Comment concevoir une maison Bioclimatique, le guide

picto-propre-bleu bleu

 

Le concept PopUp House est thermiquement performant et est un des éléments qui permet à un bâtiment d’atteindre les performances passives. L’ossature ne permet toutefois pas à elle-seule d’obtenir une maison passive. La conception du bâtiment doit prendre en compte différents paramètres pour que la maison consomme le moins d’énergie possible et assure un confort optimal à ses occupants.
Une maison bioclimatique est une maison conçue de façon à bénéficier au maximum des avantages naturels du lieu d’implantation. Ceci permet d’obtenir à la fois du confort thermique et des économies d’énergie. Une conception bioclimatique est donc la première étape pour construire une maison passive (consommation de chauffage inférieure à 15 kWh/m²/an).

Les bâtiments résidentiels sont responsables de 26 % des consommations finales d’énergie en France (chiffre 2015, ADEME). C’est supérieur à la consommation des industries et presque égal à celle des transports. Le potentiel d’économies d’énergie et donc de lutte contre les émissions de gaz à effet de serre est important lors de la construction de bâtiments neufs. Ces économies se traduisent aussi directement par des économies financières.

Comment faire ?

  • Profiter des apports de chaleur du soleil
  • Se protéger de la surchauffe
  • Garder la chaleur

PROFITER DES APPORTS DE CHALEUR DU SOLEIL

Orientation des fenêtres

La caractéristique essentielle d’une maison bioclimatique est la bonne configuration des baies vitrées. Une fenêtre est à la fois source de gain de chaleur (et d’éclairage) et de déperdition de chaleur car les vitres et encadrements de fenêtres sont moins isolants qu’un mur.
L’orientation permet de maximiser les gains en hiver et de limiter la surchauffe en été.

  • Privilégier les baies vitrées orientées au sud : dans l’hémisphère nord, les parois profitant le plus du soleil au cours de la journée sont celles au sud (au nord pour l’hémisphère sud). Faire entrer le soleil par des baies vitrées orientées au sud permet de bénéficier d’un éclairage naturel et d’une chaleur gratuite.
  • Etre vigilant sur les baies à l’est et à l’ouest : ces baies apporteront beaucoup de chaleur en été car le soleil est trop bas pour être bloqué par une casquette, éviter donc d’en mettre de trop grandes.
  • Eviter les baies au nord : les baies vitrées orientées au nord ne sont pas judicieuses car, en hiver, les apports solaires seront faibles comparés à la chaleur perdue par les fenêtres.

 

Pour la plupart des régions françaises, il est recommandé d’avoir une surface totale de baies vitrées de 20% de la surface habitable répartie comme suit :

  • 50% au sud
  • Entre 20 et 30% à l’est
  • 15% à l’ouest
  • Entre 0 et 10% au nord

Pour un bâtiment dans le Sud de la France, il est préférable de :

  • Limiter au maximum les baies à l’ouest (0 à 10%)
  • Ajouter des baies au nord (10 à 20%).

Disposition intérieure
Pour profiter au maximum de la chaleur donnée par le soleil, la disposition idéale de l’intérieur d’une maison est la suivante :

  • Au nord : les pièces ne nécessitant pas de grands apports de chaleur (couloirs, escaliers, entrée)
  • Au sud, à l’est et à l’ouest : les pièces de vie (séjour, cuisine, chambres)

SE PROTÉGER DE LA SURCHAUFFE

De trop grands apports solaires peuvent mener à des surchauffes l’été, spécialement dans les régions chaudes. Ainsi, il est important de prévoir des protections solaires :

  • Casquettes (avancées de toit) : pour une vitre au sud, la longueur idéale d’une casquette est de 1/2 de la longueur entre le bas de la fenêtre et le point le plus bas de la casquette.

 

 

  • Brises soleil orientables (BSO) : sur les vitres à l’ouest et à l’est. Les casquettes ne sont pas suffisantes car les rayons solaires arrivent horizontalement, et passent sous les casquettes.
  • Végétation : des arbres bien sélectionnés et bien placés peuvent réduire les apports solaires entrants l’été et laisser passer les rayons solaires en hiver.  Exemple : arbres à feuilles caduques au sud et arbres à feuillage permanent au nord et à l’est. Les arbres permettent aussi de réduire de 1-2°C la température extérieure en créant un microclimat autour d’eux.

Le type de disposition de fenêtres permet aussi de gérer les apports solaires. Des fenêtres posées en tunnel (renfoncement extérieur) sont plus protégées du soleil que des fenêtres en pose au nu extérieur du mur (dans le même plan que le mur).

tunnel vs nu

>> Pour un bâtiment passif :
Il est préférable que le nombre d’heures avec une température intérieure au-dessus de 25°C ne dépasse pas les 10% de l’année (dans le cas d’une maison sans climatisation).

GARDER LA CHALEUR

Compacité

La compacité du bâtiment est un élément important pour éviter les déperditions de chaleur. Plus le bâtiment est compact (sous forme de blocs), moins il y aura de déperditions de chaleur. En dessinant votre maison, pensez à réduire les surfaces extérieures comparé au volume intérieur de la maison. L’idéal étant une maison en forme de cube.

Isolation thermique

Une bonne isolation des murs est essentielle pour garder la chaleur ou la fraicheur à l’intérieur de la maison.
Le système constructif de PopUp House, constitué de 30 cm d’isolant et garantissant un coefficient de transmission thermique égal à U=0,11 W/m².K, est idéal pour assurer de bonnes performances thermiques à l’enveloppe de la maison bioclimatique.

>> Pour un bâtiment passif :
Le coefficient de transmission thermique des murs ne devrait pas dépasser U=0,15 W/m².K.

Étanchéité à l’air

Une maison pourra conserver la chaleur emmagasinée si celle-ci ne s’échappe pas à cause d’entrées et de sorties d’air non contrôlées dans l’enveloppe.
Toutes les précautions doivent être prises lors du montage de la maison pour éviter toute sortie d’air par les coins, au niveau des fenêtres, du passage des câbles électriques et de la plomberie.
Le débit de fuite est mesuré lors d’un test d’étanchéité après la pose de l’ossature afin de pouvoir rectifier les anomalies repérées. Il ne doit pas dépasser 0,60 m3/h.m2 pour une maison individuelle selon la RT 2012.

>> Pour un bâtiment passif :
Une maison peut être qualifiée de passive si le débit de fuite (n50) est inférieur à 0,60 vol/h, soit environ 4 fois moins que la RT 2012.

Fenêtres

  • Étanchéité : La plus grande partie des déperditions de chaleur se passe au niveau des encadrements de fenêtres. Il est important de s’assurer d’avoir des types de fenêtres ne rompant pas avec l’étanchéité de la structure. Ainsi il est préférable d’opter, dans la mesure du possible, pour des fenêtres à frappe plutôt que des fenêtres coulissantes.
  • Performance thermique : Les pertes de chaleur par les fenêtres peuvent également être réduites en choisissant des menuiseries performantes avec un coefficient de transmission thermique (U) relativement faible. PopUp House recommande des fenêtres avec un U < 1.2 W/m².K.

>> Pour un bâtiment passif :
Une maison a plus de chance d’atteindre le niveau passif, si le coefficient de transmission thermique des fenêtres est inférieur à 1.1 W/m².K. L’encadrement de fenêtre joue également un rôle. Privilégiez des fenêtres avec une faible surface de cadre et une seule grande fenêtre plutôt que 2 petites.

Inertie

L’ossature PopUp House est composée de matériaux légers. L’inertie est donc plus faible que ce qui est généralement rencontré dans le bâtiment. Malgré cette inertie faible, et contre les idées reçues, le confort d’été est tout à fait atteignable. Le déphasage des murs est d’approximativement 9h, comparable à la maison en parpaings. Le faible stockage de chaleur a plusieurs avantages :

  • Il permet de réduire la durée de surventilation nocturne nécessaire pour “décharger” la maison, ce qui est appréciable pour les chambres.
  • Dans une maison PopUp, les murs et l’air de la maison sont à la même température. Ce paramètre de température de mur a un impact important sur la sensation de confort.
  • L’homogénéité des températures permet aussi de réduire la température de chauffage et donc de faire des économies (1°C en moins = 10% de consommation de chauffage en moins) pour un même confort.

La condition principale pour garder un bon niveau de confort d’été est de gérer les apports solaires grâce aux casquettes, BSO et volets roulants.

Ventilation

Une fois la maison chauffée, il faut répartir l’air chaud dans les différentes pièces. La ventilation mécanique contrôlée (VMC) joue ce rôle essentiel dans les maisons à basse consommation. Pour avoir une maison économe en énergie, il est conseillé d’installer une VMC double flux. Cette technologie permet de récupérer la chaleur (ou la fraîcheur) de l’air sortant pour augmenter (ou baisser) la température de l’air entrant. Par conséquent, une VMC double flux :

  • Minimise les besoins en chauffage et en refroidissement
  • Réduit la puissance de chauffe et de refroidissement à installer dans la maison
  • Améliore la qualité de l’air intérieur (les débits sont souvent plus adaptés que ceux d’une simple flux)

 

L’installation d’une VMC double flux n’empêche pas d’ouvrir les fenêtres. Une surventilation nocturne (ouverture des fenêtres la nuit et/ou bypass de la VMC) est très efficace pour régénérer l’air intérieur et rafraîchir la maison l’été.

ventilation nuit dete

Chauffage

Les équipements de chauffage à intégrer dans une maison bioclimatique serviront essentiellement d’appoint de chauffage, mais restent nécessaires.
Dans le cas d’une maison à ossature PopUp, l’inertie thermique du bâtiment est faible. Ainsi des équipements de chauffage et de refroidissement suffisamment réactifs aux changements de température seront les plus adéquats. Cette réactivité de la maison permet aussi de faire des économies de chauffage lorsque celui-ci est bien géré.
Dans les régions aux hivers doux, une pompe à chaleur en guise de système de chauffage, couplée à une VMC simple flux, peut suffire à maintenir un confort thermique avec une consommation minimale.

Gardez à l’esprit que le meilleur moyen pour choisir les équipements adaptés à votre future maison est de faire réaliser une étude thermique complète. Une simulation thermique dynamique (STD) permet de connaître de façon précise le comportement et les besoins énergétiques d’une maison, été comme hiver.
En effet, un bâtiment à très faible consommation d’énergie ne se comporte pas comme un bâtiment traditionnel. Tous les experts du bâtiment, rassemblés à Marseille au congrès national du bâtiment durable en septembre 2016, ont mis l’accent sur la nécessité de passer par une STD pour concevoir des bâtiments performants.

>> Pour un bâtiment passif :
Le label PassivHaus (ou Bâtiment Passif) accepte une consommation annuelle maximale pour le chauffage de 15 kWh/m² habitable, soit 1500 kWh pour une maison de 100m².