COMPTE-RENDU ÉTUDE PHASE B

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1 «Eco-construction : Bâtissons notre avenir» COMPTE-RENDU ÉTUDE PHASE B Étude de cas de 6 réalisations étude réalisée avec le soutien de :

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3 Sommaire Sommaire...3 Objet...9 Contenu...9 Méthode...9 1)Le choix des maisons étudiées...9 2)Les analyses...10 C.Analyse architecturale...10 D.Descriptif technique...10 a)enveloppe (nature des matériaux, épaisseur) et choix constructifs...10 b)isolants, vitrages et couverture...10 c)équipements techniques (énergies renouvelables, ventilation,...) et performance...10 d)comportement des parois face au risque de condensation:...10 E.Bilan Carbone de la construction...10 F.Bilan de performance thermique théorique...11 G.Étude du comportement réel du bâtiment...12 a)mesures in situ de température et d'humidité...12 b)mesure des consommations...13 c)thermographie infra-rouge :...13 H.Santé dans la maison...13 a)mesure du radon :...13 b)mesure des champs électromagnétiques...14 Maison 1 : Ossature bois/ouate de cellulose I.Présentation du projet...22 II.Analyse architecturale )L implantation )Le plan de masse )Les volumes )La prise en compte des principes du bioclimatisme )Les souhaits et recherches des propriétaires...23 III.Descriptif technique )Les fondations )Les murs...24 A.La composition...24 B.Les risques de condensation dans la paroi ) Les planchers...28 A.Le plancher entre le sous-sol et le rez de chaussée...28 B.Le plancher entre le rez de chaussée et le premier étage )Les cloisons intérieures )La charpente et la toiture )L étanchéité à l'air )Le système de chauffage )La ventilation ) L eau chaude sanitaire )La gestion de l'eau / l assainissement...31 IV.Bilan Carbone des matériaux utilisés...32 V.Étude thermique théorique )La simulation dynamique...33 A.Les coefficients de performance de chacune des parois...33 a)le sol...33 b)les murs extérieurs...33

4 c)le plafond du rez de chaussée...33 d)le plafond du 1er étage...34 e)les cloisons intérieures...34 f)les portes et fenêtres...34 B.Calcul permettant de voir les besoins en énergie pour le chauffage de la maison en tenant compte des apports gratuits...34 a)les apports gratuits...34 b)les calculs...35 c)les résultats )L étiquette énergétique VI.Comportement du bâtiment en situation réelle )Le comportement thermique et hygrométrique )L analyse thermographique )La consommation d'énergie et d'eau...41 A.L eau...41 B.L électricité...42 C.Le chauffage...42 VII.Santé dans la maison )Les champs électromagnétiques ) Les concentrations en radon...43 VIII.Bilan...43 Maison 2 : Ossature bois/remplissage paille et fibre de bois I.Présentation du projet...46 II.Analyse architecturale )L implantation )Les volumes )La prise en compte des principes du bioclimatisme )Les souhait et recherche des propriétaires...48 III.Descriptif technique )Les murs...48 A.Les façades nord, est et ouest...48 a)la composition...48 b)les risques de condensation dans la paroi nord...49 B.La façade sud...51 a)la composition...51 b)les risques de condensation dans la paroi sud )Les planchers )Les cloisons )La charpente et la toiture )Le système de chauffage )La ventilation )L eau chaude sanitaire )La gestion de l'eau et l assainissement...55 IV.Bilan Carbone des matériaux utilisés...57 V.Étude thermique théorique )La simulation dynamique...58 A.Les coefficients de performance de chacune des parois...58 a)le sol...58 b)les murs extérieurs...58 c)le plafond...58 d)les cloisons intérieures...59

5 e)les portes et fenêtres...59 B.Le calcul permettant de voir les besoins en énergie pour le chauffage de la maison en tenant compte des apports gratuits...59 a) Les apports gratuits...59 b)les calculs...59 c)les résultats )L étiquette énergétique...61 Les émissions de gaz à effet de serre...61 L étiquette...62 VI.Comportement du bâtiment en situation réelle )Le comportement thermique et hygrométrique )L analyse thermographique )La consommation d'énergie et d'eau...65 A.L eau...65 B.L électricité...65 C.Le chauffage...65 VII.Santé dans la maison )Les champs électromagnétiques )Les concentrations en radon...66 VIII.Bilan...67 Maison 3 : Réhabilitation maison Torchis pan de bois I.Présentation du projet...70 II.Analyse architecturale )L implantation )Les volumes )La prise en compte des principes du bioclimatisme )Les souhait et recherche des propriétaires...72 III.Descriptif Technique )Les murs...72 A.La composition...72 B.Les risques de condensation dans la paroi )Les planchers )La charpente et la toiture )Le chauffage )La ventilation ) L eau chaude sanitaire )La gestion de l'eau / l assainissement...76 IV.Bilan Carbone des matériaux utilisés...78 V.Étude thermique par simulation dynamique )La simulation dynamique...79 A.Les coefficients de performances de chacune des parois...79 a)le sol...79 b)les murs extérieurs...79 c)le plafond...80 d)les cloisons intérieures...80 e)les portes et fenêtres...80 B.Le calcul permettant de voir les besoins en énergie pour le chauffage de la maison en tenant compte des apports gratuits...81 a)les apports gratuits...81 b)les calculs...81 c)les résultats )L étiquette énergétique...82

6 Les émissions de gaz à effet de serre...82 L étiquette...83 VI.Comportement du bâtiment en situation réelle )Le comportement thermique et hygrométrique )L analyse thermographique )La consommation d'énergie et d'eau...86 A. L eau...86 B.L électricité...86 C.Le chauffage...86 VII.Santé dans la maison )Les champs électromagnétiques )Les concentrations en radon...88 VIII.Bilan...88 Maison 4 : Reconstruction maison torchis pan de bois I.Présentation du projet...90 II.Analyse architecturale )L implantation )Les volumes )La prise en compte des principes du bioclimatisme )Les souhait et recherche des propriétaires...92 III.Descriptif Technique )Les fondations / le plancher bas )Les murs ossature bois )L isolation )Les parois...95 A.La composition...95 B.Les risques de condensation )La charpente et la toiture )Le chauffage et l eau chaude sanitaire )La ventilation )La gestion de l'eau / l assainissement...97 IV.Bilan Carbone des matériaux utilisés...98 V.Étude thermique par simulation dynamique )La simulation dynamique...99 A.Les coefficients de performance de chacune des parois...99 a)le sol...99 b)les murs extérieurs...99 c)les plafonds...99 d)les cloisons intérieures e)les portes et fenêtres B.Le calcul permettant de voir les besoins en énergie pour le chauffage de la maison en tenant compte des apports gratuits a)les apports gratuits b)les calculs c)les résultats )L étiquette énergétique Les émission de gaz à effet de serre L étiquette VI.Comportement du bâtiment en situation réelle )Le comportement thermique et hygrométrique )L analyse thermographique )La consommation d'énergie et d'eau...106

7 A.L eau B.L électricité C.Le chauffage VII.Santé dans la maison )Les champs électromagnétiques ) Les concentrations en radon Maison 5 : Construction neuve brique monomur VIII.Bilan I.Présentation du projet II.Analyse architecturale )L implantation )Le plan de masse )Les volumes )La prise en compte des principes du bioclimatisme )Les souhait et recherche des propriétaires III.Descriptif technique )Les fondations )Les murs A.Les façades est, ouest et sud (RDC) B.Les façades nord et est (étage) C.Les risques de condensation dans la paroi nord )Les planchers )Les cloisons intérieures )La charpente et la toiture )Le système de chauffage )La ventilation ) L eau chaude sanitaire )La gestion de l'eau / L assainissement IV.Bilan Carbone des matériaux utilisés V.Étude thermique par simulation dynamique )La simulation dynamique A.Les coefficients de performances de chacune des parois a)le sol b)les murs extérieurs c)les plafonds d)les cloisons intérieures e)les portes et fenêtres B.Le calcul permettant de voir les besoins en énergie pour le chauffage de la maison en tenant compte des apports gratuits a)les apports gratuits b)les calculs c)les résultats )L étiquette énergétique Les émissions de gaz à effet de serre L étiquette VI.Comportement du bâtiment en situation réelle )Le comportement thermique et hygrométrique )L analyse thermographique )La consommation d'énergie et d'eau A.L eau B.L électricité C.Le chauffage...127

8 VII.Santé dans la maison )Les champs électromagnétiques )Les concentrations en radon VIII.Bilan Maison 6 : Construction neuve paille I.Présentation du Projet II.Analyse architecturale ) L implantation ) Les volumes )La prise en compte des principes du bioclimatisme )Les souhait et recherche des propriétaires III.Descriptif technique )Les fondations )Les murs A.La composition B. Les risques de condensation )La charpente/la toiture )Le chauffage / L eau chaude sanitaire )La ventilation )La gestion de l'eau / L assainissement IV.Bilan Carbone des matériaux utilisés V.Étude thermique théorique )La simulation dynamique A.Les coefficients de performances de chacune des parois a)le sol b)les murs extérieurs c)le plafond du rez de chaussée d)les cloisons intérieures e)la toiture f)les portes et fenêtres B.Le calcul permettant de voir les besoins en énergie pour le chauffage de la maison en tenant compte des apports gratuits a)les apports gratuits b)les calculs c)les résultats )L étiquette énergétique Les émissions de gaz à effet de serre L étiquette VI.Comportement du bâtiment en situation réelle )Le comportement thermique et hygrométrique )L analyse thermographique )La consommation d'énergie et d'eau A.L eau B.L électricité C.Le chauffage VII.Santé dans la maison )Les champs électromagnétiques )Les concentrations en radon VIII.Bilan...149

9 . Objet Cette étude est la deuxième phase d'une étude globale qui, en recensant des constructions écologiques en Basse Normandie, vise à caractériser l'habitat écologique et identifier les freins et leviers du développement de ce type de constructions. Il s'agit, dans cette seconde phase d'étudier plus précisément six réalisations, soit 2 par département. Elle permet d analyser de façon approfondie les caractéristiques techniques, les choix des maîtres d'ouvrage ainsi que et les performances de ces maisons.. Contenu Chacune des six réalisations retenues a fait l'objet d'un «bilan» complet réalisé par l'arpe accompagnée d'experts extérieurs au projet lorsque nécessaire.. Méthode 1) Le choix des maisons étudiées Les constructions étudiées sont situées exclusivement sur le territoire bas-normand et sont conformes, pour tout ou partie, à la définition de l éco-construction que nous nous sommes fixés : Bâtiment conçu de manière globale visant à minimiser ses impacts sur l'environnement à chaque étape de sa vie. Ces constructions visent également l'amélioration du confort de vie et la santé des habitants et des professionnels intervenant sur le chantier. Les critères d'analyse se font au regard des critères du Développement Durable Elles ont été choisies dans un souci de représentativité des constructions recensées : année de réalisation, type de projet, type d'intervenants, techniques et matériaux mis en œuvre, localisation. Chaque réalisation a fait l'objet d'une visite initiale approfondie permettant de recueillir les informations disponibles sur la construction et son fonctionnement. Les maisons retenues sont : - une maison ossature bois remplissage ouate de cellulose (14), - deux maisons ossature bois remplissage paille (50 et 61), - une maison mixte brique monomur/ossature bois (50), - deux rénovations maisons pan de bois remplissage torchis doublage chaux/chanvre (14 et 61). 9

10 2) Les analyses Des analyses ou études ont été programmées sur chaque cas : C. Analyse architecturale Étude des choix architecturaux en lien avec les éventuelles contraintes architecturales locales, la volonté des propriétaires, les contraintes techniques liées à la mise en œuvre... Étude de la localisation et de l'orientation, prise en compte des principes du bioclimatisme. D. Descriptif technique a) Enveloppe (nature des matériaux, épaisseur) et choix constructifs. b) Isolants, vitrages et couverture c) Équipements techniques (énergies renouvelables, ventilation,...) et performance. d) Comportement des parois face au risque de condensation: Un des points clés de la pérennité de l'isolation mais aussi de la structure du bâti est la gestion de l'humidité dans les parois du mur ou du toit. L'humidité dont il est question est la vapeur d'eau générée d une part par les habitants, d autre part par la cuisine et la salle de bain. Il y a deux grandes stratégies afin de gérer la vapeur d'eau : - soit la maison est rendue complètement étanche grâce à un film pare-vapeur et l'humidité est évacuée via la ventilation. Le problème de cette solution vient du fait que la continuité du film pare-vapeur n'est jamais parfaite et il y a des risques accrus de condensation à ces points faibles. - soit on fait le choix d une paroi perspirante qui laisse passer l'humidité sous forme de vapeur d'eau sans qu'il y ait condensation. Pour cela les matériaux successifs, depuis l'intérieur vers l'extérieur, doivent avoir une capacité de plus en plus grande à laisser passer la vapeur d'eau. Les maisons écologiques optent principalement pour des parois perspirantes. Nous avons vérifié pour chaque type de mur que les conditions d'un bon fonctionnement des parois au regard de la vapeur d'eau étaient confirmées. Nous avons utilisé notamment pour cela l'outil réalisé par M. Courtin sur le site «IUT en ligne»1. Des logiciels de simulation dynamique de type WUFI permettraient d'avoir une mailleur appréciation de ces phénomènes. E. Bilan Carbone de la construction Un des objectifs de cette étude est de montrer l'impact de l'utilisation de matériaux écologiques dans les émissions de gaz à effet de serre (GES) d'une habitation. Nous nous sommes intéressés dans ce cas aux matériaux mis en œuvre dans la construction

11 La méthode utilisée s'appuie sur la méthode développée par l 'ADEME du Bilan Carbone Il existe 3 entrées pour évaluer les émissions de GES d'un bâtiment : - approche par les surfaces construites. Cette approche utilise une valeur moyenne d'émission de GES pour une surface donnée. - approche par la consommation du bâtiment qui considère que les émissions lors de la fabrication sont négligeables au regard des consommations durant la durée de vie du bâtiment ; - et l'approche plus fine par quantité de matériaux mis en œuvre. Les cas qui nous concernent sont particuliers et nous avons voulu démontrer leur spécificité. C'est donc la dernière solution que nous avons choisie. Le périmètre du Bilan Carbone réalisé comprend l'artificialisation du site et l'ensemble des matériaux de construction utilisés pour la mise hors d'eau et hors d'air du bâtiment (ne sont pas inclus le second œuvre : électricité, plomberie, décoration habillage). Une des difficultés de cette méthode est de pouvoir trouver les facteurs d'émission les plus justes possibles pour chaque matériau. La base de donnée officielle est la base INIES, mais nous n'y trouvons quasiment aucun des matériaux qui ont été utilisés pour les constructions que nous avons choisies. Les données les plus exhaustives et les plus sérieuses, que nous avons pu récupérer sont issues du logiciel COCON 2 qui lui même puise ses sources des meilleures références européennes dans ce domaine. Pour certains cas il s'agit de références constructeurs qu'il faut adopter avec les précautions d'usages. Nous n'avons pu prendre en compte l'impact des transports sur ces matériaux. En effet la provenance du bois était très diverse et souvent pas connue avec certitude. Néanmoins dans la majorité des cas les propriétaires avaient le souci d'utiliser des matériaux de proximité voir très proche (par exemple terre ou paille issues de la commune même de la construction). Nous avons tenté d évaluer le nombre d'années de chauffage que le stockage du carbone dans les matériaux représente. A partir du résultat fourni par le Bilan Carbone des différentes maisons, nous avons calculé le nombre d'années de chauffage neutralisées en rapprochant le stockage équivalent CO2 dans les matériaux, avec les émissions annuelles de gaz à effet de serre engendrés par le fonctionnement de la maison. F. Bilan de performance thermique théorique Afin d'évaluer le comportement de la maison tout au long de l'année, évaluer les apports gratuits et déterminer les besoins de chauffage nous avons choisi de réaliser des simulations thermique dynamique. Ces études ont été réalisée par M. Pithois du bureau d'études Pithois Conseil à l'aide du logiciel Pléiades+ COMFIE. Les données utilisées pour les températures de consigne d'hiver sont celles que nous avons relevées avec les sondes températures, au moins au niveau de la pièce principale. Les éléments constructifs sont ceux qui nous ont été donnés par les maîtres d'œuvre. Il nous a manqué parfois certains éléments notamment pour les huisseries, ou le renouvellement d'air. Le logiciel nous permet d'approcher les besoins énergétiques théoriques à chaque instant de l'année et de la journée, de calculer les déperditions du bâtiment, les apports gratuits notamment ceux 2 11

12 générés par la conception bioclimatique, d'évaluer le confort d'été. L'étiquette énergétique a été calculée à partir des résultats du logiciel de calcul thermodynamique et n'a pas de valeur contractuelle puisque la méthode 3CL n'a pas été utilisée. Les consommations prennent en compte les besoins globaux (chauffage, eau chaude sanitaire et éclairage). Ils sont rapportés à la surface habitable. Les consommations sont exprimées en énergie primaire ; les facteurs de correction utilisés sont : - énergie bois : 0,6 - gaz : 1 - électricité : 2,58 Le calcul des émissions de gaz à effet de serre a été réalisé en appliquant les différents coefficients d'émissions à chaque consommation d'énergie : - contenu CO2 du kwh électrique (3). Nous avons choisi la méthode de calcul basée sur le contenu moyen par usage, sur la base de l'historique, à savoir : Chauffage 180 g CO2/kWh Eclairage 100 g CO2/kWh Usages intermittents 60 g CO2/kWh Usage en base 40 g CO2/kWh - contenu CO2 du kwh gaz : 234 g CO2/kWh - contenu CO2 du kwh bois : 13 g CO2/kWh G. Étude du comportement réel du bâtiment a) Mesures in situ de température et d'humidité Afin de comprendre le comportement hygrothermique de chaque maison, nous y avons placé 2 sondes «température et humidité», une à l'extérieur (au nord) et une à l'intérieur dans la pièce de vie. Les données ont été enregistrées toutes les ½ heures pendant une durée minimum de 2 mois en période de chauffe. Ces mesures nous renseignent sur l'inertie thermique du bâtiment, sa régulation, ainsi que sur les habitudes de vie des habitants. Les mesures d'humidité permettent d'évaluer le confort hygrothermique. Il est communément admis que la zone de confort hygrothermique se situe entre 40 % et 65 % d'humidité relative. Le graphique ci-dessous3 nous montre les zones de confort en fonction de la température ambiante. Ces mesures nous renseignent donc également sur la qualité de l'air intérieur. 3 extrait de l'article de R. Fauconnier "L'action de l'humidité de l'air sur la santé dans les bâtiments tertiaires" paru dans le numéro 10/1992 de la revue Chauffage Ventilation Conditionnement 12

13 1.Zone à éviter vis-à-vis des problèmes de sécheresse. 2.et 3 : Zones à éviter vis-à-vis des développements de bactéries et de micro-champignons. 3.Zone à éviter vis-à-vis des développements d'acariens. 4.Polygone de confort hygrothermique b) Mesure des consommations Les consommations sont évaluées sur facture lorsque cela est possible (eau, électricité, gaz, bois granulé). Pour la consommation du bois bûches, les quantités sont évaluées par les propriétaires. Lorsque cela est possible nous différencions la part des consommations d'énergies en fonction des usages. Les différentes consommations des familles sont comparées entre elles. c) Thermographie infra-rouge : La thermographie infra-rouge nous permet d'identifier les différents points froids d'une pièce. Ils mettent en évidence les zones où des risques de condensation peuvent apparaître ; ils montrent les différents défauts d'étanchéité, ainsi que des défauts de mise en œuvre. H. Santé dans la maison Outre la qualité de l'air ambiant liée à l'hygrométrie, nous avons choisi de mesurer 2 indicateurs complémentaires de la qualité de l'air : les émissions de Radon ainsi que les champs électro magnétiques. a) Mesure du radon : Afin de s'assurer de la bonne qualité sanitaire des bâtiments, des mesures de radon ont été réalisées dans chacune des habitations. Le radon est un gaz radioactif naturel qui provient de la transformation de l'uranium et du radium présents dans la croûte terrestre. Il est présent partout sur la surface de la planète, mais sa concentration varie d'un endroit à l'autre. On le retrouve notamment sur les terrains granitiques ou volcaniques. 13

14 Bilan de 1982 à 2000, campagne nationale de mesure de la radioactivité naturelle dans les départements français - IPSN /DPHD-SEGRLEADS : Bilan du 01 Janvier 2000 Le radon peut s infiltrer à travers une dalle poreuse, une fissure ou par le passage mal colmaté d une canalisation, et se trouver piégé à l intérieur d un bâtiment insuffisamment ventilé, où il va s accumuler. Plus dense que l air, sa concentration est donc plus élevée au rez-de-chaussée qu au premier étage, surtout dans les pièces en contact direct avec le sol. De nombreux facteurs influent sur la concentration en radon : la nature des sols, les conditions météorologiques (température, pression, humidité, vent), les caractéristiques de construction, l occupation et le mode de vie des occupants. Dans la région Basse Normandie, la zone la plus propice à la présence de radon dans les habitations se situe dans un triangle formé par les villes de Falaise, Saint Lô et Avranches. Cependant, même en dehors de ces régions à risque, le radon peut être présent car sa propension à s infiltrer est directement liée à la nature géologique du sol et peut différer localement selon la présence de failles. Dans le cadre de cette étude il est intéressant de s'assurer de la perméabilité au radon des dalles sur terre plein. Il est également intéressant d'estimer l'impact de l'installation d'un puits canadien. Dispositif de mesure utilisé Pour ces mesures nous nous sommes placés dans les conditions de la norme NF M Néanmoins les mesures ne sont données qu'à titre indicatif car il n'existe pas de réglementation pour les habitations existantes. La seule réglementation concerne les établissements recevant du public, le seuil maximum est fixé à 400Bq/m3,nous avons pris cette valeur comme référence. Deux films détecteurs Kodak LR115 ont été déposés dans chaque habitation, généralement un dans la pièce de vie principale et un dans une chambre pendant une durée de 2 à 4 mois. Les détecteurs ont ensuite été analysés par l'acro (Association pour le Contrôle de la Radioactivité dans l'ouest). b) Mesure des champs électromagnétiques Une onde électromagnétique est l association d un champ électrique et d un champ magnétique perpendiculaires entre eux et à la direction de la propagation. Une onde électromagnétique se caractérise par sa longueur d onde et par sa fréquence qui est son nombre de périodes par secondes. 14

15 Sa vitesse de propagation est de km par seconde. Les ondes électro magnétiques se divisent entre : - les rayonnements ionisants qui ont assez d énergie pour ioniser la matière ; - les rayonnements non ionisants dont l énergie n est pas suffisante pour ioniser la matière. L électricité industrielle et domestique se situe dans la classification des rayonnements non ionisants sous la dénomination d ELF extrêmement basse fréquence entre 1 et 3000 Hertz. En France la fréquence du courant domestique est de 50 Hertz. Dans cette plage de fréquence, nous utilisons l expression Champs Electro Magnétique C.E.M. Dans cette étude les champs électriques et les champs magnétiques sont mesurés séparément. Les champs électromagnétiques (CEM) de 50 Hz sont générés par les appareils, les installations, les lignes électriques. Ils sont donc fréquents dans notre environnement quotidien. Le champ électrique existe chaque fois que des charges électriques sont présentes. Le champ électrique est proportionnel à la tension qui en est la cause ; son unité de mesure est le volt par mètre (V/m) Le courant continu génère des champs électriques de sens constant. Nous vivons dans un champ électrique naturel de 150 V/m qui par temps d orage peut atteindre plusieurs dizaines de milliers de volts. Ce champ électrique est de sens constant à l opposé du champ électrique généré par le courant électrique alternatif du réseau. Dans une ligne électrique domestique c est le fil de phase qui est la source du champ électrique. Les structures de la construction parcourues par des réseaux électriques peuvent émettre plus ou moins de champs électriques selon leur conductivité et ou leur liaison plus ou moins bonne à la terre. Le champ magnétique est généré par le courant alternatif et en présente les mêmes variations. Le courant de nos installations électriques est alternatif et de fréquence 50 Hz. Le champ magnétique qu il génère est donc un champ magnétique variable de fréquence 50 Hz Parce qu il est variable, il induit des courants électriques dans tout corps conducteur d électricité donc dans les êtres vivants. Il est émis par un courant alternatif et par des appareils qui comportent des bobinages dans lesquels circule un courant alternatif. Il est proportionnel à l intensité du courant. L unité utilisée fréquemment est le milli gauss ( mg). On emploie aussi le micro tesla (µt) et le nano tesla (nt) 1µT = 1000 nt = 10 mg Les champs magnétiques induits par les bobinages, transformateurs, moteurs, ballasts ferromagnétiques sont intenses. Ces champs s atténuent avec l éloignement par rapport à la source. Ils traversent la plus part des matériaux sans être atténués. Les matériaux de construction n arrêtent et n atténuent pas les valeurs des champs magnétiques. Norme appliquée en France Celle-ci est publiée par la Commission Internationale de Protection Contre les Rayonnements Non Ionisants (ICNIRP) dans «le Guide provisoire pour l établissement de limites d exposition aux champs électriques et magnétiques aux fréquences de 50/60 hertz». Cette «norme» reprend la recommandation publiée le 30juillet 1999 par la Commission Européenne. Elles ont été établies en fonction des effets immédiats des courants induits dans l organisme par le 15

16 champ électrique et magnétique. Les valeurs à ne pas dépasser recommandées y sont les suivantes : V/m pour le champ électrique ; mg pour le champ magnétique. Il est toutefois précisé dans le guide que ces valeurs ne sont pas adaptées aux expositions de longue durée. De nombreux états dans le monde fixent et appliquent des normes différentes En Suède une norme TCO 03 fixe les limites des champs électriques et magnétiques émis par les ordinateurs à 50 cm de l écran : - Domaine des ELF (extrêmement basses fréquences) : inférieur à10v/m pour le champ électrique inférieur à 2 mg pour le champ magnétique - Domaine des VLF (très basses fréquences) : inférieur à 1 V/m pour le champ électrique inférieur à 0,25 mg pour le champ magnétique Seuils d expositions de référence : Les valeurs retenues par la norme TCO 03 font référence à de nombreuses études scientifiques qui montrent qu au dessus de 2 milligauss pour le champ magnétique et de 10 V/m pour le champ électrique des risques pour la santé peuvent apparaître. Les résultats d études épidémiologiques et d études de cas de personnes perturbées ont abouti à un consensus entre les professionnels concernés par les risques liés aux expositions CEM. Ils ont permis de fixer les limites des valeurs d exposition à 5V/m pour le champ électrique et 0,5 mg ou 50 nt pour le champ magnétique. Ce sont les valeurs qui sont retenus pour cette étude de cas La prise de terre Élément indispensable et obligatoire d une installation électrique, elle assure la fonction de sécurité contre les risques d électrocution, associée à un interrupteur différentiel de 30 ma. La prise de terre d une installation doit être conforme à la norme NF C et doit avoir une résistance au plus égale à 100 ohms. Reliés à la prise de terre, les champs électriques diffusés par les structures métalliques d un bâtiment sont neutralisés. Il est possible de fixer la valeur de la prise de terre pour neutraliser les champs électriques et les tensions parasites sur une installation conforme à la NF C Le courant de fuite est au maximum d une valeur de 20 ma sur une installation équipée d un dispositif différentiel de 30 ma qui se déclenche à cette valeur. Conditions des mesures de CEM réalisées : Appareil de mesure de CEM utilisé : analyseur Gigahertz ME 3030 B (ne mesure pas le champ naturel terrestre). Les mesures sont réalisées à une distance de 40 cm des points de distribution (une prise, une ampoule, etc.) après une mesure générale. Dans les chambres les valeurs indiquées sont celles mesurées en tête de lit, appareils de chevet débranchés. 16

17 Appareil de mesure de terre utilisé : CATHOM tm NG Les valeurs cibles retenues dans le cadre de l'étude sont: : 5 V/m champs électrique E : 50 n T champs magnétique M : 50 Ω résistance de la terre de l installation Les mesures ont été réalisées par M. Michel Bioux, électricien. 17

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19 LES ÉTUDES 19

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21 Analyse d'une maison en ossature bois isolée en ouate de cellulose dans le département du Calvados 21

22 I. Présentation du projet Maison individuelle Commune Mesnil Clinchamps (14) Procédé constructif Maison ossature bois remplissage ouate de cellulose SHON 189 m² Achèvement des travaux juillet 2009 Architecte Atelier 970 St Marie des Champs (76) Maitrise d'œuvre Société 3DEB Occupation 2 à 5 personnes II. Analyse architecturale 1) L implantation La maison est située sur la commune de Mesnil Clinchamps dans le sud-ouest du Calvados. La maison est implantée sur une parcelle de 3500 m² en pente du nord-ouest vers le sud-est. Le tissu urbain local du quartier est très aéré. Les constructions environnantes sont un mélange de constructions récentes et anciennes. Il s'agit d'une construction en R+1 avec combles non aménageables, d'une SHON de 189 m². La structure est en ossature bois sur sous sol total en maçonnerie traditionnelle de parpaings. 22

23 2) Le plan de masse 3) Les volumes La maison est composée de 3 niveaux (sous-sol, rez de chaussée, étage) de 103m² chacun. Les volumes sont très compacts ; la forme de la maison au sol est presque carrée : 9 m x 11 m. Le rez de chaussée est coupé dans le sens nord/sud, les pièces de vie étant situées au sud et la chambre et salle de bain au nord. A l'étage, le bureau est placé côté sud et les chambres en pignon est et ouest. Les combles ne sont pas aménagés, et la toiture a une pente de 30. 4) La prise en compte des principes du bioclimatisme Le bâtiment tient compte des principes du bioclimatisme ; il est orienté plein sud avec de larges baies vitrées permettant un maximum d'apports solaires gratuits. Les ouvertures côté nord sont réduites : une porte d'entrée qui donne sur un sas et 5 ouvertures de taille réduite (0,45m x 0,5m) La forme compacte du bâtiment est celle qui permet d'avoir le meilleur ratio volume intérieur / surface extérieure, et donc le moins possible de déperditions pour un volume donné. 5) Les souhaits et recherches des propriétaires L'objectif des propriétaires était de démontrer la faisabilité d'une maison à très faible consommation d'énergie grâce à une isolation renforcée et des équipements techniques haut de gamme. L'accent est également porté sur l'utilisation de matériaux sains d'origine naturelle. 23

24 III. Descriptif technique 1) Les fondations Le sous-sol construit en bloc de parpaings repose sur une semelle filante en béton armé Photos fondations 2) Les murs A. La composition Le mur ossature bois est composé de l'extérieur vers l'intérieur : - d'un bardage Mélèze ép. 21 mm cloué sur lattage en sapin ép.25mm ; - d une isolation extérieure en panneaux de fibres de bois paraffinées à usage de pare-pluie ép. 25mm ; - d un panneau OSB de contreventement ép. 10mm ; - d une ossature primaire en sapin section 145 x 45 ; - d une ossature secondaire en sapin 70 x 45 ; - d une isolation en ouate de cellulose insufflée de 215 mm ; - d un frein vapeur ; - d un lattage 45 mm ; - panneaux Fermacell Panneau OSB Panneaux fibres de bois Bardage mélèze Shéma 1: mur extérieur vu depuis l'extérieur 24

25 Ossature primaire Ossature secondaire Ouate de cellulose Frein vapeur Fermacell Schéma 2: mur extérieur vu depuis l'intérieur L'ossature bois a été livrée en panneaux préfabriqués. Photos : montage ossature et bardage 25

26 B. Les risques de condensation dans la paroi Le mur est composé de couches successives, de l'intérieur vers l'extérieur : Matériau Épaisseur (m) Résistance relative µ Diffusion de vapeur Sd=µ X e Fermacell 0, ,13 Lame d'air 0, ,045 Frein vapeur 0, Ouate de cellulose 0,215 0,5 0,1075 OSB 0, ,4 Fibre de bois 0, ,0125 Lame d'air 0, ,025 Bardage 0, ,735 Une étude de cette paroi grâce au diagramme de Glaser (voir graphique suivant) nous indique qu'il n'existe pas de risques de condensation à l'intérieur de la paroi. Un risque peut apparaître sur le bardage extérieur mais la présence d'une lame d'air ventilée évite une altération éventuelle du matériau. 26

27 Diagramme de Glaser du mur extérieur 27

28 3) Les planchers A.Le plancher entre le sous-sol et le rez de chaussée Carrelage Fermacell Frein vapeur Ouate de cellulose Poutre en I La sous face plafond du sous-sol est constituée de panneaux OSB vissés sur la membrure basse des poutres en I. Les poutres en I ont une âme de 320 mm, remplie en ouate de cellulose. B.Le plancher entre le rez de chaussée et le premier étage OSB 18 mm Ouate de cellulose Poutre en I Fermacell OSB 10 mm Le plancher est composé de bas en haut: - d'un Fermacell plafond ; d un lattage de 70mm permettant de passer les réseaux ; de poutres en I de 295mm ; d une plaque OSB de 10 mm sur la membrure basse des poutres en I ; d un remplissage ouate de cellulose ; de dalles de plancher OSB de 18 mm. 28

29 4) Les cloisons intérieures Les cloisons intérieures sont composées d'une ossature porteuse en sapin non traité de section 70 x45, un remplissage pour l isolation phonique en panneaux de fibre de bois de 60 mm, un parement des 2 faces en Fermacell. 5) La charpente et la toiture La charpente est réalisée en fermettes industrielles. De bas en haut le plafond du grenier est composé : - d'un plafond en Fermacell de 10 mm ; - d un lattage 70 x 45 ; - d un frein vapeur ; - d un remplissage ouate de cellulose soufflée pour une épaisseur de 450 mm. La couverture est composée de bas en haut : - d'un film pare pluie ; - d un lattage contre lattage en sapin ; - d une couverture en ardoise naturelle d'espagne. 6) L étanchéité à l'air L'étanchéité à l'air est assurée sur toute la paroi de la maison par le frein vapeur. Aucun test d'étanchéité n a été réalisé. Les gaines électriques et boitiers sont étanches à l'air. Photo câbles électriques étanches à l'air 29

30 7) Le système de chauffage Comme nous le verrons dans l'étude thermique, les besoins en chauffage de cette maison sont très faibles. Ils sont assurés uniquement par un poêle à granulés d'une puissance de 8 kw. Le poêle à granulés est équipé d'un thermostat. 8) La ventilation La ventilation est assurée par une VMC double flux couplée à un puits canadien. L'échangeur de chaleur de la VMC a un rendement supérieur à 90%. Le collecteur du puits canadien a une longueur de 50 m et un diamètre de 200 mm. Il est enterré entre 1,8 m et 2,5 m de profondeur. Un bypass permet, en fonction des besoins et des températures, de choisir l'arrivée d'air en prise directe ou en sortie de puits. Les bouches d'extraction réparties dans les pièces de vie permettent de distribuer la chaleur. Schéma de fonctionnement puits canadien (source Hélios) Départ VMC double flux Echangeur VMC 30

31 9) L eau chaude sanitaire L'eau chaude sanitaire est produite par 3 capteurs solaires thermiques pour une surface totale de 7 m², reliés à un ballon de stockage de 500 litres. Le système est auto vidangeable en cas de gel. Le complément est fourni par une résistance électrique. Photo ballon de stockage eau chaude sanitaire 10) La gestion de l'eau / l assainissement La maison est équipée d'un système de récupération d'eau de pluie. L'eau est stockée dans 2 cuves en béton de 5 m3. Cette eau alimente les toilettes et la machine à laver. 31

32 IV. Bilan Carbone des matériaux utilisés Sol/ Terrassement kgeqco2 Fondation/ Dalle kgeqco2 Plancher bas kgeqco2 Plancher Murs/ Toiture/ intermédiaire Ossature bois Charpente kgeqco2 kgeqco2 kgeqco2 Menuiseries intérieures kgeqco2 Cloisons kgeqco2 Artificialisation 3708 / emprise du bâtiment 3708 Matériaux Minéraux crus 980 Matériaux minéraux cuits Matériaux industriels 3,5 Matériaux organiques Total 3708 Total en kgeqco ,5 1387, Bien que l'on ait utilisé pour les fondations et la cave des matériaux couteux en énergie grise, le bilan carbone global des matériaux utilisés pour la construction du bâtiment est bon. Au total ils ont stocké plus de 8 tonnes équivalent CO2. Ce stockage provient de l'utilisation massive de matériaux d'origine organique (bois pour l'ossature et la charpente), mais aussi de matériaux provenant du recyclage (ouate de cellulose). A noter que les fondations et la cave impactent fortement le bilan carbone. Équivalent années de chauffage évitées Les besoins en énergie utile sont de 5670 kwh (voir page 28). Pour le système de chauffage de référence cela représente 5906 kwh soit 1,24 tonnes de CO2 Les matériaux de construction de la maison ont permis de stocker l'équivalent de 6 années de chauffage. 32

33 V. Étude thermique théorique 1) La simulation dynamique A. Les coefficients de performance de chacune des parois a)le sol Composition Plancher bois RDC Mesnil Clinchamps Caractéristiques Ep Panneau OSB Ouate de cellulose CELLISOL Soufflage Panneau OSB λ MV CS U R , Total Rappel RT 2005 : R 2 b)les murs extérieurs Composition Mur OB mesnil clinchamps Caractéristiques Ep λ MV CS U R Bois léger Fibre de bois Panneau OSB Ouate de cellulose ,78 Lame d'air > 1.3 cm ,02 Fermacell Total Rappel RT 2005 : R 2,3 c) Le plafond du rez de chaussée Composition Plancher bois intermédiaire Mesnil Clinchamps Caractéristiques Ep Fermacell Ouate de cellulose CELLISOL Soufflage Panneau OSB Total λ MV CS U R , ,52 33

34 d)le plafond du 1er étage Composition Plancher bois haut Mesnil Clinchamps Caractéristiques Ep λ MV Fermacell Lame d'air 9 0, Ouate de cellulose CELLISOL Soufflage CS 650 U R Total ,55 Rappel RT 2005 : R 4,5 e)les cloisons intérieures Composition Mur int OB Mesnil Clinchamps Caractéristiques Ep λ MV CS U R Placoplatre BA Ouate de cellulose Placoplatre BA Total f) Les portes et fenêtres Nom Coeff U en W/(m².K) Porte bois extérieure 5.00 Porte bois intérieure 2.00 Nombre vitrages Nom Fenêtre triple vitrage 3 Facteur solaire vitrage % (incidence 0 ) Coeff U partie vitrée (W/ (m².k)) Ratio vitrage Coeff U partie non vitrée (W/ (m².k)) Coeff Uw moyen (W/(m².K)) Facteur Solaire moyen Rappel TR 2005 : - Ug : 2 - Uw : 2.3 B. Calcul permettant de voir les besoins en énergie pour le chauffage de la maison en tenant compte des apports gratuits a) Les apports gratuits - Apports métaboliques (80 Watts par personne). - Apports solaires (passif). - Apports dissipés (appareils). 34

35 b) Les calculs La méthode de simulation thermique dynamique va produire 3 résultats : - Besoins en énergie par rapport à la construction. - Calculs des apports gratuits. - Besoins thermiques nets. (Energie utile) Ces calculs permettent de dimensionner les installations sans les surdimensionner afin d optimiser leur fonctionnement. Besoins en énergie utile en kwh Besoins en énergie finale en kwh Consommation en kwhef/m2/an (80% de rendement) 30 Puissance en W

36 c) Les résultats BESOIN GLOBAL (CHAUFFAGE +EAU CHAUDE SANITAIRE + AUXILIAIRES) Surface hors œuvre nette (SHON) 189 m2 Chauffage bois Energie utile 4536 kwh Energie finale (rendement 80 %) 5670 kwh Energie primaire (facteur 0.6) 3402 kwh Soit par m2 SHON 18 kwh/m2/an Eau chaude sanitaire (30 l / pers/700 kwh) Energie finale 2800 kwh Energie solaire (50 %de rendement) 1400 kwh Energie primaire (facteur 2.58) 3612 kwh Soit par m2 SHON 19,1 kwh/m2/an Eclairage Energie finale 120 kwh Energie primaire 310 kwh Soit par m2 SHON TOTAL des consommations énergétiques prévisionnelles 1,6 kwh/m2/an 38,7 kwh/m2/an (énergie primaire) Les performances thermiques théoriques sont donc très bonnes puisque la consommation énergétique se situe au niveau d'une maison BBC. 2) L étiquette énergétique Les émissions de gaz à effet de serre générées par cette consommation sont de 205,8 kg soit 1,1 kg par m². 36

37 Ces données permettent de classer le bâtiment en classe A pour la consommation d'énergie et en classe A pour les émissions de gaz à effet de serre. Cette étiquette peut différer de celle d un Diagnostic de Performance Énergétique (DPE). Elle n a pas valeur contractuelle car elle est établie d après les calculs issus du logiciel Pléiades+Comfie et non d après la méthode de calcul conventionnelle ( 3CL). 37

38 VI. Comportement du bâtiment en situation réelle 1) Le comportement thermique et hygrométrique Evolution des températures intérieures et extérieures du 9 au 14 janvier 24 Température en C Température intérieur Température extérieure /01/10 00:00 10/01/10 00:00 11/01/10 00:00 12/01/10 00:00 13/01/10 00:00 14/01/10 00:00 15/01/10 00:00 Date Graphique 1 L'analyse de ce graphique nous montre que la température intérieure est comprise entre 19 C et 24 C. On observe une bonne stabilité à l'intérieur de cette plage. Le pic observé le 13 janvier correspond à une période ensoleillée ; les apports solaires gratuits font alors dépasser la valeur de consigne. Les variations relativement importantes autour de la valeur de consigne peuvent entrainer un inconfort lié à la faible inertie du bâtiment et à la précision de la régulation du thermostat. Nous avons pu étudier l'évolution de la température pendant une période sans chauffe lors de l'absence des propriétaires. La température intérieure est passée de 19,5 C à 15 C en 16 heures soit 0,28 C par heure. L'hygrométrie du bâtiment (graphique 2) est relativement stable ; son amplitude varie de 36 % à 48 % d'humidité relative et est majoritairement proche des 40 % HR. Ce faible taux d'humidité participe au confort intérieur ; il évite tout risque de condensation sur des parois froides et le développement de micro-organismes. 38

39 Evolution de l'humidité relative du 9 au 14 janvier Humidité relative en% /01/10 00:0010/01/10 00:0011/01/10 00:0012/01/10 00:0013/01/10 00:0014/01/10 00:0015/01/10 00:00 date Graphique 2 2) L analyse thermographique L'analyse thermographique fait apparaître plusieurs points froids au niveau du plafond dus à des ponts thermiques au niveau des menuiseries extérieures, ainsi qu'un pont thermique au niveau du sous sol. Photo 1 : défaut d étanchéité sur une menuiserie 39

40 Photo 2 : pont thermique au niveau du sol Photo 3 : défaut d'isolation de l'escalier au dessus du sous sol Photo 4 : Défaut d'isolation porte intérieure donnant sur sous-sol 40

41 Photo 5 : pont thermique au niveau du plancher 3) La consommation d'énergie et d'eau A. L eau Dates Consommation d'eau en m3 1er juillet au 31 décembre , Consommation totale : 45, er janvier au 30 mai 2010 Consommation par jour en litres Eau de ville : 27, Eau de pluie : 18, La consommation annuelle d'eau est d'environ 113 m3 soit environ 37m3/hab. La consommation d'eau moyenne par habitant dans une commune rurale est d'environ 110 l / jour soit environ 40 m3/an. Il n'est pas facile d'établir de comparaisons car l'occupation du logement est variable la semaine et le week-end. On peut néanmoins estimer que la consommation de la famille en eau est dans la moyenne nationale. A compter du 1er janvier 2010 la cuve de récupération d'eau de pluie a été mise en service. Cette cuve alimente les toilettes et le lave linge. Cette installation permet d'économiser annuellement environ 45 m3 d'eau de la ville. 41

42 B. L électricité Dates Consommation électrique en kwh Consommation électrique du chauffe eau solaire Consommation électrique totale en kwh / jour Consommation électrique hors chauffe eau en kwh jour 8,1 8,1 1 juillet au 15 octobre octobre 2009 au 1er mars ,7 8,7 1er mars au 30 mai ,4 Information complémentaire : la consommation annuelle de la VMC est évaluée à 525 kwh. Ces informations nous permettent de tirer plusieurs enseignements : la consommation électrique annuelle estimée est d'environ 3700 kwh soit 9546 kwhep, la consommation hors chauffe eau est d'environ 3000 kwh dont 525 kwh pour la VMC. Le chauffe-eau solaire couvre plus de 75% des besoins annuels estimés par le calcul. C. Le chauffage Le chauffage de l'habitation est assuré uniquement par le poêle à granulé. La période de chauffe s'est étendue du 7 novembre 2009 à fin mars La consommation de granulés de bois a été de 525 kg sur cette période soit 2625 kwh c est à dire beaucoup moins que la prévision théorique de 4536 kwh. Cette différence vient de l'apport du puits Canadien. Si le poêle a un rendement de 80%, cela correspond à 1969 kwh d'énergie primaire. La consommation totale d énergie primaire est donc de kwhep dont 1354 kwhep pour la seule VMC. VII. Santé dans la maison 1) Les champs électromagnétiques L installation électrique de cette maison en bois est réalisée sous forme de pieuvre au gainage ICTA 3422 blindé de chez FLEX-A RAY. Le blindage intérieur de la gaine est inter connecté pour obtenir une continuité électrique. Celui-ci est relié à la terre de l installation au tableau de répartition. Valeur de la prise de terre : R = 33 Ω Il n y a pas ni ligne aérienne ni poste de transformation extérieur susceptibles d induire des CEM. 42

43 La mesure hors tension, fait apparaitre qu il n existe pas de source extérieure de CEM. Séjour Coin cuisine Chambre 1 Chambre Champ électrique (V/m) Chambre Chambre Salle de Salle de 3 4 bain 1 bain Champ magnétique (n T) Conclusion : Les valeurs de champs électriques sont conformes à celles d une installation réalisée en gaine blindée. 2) Les concentrations en radon Les mesures de radon font apparaître une activité de 97 +/- 14 Bq/m3 dans le salon et 29 +/- 7 Bq/m3. Ces valeurs sont largement inférieures au seuil règlementaire de 400 Bq/m3 au delà duquel des préconisations sont nécessaires pour les lieux ouverts au public. (voir chapitre introduction sur le radon) VIII. Bilan Cette maison en ossature bois et remplissage ouate de cellulose présente de très bonnes performances thermiques puisque sa consommation théorique est de 38,7 kwhep/an/m2. Elle possède des équipements performants : VMC double flux, puits Canadien, triple vitrage, récupération d'eau de pluie. Son unique source de chauffage est un poêle à granulés. Le bilan carbone de la maison est bon même si la construction d'un sous sol complet pénalise ce bilan. La maison est saine au regard du taux d'hygrométrie, de la concentration en radon ainsi que des champs électromagnétiques. 43

44 44

45 Analyse d'une maison ossature bois remplissage paille dans le département de l'orne 45

46 I. Présentation du projet Maison individuelle et espaces de musique Commune La Lande St Siméon (61) Procédé constructif Maison ossature bois remplissage paille SHON 228 m² Surface chauffée considérée dans l'étude : 144 m² Achèvement des travaux septembre 2007 Architecte Mr Etienne Debré (Avant projet famille Heroux) Occupation 2 à 5 personnes II. Analyse architecturale 1) L implantation La maison est située sur la commune de La Lande St Siméon au bord du département de l'orne. La maison est implantée sur une parcelle de 2900 m². Le potager se trouve au sud devant la maison. Une haie brise vent est plantée à l'ouest. N 46

47 2) Les volumes La maison est composée d'un rez de chaussée de 144 m² auquel sont accolés 2 espaces de musique pour une surface de 42 m². L'étude ne prend en compte que les 144 m² habités. Le rez de chaussée est coupé dans le sens est/ouest, les chambres étant situées côté nord et les pièces de vie côté sud. Un sous-sol de 16 m² est accessible depuis le cellier. Les combles ne sont pas aménagés. Une terrasse de 50 m² est implantée côté sud de la maison. N 3) La prise en compte des principes du bioclimatisme Le bâtiment tient compte des principes du bioclimatisme : - il est orienté au sud, avec de larges ouvertures sur le salon pour capter l'énergie gratuite du soleil ; - la construction sur terre plein permet au bâtiment une meilleur inertie ; - la séparation du rez de chaussée en 2 grandes zones nord et sud dispose les pièces de vie au sud et les chambres, pour lesquelles la température de confort est plus faible, au nord et à l'ouest ; - l'isolation de la façade nord a été renforcée par l'utilisation de la paille en remplissage, de même que celle des façades est et ouest ; - un mur d'inertie accolé au poêle de masse traverse une partie de la maison d est en ouest. Ce mur permet la distribution de la chaleur à l'ensemble des pièces ; - une avancée de toit côté sud protège des rayons hauts du soleil d'été et améliore le confort d'été. 47

48 4) Les souhait et recherche des propriétaires Dans leur projet les propriétaires ont cherché avant tout à construire une maison saine, agréable à vivre et ayant un très faible impact sur son environnement. III. Descriptif technique 1) Les murs Concernant le traitement des murs, deux compositions ont été retenues selon l orientation de la maison. A. Les façades nord, est et ouest a) La composition Plan de coupe façades nord-est et ouest On trouve pour les façades nord, est et ouest une construction ossature bois, paille et enduit à la chaux d une épaisseur totale de 50cm. L ossature bois est tramée selon les dimensions des bottes de paille, soit 80 cm entre chaque montant. La paille utilisée est de la paille de tritical (croisement seigle-blé) cultivée en Agriculture Biologique, à 6 km du chantier. L ossature est posée sur un soubassement composé d un rang de briques monomur de 37,5cm d épaisseur. Ces bio-briques sont posées sur trois rangs d un double mur de blocs d'agglomérés, l un de 15cm et l autre de 20cm. 48

49 L ensemble repose sur des semelles filantes qui ont été coulées en place et mesurent 50cm de large et 20cm de profondeur. Le système briques monomur sur soubassement en BBM a été utilisé pour deux raisons : il permet de réaliser un chaînage horizontal, avec l utilisation de monomur en U, qui fera tout le tour de la construction ; il permet également de limiter les ponts thermiques et la transmission d humidité par rapport au sol. b) Les risques de condensation dans la paroi nord Le mur est composé de couches successives, de l'intérieur vers l'extérieur : Matériau Épaisseur e(m) Résistance relative µ Diffusion de vapeur Sd=µ X e Enduit terre 0, ,2 Paille 0,5 1 0,5 Enduit chaux 0,02 7 0,14 Une étude de cette paroi grâce au diagramme de Glaser nous indique qu'il existe potentiellement un risque de condensation au niveau de la jonction paille/enduit extérieur (voir graphe page suivante). En effet les couches successives de la paroi ne sont pas de plus en plus perméables à la vapeur d'eau au fur et à mesure que l'on se rapproche de l'extérieur. Néanmoins il faut prendre en compte une caractéristique importante des 2 matériaux (paille et enduit extérieur) dont il est question. Ces matériaux sont hygroscopiques et sont capables d'emmagasiner une grande quantité de vapeur d'eau. Ainsi pour un mur en paille comme celui-ci un pare-vapeur n'est pas nécessaire. Il faut toutefois toujours veiller à ce que le parement extérieur ait une perméance à la vapeur d'eau la plus élevée possible4. Les règles de la construction paille, élaborées par le Réseau Français de la Construction Paille dans le cadre de la labellisation BBC, nous indiquent : - Sd ext Sd int où Sd est la diffusion de vapeur - ou bien Sd ext < 1 Nous sommes bien dans ce cas. 4 Concevoir des bâtiments paille, A.de Bouter, B. King, ed. Eyrolles 49

50 Diagramme de Glaser de la paroi nord 50

51 B. La façade sud a) La composition On trouve successivement depuis l'extérieur vers l'intérieur: - un bardage bois - une lame d'air - un pare pluie - un panneau OSB, - 10cm de laine de chanvre, - 2cm de fibre de bois, - un bardage en peuplier grisard. L ensemble est posé sur 2 rangs de BBM de 20cm et un rang de briques monomur. L ossature bois proprement dite est réalisée en douglas. Paroi sud b) Les risques de condensation dans la paroi sud. Matériau Épaisseur e(m) Résistance relative µ Diffusion de vapeur Sd=µ X e Bardage 0, ,7 Lame d'air 0, ,015 OSB 0, ,8 Laine de chanvre 0,1 1 1 Fibre de bois 0,02 5 0,1-2 Pare pluie 0,015* ,15 Lame d'air 0,1 1 0,1 Bois léger 0, ,015 Il y a un risque de condensation dans le mur au niveau de la laine de chanvre mais la capacité de sorption et désorption de ce matériau doit permettre de maintenir l'intégrité de l'isolant. 51

52 Diagramme de Glaser mur sud 52

53 2) Les planchers Deux types de planchers sont utilisés dans cette maison. Au rez de chaussée, c est une dalle chaux/billes de schiste de 12cm d épaisseur qui a été choisie. La dalle repose sur un hérisson de 20 à 60 cm d épaisseur selon le niveau souhaité, et est composée de cinq couches successives de haut en bas: - Sable de granite (venant du terrain) - Tout venant de carrière : 0/40mm - Sable de granite - Tout venant de carrière : 0/200mm - Sable de granite Pour le revêtement de sol des pièces de vie (séjour, cuisine, sas, entré et cellier), ce sont des tomettes (2cm d épaisseur) qui ont été retenues pour leur capacité à absorber la chaleur et à la retransmettre régulièrement pendant les heures qui suivent l ensoleillement. Le plancher intermédiaire (rez de chaussée/comble) est uniquement composé de matériaux végétaux. Le plancher est en peuplier grisard ; il est isolé avec 35cm de paille et une dalle en terre «coulée» dessus. 3) Les cloisons Plusieurs types de cloisons ont été mises en œuvre, dont certaines, de manière expérimentale. - Colombage : une cloison a été réalisée en colombage. - Torchis : mélange terre paille entre ossatures. - Cloisons terre & Fermacell : montant en bois, remplissage terre fermé par des plaques de Fermacell qui sont ensuite enduites de terre, ou Fermacell d un coté et du bardage rainuré à mi bois posé sur tasseaux en douglas de 2cm * 5cm de l autre. 53

54 4) La charpente et la toiture Sur cette maison, c est une charpente traditionnelle en douglas qui a été choisie. Les pignons ont été préfabriqués et sont composés de montants et de panneaux OSB qui assurent autant le contreventement que la fermeture de la façade qui n est pas isolée sous les combles. Le contreventement est également assuré par des pans OSB amarrés sur la structure dans les coins opposés sudouest et nord-est. La charpente a été dimensionnée de manière à laisser de l espace libre aménageable au grenier. Lors du dimensionnement de la charpente, le poids de la couverture doit être prit en compte. En l occurrence, c est une couverture en bardeaux de séquoia qui a été choisie. Le poids apporté par ces bardeaux atteint presque 5 tonnes, ce qui est bien inférieur à une couverture en tuiles. Le bardeau isole. Il est plus neutre que la tuile et accumule moins la chaleur dans les périodes de canicule. 54

55 5) Le système de chauffage Le chauffage se résume à un seul élément : un poêle de masse. Il a la capacité de chauffer la maison par rayonnement durant plus de 24h après un temps de combustion de 2 heures seulement. Il est constitué d'une pierre venant de Finlande appelée stéatite. Cette pierre bénéficie d une excellente conductivité thermique ce qui explique ses capacités étonnantes de stockage de chaleur. Le poids de cet élément (2,2 t) a été pris en compte dès le début de la construction, en créant à son emplacement une dalle de 2m2 désolidarisée afin d éviter tout désordre sur la dalle principale. Après 3 ans, aucun tassement n est apparu au niveau de la dalle. La distribution de la chaleur se fait grâce à un mur d inertie : ce mur, proche du poêle, permet de réguler les variations de chaleur et d humidité. Il est constitué de briques de terre cuite et enduit avec un mélange terre-lin. 6) La ventilation La ventilation est assurée par une VMC simple flux ainsi qu'un puits canadien. Ce puits canadien a une longueur de 50 m et est enterré à une profondeur de 2,2 m. Le diamètre du tuyau est de 160 mm. Il s agit de gaine rouge type canalisation EDF constituée de PEHD. 2 bouches d'extraction permettent de distribuer l'air dans la maison. 7) L eau chaude sanitaire L'eau chaude sanitaire est produite par 6 m² de capteurs solaires thermiques reliés à un ballon de stockage. Le système fonctionne en thermosiphon, c'est à dire que l'eau circule entre le ballon et les capteurs grâce à la différence de température (eau chaude moins dense que l'eau froide). Ce système est plus économe en énergie (pas d'alimentation électrique de la pompe de circulation). Il pose néanmoins quelques contraintes : le ballon doit être situé plus haut que le capteur. 8) La gestion de l'eau et l assainissement La maison est équipée d'un système de récupération d'eau de pluie : une cuve enterrée de 7m3 en béton permet de la stocker. Elle est ensuite utilisée pour le jardin ou le maraichage. La maison est équipée de toilettes sèches. Le traitement des eaux grises se fait par lagunage. Un premier filtre à paille retient les matières en suspension ; l'eau est ensuite traitée dans 4 bassins successifs, les différentes plantes aquatiques qui s'y développent épurent l'eau qui est envoyée en fin de circuit dans un bassin d'agrément 55

56 56

57 IV. Bilan Carbone des matériaux utilisés Sol/terrassement Fondation/ Plancher Murs/Ossature Toiture/ kgeqco2 Dalle intermédiaire bois Charpente kgeqco2 kgeqco2 kgeqco2 kgeqco2 Artificialisation/ emprise du bâtiment Cloisons kgeqco Matériaux minéraux cuits Matériaux organiques Matériaux industriels 9000 Total en kgeqco Matériaux Minéraux crus Total Menuiseries kgeqco Le bilan carbone des matériaux utilisés pour la construction du bâtiment est très bon. Au total ils ont stockés plus de 23 tonnes équivalent CO2. Ce stockage provient de l'utilisation massive de matériaux d'origine organique : bois pour l'ossature et la charpente, paille pour les murs et l'isolation des combles et bardeaux pour la couverture. Équivalent années de chauffage évitées Les besoins en énergie utile sont de 7838 kwh (voir p53). Pour le système de chauffage de référence cela représente 8164 kwh soit 1,87 tonnes de CO2 Les matériaux de construction de la maison ont permis de stocker l'équivalent de 12,5 années de chauffage. 57

58 V. Étude thermique théorique 1) La simulation dynamique A. Les coefficients de performance de chacune des parois a) Le sol Composition Hérisson béton chaux sable chape carrelage terre Caractéristiques Ep Mortier Terre cuite λ MV CS U R Total Rappel RT 2005 : R 2 b)les murs extérieurs Composition Enduit paille 40 cm enduit terre Caractéristiques Ep λ MV CS U R Enduit à la chaux Botte de paile Enduit de terre Total Composition Badage bois lame d'air freine vapeur chanvre 10 cm OSB lambris Caractéristiques Ep Bois léger Lame d'air > 1.3 cm λ MV CS U R Panneau OSB Bois léger Laine de chanvre Total Rappel RT 2005 : R 2,3 c) Le plafond Composition Paille OSB solives Caractéristiques Ep Botte de paile 0.07 Panneau OSB Total λ MV CS U R Rappel RT 2005 : R 4,5 58

59 d)les cloisons intérieures Composition Enduit fermacell enduit terre Caractéristiques Ep λ MV CS U R Enduit de terre Fermacell Enduit de terre Total e)les portes et fenêtres Nom Coeff U en W/(m².K) Porte bois intérieure 5.00 Porte bois isolante performante 0.80 Nombre vitrages Nom Fen bat bois DV CLIMAPLUS N argon 2 Ratio vitrage % Facteur solaire vitrage (incidence 0 ) 66 Coeff Ug partie vitrée (W/ (m².k)) Coeff U partie non vitrée (W/ (m².k)) Coeff Uw moyen (W/ (m².k)) Facteur Solaire moyen 0.41 Rappel TR 2005: - Ug : 2 - Uw : 2.3 B. Le calcul permettant de voir les besoins en énergie pour le chauffage de la maison en tenant compte des apports gratuits a) Les apports gratuits - Apports métaboliques (80 Watts par personne) Apports solaires (passif) Apports dissipés (appareils) b) Les calculs La méthode de simulation thermique dynamique va produire 3 résultats : - Besoins en énergie par rapport à la construction. - Calculs des apports gratuits. - Besoins thermiques nets. (Energie utile) Ces calculs permettent de dimensionner les installations sans les surdimensionner afin d optimiser leur fonctionnement. 59

60 Besoins en énergie utile en kwh 7838 Besoins en énergie finale en kwh 9798 (80% de rendement) Consommation en kwhef/m2/an Puissance en W 68,

61 c) Les résultats BESOIN GLOBAL (CHAUFFAGE +EAU CHAUDE SANITAIRE + AUXILIAIRES) Surface hors œuvre nette 144,02 m2 Chauffage bois Energie utile 7838 kwh Energie finale (rendement 80 %) 9798 kwh Energie primaire kwh Soit par m2 SHON 40,82 kwh/m2/an Eau chaude sanitaire (30 litres par personne/700 kwh) Energie finale 2800 kwh Energie solaire (50 % de rendement) 1400 kwh Energie primaire (facteur 2.58) 3612 kwh Soit par m2 SHON 25,08 kwh/m2/an Eclairage Energie finale 120 kwh Energie primaire 310 kwh Soit par m2 SHON 2,15kWh/m2/an TOTAL des consommations énergétiques prévisionnelles 68,05 kwhep/m2/an (énergie primaire) 2) L étiquette énergétique Les émissions de gaz à effet de serre Les émissions de gaz à effet de serre générées par cette consommation sont de 223 kg soit 1,5 kg par m². 61

62 L étiquette Ces données permettent de classer le bâtiment en classe B pour la consommation d'énergie en en classe A pour les émissions de gaz à effet de serre. Cette étiquette peut différer de celle d un Diagnostic de Performance Énergétique (DPE). Elle n a pas valeur contractuelle car elle est établie d après les calculs issus du Logiciel Pléiades Comfie et non d après la méthode de calcul conventionnelle ( 3CL). 62

63 VI. Comportement du bâtiment en situation réelle 1) Le comportement thermique et hygrométrique Evolution des températuresintérieures et extérieures du 17 au 22 janvier Températureen C Température Température extérieure 10 Graphique /01/10 00:00 18/01/10 00:00 19/01/10 00:00 20/01/10 00:00 21/01/10 00:00 22/01/10 00:00 Date L'analyse de ce graphique nous montre une bonne stabilité de la température intérieure, celle-ci étant en moyenne d'environ 20 C dans la pièce de vie. Les pics de la température intérieure correspondent aux périodes de chauffe du poêle de masse. Si les flambées ne durent que 2 heures, on observe que la température continue de monter pendant encore 2 heures. Cela correspond à la chaleur que le poêle a stockée et qu'il continue de restituer. Les variations de température sur les périodes de nuit nous renseignent sur l'inertie de la maison. En effet pendant cette période il n'y a pas de chauffe. Ainsi du 19 janvier 22h au 20 janvier 9h la température intérieure descend de 1 C alors que la T extérieure est voisine de 1 C. Cette très faible baisse de température (moins de 0,1 C/h) durant la nuit est due à une très bonne isolation couplée à une très bonne inertie de la maison. L'hygrométrie du bâtiment (graphique 2) est très stable et majoritairement comprise entre 45 et 50%. Cette stabilité est notamment due à l'utilisation importante de matériaux ayant une forte capacité d'adsorption et de désorption de l'humidité (notamment la terre). Ce faible taux d'humidité participe au confort intérieur ; il évite tout risque de condensation sur des parois froides et le développement de micro-organismes. 63

64 Evolution de l'umidité relative du 17 au 22 janvier HR % 45 Humidité Relative /01/10 00:00 18/01/10 00:00 20/01/10 00:00 22/01/10 00:00 24/01/10 00:00 Date Graphique 2 2) L analyse thermographique L'analyse thermographique fait apparaître plusieurs points froids au niveau du plafond du à des ponts thermiques au niveau des solives, mais aussi un manque de paille sur certaines zones du plafond. photo 1 : pont thermique plafond photo 2 ; défaut de paille entre solives 64

65 Des déperditions sont également observées au niveau des huisseries Photo 3 : pont thermique fenêtre Photo 4 : défaut d'étanchéité d'une fenêtre 3) La consommation d'énergie et d'eau A. L eau La consommation annuelle d'eau est d'environ 80 m3. La consommation d'eau moyenne par habitant dans une commune rurale est d'environ 110 l / jour soit environ 40m3. Il n'est pas facile d'établir de comparaisons car l'occupation du logement est variable la semaine et le week-end. On peut néanmoins estimer que la consommation de la famille en eau est dans la moyenne basse, ceci grâce à l'utilisation de toilettes sèches et à la récupération d'eau de pluie pour le jardin. L'analyse d'eau réalisée en sortie du bassin de phytoépuration atteste du bon fonctionnement du système : - Analyse des matières en suspension: 6,8 mg/l - DBO à 5 jours: < 3 mg O2 / l B. L électricité La consommation électrique moyenne de ce logement est d'environ 7000 kwh. Il est à noter qu'une partie de cette consommation électrique sert à chauffer les 2 espaces de musique qui n'ont pas été comptabilisés dans cette étude. Nous avons estimé la consommation électrique des studios à 1809 kwh (consommation théorique par m²). La consommation estimée pour la partie habitable est de 5191 kwh soit kwh d'énergie primaire. C. Le chauffage Le chauffage de l'habitation est assuré uniquement par le poêle de masse. La consommation annuelle de bois est évaluée à 7 stères soit environ kwh (7056 kwh d'énergie primaire), soit 20% de plus que la consommation théorique. Cette consommation supérieure aux estimations est en partie due aux défauts de mise en œuvre observés par thermographie infra rouge, mais aussi aux difficultés de régulation du mode de 65

66 chauffage bois bûche. Enfin les consommations de bois sont toujours difficiles à évaluer avec précision. VII. Santé dans la maison 1) Les champs électromagnétiques L installation électrique est réalisée en filerie blindée. Le drain du blindage est relié à une prise de terre spécifique. L intérieur de l habitat est équipé des appareils électriques électroménagers, d éclairage, de communication courants. Les lampes des éclairages sont majoritairement fluo compact émettrices de CEM. Un studio musical est équipé de matériel dédié. Ces matériels sont en fonction lors des mesures. Le studio a été mesuré, les données ne sont pas transcrites. Valeur de la prise de terre R = 52 Ω La mesure hors tension électricité coupée fait apparaitre qu il n existe pas de source extérieure de CEM. La maison est éloignée de la voie publique et il n y a pas de ligne aérienne ni de réseau extérieur susceptibles d induire des CEM. Séjour Coin cuisine Chambre 1 Chambre 2 Chambre 3 Salle de Bain Bureau Lingerie Champ électrique (V/m) Champ magnétique (n T) Conclusion : Les valeurs sont conformes à celles d une installation réalisée en blindage de phase, et sont toutes inférieures aux seuils recommandés. 2) Les concentrations en radon Les mesures de radon font apparaître une activité de 163 +/- 13 Bq/m3 dans le salon et 148 +/- 13 Bq/m3 dans la chambre. Ces valeurs sont largement inférieures au seuil règlementaire de 400 Bq/m 3 au delà duquel des préconisations sont nécessaires pour les lieux ouverts au public. (voir chapitre introduction sur le radon) 66

67 VIII. Bilan Cette maison en paille présente un très bon bilan carbone, stockage de 23,4 t d'équivalent CO2. Les émissions annuelles de Gaz à Effet de Serre sont d'environ 223 kg Elle est saine et agréable à vivre, puisque son taux d'hygrométrie est d'environ 50%, que les champs électromagnétiques détectés, ainsi que les concentrations de radon sont inférieurs aux normes actuelles. Elle bénéficie d'une très bonne stabilité thermique grâce au poêle de masse et au mur d'inertie. La gestion de l'eau a fait l'objet d'une attention particulière. En effet, les propriétaires utilisent des toilettes sèches. Les eaux grises sont traitées par phytoépuration. Par ailleurs, l'eau de pluie est récupérée et stockée pour l'arrosage du jardin. Les performances thermiques théoriques sont très bonnes puisque la consommation théorique globale est de 68 kwh/an/m² ce qui classe la maison au niveau B. Néanmoins les performances réelles sont inférieures d une part à cause de certains défauts de mise en œuvre, d autre part sans doute à cause du mode de chauffage qui ne permet ni contrôle, ni régulation de la température. 67

68 68

69 Analyse de la rénovation d une maison torchis-pan de bois dans le département du Calvados 69

70 I. Présentation du projet Maison à usage de gîte de vacances Commune St Laurent du Mont (14) Procédé constructif Rénovation d'une maison torchis/pan de bois et pierre SHON 98 m² / Surface habitable : 75,77 m² sur 2 niveaux Achèvement des travaux 2008 Architecte Mr Pascal Lefebvre Occupation Temporaire lors de la location du gîte ; accueil possible de 5 à 7 personnes II. Analyse architecturale 1) L implantation La maison est située sur la commune de Saint Laurent du Mont dans le Pays d'auge, sur une hauteur qui domine la plaine de Caen, à environ 110m d altitude. Le gîte se trouve à proximité immédiate de la ferme des propriétaires qui développent une production cidricole en Agriculture Biologique. Le bâtiment rénové a eu par le passé plusieurs fonctions : grange, étable, grenier à foin, débarras. Les propriétaires sont très attachés au respect du bâti traditionnel local et aux matériaux anciens. C'est dans cet esprit qu'ils ont réhabilité cette bâtisse. L'ensemble de la structure de base (sous bassement en pierre, pans de bois) ont été conservés. Le souhait de rendre l'espace plus lumineux a été atteint grâce à la création d'un puits de lumière. 70

71 2) Les volumes La maison est composée de 2 niveaux d'une surface de 40 m² chacun : au rez de chaussée, une grande pièce unique faisant office de salon/séjour et cuisine ouverte ; à l'étage, un palier, 2 chambres et une salle de bain. 71

72 3) La prise en compte des principes du bioclimatisme Le bâtiment est une réhabilitation et n'avait au départ pas vocation d'habitation. Les propriétaires ont dû composer avec l'existant notamment une orientation peu favorable. 4) Les souhait et recherche des propriétaires L'objectif des propriétaires était de préserver le patrimoine bâti, respecter les matériaux traditionnels et locaux, faire intervenir des artisans locaux. Le choix de matériaux sains et écologiques rentre dans une logique de vie des propriétaires qui ont fait le choix de conduire leur ferme en Agriculture Biologique depuis 15 ans. III. Descriptif Technique 1) Les murs A. La composition schéma de coupe La structure des murs extérieurs est un colombage avec remplissage en torchis et soubassement en pierre de hauteur variable. La charpente a été reprise pour changer les bois trop abimés et des ouvertures ont été créées. 72

73 Le pignon nord a été habillé d'un bardage bois et isolé de l'intérieur. Les torchis ont été repris, un enduit chaux chanvre de 10 à 20 cm d'épaisseur a été appliqué sur tous les murs intérieurs. B. Les risques de condensation dans la paroi Le mur est composé de couches successives, de l'intérieur vers l'extérieur : Matériau Épaisseur (m) Résistance relative µ Diffusion de vapeur Sd=µ X e Enduit chaux sable 0,02 7 0,14 Béton chaux chanvre 0,2 8 1,6 Torchis terre paille 0,45 1 0,45 Une étude de cette paroi grâce au diagramme de Glaser (voir graphique suivant) nous indique qu'il n'existe pas de risques de condensation à l'intérieur de la paroi. 73

74 Diagramme de Glaser du mur extérieur 74

75 2) Les planchers La dalle de béton pré existante a été déposée au marteau piqueur et le sol a été décaissé pour recevoir un hérisson de cailloux de 30 cm. Après installation des gaines et évacuations, une dalle chaux chanvre a été coulée. Sous le poêle de masse une dalle en béton armée a été créée pour recevoir la charge de 2 à 3 tonnes du poêle. Le sol de l'étage est composé d'un plancher bois fixé sur solive et recevant une chape chaux chanvre. 3) La charpente et la toiture La charpente a été reprise pour créer une lucarne et poser de 3 Velux. L'isolation est réalisée en 2 couches croisées de panneaux de chanvre de 80 mm d'épaisseur. Le choix de l'épaisseur a été dicté par l'épaisseur des pannes. La toiture est entièrement refaite en ardoise. Une souche de cheminée en brique a été créée. 4) Le chauffage Le chauffage est assuré par un poêle de masse en faïence. Ce choix a été fait pour ne pas être dépendant de l'énergie électrique. Une petite flambée quotidienne maintient une température de base lorsque le gîte est inoccupé. Lors de l'occupation du gîte, seule une flambée quotidienne est nécessaire mais avec une quantité de bois plus importante. La chaleur accumulée dans la masse est ensuite redistribuée principalement par radiation tout au long de la journée. Un système de circulation des fumées permet le transfert de la chaleur des fumées vers les briques réfractaires ; à la sortie du foyer la section de ce circuit est importante puis se réduit au fur et à mesure que les fumées refroidissent. 75

76 5) La ventilation Aucune ventilation mécanique n'est installée. Le renouvellement de l'air est assuré par ventilation naturelle, la régulation hygrométrique par les matériaux à forte capacité de sorption et désorption de vapeur d'eau. 6) L eau chaude sanitaire L'eau chaude sanitaire est produite par des capteurs solaires thermiques pour une surface totale de 6 m², reliés à un ballon de stockage de 350 litres. L'appoint est fourni par une résistance électrique. Ballon de stockage de l'eau chaude sanitaire 7) La gestion de l'eau / l assainissement La maison est équipée d'un système de récupération d'eau de pluie qui permet de fournir en eau les toilettes. Le reste du circuit est alimenté par l'eau de la ville. L'assainissement est réalisé par phytoépuration, composée notamment de 2 bassins à filtres plantés de 4 m² chacun. Les eaux usées sont orientées en alternance une semaine sur 2 sur chacun des bassins. Le bassin est composé d'une bâche étanche, de drains puis remplis de cailloux de tailles différentes. Ils sont ensuite plantés de roseaux. Le dernier bac en sortie d'épuration est rempli de cailloux et garni de plantes aquatiques. A noter : il est important sur ce type de système de garantir un approvisionnement en eau en période sèche. Si le gîte est inoccupé sur une trop longue période en été, il sera nécessaire d'arroser les bassins afin que les plantes ne souffrent pas de la sècheresse. 76

77 Par ailleurs, une utilisation discontinue de ce système ne favorise pas l'établissement d'une flore de bactéries nécessaire à l'épuration des eaux usées. 77

78 IV. Bilan Carbone des matériaux utilisés Sol / terrassement kgeqco2 Matériaux minéraux crus Matériaux minéraux cuits Fondation / Dalle kgeqco2 Plancher Murs / intermédiaire Ossature bois kgeqco2 kgeqco Toiture / Charpente kgeqco2 Cloisons kgeqco Matériaux organiques Total en kgeqco Matériaux industriels Total Menuiseries Le Bilan Carbone des matériaux utilisés pour la réhabilitation du bâtiment est bon. Au total les matériaux ont permis de stocker environ 2 tonnes équivalent CO2. Ce relativement faible chiffre vient du fait que peu de matériaux ont été mis en œuvre puisque la majorité des éléments ont été conservés. 78

79 V. Étude thermique par simulation dynamique 1) La simulation dynamique A. Les coefficients de performances de chacune des parois a) Le sol Composition Hérisson chaux chanvre, chappe, carrelage Caractéristiques Ep Béton de chanvre λ MV CS U R Mortier Carrelage Total Rappel RT 2005 : R 2 b) Les murs extérieurs Composition Pan de bois, torchis, béton de chanvre, enduit Caractéristiques Ep λ MV CS U R Terre crue Béton de chanvre Enduit à la chaux Total Composition Pierre + enduit chaux chanvre 4 cm Caractéristiques Ep Grès Béton de chanvre λ MV CS U R Total Composition Bardage bois brique pleine béton de chanvre Caractéristiques Ep λ MV CS U R Bois léger Lame d'air > 1.3 cm Brique pleine de 10.5 cm Béton de chanvre Total Rappel RT 2005 : R 2,3 79

80 c) Le plafond Rez de chaussée Composition Solives parquet, béton de chanvre, cizal Caractéristiques Ep λ Bois léger Béton de chanvre MV CS U R Total 1er étage Composition Simple Ardoise chanvre 16 cm lambris Caractéristiques Ep λ MV CS U R Ardoise Lame d'air > 1.3 cm Laine de chanvre Bois léger Total Rappel RT 2005 : R 4,5 d) Les cloisons intérieures Composition Pan de bois+remplissage chaux/chanvre 20 cm+enduits Caractéristiques Ep λ MV Enduit à la chaux Béton de chanvre 20.0 Enduit à la chaux 2.0 CS U R Total e) Les portes et fenêtres Coeff U en W/ (m².k) Nom 5 Porte bois intérieure 0,8 Porte bois isolante performante Nom Nombre vitrages Ratio vitrage % Facteur solaire vitrage (incidence 0 ) Coeff Ug partie vitrée (W/ (m².k)) Coeff U partie non vitrée (W/ (m².k)) Coeff Uw moyen (W/ (m².k)) Facteur Solaire moyen P-Fen bat bois DV Fen bat bois DV A2+A Rappel RT 2005 : - Ug : 2 - Uw :

81 B. Le calcul permettant de voir les besoins en énergie pour le chauffage de la maison en tenant compte des apports gratuits a) Les apports gratuits - Apports métaboliques (80 Watts par personne) Apports solaires (passif) Apports dissipés (appareils) b) Les calculs La méthode de simulation dynamique va produire 3 résultats : - Besoins en énergie par rapport à la construction. Calculs des apports gratuits. Besoins thermiques nets. (Energie utile) Ces calculs permettent de dimensionner les installations sans les surdimensionner afin d optimiser leur fonctionnement. Besoins en énergie utile en kwh 5147 Besoins en énergie finale en kwh 6434 (80% de rendement) Consommation en kwhef/m2/an 84,9 Puissance en W

82 c) Les résultats BESOIN GLOBAL (CHAUFFAGE +EAU CHAUDE SANITAIRE + AUXILIAIRES) Surface hors œuvre nette 75,77 m2 Chauffage bois Energie utile 5147 kwh Energie finale (rendement 80 %) 6434 kwh Energie primaire kwh Soit par m2 SHON 50,95 kwh/m2/an Eau chaude sanitaire (30 litres par personne/700 kwh) Energie finale 2800 kwh Energie solaire (50 %de rendement) 1400 kwh Energie primaire (facteur 2.58) 3612 kwh Soit par m2 SHON 47,67 kwh/m2/an Eclairage Energie finale Energie primaire Soit par m2 SHON TOTAL des consommations énergétiques prévisionnelles 120 kwh 310 kwh 4,09 kwh/m2/an 102,71 kwhep/m2/an (énergie primaire) Les performances thermiques théoriques sont donc très bonnes puisque la consommation se situe au niveau d'une maison BBC. 2) L étiquette énergétique Les émissions de gaz à effet de serre 82

83 Les émissions de gaz à effet de serre générées par cette consommation sont de 179 kg soit 2,3 kg par m². L étiquette Ces données permettent de classer le bâtiment en classe C pour la consommation d'énergie en en classe A pour les émissions de gaz à effet de serre. Cette étiquette peut différer de celle d un Diagnostic de Performance Énergétique (DPE). Elle n a pas valeur contractuelle car elle est établie d après les calculs issus du Logiciel Pléiades Comfie et non d après la méthode de calcul conventionnelle ( 3CL). Confort d'été la simulation thermique dynamique nous indique que durant la semaine théorique la plus chaude la température intérieure ne dépasse pas 26 C 83

84 VI. Comportement du bâtiment en situation réelle 1) Le comportement thermique et hygrométrique Evolution des Températures intérieures et extérieures du 13 au 20 janvier T en C 10 8 T intérieure T extérieure /01/10 00:00 14/01/10 00:00 16/01/10 00:00 18/01/10 00:00 20/01/10 00:00 22/01/10 00:00 date graphique 1 période gite non habité Evolution Température intérieure de22 au 27 février Ten C Températureintérieure /02/10 00:00 23/02/10 00:00 25/02/10 00:00 27/02/10 00:00 01/03/10 00:00 date graphique 2 : période gite habité L'analyse de ces graphiques nous montre que la température moyenne du gîte varie de 12 à 16 C en période non habitée, de18 à 22 C en période habitée. Les variations de température sont relativement importantes. En effet une seule chauffe est effectuée par jour. Néanmoins les montées 84

85 et descentes de température sont relativement lentes : environ 0,2 C par heure. L'hygrométrie du bâtiment (graphique 3) en période habitée est très stable : son amplitude varie de 46 à 52 % d'humidité relative. Ce faible taux d'humidité participe au confort intérieur ; il évite tout risque de condensation sur des parois froides et le développement de micro-organsismes. Sur l'ensemble de la période de mesure l'humidité relative a pu monter ponctuellement jusqu'à 65 %, ce qui reste faible pour un bâtiment maintenu hors gel. Evolution del'humidité relative du 23 au 27 février Humidité relative en % /02/10 00:00 24/02/10 00:00 25/02/10 00:00 26/02/10 00:00 27/02/10 00:00 28/02/10 00:00 date Graphique 3 2) L analyse thermographique L'analyse thermographique fait apparaître plusieurs points froids au niveau du plafond dus à des ponts thermiques au niveau des solives, ainsi qu à un manque de paille sur certaines zones du plafond. photo 1 pont thermique 85

86 photo 2 pont thermique jonction pièce de bois enduit 3) La consommation d'énergie et d'eau A. L eau Dates Consommation d'eau en m3 Juin juin er semestre A noter que des travaux consommateurs d'eau se sont déroulés durant l'été Le chiffre retenu est une consommation d'environ 12 m 3 par an, pour une occupation d'environ 100 journées, soit environ 120 litres par journée occupée. Cela équivaut à la consommation moyenne d'une personne B. L électricité La consommation électrique est d'environ 870 kwh par an. Il est difficile de mesurer l'importance relative de cette consommation puisque le gîte n'est occupé que temporairement. C. Le chauffage Le chauffage de l'habitation est assuré uniquement par le poêle de masse. La période de chauffe s'étend de mi-octobre à mi-mars. Lorsque le gîte est inoccupé, les propriétaires réalisent une flambée par jour, qui correspond à un petit volume du foyer (0,5 x 0,5 x 0,5 m). 86

87 En période occupée les locataires brûlent de 1,5 à 2 volumes par jour. La consommation estimée sur une saison est de 10 stères soit kwh d'énergie finale. La consommation observée est nettement supérieure aux estimations faites par le calcul thermique dynamique (6434 kwh). Plusieurs éléments viennent expliquer cette différence : - les défauts de mise en œuvre observés par la thermographie infra-rouge entrainent des diminutions de performance des parois ; - un hiver plutôt rigoureux, plus froid que la moyenne des 10 dernières années ; - la difficulté d'évaluation de la quantité réelle de bois consommée ainsi que de sa teneur en humidité. L'inoccupation du gîte pendant certaines périodes entraine une baisse des apports métaboliques. VII. Santé dans la maison 1) Les champs électromagnétiques L installation électrique est conventionnelle sans prise en compte des CEM. Valeur de la prise de terre R = 22 Ω La mesure hors tension électricité coupée, fait apparaitre qu il n existe pas de source extérieure de CEM. Il n y a pas ni ligne aérienne ni poste de transformation extérieur susceptibles d induire des CEM. Séjour Coin Chambre Chambre cuisine 1 2 Palier Salle de bain 1 Proximité ballon solaire Champ électrique (V/m) Champ magnétique (n T) Conclusion : Les relevés des champs électriques sont aux valeurs recommandées bien qu aucune précaution technique n ait été prise. Les matériaux de maçonnerie utilisés et l épaisseur des enduits constituent une barrière suffisante aux rayonnements dus aux circuits de l installation. La valeur relevée dans la salle de bain est générée par un radiateur sèche serviette dont la technologie ne tient pas compte des rayonnements électromagnétiques (type Classe II sans mise à la terre possible) A proximité du ballon solaire (soit 40 cm), les rayonnements sont importants et dépassent les limites préconisées. 87

88 2) Les concentrations en radon Les mesures de radon font apparaître une activité de 34 +/- 6 Bq/m3 dans le salon et 14 +/- 4 Bq/m3. Ces valeurs sont largement inférieures au seuil règlementaire de 400 Bq/m 3 au delà duquel des préconisations sont nécessaires pour les lieux ouverts au public (voir chapitre introduction sur le radon). VIII. Bilan Cette réhabilitation d'une maison torchis pan de bois du Pays d'auge présente un fort intérêt en terme de préservation du patrimoine local et d'utilisation de matériaux locaux. Le Bilan Carbone de la réhabilitation est bon, le maximum de matériaux d'origine ayant été préservés. Le mode de chauffage utilisé (poêle de masse) permet d'apporter à la maison une bonne inertie ; les émissions de CO2 liées aux dépenses énergétiques de cette maison sont quasiment nulles. La consommation énergétique est relativement faible pour ce type de rénovation, néanmoins l'usage de la caméra thermique a permis de noter différents points froids sans doute dus à des défauts d'étanchéité à l'air. Ce point pourrait être amélioré. L'usage de matériaux sains est particulièrement adapté à ce lieu de vacances, qui procure un sentiment de bien être et de confort. Les mesures de radon et des champs électromagnétiques sont conformes aux réglementations. Attention toutefois à certains matériels électriques spécifiques. 88

89 Analyse de la reconstruction d un manoir torchis colombage dans le département de l'orne 89

90 I. Présentation du projet Maison individuelle : reconstruction d'un bâtiment du 18ème siècle Commune St Mars d'egrenne (61) Procédé constructif Manoir du Domfrontais en pan de bois et torchis SHON 230 m² / Surface chauffée : 187 m² Achèvement des travaux 2008 Architecte Mr Franck Lahure Maitrise d'œuvre Une large part des travaux a été réalisée en auto-construction. Travaux suivis par l'architecte Franck Lahure ainsi que le CAUE 61 Occupation 6 personnes le week-end, 3 personnes en semaine II. Analyse architecturale 1) L implantation Le manoir est situé au sein d'un hameau composé de 4 bâtiments sur une parcelle de 1000m² (en vert sur le plan), sur la commune de St Mars d'egrenne dans le Domfrontais. Cette région possède un patrimoine riche de maisons en pan de bois et torchis. La maison est orientée nord / sud. N 90

91 2) Les volumes Le manoir est composé d'un corps de bâti principal à 2 niveaux plus des combles ainsi que d'un bâti secondaire accolé à la façade est, constitué d'un niveau et de combles. Les formes du bâtiment sont très symétriques (ouvertures, cheminées) et les façades nord et sud quasiment identiques. Les volumes initiaux ont été conservés. Dessin 1: vue façade sud dessin 2 : plan rez de chaussée 91

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