Facteur 4. Développement durable. Samuel Courgey - Technicien référent, Formateur, Auteur Académie de la terre 23 Mai 2012

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1 Comment s y Eco-matériau Sur-isolation retrouver et?? après Énergies renouvelables Comment avoir un VMC double bâtiment flux performant?? Matériau «puits de carbone» Gaz à effets de serre Besoin de repères! Double, triple vitrage Conception bioclimatique RT 2012, 2020 Terre-paille Paroi perspirante Facteur 4 Développement durable Isolation écologique étanchéité à l air 1. Posons le sujet, Nous sortons d une période d opulence, et : - nous avons pris goût au confort ; - l énergie va être plus rare, et plus chère ; - la terre va devenir moins hospitalière ; - nos bâtiments sont peu performants ; et nous serons bientôt qq. milliards de plus. 2 1

2 Nous sortons d une période d opulence, et : - nous avons pris goût au confort ; - l énergie va être plus rare, et plus chère ; - la terre va devenir moins hospitalière ; - nos bâtiments sont peu performants ; serons bientôt qq. milliards de plus. Il nous faut produire le confort auquel nous aspirons par des moyens radicalement plus performants d un point de vue environnemental! 3 Consommation énergétique d un bâtiment sur sa vie entière Répartition des consommations d énergie. Moyenne France. Maison existante / Climat continental 4 2

3 Selon bâtiment Selon zone climatique Idem (szc) Idem (szc) (szc) Consommation énergétique d un bâtiment sur sa vie entière Sous nos climats, la priorité des priorités est d avoir des bâtiments ayant peu besoin de chauffage, et n ayant pas besoin de clim! Répartition des consommations d énergie. Moyenne France. Maison existante / Climat continental 5 L objectif minimum : des bâtiments basse énergie! 350 Consommation en kwh/m².an (énergie 300 primaire, m²shon) pour les besoins de 250 chauffage, climatisation, ventilation, éclairage et production d ECS État du parc existant RT 2005 (France) chauffage électrique autres chauffages Bâtiment réhabilité «BBC» Bâtiments «BBC» Bâtiments Passifs Bâtiment à énergie positive 6 3

4 Selon bâtiment Selon zone climatique Idem (szc) Idem (szc) (szc) L objectif minimum : des bâtiments basse énergie! 350 Consommation en kwh/m².an (énergie primaire, m²shon) pour les besoins de chauffage, Des climatisation, bâtiments ventilation, BBC éclairage et production d ECS L enjeu du neuf : voire passifs État du parc existant RT 2005 (France) chauffage électrique autres chauffages Bâtiment réhabilité «BBC» Bâtiments «BBC» Bâtiments Passifs Bâtiment à énergie positive 7 Quels choix faire pour qu un bâtiment soit basse consommation (ou BBC, basse énergie ) ou passif? 8 4

5 L objectif minimum : Des bâtiments BBC! Les clés du bâtiment «basse conso» Une addition de bons sens et de solutions optimisées Dessin AJENA d après MINERGIE Compacité, densité Ouverture au soleil / protections solaires Choix de parois et/ou parements int. lourds Ventilation ajustée (hygro B, double flux ) Isolation et vitrages très performants Enveloppe étanche à l air Ponts thermiques limités Optimisation des installations (Chauffage, Eau Chaude Sanitaire ) Utilisation d ENR, principalement pour l ECS (solaire, PAC) 9 Isolation performante!... Tentons une définition : Une isolation qui génère des bâtiments confortables et économes, soit : - une isolation conséquente ; - avec une enveloppe ayant très peu de ponts thermiques ; - et sans réelles inétanchéités à l air ; - une isolation qui compose judicieusement avec l inertie ; - une isolation pérenne. 10 5

6 1. Une isolation conséquente Les références évoluent! U en W/m².K Valeurs «repère» BBC/effinergie (U) Valeurs «repère» Habitat passif (U) Ép. d isolant équivalent * Toitures 0.15 à à 50 cm Murs 0.30 à à 35 cm Sols sur terre plain 0.40 à à 30 cm Autres sols 0.30 à à 30 cm * Calculs «épaisseur d isolant» réalisés avec un lambda de 0.04 W/mK et sans ponts thermique intégrés 11 Une isolation performante c est 1. Une isolation conséquente Les références évoluent! Mais est-ce pertinent au niveau Valeurs «repère» environnemental BBC/effinergie (U) d avoir de telles épaisseurs Murs 0.30 à d isolants? U en W/m².K Toitures 0.15 à 0.10 Valeurs «repère» Habitat passif (U) Ép. d isolant équivalent * à 50 cm 15 à 35 cm Sols sur terre plain 0.40 à à 30 cm Autres sols 0.30 à à 30 cm * Calculs «épaisseur d isolant» réalisés avec un lambda de 0.04 W/mK et sans ponts thermique intégrés 12 6

7 Une isolation performante c est 1. Une isolation conséquente Est-ce pertinent au niveau environnemental? Ca se calcule. Sur le sujet «énergie», cela donne ce type de courbes Énergie en kwh/m².an. Courbe rose : Énergie grise (ou énergie procédé). Courbe bleue : Conso de chauffage. Courbe jaune : Cumul des deux courbes Épaisseur isolant en cm 13 Une isolation performante c est Calculs réalisés avec une durée de vie de 50 ans, et une installation de chauffage performante (rend.t de 80%). Choix de produits standards, «énergie grise» d après IBO ( Autriche), voir diapo 60 Est-ce pertinent au niveau environne mental? 1. Une isolation conséquente 14 7

8 Une isolation performante c est Calculs réalisés avec une durée de vie de 50 ans, et une installation de chauffage performante (rend.t de 80%). Choix de produits standards, «énergie grise» d après IBO ( Autriche), voir diapo 60 Est-ce pertinent au niveau environne mental? 1. Une isolation conséquente Pour la Belgique, en résumé (simplifié), l on peut dire que : - le niveau BBC est pertinent avec quasiment tous les isolants excepté ceux demandant beaucoup d énergie à être produits (= à forte "énergie grise" ou "énergie procédé") ; - les épaisseurs les plus importantes du niveau passif sous-entendent l utilisation d isolants à énergie grise limitée. 15 Une isolation performante, c est : 1. Une isolation conséquente 2. Une isolation sans ponts thermiques - Pour limiter les déperditions thermiques ; - Pour limiter les risques de condensations et de dégradation rapide du bâti ; - Pour limiter les risques de moisissures ; - Pour ne pas générer de points froids. 16 8

9 Une isolation performante c est 2. Des parois sans ponts thermiques (de liaison) L importance du choix du système constructif Déperditions par mètre de pourtour de dalle (et % des déperd. sur une hauteur d étage) ψ = 0,99W/m.K (63%) ψ = 0,64W/m.K (52%) ψ = 0,16 W/m.K (21% ) ψ = 0,06 W/m.K (3% ) * Pour un mur isolé aux performances BBC moyennes soit 0,23 W/mK 17 Une isolation performante c est Mais attention, le 2. Des bâtiment parois est sans un tout, ponts et, si thermiques le (de liaison) pont thermique d about de L importance dalle disparaît du choix avec du système l ITE, constructif oublier dans ce système de Déperditions par mètre de pourtour de dalle (et % des déperd. sur une hauteur d étage) traiter finement les tours de baies et les bas de murs en génère d aussi importants. On ne fait alors que déplacer le problème! ψ = 0,99W/mK (63%) ψ = 0,64W/mK (52%) ψ = 0,16 W/mK (21% ) ψ = 0,06 W/m.K (3% ) * Pour un mur isolé aux performances BBC moyennes soit 0,23 W/mK 18 9

10 Une isolation performante c est 2. Des parois sans ponts thermiques (intégrés) Épaisseurs d isolant (λ = 0,04 W/mK) pour un U de 0,23 W/m 2 K 32,2 cm 20,5 cm 17,6 cm 16.0 cm 19 Une isolation performante, c est : 1. Une isolation conséquente 2. Une isolation sans ponts thermiques 3. Une isolation sans inétanchéités à l air. Pour limiter les déperditions thermiques ;. Pour limiter les risques de condensations et de dégradation du bâti ;. Pour ne pas dégrader la qualité de l air intérieur ;. Pour permette un bon fonctionnement de la VMC

11 Une isolation performante c est Dessin Hervé Nallet (L isolation thermique écologique) 3. Une enveloppe étanche à l air Quantification des pertes thermiques dues à un pare air non continu devant une laine isolante (ici laine minérale). Avec une fente de 1mm pour 1m² d isolant, la valeur U chute de 0.30 à 1.44 W/m².K soit un pouvoir isolant divisé par 4.8. Quantification des infiltrations de vapeur d eau dues à un pare air non continu devant une laine isolante (ici laine minérale). Avec une fente de 1mm pour 1m² d isolant, la quantité de vapeur d eau qui entre par jour dans le mur est de 800g contre qq. grammes avec un pare-vapeur ou un frein de vapeur continu Source: Institut de physique du bâtiment- Stuttgart. Essai réalisé avec une différence de pression ext/int de 20 Pa. 21 Une isolation performante c est Dessin Hervé Nallet (L isolation thermique écologique) 3. Une enveloppe étanche à l air Quantification des pertes thermiques dues à un pare air non continu devant une laine isolante (ici laine minérale). Avec une fente de 1mm pour 1m² d isolant, la valeur U chute de 0.30 à 1.44 W/m².K soit un pouvoir isolant divisé par 4.8. Cet essai fait sur de la Cet essai fait sur de la laine minérale ne montre laine minérale ne montre pas une fragilité de ce pas une fragilité de ce seul matériau, mais de seul matériau, mais de l ensemble des isolants l ensembles des isolants en vrac, en nattes peu en vrac ou en nattes peu denses, voire des bétons denses très légers. Quantification des infiltrations de vapeur d eau dues à un pare air non continu devant une laine isolante (ici laine minérale). Avec une fente de 1mm pour 1m² d isolant, la quantité de vapeur d eau qui entre par jour dans le mur est de 800g contre qq. grammes avec un pare-vapeur ou un frein de vapeur continu Source: Institut de physique du bâtiment- Stuttgart. Essai réalisé avec une différence de pression ext/int de 20 Pa

12 Une isolation performante c est 3. Une enveloppe étanche à l air 23 Une isolation performante c est 3. Une enveloppe étanche à l air 24 12

13 Une isolation performante c est 3. Une enveloppe étanche à l air La réussite d une étanchéité à l air ne s improvise pas. En plus de produits adaptés, cela sous-entend : - une définition très ajustée, dès la phase PRO (Projet), des détails de réalisation ; - une gestion de chantier qui ne laisse aucun hasard, entre autre à l interface entre les divers intervenants. Carnet de détails intéressant (MININFIL) sur 25 Une isolation performante c est 3. Une enveloppe étanche à l air Quelques fois nous n avons pas besoin de réaliser un test d étanchéité à l air! Photo : Perline Courgey 26 13

14 Une isolation performante c est Dessin Hervé Nallet (L isolation thermique écologique) 4. Une enveloppe qui compose avec l inertie L inertie?? 27 Une isolation performante c est Dessin Hervé Nallet (L isolation thermique écologique) 4. Une enveloppe qui compose avec l inertie L inertie?? 28 14

15 Une isolation performante c est 4. Une enveloppe qui compose avec l inertie 1 er indicateur : Inertie (ou capacité thermique) intérieure 29 Une isolation performante c est Pour le confort d été, additionné 1 er bien entendu à une indicateur : Inertie (ou capacité thermique) intérieure possibilité de surventiler la nuit. 4. Une enveloppe qui compose avec l inertie Ext. Enduit Isolant Profondeur de pénétration Brique Platre Int. Radiation Conduction Capacité Thermique Intérieure, en Wh/m 2 K (ISO 13786) Convection Avoir des parements «lourds» de plusieurs cm, surtout si leur surface est rugueuse, est une réelle sécurité quant au confort d été mais également un gage de performance en hiver

16 .. Une isolation performante c est 4. Une enveloppe qui compose avec l inertie 2 éme indicateur : Capacité thermique totale (ou inertie de transmission), en Wh/m 2.K Capacité thermique totale Ext. Int. Radiation Conduction Convection Enduit Isolant Brique Platre 31 Une isolation performante c est 4. Une enveloppe qui compose avec l inertie 2 éme indicateur : Capacité thermique totale (ou inertie de transmission), en Wh/m 2.K Composer avec la CTT est particulièrement adapté pour les surfaces captrices (murs capteurs, fonds de serre et murs sud massifs). 32 Ext. Capacité thermique totale Enduit Isolant Brique Platre Int. Radiation Certains vendeurs d isolants insistent sur la contribution de leurs produits à déphaser le flux de chaleur. Conduction C est vrai, mais à l échelle d un bâtiment, cette contribution est ouvertement secondaire vis à vis de l incidence d une forte isolation, d une bonne étanchéité à l air, et de parements intérieurs lourds additionnés à une sur-ventilation nocturne. Convection 16

17 Une isolation performante c est 5. Une isolation pérenne... Sensibilité aux vieillissements Sensibilité aux tassements... Sensibilité aux insectes et aux rongeurs... Sensibilité au feu... Sensibilité à l eau, aux condensations Essai au feu (CSTB 2009) pour groupe scolaire. Système coffres bois isolés de paille 33 Une isolation performante c est 5. Une isolation pérenne... Sensibilité aux vieillissements Sensibilité aux tassements Sur ces sujets, si les caractéristiques propres au matériau comptent, c est également, voire plus :... Sensibilité aux insectes et aux rongeurs... Sensibilité au feu - la densité du produit mis en œuvre ;... Sensibilité à l eau, aux condensations - la possibilité de le fixer mécaniquement ; - le type et la qualité des parements ; Essai au feu (CSTB 2009) pour groupe scolaire. Système coffres bois isolés de paille - et la qualité de mise en œuvre, qui feront la différence

18 Et si nous étions plus ambitieux avec le souhait d une isolation qui serait «écologique»! 35 Isolation écologique!... Tentons une définition : - Une isolation qui génère des bâtiments confortables et économes, soit : - une isolation conséquente ; - sans pont thermique ; - sans inétanchéité à l air ; - qui compose judicieusement avec l inertie ; - une isolation pérenne ; - Une isolation qui permette des bâtiments sains ; - Une isolation qui utilise des «éco-matériaux»

19 Isolation écologique!... - Une isolation qui génère des bâtiments confortables et économes, soit : - une isolation conséquente ; - sans pont thermique ; - sans inétanchéité à l air ; - qui compose judicieusement avec l inertie ; - une isolation pérenne ; - Une isolation qui permette des bâtiments sains 37 Mais, quelles sont les principales sources de pollution de l air intérieur? 38 19

20 . Une isolation qui permettent des bâtiments «sains» Si la qualité de l air intérieur est liée au choix de matériaux, c est surtout vrai pour les matériaux de parement et de finition. RAPPEL n 1. Et le comportement des habitants, la présence d un garage non indépendant, le choix du mobilier et des produits d entretien sont de première importance comme la présence d une ventilation (hygiénique) efficace. ANALYSE DES RISQUES! RISQUES = gravité des dommages x probabilité Mais attention, si l aspect «sain» d un isolant peut être estimé secondaire pour l habitant, ce n est pas (du tout) le cas pour l artisan qui le met en œuvre. Fibres, COV, moisissures, métaux lourds Ce sujet est complexe et, si l étanchéité à l air des bâtiments est réelle, il n est qu indirectement lié aux choix des isolants Lisez les «fiches de sécurité», les étiquettes «émissions dans l air intérieur», et les publications de l INRS et de l AFSSET. 39 Isolation écologique!... - Une isolation qui génère des bâtiments confortables et économes, soit : - une isolation conséquente ; - sans pont thermique ; - sans inétanchéité à l air ; - qui compose judicieusement avec l inertie ; - une isolation pérenne ; - Une isolation qui permette des bâtiments sains ; - Une isolation qui utilise des «éco-matériaux»

21 C est quoi un «éco-matériau»?? Quel(s) indicateur(s) prendre? Comment les additionner? Quelle(s) base(s) de données utiliser? + =?? 41 Rappel : L urgence est de limiter drastiquement (et rapidement) nos émissions de Gaz à Effet de Serre (GES)! Samuel Courgey - Technicien référent, 42 Formateur, Auteur Académie de la terre 23 Mai

22 Bilan CO2 de 1m² de divers isolants pour une épaisseur correspondant Exemples à une résistance de Bilan thermique carbone*. de 5 m²k/w UF (unité fonctionnelle) : 1m² d une épaisseur correspondant à une résistance thermique de 5 m²k/w. D après Baubook (Vorarlberg/IBO Autriche). Voir diapo 60 Chènevotte brute Panneau de liège expansé Botte de paille Panneau fibres de bois denses Ouate de cellulose Laine de bois Laine de chanvre Laine de mouton Samuel Courgey - Technicien Unité référent, : kg CO2eq./UF Formateur, Auteur Académie de la terre 23 Mai 2012 Laine de coton recyclé Laine de verre Polystyrène expansé Panneaux de silicate de calcium Polyuréthane Laine de roche haute densité * Calcul réalisé 43 avec une durée de vie typique (DVT) de 50 ans Rappel! Consommation énergétique d un bâtiment sur sa vie entière Répartition des consommations d énergie. Maison existante moyenne / Climat français moyen 44 22

23 et si c est un bâtiment BBC utilisé par des habitants plutôt économes? * Répartition des principaux postes de consommation d énergie. Moyenne, d après études type ACV (Analyse du Cycle de vie) sur un bâtiment BBC, avec comportement économe des habitants. 45 et si c est un bâtiment BBC utilisé par des habitants plutôt économes? L énergie nécessaire à la construction d un bâtiment* économe type BBC peut aisément dépasser 30 à 50 années d énergie de fonctionnement. * «Energie grise» ou «Energie incorporée» * Répartition des principaux postes de consommation d énergie. Moyenne, d après études type ACV (Analyse du Cycle de vie) sur un bâtiment BBC, avec comportement économe des habitants

24 Exemples de Bilan énergie grise *. UF (unité fonctionnelle) : 1m² d une épaisseur correspondant à une résistance thermique de 5 m²k/w. D après Baubook (Vorarlberg/IBO Autriche). Voir diapo 60 Chènevotte brute Panneau de liège expansé Botte de paille Panneau fibres de bois denses Ouate de cellulose Unité : kwh/uf Laine de bois Laine de chanvre Laine de mouton Laine de coton recyclé Laine de verre Polystyrène expansé Panneaux de silicate de calcium * Calcul réalisé 47 avec une durée de vie typique (DVT) de 50 ans Polyuréthane Laine de roche haute densité Et si l on osait le développement durable? La définition du DD est proposée en 1987 par la commission mondiale de l environnement (rapport Brundland). Intensité sociale, valeur du travail 48 24

25 Et si l on osait le développement durable? La définition du DD est proposée en 1987 par la commission mondiale de l environnement (rapport Brundland). Le sujet «social» nous impose entre autre de répondre à la question de la répartition des richesses (sur un même territoire, au niveau planétaire ) On peut toujours espérer mais le DD semble lever des sujets trop peu consensuels pour que l on en fasse réellement. Le risque existe donc que l on reste encore longtemps avec majoritairement des effets Intensité d annonce sociale,! valeur du travail 49 L objectif minimum : Des bâtiments BBC! Rappel! Les clés du bâtiment «basse conso» Une addition de bons sens et de solutions optimisées Dessin AJENA d après MINERGIE Compacité, densité Ouverture au soleil / protections solaires Choix de parois et/ou parements int. lourds Ventilation ajustée (hygro B, double flux ) Isolation et vitrages très performants Enveloppe étanche à l air Ponts thermiques limités Optimisation des installations (Chauffage, Eau Chaude Sanitaire ) Utilisation d ENR, principalement pour l ECS (solaire, PAC) 50 25

26 L objectif minimum : Des bâtiments BBC! Dessin AJENA d après MINERGIE Les clés du bâtiment «basse conso» Compacité, densité Ouverture au soleil / protections solaires Choix de parois et/ou parements int. lourds Ventilation ajustée (hygro B, double flux ) Une addition de bons sens et de solutions optimisées Pour atteindre le niveau BBC, nul besoin de solutions d excellence mais il faut : - n oublier aucun point majeur ; - travailler finement la conception ; - maîtriser sur chantier le soin du détail... et, bien gérer la co-activité entre les divers intervenants. Isolation et vitrages très performants Enveloppe étanche à l air Ponts thermiques limités Optimisation des installations (Chauffage, Eau Chaude Sanitaire ) Utilisation d ENR, principalement pour l ECS (solaire, PAC) 51 Et avant de passer aux échanges, 3 rappels! 52 26

27 Premier rappel :. Ne pas oubliez que la première incidence environnementale dans le choix de construire est liée au lieu. Plus exactement, au bilan transport généré par le choix du lieu. 53 Deuxième rappel :. Pour un même bâtiment, selon le comportement des habitants, la consommation énergétique varie aisément du simple au double! Et ne pas oublier de se satisfaire de 100m 2 si 100m 2 suffisent 54 27

28 Troisième rappel :. N oublions pas que la finalité d un bâtiment n est pas d être une boite énergétiquement performante mais un espace agréable à vivre, pratique, beau 55 - Que sait-on? Où va t on? 1. Il faut diviser au minimum par 2 les consommations du secteur du bâtiment d ici 2050, et par 4 ses émissions de GES. 2. Cet immense chantier est une opportunité économique, climatique, environnementale et sociale. (on ne peut donc que regretter que les acteurs actuels n arrivent pas à l initier) 3. La majorité des acteurs estime que le niveau BBC, voire le niveau passif pour le neuf, est un premier repère pertinent. 4. Le temps et le soin à apporter lors des phases, «conception», «mise en œuvre», «gestion de chantier», (et «diagnostic» pour l existant), ne correspondent pas aux habitudes actuelles. Nécessité de sensibiliser, former et donner les moyens aux professionnels d assurer des prestations de qualité! 56 28

29 . Des pistes non encore (réellement) exploitées : 1. Transformer tout ou partie du mur sud en surface captrice (mur capteur, serre solaire, isolation translucide...) 2. Composer plus finement avec les parements intérieurs (surfaces laissées rugueuses, choix de matériaux hygroscopiques ) 3. Potentiel des matériaux inertiels, ou semi-isolants/semi inertiels (particulièrement pour le mur sud et les régions chaudes) 4. Composer plus finement avec la végétation, l aménagement des abords, de la parcelle 5. Potentiel des «super isolants» (isolants sous vide et aérogels) 6. Potentiel des récupérations de chaleur (sur eaux usées, sur air extrait généralement en addition d une PAC) 7. Utiliser des «éco-matériaux» (matériaux «puits d carbone» ), promouvoir les filières courtes (voire intégrer les notions du DD??) 57 Cinq ouvrages en référence :

30 ... Et, la minute de pub!... pub!... pub!... pub!... Merci de votre attention, et place aux échanges! Sauf mention contraire : - les photos sont d Arcanne, de Samuel l ouvrage Courgey «L isolation - Technicien thermique référent, écologique Formateur,» Auteur (éd. terre Académie vivante) de ou la d Internet terre 23 ; Mai les dessins sont d Arcanne ou de «L isolation thermique écologique» ( Sylvain Huiban ou Hervé Nallet) - les autres illustrations sont de l association Arcanne. 59 Caractéristiques des matériaux retenues pour calculs de la diapo 14, 43, Si la base IBO a été choisie pour de nombreuses raisons nous rassurant sur sa fiabilité et son objectivité, on peut néanmoins toujours en douter. Par exemple, on y voit un différentiel entre laines de verre et de roche inverse de celui repéré en France. Est-ce parce qu en Autriche la filière LdR est plus forte?? A suivre «Bilan CO2» et «Énergie grise» renseignés d après base de données IBO Autriche «Chènevotte» renseignée par analogie avec «botte de paille» ; «Laine de coton recyclé» par analogie avec «laine de lin». Définition retenue pour énergie grise : Énergie non renouvelable pour la (seule) phase «fabrication matériau» 30