèle favorable au locataire engagé dans une procédure judiciaire, mais bien de retenir une méthode équitable qui ne conduise pas, dans un cas donné, à la fixation d'un loyer abusif. Le juge n'interviendra que si la méthode appliquée par le bailleur est insoutenable. Si tel n'est pas le cas, il n'y a pas lieu de modifier la clé de répartition choisie, ce qui évitera également de créer une distorsion entre les locataires qui contestent la hausse de loyer et les autres, en appliquant deux systèmes de répartition des coûts de travaux à plus-value profitant à tous les locataires de l'immeuble.

2.2 En l'espèce, la bailleresse a varié dans sa prétention en augmentation du loyer mensuel, passant de 224 fr. dans l'avis officiel du 6 août 2009 à 82 fr. dans ses conclusions de première instance, puis à 51 fr. en appel et devant le Tribunal fédéral. En revanche, elle a toujours indiqué qu'elle se fondait sur une hausse admissible par pièce. Les prestations supplémentaires ici en cause concernaient tous les logements de l'immeuble. S'agissant d'importantes rénovations relatives essentiellement à l'enveloppe du bâtiment (façades, fenêtres, balcons, toiture), une répartition des coûts selon le nombre de pièces par appartement apparaît appropriée à la mesure dans laquelle chaque logement profite de la rénovation; elle n'est en rien insoutenable. Le Tribunal des baux et loyers, suivi par la cour cantonale, n'était dès lors pas habilité à modifier le système de répartition des coûts appliqué par la recourante. En procédant à une répartition au prorata des loyers dans les circonstances de l'espèce, il a outrepassé son pouvoir d'appréciation et la Chambre des baux et loyers aurait dû le constater.

Sur le vu de ce qui précède, le recours doit être admis. La Cour de céans ne dispose pas des éléments nécessaires à un nouveau calcul du loyer. L'arrêt attaqué sera donc annulé et la cause renvoyée à la cour cantonale afin d'établir, sur la base de la clé de répartition appliquée par la recourante, la hausse de loyer admissible en rapport avec les prestations supplémentaires de la bailleresse, puis de déterminer si, après la prise en compte éventuelle d'autres facteurs, le loyer peut être augmenté et, le cas échéant, dans quelle mesure (art. 107 al. 2 LTF).