MINERGIE-P : meilleure qualité de construction

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1 MINERGIE-P : meilleure qualité de construction INFO POUR LES PROFESSIONELS DE LA CONSTRUCTION Le standard de construction MINERGIE-P présenté aux concepteurs et aux maîtres d ouvrage Pertinence Exigences Recommandations Dispositions en matière de construction Justificatif InfoPlus

2 Pertinence Une technique de construction exemplaire Tout bâtiment MINERGIE-P repose sur un concept original favorisant les économies d énergie. Comme son grand frère MINERGIE le standard MINERGIE-P établit des exigences très élevées en matière de confort et de rentabilité. Un bâtiment conçu selon MINERGIE-P constitue un système à part entière. Il est entièrement conçu, construit et optimisé en phase d exploitation dans l objectif de satisfaire ces exigences. Il ne se résume pas à une couche supplémentaire d isolant thermique. Les constructions MINERGIE-P impliquent une grande étanchéité à l air de l enveloppe. Par conséquent, l aération doit se faire de façon contrôlée, par un apport d air frais et l extraction de l air vicié. Au sens du standard MINERGIE-P, une aération non contrôlée par les fenêtres est insuffisante. Les constructions MINERGIE-P et le standard lui-même sont porteurs d innovation. Ce concept de bâtiment incarne le nec plus ultra en matière de développement technologique, aussi bien en ce qui concerne le gros-œuvre que les installations techniques: les dernières technologies en matière d efficacité énergétique, d utilisation des énergies renouvelables et de construction sont mises à profit pour réaliser un bâtiment à la fois confortable et économe en énergie. MINERGIE-P constitue une véritable plate-forme d innovation pour les concepteurs, les maîtres d ouvrage et les entrepreneurs, et permet une évolution plus intéressante de la valeur du bâtiment sur le long terme. MINERGIE-P constitue un exemple pour l ensemble du secteur de la construction, dans la lignée du standard MINERGIE, déjà largement répandu. Avec ces deux standards, MINERGIE répond aussi bien aux besoins de la technologie de pointe qu à ceux de la commercialisation à grande échelle. MINERGIE-P existe pour les catégories d ouvrages suivantes: I Habitat collectif, II Habitat individuel et III Administration. MINERGIE-P Cinq exigences Exigences Puissance thermique nécessaire MP (par unité de surface de référence énergétique) (MP: MINERGIE-P ) Besoins en chaleur MP pour le chauffage (par unité de surface de référence énergétique) Indice de dépense énergétique pondéré (énergie utilisée aux fins de chauffage du bâtiment, de préparation de l eau chaude sanitaire, de renouvellement de l air, voire de climatisation) Etanchéité à l air: taux de renouvellement de l air pour une différence de pression de 50 Pa Appareils électroménagers et de bureau 10 W/m 2 max. (valable seulement pour les bâtiments chauffés par l intermédiaire de l installation d aération) 20 % max. de la valeur limite fixée par la norme SIA 380/1 Catégories d ouvrage «Habitat»: 30 kwh/m 2 max., Catégorie d ouvrage «Administration»: 25 kwh/m 2 max. 0,6/h max. (test blower door) De catégorie A (A+ pour les réfrigérateurs) Recommandations Eléments de construction opaques de l enveloppe valeur U inférieure à Fenêtres valeur U W inférieure à 0,15 W/m 2 K 0,8 W/m 2 K Les principales dispositions à respecter Une forme de bâtiment compacte Une excellente isolation thermique des éléments de l enveloppe Des fenêtres d efficacité énergétique élevée (cadre et vitrage) Un nombre minimal de ponts thermiques Une enveloppe étanche à l air jusque dans ses moindres détails Une optimisation de l utilisation passive de l énergie solaire Une masse suffisante pour le stockage thermique Un renouvellement efficace de l air avec récupération de chaleur Le recours aux énergies renouvelables, au cas par cas Des appareils ménagers et un éclairage économes en énergie, des équipements de bureau peu gourmands en énergie L utilisation des rejets thermiques des installations frigorifiques Justificatif MINERGIE-P : page 6. InfoPlus: page 8

3 Enveloppe du bâtiment Isolation thermique: entre 25 et 40 cm MINERGIE-P ne pose aucune exigence en ce qui concerne l épaisseur et la nature des matériaux isolants. Néanmoins, pour que le bâtiment réponde aux exigences du standard, tous les éléments de l enveloppe doivent offrir une excellente isolation. Il est donc fortement recommandé de prévoir des toitures, des planchers et des parois opaques dont la valeur U est inférieure à 0,15 W/m² K. Avec les matériaux isolants courants de conductivité thermique 0,04 W/m² K, l épaisseur d isolant requise s élève à 25 cm pour des parois homogènes (exemptes de ponts thermiques!). Pour des valeurs U tournant autour de 0,1 W/m² K, ce chiffre atteint 40 cm. Dans le cas de constructions de type massif, ces épaisseurs sont excessives. Les bâtiments MINERGIE-P construits à ce jour témoignent indéniablement d une évolution vers les constructions légères. Pour obtenir malgré tout une masse suffisante pour le stockage de la chaleur, les parois de construction légère sont souvent associées à des dalles et des sols en dur. Fenêtres: la qualité prime sur la surface En dépit de la rapidité de l évolution observée ces dernières années, les éléments de construction vitrés demeurent souvent une cause de déperditions dans le bilan énergétique, à l exception des vitrages isolants de valeur U très faible fixés dans des cadres de fenêtres très bien isolés, à condition qu ils soient orientés au sud. Pour satisfaire à la recommandation de MINERGIE-P, la valeur U des fenêtres doit être inférieure à 0,8 W/m² K. Parmi les cadres de fenêtre que l on trouve sur le marché, beaucoup ne répondent pas à cette exigence. C est pourquoi l intégration du bâti dormant à l isolation de la partie opaque adjacente est une solution qui a fait ses preuves. Trois plaques de verre ou films de plastique sont nécessaires pour atteindre les valeurs U idéales, qui se situent entre 0,5 et 0,7 W/m² K. La règle de base à observer est la suivante: en matière de consommation d énergie, la qualité du vitrage est plus importante que la surface de fenêtres installée. Dans les bâtiments MINERGIE-P, on risque des surchauffes en été si la surface vitrée est trop importante tandis que la masse disponible pour le stockage de la chaleur est insuffisante. Il convient donc d étudier soigneusement la disposition des fenêtres et des équipements destinés à limiter la pénétration du rayonnement solaire. Ponts thermiques Le plus grand soin est requis en phase d étude. Des ponts thermiques sont présents dans la construction à toutes les discontinuités du plan de l isolation thermique, par exemple au niveau des éléments placés dans l isolation pour des raisons de statique ou nécessaires aux installations techniques, en particulier les éléments de fixation. Les murs et les supports posés sans séparation thermique sur des fondations ou une dalle de sol constituent des ponts thermiques importants. Dans les toitures à pans inclinés, des déperditions se produisent à tous les endroits où les chevrons ou les pannes traversent le plan de l isolation thermique. D autres sont observées aux jointures des bâtis dormants avec les parties extérieures opaques. Quant aux ponts thermiques géométriques, ils se produisent aux angles rentrants et aux parties saillantes du bâtiment. Les constructions de forme compacte et simple sont donc moins concernées que les surfaces fortement structurées. L effet des ponts thermiques est beaucoup plus marqué dans les systèmes d isolation thermique poussée que dans les constructions de type classique.

4 Etanchéité à l air: une préoccupation constante Les parois extérieures en dur recouvertes d un enduit intérieur offrent généralement une bonne étanchéité. Il en va de même des fenêtres, à l exception de leurs raccordements aux parties extérieures opaques de l enveloppe. Pour satisfaire au niveau d étanchéité à l air requis, il convient de colmater les jointures et les fentes entre les différents éléments de construction avec un mastic ou des bandes collantes. Les constructions entièrement en bois demandent davantage d efforts sur ce plan. Des films d étanchéité à l air, de préférence incorporés à la construction, du côté intérieur, par un collage sans discontinuité aucune, ont fait leurs preuves. Les percements sont souvent la cause d une perméabilité à l air. Le colmatage des fuites d air à l aide de matériaux rigides comporte le risque d apparition de nouvelles fuites à moyen terme. L utilisation de boîtiers d installation et de manchettes étanches ainsi que de matériaux d étanchéité en «duroplastique» est préférable. Par ailleurs, la conception des installations peut être optimisée de manière à réduire le nombre et la section des percements nécessaires. Pour tester l étanchéité à l air d un bâtiment, on utilise un panneau de pressurisation (blower door). Un ventilateur monté provisoirement dans une ouverture de l enveloppe du bâtiment crée une dépression ou une surpression de 50 Pa. Le débit de l air qui s infiltre dans les jointures de l enveloppe en raison de cette différence de pression (constante) permet de calculer la grandeur caractéristique recherchée, indique le taux de pertes et en conséquence l échange d air par infiltration. Normalement, on effectue le test de pressurisation à l achèvement du gros-œuvre, de manière à pouvoir remédier aisément aux éventuelles défectuosités constatées. Installations techniques Renouvellement de l air et récupération de chaleur Puisque l enveloppe du bâtiment est étanche à l air, il faut assurer un apport d air frais suffisant autrement que par infiltration. Celui-ci doit se faire de manière contrôlée pour limiter les déperditions thermiques. Le système le plus efficace consiste en une simple installation de ventilation mécanique à double flux (air pulsé/air extrait) avec récupération de chaleur. On parle ici d aération mécanique douce. Elle sera réalisée avec un échangeur de chaleur à contre-courants ou à courants croisés, ou encore avec un échangeur rotatif. Aux températures les plus basses, les composants situés entre la prise d air extérieur et l appareil d aération risquent de geler. On peut pallier ce problème en faisant passer préalablement l air extérieur par un canal souterrain, dit puits canadien. Dans ce cas, il faut veiller à éliminer l eau qui se forme par condensation sur les parois, en inclinant le canal vers le bâtiment et en prévoyant un écoulement approprié. Chauffer par l air pulsé: Les bâtiments MINERGIE-P ont des besoins de puissance de chauffage peu élevés; de la sorte il est possible d envisager de chauffer au moyen de l installation d aération. La distribution de chaleur par l air pulsé ne donne de bons résultats que pour des unités d habitation relativement petites ou compactes. Si cette condition n est pas donnée, le volume d amenée d air pulsé doit être augmenté en conséquence pour garantir une puissance de chauffage suffisante. Cette mesure est déconseillée. La puissance du chauffage par air pulsé est limitée et la tolérance à l erreur est faible. Les dispositifs supplémentaires pour le chauffage à mettre en œuvre sur l installation d aération et une moindre efficacité énergétique lors de la production de chaleur constituent d autres désavantages. Si les limites d utilisation sont respectées et les sources d erreur minimisées par une planification et une exécution soigneuses, on obtient en cas d utilisation correcte des conditions confortables pour des besoins d énergie réduits. Néanmoins les systèmes de distribution de chaleur au moyen d eau sont en général plus sûrs et plus confortables à des coûts comparables. Entraînement du ventilateur: les moteurs à courant continu et à commutation électronique consomment nettement moins d électricité que les moteurs à courant alternatif. Pour évaluer l efficacité énergétique d une installation de renouvellement d air, on mesure, outre le taux de récupération de la chaleur, la consommation d électricité par m 3 d air pulsé. Valeurs indicatives: de 0,3 à 0,4 Wh/m 3. Distribution de l air: un espace suffisant doit être réservé aux gaines. Il faut prévoir des sections assez grandes de manière à ne pas dépasser une vitesse d écoulement de l air de 2 m/s. En outre, les conduits, les composants et l appareil d aération doivent être étanches. Tous les conduits situés en dehors du périmètre isolé thermiquement seront munis d une isolation. Quant à ceux situés à l intérieur de ce périmètre, ils ne seront isolés que si l air pulsé est utilisé pour le chauffage. Une attention particulière doit être portée à la transmission possible des bruits, au nettoyage ainsi qu à l entretien des filtres. 4

5 Energies renouvelables L indice pondéré de dépense d énergie, grandeur figurant dans l exigence n 3 du standard MINERGIE-P, s obtient à partir de la somme des besoins de chaleur pour le chauffage et pour l eau chaude sanitaire, à laquelle on ajoute les pertes à la production de chaleur données par la fraction utile moins les apports des sources d énergie renouvelables. Dans l habitat collectif, on ne peut se passer des apports des sources d énergie renouvelables si l on veut satisfaire aux exigences de MINERGIE-P. En effet, le calcul des besoins d énergie pour l eau chaude sanitaire est fondé sur les conditions normales d utilisation spécifiées dans la norme SIA 380/1. En admettant une fraction utile de 0,9 pour la production de la chaleur, on obtient pour l eau chaude seule un indice de dépense d énergie de 23,1 kwh/m², ce qui représente déjà plus de 77 % de l indice pondéré globalement requis pour toute l énergie consommée dans le bâtiment (voir le diagramme ci-contre). Pour les autres catégories de bâtiments, notamment l habitat individuel et les bâtiments administratifs, le recours aux énergies renouvelables est certes recommandé, mais il n est pas indispensable pour satisfaire aux exigences de MINERGIE-P. Besoins pondérés d énergie finale pour le chauffage, l eau chaude sanitaire et le renouvellement de l air, et leur couverture par les énergies renouvelables et non renouvelables dans le cas d une habitation collective. Bases du calcul: besoins de chaleur pour le chauffage d env. 10 kwh/m² selon la norme SIA 380/1; besoins de chaleur pour l eau chaude sanitaire: conditions normales d utilisation selon la norme SIA 380/1; fraction utile de 0,9 pour la production de la chaleur; chauffage à air chaud; renouvellement de l air: débit d air extérieur de 30 m³ par personne et par heure; moteurs à courant continu pour l entraînement des ventilateurs; 8760 heures de fonctionnement par année. Equipements auxiliaires Les équipements auxiliaires classiques comme les pompes et les régulations sont souvent gourmands en énergie. C est pourquoi, dans les maisons MINERGIE-P, il faut accorder la plus grande attention à la consommation d électricité des composants des installations techniques. Ceci concerne aussi bien l étude du projet, le dimensionnement et le choix des composants que la pose de tous les équipements auxiliaires et l optimisation de leur fonctionnement. Appareils ménagers Les appareils ménagers du commerce sont munis d une «étiquetteenergie» qui indique leur catégorie de consommation d énergie conformément à une directive européenne. Les appareils les plus économes en énergie sont désignés par la lettre A respectivement A+. Dans les bâtiments MINERGIE-P, seuls les appareils de ces deux catégories sont autorisés (exigence n 5). La sélection de ces appareils est faite par S.A.F.E. et publiée sur le site Internet Energie A B C D E F G A 5

6 Certification Un processus en quatre étapes Valeurs standard MINERGIE-P pour le calcul du débit d air extérieur thermiquement actif à l aide d un logiciel d application de la norme SIA 380/1 Les quatre étapes Il faut quatre étapes pour prouver que les exigences du standard MINERGIE-P sont satisfaites, à l aide du justificatif prévu à cet effet. La première étape consiste à déterminer, à partir des caractéristiques du bâtiment et du projet, la puissance thermique nécessaire (exigence n 1) et les besoins de chaleur pour le chauffage (exigence n 2) à l aide d un logiciel d application de la norme SIA 380/1. Pour les bâtiments MINERGIE-P, trois valeurs doivent être modifiées ou complétées par rapport aux conditions normales d utilisation figurant dans la norme SIA 380/1 (graphique page 7). Cette première étape permet en même temps d optimiser l enveloppe du bâtiment. La deuxième étape consiste à calculer l indice pondéré de dépense d énergie (exigence n 3), à l aide du même logiciel, en fonction des besoins de chaleur pour le chauffage et l eau chaude sanitaire, de la fraction utile de la production de chaleur et des facteurs de pondération des sources d énergie finale. Cette deuxième étape permet d optimiser en même temps les installations techniques. La troisième étape consiste à mesurer l étanchéité à l air au moyen d un panneau de pressurisation (blower door test); on obtient ainsi le taux de renouvellement d air par infiltration (exigence n 4). La quatrième étape permet de s assurer que la consommation d énergie des appareils ménagers et de l éclairage correspond aux catégories requises selon les étiquettesenergie, sur la base de la documentation technique (exigence n 5). Conditions particulières d utilisation De part les différences par rapport aux conditions normales d utilisation définies dans la norme SIA 380/1, dans le logiciel de calcul, trois valeurs doivent être modifiées ou complétées: Température extérieure servant au calcul de la charge thermique: la puissance thermique nécessaire par unité de surface de référence énergétique q h-mp, max MP pour MINERGIE-P sera déterminée sur la base de la température extérieure telle que spécifiée par la norme SIA 381/2. Consommation annuelle d électricité Q E : 17 kwh/m 2 ou 60 MJ/m 2. Cette valeur, inférieure à celle indiquée dans la norme SIA 380/1 dans les conditions normales d utilisation, se justifie par l utilisation d appareils ménagers et aides au travail peu gourmands en énergie (exigence n 5). Débit d air extérieur thermiquement actif (V th, MP ): ce calcul s effectue en principe conformément au point de la norme SIA 380/1, soit, de manière simplifiée: V th, MP = {[V air ext (1 - η récup ) + V x ] ß} + [V 0 (1 - ß)]. Conditions pour l application de cette formule simplifiée: La durée de fonctionnement de l installation assurant le renouvellement de l air est identique à la période de calcul, donc ß = 1; V x = V 0, ce qui signifie que le débit volumique de l air extérieur qui s infiltre en raison des imperfections de l enveloppe du bâtiment reste le même, que la ventilation fonctionne (V x ) ou qu elle soit à l arrêt (V 0 ). Symbole Habitat Administration Rapport entre la durée de fonctionnement ß 1,0 1,0 de l installation de renouvellement d air et la durée de la période de calcul Débit d air extérieur V air ext 0,85 m³/m² h 1,15 m³/m² h Débit d air extérieur occasionné par les infiltrations liées aux imperfections de l enveloppe du bâtiment, respectivement quand l installation de renouvellement d air est à l arrêt et quand elle fonctionne Rendement de température de la récupération de chaleur de l installation de renouvellement d air équipée d un échangeur à contre-courants Débit d air extérieur thermiquement actif obtenu sur la base des valeurs standard de MINERGIE-P V 0, V x 0,1 m³/m² h 0,1 m³/m² h η récup 0,8 (80 %) 0,8 (80 %) V th, MP 0,27 m³/m² h 0,33 m³/m² h Le débit d air extérieur thermiquement actif ne permet pas de calculer les besoins effectifs en air frais. A cette fin, il convient d utiliser les valeurs normalisées habituelles. L étanchéité à l air du bâtiment doit être mesurée au moyen d un test de pressurisation (test blower door). Le site Internet de MINERGIE recense la liste des entreprises habilitées à conduire ce type de test. On n appliquera ces valeurs standard que si l on ne dispose ni de valeurs mesurées ni des caractéristiques des produits, au besoin tirées de certificats. 6

7 Le justificatif MINERGIE-P repose sur une association qui a fait ses preuves: la norme SIA 380/1 et MINERGIE Sur la base des caractéristiques du bâtiment et des données météorologiques, les logiciels d application de la norme SIA 380/1 qui sont compatibles avec MINERGIE-P permettent de calculer aussi bien la puissance thermique nécessaire que les besoins de chaleur pour le chauffage. Cette puissance est obtenue à partir du coefficient de déperdition thermique H (exprimé en W/K), en tenant compte aussi des gains occasionnés par les appareils électriques. *Cette exigence ne vaut que pour les bâtiments chauffés par l intermédiaire de l installation d aération mécanique. Dans le calcul de la valeur de q h-mp,max, on ne prend en compte que 50 % de la chaleur dégagée par les appareils électriques. Ce calcul simplifié ne doit pas être utilisé pour le dimensionnement des installations et de leurs composants. Celui-ci s effectue selon les normes SIA en vigueur, en calculant la puissance thermique de manière différenciée, dans les règles de l art. Les gains de chaleur solaire sont à prendre en compte pour déterminer la puissance de chauffage selon MINERGIE-P. Les données météo correspondantes sont disponibles auprès de l office de certification MINERGIE-P. Documents nécessaires à la certification Justificatif selon la norme SIA 380/1 (version imprimée) Justificatif MINERGIE-P (version imprimée) Plans du bâtiment: plan horizontal, façades et coupes, avec indication précise de la surface des différents éléments de construction Plans montrant les détails de la construction Fiches techniques (appareil d aération, chauffage, chauffe-eau, fenêtres, appareils ménagers) Copies de rapports d homologation et de certificats d essai Procès-verbal de l essai de pressurisation (test blower door) Plan de situation Pour une liste de contrôle détaillée, rendez-vous à l adresse Standards MINERGIE-P Facteurs de pondération des différentes sources d énergie: voir la version du Règlement MINERGIE-P en vigueur. 7

8 InfoPlus Il existe nombre de contributions sur les bâtiments à basse consommation d énergie et les maisons passives, dans lesquelles les maîtres d ouvrage, les architectes et les spécialistes des installations techniques du bâtiment trouveront de plus amples informations sur des techniques de construction compatibles avec le standard MINERGIE-P. Les solutions qui y sont proposées pour la construction de l enveloppe et les installations techniques peuvent être transposées aux bâtiments MINERGIE-P (avec la prudence qui s impose). Pour obtenir des renseignements sur l évaluation standardisée des bâtiments MINERGIE-P, il convient de s adresser au Bureau de certification (voir encadré). Soutien financier: certains cantons soutiennent financièrement la construction de bâtiments répondant aux exigences MINERGIE. Les intéressés s adresseront au Service de l énergie de leur canton de domicile. Les banques qui accordent des prêts hypothécaires à un taux préférentiel pour les bâtiments MINERGIE examineront volontiers les demandes qui leur seront présentées pour des bâtiments MINERGIE-P. Bureau de certification MINERGIE-P Technikumstrasse Horw Tél Fax minergie-p@minergie.ch Oerlikon Journalisten mai 2007 tirage 2000 ex. Informations générales sur MINERGIE Agence MINERGIE romande Grandes-Rames 12/ Fribourg Tél Fax romandie@minergie.ch Les cantons de Bâle-Campagne et de Bâle-Ville ainsi que que la société Renggli SA encouragent l utilisation rationnelle de l énergie grâce à MINERGIE. Cette brochure a été réalisée avec leur soutien. Photos: en couverture, le bâtiment administratif de la société Renggli SA à Sursee (certificat LU-035). Page 3: l un des bâtiments collectifs du quartier d habitation Konstanz à Rothenburg (LU-002-P et LU-003-P), tous certifiés MINERGIE-P. Page 5: un bâtiment à Schlatt (ZH-209). Page 8: une maison individuelle à Dintikon (AG-001-P)