100 PASSIVHAUS énergie zéro

27-09-2024

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Rendons d’abord hommage aux Allemands pour leurs premiers développements de constructions à énergie zéro. Le but est de réduire au maximum les besoins en énergie d’une maison. Peu d’électricité ou gaz, avec un très bon confort.

Qui peut être contre d’avoir des notes d’électricité riquiquies. D’autres voudront aussi arriver à ce but en utilisant des matériaux bio-sourcés, mais c’est un autre combat.

Les angles d’attaques sont les suivants :

1 - des isolations top niveau

2 - des équipements complémentaires adaptés pour le chauffage, la ventilation et l’eau chaude.

3 - une petite production d’électricité par capteurs

4 – une conception architecturale adaptée

5 – une réalisation de qualité qui soigne les détails

Les suppléments sont là. Les postes 2 et 3 sont des petits suppléments, mais pour les 1, 4 et 5, mon avis est qu’il faut un bon concepteur et un thermicien.

Il faut distinguer 2 démarches :

- Celle concernant les économies des installations et des exploitations futures (que ça nous coûte moins cher!)

- Celle de la vision écologique des choix, prenant en compte les énergies renouvelables et les matériaux recyclables.

Ne soyons pas naïfs, elles ont des points de rencontre et des oppositions puissants, complétés par des dispositions d’Etat, des taxations et des aides différentes. Les positions extrêmes sont inconciliables et certaines n’ont que des avenirs fugaces, mais il est nécessaire d’intégrer les deux harmonieusement.

ISOLATION TOP NIVEAU

Les nécessités d’isolation sont fortes, et on peut les situer comme suit :

. MURS , U de l’ordre de 0.15 W(m²K), soit un R= 7

. TOIT, U de l’ordre de 0.10 W(m²K), soit un R=10

. PLANCHERS , U de l’ordre de 0.15 W(m²K), soit un R= 7

Les équivalents en épaisseur d’isolant laine minérale de lambda 0.034 (une bonne) sont théoriquement de 23, 35 et 23 cm, mais que l’on arrondit à 30, 40 et 30cm pour pallier aux faiblesses des menuiseries et à la création de quelques accidents techniques de construction. Ce n’est pas monstrueux, mais il faut trouver la conception la plus adaptée.

Compte tenu des comparaisons de murs qui ont déjà été faites, la plus simple à traiter semble l’ossature bois. Elle a l’avantage de mélanger l’ossature et les remplissages de manière aisée, comparée à des isolants qui se rajoutent en surépaisseur à des éléments de structure comme le parpaing ou la brique isolante. La largeur du mur s’en trouve optimisée

MUR

Pour le mur, il y a interposition d’isolant semi-rigide entre l’ossature bois et la structure placostyl qui forme le doublage. Avec 35 cm d’épaisseur, c’est la plus petite épaisseur possible. Il faut rappeler que 10 cm de plus d’épaisseur représente 4 m² de dalle sur un plateau de 100 m².

SOL

C’est là que le thermicien entre en jeu, car les 30 cm d’isolants de la coupe ne prennent pas en compte la température du sol qui est plutôt stable et toujours inférieure à la température extérieure. Il est possible que les isolants (résistants à la compression) puissent être ramenés à 20 cm, mais seul le thermicien pourra le valider.

PLAFOND

Il est considéré dans la coupe qu’il n’y a pas de combles habités. En effet avec un comble habité, l’isolation des rampants doit être conforme et équivalente à celle dessinée.

Il faut rajouter dans le calcul global les menuiseries extérieures, et les ponts thermiques qui peuvent être créés, comme ici la sur-hauteur du pied de l’ossature bois qui est conforme au DTU.

LES EQUIPEMENTS COMPLEMENTAIRES

Ceux-ci concernent principalement :

. Le chauffage

. La ventilation

. La production d’eau chaude sanitaire

Là aussi il faut un guide professionnel pour prendre en compte les prises d’air sur les menuiseries, le circuit des ventilations, les modes équilibrés des différents systèmes.

Vu de ma chaise d’architecte, je vois quelques solutions.

. La pire est forcément la 1^ère.

. La seconde permet avec une PAC inversable de climatiser en été, mais est-ce une bonne direction dans cette démarche d’économie, je ne crois pas.

. Pour la troisième, elle séduira les vaillants, mais elle a l’inconvénient d’avoir à stocker et charger les granulés, et oblige aussi à disperser la chaleur dans toute la maison, et surtout dans les chambres.

EQUIPEMENTS DIVERS

PUITS CANADIENS : c‘est un conduit enfoui sous terre à minimum 1 m de profondeur sur plus de 20m de longueur, qui permet de récupérer la température du sous-sol. La température en hiver est plus élevée qu’à l’extérieur, et en été inférieure. Couplé à la VMC ils améliorent très sensiblement les rendements. C’est la même chose que le puits provençal qui est spécialisé pour l’été.

STOCKAGES DE CHALEUR : des installations commencent à exister pour stocker la chaleur du jour pour la nuit, la Californie edt très en avance, mais les coûts en sont encore relativement élevés (stockage dans de l’eau, du sable, de la poudre de fer…). On étudie même le stockage de chaleur en été pour l’utiliser en hiver. Peut-être pas pour tout de suite.

STOCKAGES D’ENERGIE par batteries. Ils encouragent à développer les capteurs photovoltaïques, mais les rendements sont faibles et actuellement trop chers.

PETITES EOLIENNES : là aussi ce sont des rendements faibles et en plus très irréguliers.

GEOTHERMIE DE SURFACE : consistant à récupérer de la chaleur dans le sol, à environ 1 m de profondeur, un réseau de tuyauteries est enfoui et dirigé vers une pompe à chaleur. Celle-ci extrait les calories et les utilisent pour le chauffage. Cette solution est une dépense certaine, et nécessite de ne mettre que de l’herbe sur la zone concernée par les tuyauteries. Elle a connu un succès mesuré par l’investissement de départ, mais elle réduit de manière très forte les consommations d’énergie.

GEOTHERMIE PROFONDE : consistant à forer jusqu’à 100 m ou 200 m de profondeur et à utiliser la température stable qui est de l’ordre de 14°, on récupère toute l’énergie que l’on veut, cependant les coûts de forage et d’installation d’une PAC représentent un budget d’installation élevé.

UNE PETITE PRODUCTION D’ELECTRICITE

En complément des dispositions prises ci-avant, quelques panneaux solaires, à la taille mesurée peuvent contribuer à assurer une partie des besoins de la construction. On a vu qu’un quart de la puissance consommée était rentable. C’est la même chose ici. Avec des orientations en V on améliore toujours la production et on alimente tous les fonctionnements aux périodes chaudes.

UNE CONCEPTION ARCHITECTURALE ADAPTEE

Si on veut être efficace, on abandonne l’architecture traditionnelle. Dans le NORD elle sera différente de celle du SUD, car l’une va rechercher le soleil quand l’autre s’en protégera.

L’idée générale devient une maison orientée selon le soleil. Sa forme sera plutôt ramassée pour diminuer les surfaces extérieures défavorables aux échanges thermiques. Cela rappelle la 1ere maison française réalisée dans le nord, qui tournait sur un plateau avec le soleil.

La sainte réglementation y mettra son nez pour exiger des toits classiques, des couleurs standard, alors que tout est à créer pour l’avenir.

COMPARAISON DE FORMES DE BATIMENT

Pour la même surface de plancherss, on voit une différence d’enveloppe extérieure de 25% entre les solutions 2 et 5. La numéro 2 est donc une bonne référence pour 100 m² habitables.

La 1 la plus performante demande des techniques de murs et de couverture qui ne sont pas encore abordables. Quand à la demie-sphère qui semblerait l’idéal elle ne serait pas aussi performante que la solution1.

Le gain de performance de 13 % d’une double orientation pour l'exposition est à rappeler.

ORIENTATION DE LA SOLUTION 2.

Vous vous doutez qu’il n'est pas question ici d’expression architecturale, mais d’une recherche d’optimisation pour apprécier les choix à faire pour l’ orientation des façades.

Il s’agit d’une orientation plein sud à gauche et d’une pointe plein sud à droite (tournée de 45°). La pointe plein sud favorise 2 façades, et récupère à plein les ensoleillements du matin et du soir, et manifestement elle a cet avantage sur l’autre.

N’insistons pas, car la solution 2 qui ne correspond pas du tout, mais alors pas du tout à la tradition, à l’assemblage de formes obliques dans des lots rectangulaires et par ailleurs constitue une étrave un peu désagréable à l’œil. On peut cependant obtenir les expositions de la 2^e solution, non pas en étrave mais en V avec l’intérieur tourné vers le sud. Cependant les contraintes de construction pénaliseront la surface de l’enveloppe qui cherchait à être minimal comme indiqué plus haut.

L’objectif est de se rapprocher des conditions nécessaires pour limiter ses besoins en énergie à quelques centaines d’euros par an. Cela devient un challenge pour soi, mais aussi pour les autres, ce qui le rend vital pour l’avenir.

On peut estimer à 20% le surcoût d’une passivhaus, mais l’enjeu final vaut ça.

Il reste une architecture à définir.