INTERVENANTS
Frédéric Boury – Architecte dplg / Associé & Chargé de projets, BET HQE, SYMOE
Alain Bornarel – co-gérant du bureau d’études spécialisé dans le développement durable appliqué au bâtiment et à l’urbain chez TRIBU
Sophie Brindel-Beth – directrice du Service Environnement chez Groupe SLH
SUJET
Etat des lieux du groupe de travail de l’ICEB sur les bâtiments passifs
Définitions
Il est possible de définir le bâtiment passif à partir de ses faibles besoins en énergie. L’indicateur est alors le kWh/m². Cette réponse n’est cependant pas satisfaisante pour l’ICEB qui s’attache à développer une approche plus complète et complexe, couplant bâtiment et confort. Cette démarche, qui s’appuie sur le scénario Negawatt implique notamment la prise en compte du contexte climatique.
Bâtiment, énergies, diminution de l’empreinte énérgétique
Pour remplir les fonctions pour lesquelles il a été conçu, un bâtiment a besoin d’énergie. L’idéal serait de ne pas en être dépendant mais nos modes de vie et de construction, malgré de nombreux progrès, ne le permettent pas.
Dans le domaine du bâti, il existe plusieurs actions possibles pour être moins énergivore :
– La sobriété énergétique, c’est à dire la réduction des consommations
– L’efficacité de l’enveloppe (on est dans le domaine du bioclimatique)
– L’efficacité des systèmes
– La couverture d’énergie par les énergies renouvelables
– La couverture d’énergie par les énergies fossiles
Précisions terminologiques
- L’énergie « grise » est l’énergie nécessaire pour extraire, transformer et transporter les matières permettant la construction, le renouvellement et les gros travaux. C’est aussi l’énergie consommée pour la déconstruction et le traitement des déchets qu’elle produit.
- L’énergie « blanche » est l’énergie économisée pour réduire les besoins du bâtiment au strict minimum incompressible. Pour ce faire, on peut agir sur la modification des pratiques, les comportements, les standards : c’est la sobriété énergétique. On peut aussi agir pour améliorer l’isolation, concevoir de façon bioclimatique, récupérer des pertes … C’est une partie de l’efficacité énergétique.
- L’énergie « beige » est celle économisée par une meilleure performance des équipements …C’est l’autre partie de l’efficacité énergétique
- L’énergie « verte », ce sont les énergies renouvelables assurant la couverture d’une partie des besoins reliquats.
- L’énergie « noire », ce sont les énergies fossiles (charbon, gaz naturel, fiouls, nucléaire) assurant, si besoin, le complément de couverture.
Le bâtiment passif
Au sens strict, un bâtiment passif ne requiert, pour fonctionner, d’aucun système ni d’aucun apport énergétique (appelé apport actif), ni fossile ni même renouvelable. Mais il restera toujours un besoin d’énergie pour l’éclairage électrique et pour tous les autres usages spécifiques (électroménager, bureautique, process…).
Le passif pourrait se définir à deux niveaux :
- des fonctions pour lesquelles la stratégie de conception consiste à pousser l’absence de système et d’apports énergétiques actifs le plus loin possible pour assurer le confort hygrothermique d’hiver et d’été, la ventilation et la qualité de l’air, l’éclairage diurne.
- des fonctions pour lesquelles la stratégie de conception consiste à réduire les consommations énergétiques par la sobriété.
Construire une hiérarchie des bâtiments
Du bâtiment gaspilleur au bâtiment zéro énergie fossile
- Le bâtiment gaspilleur n’utilise pas les apports gratuits dont il peut disposer, ni d’énergie renouvelable.
- Le bâtiment « basse consommation » limite ses consommations, en étant peu déperditif (isolation) et en utilisant des systèmes de ventilation, de chauffage, de rafraîchissement et d’éclairage performants.
- Le bâtiment « basse consommation bioclimatique » utilise les baies vitrées pour améliorer l’autonomie du bâtiment vis-à-vis de l’éclairage électrique et augmenter les apports solaires utilisables pour le chauffage, l’inertie pour stocker la chaleur en hiver et la fraîcheur extérieure en période chaude. Le recours aux systèmes est plus limité.
- Le bâtiment « zéro énergie fossile » est un bâtiment « basse consommation bioclimatique » qui utilise essentiellement des énergies renouvelables pour alimenter les systèmes.
Pour arriver au « passif durable
- Le bâtiment « passif » est un bâtiment « basse consommation bioclimatique » qui n’a plus de consommations d’usage, donc plus besoin d’avoir recours à des systèmes. Ce modèle est rarement atteignable.
- Le bâtiment « zéro énergie fossile durable» utilise des énergies renouvelables pour couvrir ses besoins énergétiques et l’énergie grise qu’il a embarquée.
- Le bâtiment « passif durable » est un bâtiment « basse consommation bioclimatique » qui n’a plus de consommations d’usage, donc plus besoin d’avoir recours à des systèmes et qui couvre l’énergie grise qu’il a embarquée par des énergies renouvelables
Questions fréquentes
Le bâtiment passif est-il sensible à l’usage ?
Le bâtiment passif doit-il être sur-isolé ?
Le double flux est-il obligatoire dans un bâtiment passif ?
Peut-on se passer de chauffage dans un bâtiment passif ?
Peut-on se passer de climatisation dans un bâtiment passif ?
Le bâtiment passif est-il forcément fortement solarisé ?
Faut-il limiter les surfaces vitrées ?
Faut-il limiter les surfaces vitrées ?
Un bâtiment passif est-il adapté à une occupation intermittente ?
Un bâtiment passif doit-il être étanché à l’air ?
Quel est l’équilibre économique de la construction passive ?
Quels sont les systèmes de production d’ECS adaptés à un bâtiment passif ?
Comment prendre en compte les apports internes dans un bâtiment passif ?
Comment prendre en compte l’énergie grise d’un bâtiment passif ?
Qu’est ce qui freine le bâtiment passif ? (dont les normes et règlements)
Exemples : faut-il sur-isoler ?
La question est de savoir où l’on souhaite mettre le curseur entre d’un côté l’envie de confort et de l’autre la volonté de réduire sa consommation.
En hiver, par exemple, ce qui compte, c’est la température opérative : éviter les effets de parois froides.
Le groupe de travail a démontré qu’il fallait :
– s’interdire le tout vitrage ;
– réserver le triple vitrage pour des lieux où la température extérieure de base descend en dessous de moins 10°C ;
– et que sur-isoler les parois opaques (U < 0,2 W/m².K) n’est pas utile au confort.
Pour réduire les besoins, il faut :
– diminuer les degrés-heures (Dh) pendant la période de chauffage grâce aux apports internes et solaires récupérables en fonction de l’occupation et de l’inertie ;
– diminuer les déperditions des parois (Ubat) en W/K, en tenant compte des Dh et de la température de non-chauffage (Abaques à mettre au point)
Autre exemple : le bâtiment passif est-il forcément très vitré ?
La tendance est de penser qu’il faut un bâtiment très solarisé, donc très vitré et fortement orienté vers le sud. Encore une fois, la réalité est plus complexe.
Pour approcher cette question, le groupe de travail a simulé un bâtiment (une maison de 128 m² sur 2 niveaux) en faisant varier différents paramètres.
Résultats : globalement, plus on isole, moins la solarisation est efficace. L’optimum de l’indice d’ouverture qui se situait aux alentours de 25%, voire au-delà pour des bâtiments peu isolés, descend à 10% dans le domaine d’isolation du passif.
A Metz, comme à Toulon, on aurait intérêt à vitrer le moins possible, et c’est l’accessibilité à la lumière naturelle qui dimensionnera l’indice d’ouverture entre 20 et 30 %.
Systèmes d’eau chaude sanitaire (ECS)
La question, cette fois-ci, est de chercher à savoir comment produire de l’eau chaude de manière optimale car, malgré les progrès importants dans ce domaine et les innovations (récupération d’énergie sur les eaux usées…), ce poste, en terme de consommation d’énergie, reste important.
Cas pratique : zoom sur deux bâtiments passifs présentés par Frédéric Boury (SYMOE)
Projet 1 – Groupe scolaire de 10 classes situé à Templeuve, un village de 5800 habitants, à 25km de Lille
Mandataire : groupe Vinci. C’est le premier bâtiment passif de Vinci
Bâtiment en RdC, Ossature bois, Exposé est/ouest, Bâtiment certifié passif, avec une démarche HQE non certifiée, Très grandes baies vitrées
L’enveloppe thermique :
Ossature bois (bardage et panneau en bois-ciment) ; 36 cm d’isolants (plaque de plâtre, laine minérale, pare vapeur, laine minérale, ) ; dalle basse (sol souple/carrelage, chape sable ciment, polyuréthane, dalle béton, polystyrène) ; couverture (plaque de plâtre, lame d’air non ventilée, pare-vapeur fermé, laine minérale souple, panneau OSB) ; menuiseries (profils passifs bois classique pose passive, triple vitrage, facteur solaire, pose soignée à la bande adhésive) ; étanchéité à l’air (point noir du projet – membrane hygrovariable, pose difficile des menuiseries, problèmes de traversée de façade, problèmes pénétration en dalle ; gestion des ponts thermiques ; éclairage naturel (double orientation ou baie en fond de classe, brise) ; ventilation double fixe (CTA double flux,
Points forts
Confort d’usage : visuel, thermique
Facilité d’usage : simple d’utilisation pour les utilisateur, si
Qualité d’air intérieur : débits importants, ventilation double flux
Points négatifs
Ossature en bois préfabriquée : bon système mais attention au transport et à la manutention. Le produit ne venait pas de la région, les parois ont été abîmées à cause des frottements. Mieux vaut privilégier le local.
Le marché en conception-réalisation bloque certaine mises au point (quand l’offre initiale est trop basse).
L’étanchéité à l’air : vraie vigilance car les ouvriers ne sont pas toujours bien formés. Résultat : elle est très mauvaise. Un mode constructif traditionnel en maçonnerie aurait été plus simple.
Gestion chauffage par l’air a posé des soucis au départ, au moment de la mise en service
Pilotage de la GTS est complexe.
Réponses à plusieurs questions :
- Toujours faire attention au chiffrage au démarrage des travaux
- Réfléchir à la motivation / label : dans ce cas, la commune souhaitait le label Passiv Hauss – qu’elle n’a d’ailleurs pas eue.
- Le projet constitue une excellente expérience pour un architecte. C’est une autre approche. On se pose des questions que l’on ne se posait pas.
- Le chauffage par ventilation est en phase d’expérimentation
- Au total, entre 10 à 15% de surcoût par rapport à un bâtiment RT.
Projet 2 –Construction de la maison de Frédéric Bourry à Wervicq, à 15 km de Lille
Logement pour 5 personnes
Façades sud et ouest : très grandes ouvertures, Façades nord et est : très peu d’ouvertures, Ossature bois, Grands espaces ouverts
Enveloppe thermique
Parois verticales (isolant chanvre-bois semi rigide, pare-vapeur hygroréglable, ouate de cellulose, panneau contreventant ; dalle basse (carrelage ciment, chape sable-ciment, polyuréthane, dalle béton, vide d’air non ventilé) ; couverture (plaque de plâtre, isolant chanvre bois semi-rigide, pare-vapeur, ouate de cellulose) ; menuiseries Optiwin (profils passifs bois alu, triple vitrage, facteur solaire, Uf, intercalaires liège et fibre de bois, pose à recouvrement extérieur) ; étanchéité à l’air (membrane hygrovariable type Intello, pose soignée des menuiseries, une seule traversée de façade, une seule pénétration en dalle ; gestion des ponts thermiques (isolation périphérique des libages, isolation des coffres de BSO ; inertie thermique.
La gestion du confort
Limitation des apports solaires (brise-soleil orientables sur les baies, plantation d’arbres caduques)
Pose en tunnel dans ossature bois et finition enduit sur fibre de bois
Les systèmes techniques
Ventilation double flux (chauffage par batteries électriques céramique, programmation horaire
Matériaux sains
Bois non traités (ossature en douglas) ; peintures (peintures naturelles, badigeon à l’argile sur support terre-crue, coloration par pigments naturels ; isolants (laine de bois rigide et semi-rigide, ouate de cellulose
Performances
Besoin de chauffage (suivi des consommations et des paramètres de température );
Energie grise et impact environnemental
Etude comparative
Ecart de 40 % avec la RT 2012 sur l’énergie grise et le CO2
Les impacts supplémentaires
Il faut impérativement faire la construction en éco-matériaux pour ne pas avoir trop d’énergie grise.
Si on augmente le niveau de performance sans penser aux matériaux,on augmente la conso d’énergie. Avec une construction passive, les parois plus sont plus complexes, murs plus épais… : l’impact environnemental d’une maison passive : +40% énergie grise. Il faut passer en biomatériaux.
Sur ce projet, a mise en oeuvre d’éco-matériaux a permis de réduire :
– 65% les impacts env de la phase de construction
– 150% des émissions CO2
Les impacts environnementaux de la constructions représentent
– 12 années de consommations énergétiques seulement
– un crédit de 45 ans sur les émission de CO2
Réponses à plusieurs questions :
- double flux : le chauffage par l’air n’est pas très confortable en hiver. Il faut changer les filtres tous les six mois.
- Hygrométrie : 50% environ
- Il faut une régulation distincte entre chambres et salon
- Enveloppe homopgène : c’est ce qui permet le confrt. Il vaut mieux dissocier différents systèmes.
- Réactions des voisins lorsqu’une maison « différente » se construit ? pas de régles
- Une Passiv Hauss n’induit pas une construction cubique, mais cela réduit les coûts
- Coûts : 1700 € le m²
- Projet 2226 Lustenau.Il s’agit d’une expérimentation en Autriche. L’immeuble de bureaux repose sur une approche constructive et énergétique rarement mise en œuvre. Elle s’appuie sur l’inertie thermique d’un bâtiment massif et sur sa capacité de stockage de chaleur et de rayonnement. C’est un immeuble sans chauffage, ni climatisation et la température oscille entre 22 et 26 degré Celsius, le standard de bien être accepté dans le monde.
LIEU
La Maison de l’Architecture en Ile-de-France
148 rue du Faubourg Saint-Martin, 75010 Paris
Métro : Gare de l’Est
