Liens et coupes utiles

Orienter sa construction en fonction des zones d' habitation et les zones de chaleur naturelles ( le soleil) et deja une premiere demarche essentielles et economique pour un resultat BBC Batment Basse Consommation

Historique du concept

Dr Feist, fondateur du «Passiv Haus Institut» et coauteur du concept

Prof. Bo Adamson, coauteur du concept

Les principes de base (murs passifs et utilisation du soleil) remontent à l’Antiquité mais ils bénéficient de savoirs et de matériaux nouveaux. Il existait déjà depuis le milieu des années 1970 des bâtiments économes en énergie. Le concept de construction passive a été développé à partir des expériences desannées 1970. Une norme allemande (Niedrigenergiehaus1 ), ainsi que des normes suédoises ou danoises très exigeantes et adaptées aux pays froids ont contribué à l'idée d'habitat performant. La construction passive est alors devenue un standard de qualité dans plusieurs pays (Allemagne, Suisse et pays nordiques notamment).

Un premier label a été formalisé en 1988 par le Pr Bo Adamson de l’université de Lund, (Suède) et Wolfgang Feist (Institut für Wohnen und Umwelt / Institut for Housing and the Environment2). Il a aussi été développé grâce aux aides du Land allemand de Hessen avec une première rangée de 4 maisons (à terrasses) construites pour des familles, par les professeurs et architectes Bott, Ridder et Westermeyer. Le concept a été validé à Darmstadt, avec une économie de chauffage de 90 % par rapport aux standards de l’époque. Puis un groupe de travail a été créé en 1996 pour développer techniquement et économiquement le concept en planifiant la production de matériaux, labels ou certification pour les fenêtres, ainsi que pour des systèmes de ventilation à hautes performances. Des maisons passives ont été construites à Stuttgart (1993), Naumburg, Wiesbaden, et Cologne (19973 et la filière s’est développée avec le soutien de l’union européenne via le programme CEPHEUS4 qui a validé le concept dans 5 pays européens l'hiver 2000 - 2001. Quelques procédés ont été inventés pour la construction passive (ex. : briques creuses collées de type Monomur). Des normes et labels ont été spécialement créés, d’autres sont de simples améliorations de techniques et technologies existantes (surisolation par exemple).

En France, les performances de ce standard devraient, suite au Grenelle de l'environnement, s’inscrire dans la future réglementation thermique RT2020, mais le label officiel Haute performance énergétique (HPE), devenu Haute qualité environnementale (HQE) s'en est inspiré, sans être aussi exigeant, en accordant toutefois plus d'importance au bilan écologique des matériaux utilisés. Le stade suivant est celui de la maison à énergie positive, à l'exemple de celle de Karawitz Architecture dessinée par Milena Karanesheva et Mischa Witzmann, et construite à Bessancourt (l'une des deux maisons à énergie positive certifiées (en octobre 2009) en France selon les critères du label européen du « Passiv Haus Institut » ; cette maison de 161 m², ayant coûté1 800 € HT/m² dispose de 25 m² de panneaux photovoltaïques produisant 4,485 kWh/an d’énergie positive, évitant l'émission de 1 887 kg/an de CO₂» 5).

Définition

La mise en place d'une maison passive a un coût très important mais elle vise essentiellement à réduire les consommations (pour partie inutiles) de nos maisons. Pour qualifier ce qui sera décrit ci-dessous, « 3 critères » définissant une maison passive ont été établis comme suit :
1. Besoins en énergie de chauffage < 15 kWh/(m².an).
2. étanchéité à l'air : test de la porte (blower door). n50 < 0,6 h-1.
3. Consommation totale d'énergie de la maison < 120 kWh/(m².an) d'énergie primaire. Le besoin en énergie finale ne doit pas dépasser 50 kWh/m²/an...
Comme on le voit, le concept de « maison passive » correspond à une habitation à très basse consommation énergétique.

Les critères énergétiques énoncés ci-dessus n'ont de sens que si les méthodes de comptabilisation de l'énergie et de la surface sont clairement précisées.

En matière de surface, c'est la TFA (Treated Floor Area) qui est considérée. Cette surface correspond à la surface intérieure nette du bâtiment. Elle a été définie spécialement pour permettre la comparaison de bâtiment issus de différents pays dans le cadre du projet CEPHEUS. Sa définition se trouve dans le rapport technique final du projetCEPHEUS6.

Principes

La conception d'un habitat passif (et/ou bioclimatique) se base sur six grands principes :
1. Isolation thermique renforcée, fenêtres de grande qualité
2. Suppression des ponts thermiques
3. Excellente étanchéité à l'air
4. Ventilation double flux (avec récupération de chaleur)
5. Captation optimale, mais passive de l'énergie solaire et des calories du sol
6. Limitation des consommations d'énergie des appareils ménagers
L'isolation thermique[modifier | modifier le code]

Principe de la maison passive, tête de boucle ici avec puits canadien.

L'isolation thermique est le principe de base de la maison passive. Elle doit être hautement performante et appliquée sur toute l'enveloppe extérieure du bâtiment, sans interruption ni brèche afin de limiter les ponts thermiques. La construction doit être assez compacte afin de limiter sa surface extérieure. Toutes les parties opaques du bâtiment sont à isoler de façon optimale. En principe pour le climat européen central, leur coefficient de transfert thermique U ne doit pas excéder 0,15 W/m²K mais il est recommandé actuellement que cette valeur atteigne les 0,10 W/m²K. Pour comparaison, la RT2005 (Réglementation Thermique française) impose un maximum de 0,45 W/m²K et une valeur référence de 0,36 W/m²K pour les murs en contact avec l’extérieur. Les caractéristiques des fenêtres sont aussi très importantes (il est inutile de réaliser une isolation performante des parties opaques si tout est gaspillé par les parties transparentes…) En effet, le coefficient de transmission U ne doit pas dépasser 0,8 W/m²K ce qui est très inférieur à la référence RT2005 qui est de 1,8 W/m²K avec une valeur limite de 2,6 W/m²K. Compte tenu de ces caractéristiques, le triple vitrage est souvent utilisé. Plus que le vitrage en lui-même, c'est l'ensemble de la fenêtre qui doit être cohérent. Il faut notamment veiller à ce que son installation dans le bâti soit réalisée « maison passive » (ce n'est pas la peine d'installer un vitrage coûteux si toute l'énergie file entre le bâti et la fenêtre). Pour le climat français, un peu plus doux que celui de l'Allemagne, il est possible de réduire la valeur de U (mur, toiture, sol, fenêtre) et de l'optimiser grâce à des calculs effectués avec le tableur PHPP (Passivhaus Planning Package) fourni par le Passivhaus Institut.

La suppression des ponts thermiques[modifier | modifier le code]

À partir du moment où le bâtiment est très sérieusement isolé, les ponts thermiques, c’est-à-dire les endroits où la chaleur s’échappe plus vite qu’à d’autres, doivent être limités au maximum. Ceux-ci sont généralement dus à l’assemblage des éléments porteurs de l’édifice ou aux balcons : la chaleur est transmise par conduction et dissipée à l'extérieur (même principe – mais nocif ici – que les ailettes de refroidissement). Dans la maison passive, il s’agit de réduire ces zones de manière drastique. En effet, au niveau d'isolation nécessité par le concept de maison passive, les éventuels ponts thermiques prennent une part excessive dans les déperditions de chaleur.

L'étanchéité à l'air[modifier | modifier le code]

Les déperditions par une mauvaise étanchéité à l'air peuvent être très préjudiciables au rendement énergétique. La continuité de l'étanchéité à l'air doit être soigneusement étudiée dès le stade de la conception, en portant une attention particulière aux liaisons entre les éléments, aux encadrements de baies et aux pénétrations (conduits de cheminée, canalisations, …), aux qualités des isolants, etc. Pour vérifier la bonne étanchéité du bâtiment, on effectue après la construction un test d'infiltrométrie.

La ventilation[modifier | modifier le code]

Limiter les déperditions thermiques sous-entend de s'isoler complètement de l'extérieur. Un système de ventilation à double-flux avec récupération de chaleur installé dans la maison passive permet de gérer les flux d'air dans le bâtiment et de chauffer ou rafraîchir l'air intérieur. L’utilisation d’un échangeur thermique air/sol (puits canadien ou provençal ou circuit eau) permet de préchauffer l’air en hiver et de le rafraîchir en été, avant qu’il n’entre dans le bâtiment. En intersaison, la température de confort se situant entre 18 et 22 °C, le système sera court-circuité. En outre, une bonne ventilation permet de limiter le contact avec les produits toxiques générés dans l'habitat et ainsi de mieux préserver sa santé. Les échanges d'air recommandés sont 0,3 ACH (changements d'air par heure), au-delà l'air est trop sec en hiver. Le bas niveau de renouvellement implique une qualité des finitions qui minimise l'exposition aux COV, formaldehydes, etc.

Le solaire passif[modifier | modifier le code]

La thermographie montre dans l'infra-rouge que la construction passive (à droite) perd beaucoup moins de calories (couleurs chaudes) qu'une construction classique (au fond).

En plus de l'échangeur thermique, (au centre), une micro pompe à chaleur extrait des calories de l'air et de l'eau sortant pour les réinjecter dans l'air ou l'eau de la maison. Le contrôle de la température intérieure par la ventilation est le fondement des systèmes passifs.

Pour valoriser le potentiel fourni par le soleil en hiver, au printemps et en automne, il est nécessaire de capter sa chaleur, la stocker et la restituer. L'énergie solaire est captée par les parties vitrées de la maison. Ces vitrages isolants sont dimensionnés selon l'orientation du bâtiment : 40 à 60 % de surface vitrée sur la façade sud, 10 à 15 % au nord, et moins de 20 % sur les façades est et ouest. L'énergie solaire, qui pénètre via les fenêtres, est stockée à l'intérieur par des matériaux à forte inertie. La chaleur accumulée dans le bâtiment doit être restituée dans la pièce par convection et rayonnement, avec un étalement dans le temps. Afin d'éviter l'inconfort occasionné par les surchauffes en été, l'ensoleillement direct des façades est à maîtriser grâce à des protections solaires constructives (auvent, pare-soleil, persienne,…) et à des vitrages avec un facteur solaire suffisamment faible pour limiter les apports énergétiques. Ces mesures constructives peuvent être complétées par des stores et une protection végétale.

Des appareils ménagers économes[modifier | modifier le code]

Pour ne pas dépenser inutilement ce qui a été gagné par ailleurs, le concept de maison passive fixe une valeur maximale de consommation énergétique globale en termes d'énergie primaire consommée (ce qui permet à tout un chacun de réfléchir aux énormes déperditions d'énergie causées par l'utilisation des énergies fossiles…) qui nécessite généralement l'utilisation d'appareils faibles consommateurs d'énergie. Si l'on utilise l'électricité par exemple, les 120 kWh/(m².an) d'énergie primaire correspondent donc à 120 / 2,58 (le coefficient de rapport énergie primaire/énergie finale que l'on connait bien avec le DPE) soit donc un maximum de 46 kWh/(m².an) de consommation totale de la maison. L'utilisation d'appareils énergétiquement efficaces apporte en outre l'avantage de ne pas constituer un système de chauffage parallèle. Ce dernier principe est peut être le plus important^{[réf. nécessaire]}. Il faut noter que les besoins en chauffage sont inférieurs à 15 kWh/(m².an) ; souvent il n'y a pas du tout besoin de chauffageNote 1.

Coût[modifier | modifier le code]

Une maison passive coûte entre 7 et 15 % de plus qu'une maison traditionnelle (en théorie selon des constructeurs^{[réf. nécessaire]} avec des matériaux non sains). L'ordre est plutôt au minimum 20 % avec une démarche environnementale logique, et en France. Selon les cas, l'investisseur rentre dans ses frais entre une dizaine et une vingtaine d'années grâce aux économies d'énergie réalisées7. Toutefois, ce coût de construction est amorti très vite dans la mesure où les couts d'exploitations (chauffage, électricité...) sont quasi nuls. En effet, 15 kWh/(m².an) est un besoin en énergie. Ces 15 kWh/(m².an) ne sont pas un hasard : des études ont montré qu'en dessous de cette valeur, les habitants et les appareils électroménagers suffisent pour chauffer la maison. Une maison performante de 250 m² coûte en moyenne autour de 500 000 euros (taxes comprises)..

Freins[modifier | modifier le code]

Un des freins identifiés est le manque d'artisans qualifiés, d'architectes formés à ces standards et la hausse des coûts entraînée par une demande qui dépasse l'offre. Pour diminuer la consommation énergétique des bâtiments de 22 % d'ici à 2010 en Europe, une Directive pour la performance énergétique des bâtiments (EPBD) est en cours de transposition en 2007 dans les droits nationaux, elle pourrait éventuellement encourager la formation.

En 2007, les premières Assises françaises de la construction passive visent à encourager :
- la construction au standard passif (ce qui implique de mieux former les architectes, artisans, les élus et maîtres d'ouvrages, etc.) ;
- l'utilisation de produits régionaux (bois, paille, etc.) pour le développement local et la diminution de l'empreinte écologique globale ;
- le soutien aux filières de production de la construction passive, pour répondre aux attentes du marché.
Enjeux

Le secteur du bâtiment est en Europe le premier consommateur d'énergie primaire (40 % de l'énergie totale consommée) devant les transports (30 %) et l'industrie (30 %). Il est responsable de plus de 20 % des émissions totales de CO₂. Les économies d’énergie sont un enjeu économique et écologique majeur pour ce secteur.

Les maisons passives et/ou « énergiquement positives » qui existent par milliers en Allemagne et Suisse montrent que les solutions techniques existent. Reste à les généraliser pour tenir l'objectif du facteur 4, ou du facteur 9 (diviser par 9 les consommation pour un service équivalent). Alors que le prix du pétrole et de l’énergie devraient inéluctablement augmenter (cf. manque de pétrole), une Directive européenne sur la performance énergétique des bâtiments vise à réduire leur consommation énergétique de 22 % d'ici 2010.

Critiques

Les principales critiques faites aux standards passifs, sont qu'ils véhiculent une image de haute-qualité, sans imposer de qualité écologique ni sociale ou en termes de commerce éthique quant aux matériaux utilisés (toxicité, provenance) ou à la protection de le main d'œuvre (santé, sécurité au travail, rémunération equitable, etc.). Ce standard est d'ailleurs parfois confondu avec ceux du HQE, qui sont plus larges (14, voire 15 cibles) mais sans commune mesure de performance au niveau énergétique.

Les formes architecturales sont moins complexes, et souvent jugées architecturalement plus pauvres. Ceci résulte de la volonté d'avoir un bâtiment compact, donc moins énergivore.

En raison du faible nombre de fenêtres ouvrantes de certaines constructions, les claustrophobes peuvent se sentir enfermés dans ces maisons (par ailleurs très bien insonorisées), même si le renouvellement d'air y est souvent mieux assuré que dans un appartement moderne classique. Des éléments-tampon de type véranda et des baies vitrées élargies peuvent atténuer ou faire disparaitre ce sentiment, mais avec une augmentation de coût à la construction. Ce sentiment est par ailleurs souvent rapidement compensé par un confort thermique et sonore accru.

Un autre type de critiques provient de l'inadéquation des standards actuels, développés dans des pays de type nordique ou continental, par rapport à des climats de typeméditerranéen. L'application irréfléchie du modèle « passif nordique » en région méditerranéenne revient à construire des « bouteilles thermos » totalement invivables l'été^{[réf. nécessaire]}. Le développement de standards passifs méditerranéens qui restent à finaliser, tels qu'étudiés par le PRIDES8 « Bâtiments Durables Méditerranéens », prenant en compte les spécificités climatiques de ces régions, est la réponse à apporter à ces critiques.

RT 2012 : les points clés à retenir

Le 23/10/2013

La RT 2012 s'appuie sur le référentiel du Bâtiment Basse Consommation (ou label BBC-Effinergie ) pour définir les exigences de conception de tout bâtiment neuf à usage d'habitation soit un objectif de consommation énergétique maximale de 50kWhep/m2.an en moyenne.

Afin de pouvoir garantir la consommation maximale d'énergie primaire, l'enveloppe du bâti doit être performante afin de limiter les besoins en énergie : forte isolation thermique des parois opaques, des parois vitrées, des portes donnant sur l'extérieur.
Ainsi, il sera donc nécessaire de prévoir :

Une isolation renforcée des parois donnant sur l'extérieur

Parois opaques	BBC 2012	BEPOS 2020
Isolation combles	R ≥ 8	R ≥ 10
Isolation murs	R ≥ 4	R ≥ 5
Isolation sols	R ≥ 4	R ≥ 5

R : résistance thermique en m2.K/W

BBC : bâtiment basse consommation

BEPOS : bâtiment à énergie positive

Une bonne étanchéité à l’air du bâti

La perméabilité à l’air de l'enveloppe du bâti mesurée permet d'évaluer le débit de fuites sous 4 Pascal. Notée Q4 Pa surf (valeur officielle de perméabilité à l'air), cette valeur doit être inférieure ou égale à :

maison individuelle : 0,6 m3/h.m² de parois froides hors plancher bas

immeuble collectif d'habitation :
- 1 m3/h.m² de parois froides hors plancher bas si la mesure est effectuée sur l'ensemble du bâtiment
- 0.8 m3/h.m2 de parois deperditives hors plancher bas si la mesure est effectuée par échantillonnage du bâtiment

La mesure de la perméabilité à l'air du bâtiment est réalisée par un opérateur agréé, à la réception du chantier, si le bâtiment n'a pas fait l'objet de l'application d'une démarche de qualité de l' étanchéité à l'air du bâtiment agréée par le Ministère en charge de la Construction et de l'Habitation.

Le traitement des ponts thermiques

Il est nécessaire de limiter les ponts thermiques au minimum car ils sont source de déperditions énergétiques du bâtiment :

Le ratio de transmission thermique linéique moyen global ou Ratio ψ des ponts thermiques du bâtiment ne doit pas excéder 0.28W/(m2.K) et le coefficient de transmission thermique linéique moyen des liaisons plancher intermédiaire/murs donnant sur l'extérieur ou sur un local non chauffé, ψ 9, ne doit pas excéder 0.6W/(ml.K).

Ils concernent tant les éléments de construction (éléments de parois) que le type d'isolation ou de menuiseries. Des solutions de traitement existent et il convient de les mettre en œuvre afin d'améliorer les performances thermiques des parois (rupteurs thermiques pour dalles, menuiseries à rupture de ponts thermiques, isolation continue, systèmes d'isolation avec composants rupteurs de ponts thermiques, etc.)

Une ventilation efficace et adaptée

Une ventilation maitrisée (VMC) performante et adaptée permet de garantir la qualité de l'air intérieur (renouvellement sanitaire de l'air) tout en limitant au minimum les déperditions calorifiques.

Des équipements énergétiques performants

Toute maison individuelle doit recourir à une source d'énergie renouvelable (EnR) pour la production d'eau chaude sanitaire (ou ECS).
Le maître d'ouvrage peut choisir l'une des solutions suivantes :

ECS solaire thermique
Raccordement à un réseau de chaleur fonctionnant >50% EnR
ECS thermodynamique
Pompe à chaleur
Micro-cogénération

En savoir plus :

* les bâtiments suivants ne sont pas concernés par l’application de la RT 2012 :

les constructions provisoires prévues pour une durée d’utilisation de moins de deux ans ;
les bâtiments et parties de bâtiment dont la température normale d’utilisation est inférieure ou égale à 12 °C ;
les bâtiments ou parties de bâtiment destinés à rester ouverts sur l’extérieur en fonctionnement habituel ;
les bâtiments ou parties de bâtiment qui, en raison de contraintes spécifiques liées à leur usage, doivent garantir des conditions particulières de température, d’hygrométrie ou de qualité de l’air, et nécessitant de ce fait des règles particulières ;
les bâtiments ou parties de bâtiment chauffés ou refroidis pour un usage dédié à un procédé industriel ;
les bâtiments agricoles ou d’élevage ;
les bâtiments situés dans les départements d’outre-mer.