ENVISAGER UNE CONSTRUCTION PASSIVE

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1 - - ENVISAGER UNE CONSTRUCTION PASSIVE Pusser les mesures d écnmie d énergie jusqu à ne plus avir besin d un système de chauffage cnventinnel. PRINCIPES DEMARCHE La qualité de l envelppe des bâtiments est un élément déterminant de leur cnsmmatin énergétique. Depuis 20 ans, le niveau d islatin des cnstructins neuves ne cesse de s élever. Ces dernières années snt apparus des bâtiments dnt les perfrmances de l envelppe snt telles que, une fis équipés d une récupératin d énergie sur la ventilatin, le recurs à une surce de chaleur cnventinnelle devient quasiment inutile. Les pertes de chaleur snt tellement limitées que la puissance de chauffage nécessaire n excède pas W pur un lgement de 200m². Pendant l été, des prtectins slaires bien étudiées et la ventilatin naturelle intensive évitent la surchauffe de l habitatin. A ce niveau de perfrmance, n parle de «maisns passives». Ces dernières cnsmment en myenne 4 à 8 fis mins d énergie qu une cnstructin neuve cnfrme aux réglementatins réginales. L appellatin «PassivHaus» est un standard énergétique d rigine allemande, géré par les asbl PassiefHuisPlatfrm et Platefrme Maisn Passive. Ce label peut être attribué à de nmbreuses affectatins : maisns, bureaux, écles, etc. Seules les asbl citées ci-dessus snt aptes à certifier la cnstructin et à attribuer le label. Elles se basent pur cela sur des prévisins de cnsmmatins établies au myen de lgiciels de calcul recnnus (PHPP Passivhaus Haus Prjectierungs Pakket et quelques tableurs assciés) et sur une mesure de l étanchéité à l air du bâtiment réalisé. Lg de la Platefrme Maisn Passive a.s.b.l. et l asbl PassiefHuisPlatfrm PAGE 1 SUR 9 ENVISAGER UNE CONSTRUCTION PASSIVE JUILLET 2010 GUIDE PRATIQUE POUR LA CONSTRUCTION ET LA RENOVATION DURABLE DE PETITS BATIMENTS

2 OBJECTIFS A ATTEINDRE Les perfrmances exigées pur btenir le label «PassiveHaus» snt les suivantes : Pur le lgement : Un besin net en énergie de chauffage < 15kWh/m²an Un niveau d étanchéité à l air n50 inférieur à 0,6 vlumes/h (vir fiche ENE10 «Assurer une bnne étanchéité à l air du bâtiment») Un risque de surchauffe <5% Pur le tertiaire : Un besin net en énergie de chauffage < 15kWh/m²an Un besin net en énergie de refridissement < 15kWh/m²an Une cnsmmatin d énergie primaire < 90-(2,5 x cmpacité) Un niveau d étanchéité à l air n50 inférieur à 0,6 vlumes/h (vir fiche ENE10 «Assurer une bnne étanchéité à l air du bâtiment») Un risque de surchauffe limité cnfrmément aux recmmandatins de la nrme NBN EN , évalué sur base d une simulatin dynamique. Nus reprenns dans la sectin «dans la pratique» des recmmandatins cnstructives pur atteindre ces niveaux de perfrmances. ELEMENTS DE CHOIX ASPECTS TECHNIQUES > Quel impact sur la cnceptin des paris? Les perfrmances exigées impliquent une islatin très pussée des paris. Dans le cas des murs, il n est pas rare de vir des épaisseurs supérieures à 30 cm de matériau islant.. Des techniques de cnstructin à ssature, suvent en bis, sernt généralement utilisées pur faciliter la mise en œuvre de telles épaisseurs. En nyant la structure dans l islatin, n peut atteindre les perfrmances «passives» sans surépaisseur de la pari par rapprt aux mdes cnstructifs traditinnels nettement mins bien islés. Il est néanmins techniquement pssible de réaliser des maisns passives avec un grs œuvre en maçnnerie traditinnelle. Si l n travaille avec des panneaux islants à faible lambda (PUR u PIR par exemple, avec λ=0,024w/mk envirn), n peut envisager un mde cnstructif basé sur une technique d enduit sur islant tut en restant dans des épaisseurs de paris prche des standards habituels. Si l n travaille avec des islants à plus haut lambda (laines minérales u végétales, u cellulse par exemple, avec λ=0,04w/mk envirn), il faudra prbablement dubler la maçnnerie d une structure en bis pur maintenir l épaisseur d islant et le parement. Cependant, avant d envisager une cnstructin avec des islants d rigine chimique, il est nécessaire de s interrger sur leur impact envirnnemental glbal. La fiche MAT05 «Islatin thermique: chisir des matériaux sains et éclgiques» abrde ces aspects. De récentes publicatins (Brunklaus, 2010) tendent à démntrer qu une cnstructin passive avec de tels matériaux n a pas de sens d un pint de vue envirnnemental. Enfin, les exigences en termes d étanchéité à l air étant particulièrement élevées, la réalisatin d une barrière étanche cntinue tut auturs du vlume chauffé est indispensable, de même que la réalisatin de tests «blwer dr». Ces aspects divent être étudiés préccement car ils cncernent nn seulement le dessin des détails techniques et l rganisatin du chantier, mais aussi le chix des mdes cnstructif et parfis des éléments de cnceptin cmme la réalisatin de sas. La fiche ENE10 «Assurer une bnne étanchéité à l air» explique les enjeux et techniques de l étanchéificatin. > Quel impact sur la cnceptin des techniques spéciales? La qualité thermique de l envelppe des maisns passives rend le chauffage central traditinnel inutile. Cependant, un faible apprt de chaleur reste nécessaire dans les lcaux au plus frt de l hiver. Cet apprt sera suvent assuré par l installatin de ventilatin, laquelle sera équipée de résistances électriques u de batteries d eau chaude. PAGE 2 SUR 9 ENVISAGER UNE CONSTRUCTION PASSIVE JUILLET 2010

3 Ces batteries d eau chaude peuvent être alimentées par une petite chaudière gaz u bis (des chaudières de très petite puissance, quelques kilwatts, adaptées à des maisns passives snt maintenant dispnibles sur le marché), par le balln d eau chaude sanitaire u par une pmpe à chaleur sur l air extrait. Dans le cas de maisns, n dispse parfis d un pêle au bis d appint dans un espace central du bâtiment. La chaleur qui y est prduite se distribuera dans le bâtiment, ntamment via le système de ventilatin. La questin de l appint de chauffage pur l eau chaude sanitaire se pse également, d autant que le réservir d eau chaude sanitaire peut devenir un réservir de chaleur pur tute la maisn Là aussi, des résistances électriques u des pmpes à chaleurs peuvent être envisagées, tut cmme des brûleurs au gaz u au bis. On le vit, le slgan «maisn sans chauffage cnventinnel» ne veut pas dire «maisn sans installatins techniques» : celles-ci cnsistent principalement en une installatin de ventilatin à duble flux avec récupératin de chaleur et appint éventuel, et en la prductin d eau chaude sanitaire, éventuellement partiellement slaire. Il s agit là de technlgies qui puvaient paraître «riginales» il y a quelques années mais qui snt maintenant curantes. Seule la questin de l appint de chauffage et de sa gestin reste délicate et demande un examen particulier, surtut si cet appint est lié à la prductin d eau chaude sanitaire. Vus truverez plus de cmmentaires sur cet aspect, ntamment une cmparaisn chiffrée de différents mdes de chauffage, dans la fiche Bâtiment Exemplaire référencée en fin de dcument. > En rénvatin? Bien qu en rénvatin il sit suvent difficile d atteindre le niveau passif, ce n est pas impssible, cmme le mntrent des exemples de réalisatins exemplaires à Bruxelles. Ceci impliquera généralement : En façade arrière : une frte islatin par l extérieur et une mdificatin des surfaces vitrées ; Une frte islatin de la titure ; L ajut d une ventilatin duble-flux avec récupératin de chaleur ; Un remplacement u dédublement des menuiseries en façade avant ; Une islatin par l intérieur de la façade avant, lrsque l n suhaite cnserver sn aspect extérieur et sn alignement de virie ; Une interruptin des planchers pur permettre une cntinuité d islatin de la façade avant, sans générer de pnts thermiques. Attentin : une telle interruptin peut générer un besin de cntreventement des structures prteuses. Illustratin d une islatin par l intérieur avec interruptin des planchers PAGE 3 SUR 9 ENVISAGER UNE CONSTRUCTION PASSIVE JUILLET 2010

4 Généralement, l intégratin des mdes cnstructifs «passifs» en rénvatin permet d atteindre des perfrmances autur de 15 à 30 kwh/m² an, qui ne répndent pas tujurs strictement au label «PassivHaus» et que l n qualifie alrs de «très basse énergie». ASPECTS ENVIRONNEMENTAUX > Bilan énergétique La cnsmmatin d énergie pur le chauffage représentait en % de la cnsmmatin d énergie ttale des lgements Bruxellis, et près de 30 % de la cnsmmatin ttale d énergie de la Régin. Sur base d une étude du CERAA réalisée à la demande du guvernement réginal en 2008, n estime que, dans un marché de la cnstructin dynamique, une généralisatin d un mde cnstructif passif à tute cnstructin neuve, cmbinée à un niveau de perfrmance «basse énergie» pur tutes les rénvatins lurdes, permettrait de réduire la cnsmmatin de chauffage cumulée des lgements de la régin seln la curbe ci-dessus : Sur cette figure, n vit que grâce au niveau passif, la part des lgements neufs dans les cnsmmatins d énergie à l hrizn 2030 est négligeable. En utre, n cnstate une écnmie de kwh, sit près de 30% par rapprt à un scénari «business as usual». Enfin, n vit qu à côté de la perfrmance des nuvelles cnstructins, c est surtut à la qualité énergétique des rénvatins qui faut être attentif. La généralisatin d une rénvatin passive permettrait, dans la figure ci-dessus, de diviser encre par 4 les cnsmmatins assciées aux rénvatins lurdes (partie vert clair). > Impact envirnnemental de la cnstructin passive Cmme expsé dans la fiche MAT05 «Islatin thermique : chisir des matériaux sains et éclgiques», les matériaux d islatin nt lrs de leur prductin, leur mise en œuvre, leur explitatin et leur fin de vie un impact sur l envirnnement qu il est nécessaire de minimiser. Cette questin est d autant plus pertinente dans le cas des maisns passives, car la quantité de matériau d islatin à mettre en œuvre est significativement plus imprtante que dans un bâtiment ne dépassant pas les perfrmances stipulées par la réglementatin réginale. Cependant, la réductin des émissins plluantes réalisée par la surislatin reste très largement supérieure à l impact négatif sur ces mêmes émissins de la fabricatin du matériau islant. Il n est dnc pas pertinent de refuser un mde cnstructif passif sur base de l impact envirnnemental des matériaux utilisés pur le réaliser. PAGE 4 SUR 9 ENVISAGER UNE CONSTRUCTION PASSIVE JUILLET 2010

5 Par cntre, la lgique d éc-cnstructin pusse à réaliser des cnstructins passives avec des matériaux à faible impact envirnnemental et sanitaires. ASPECTS ECONOMIQUES >Investissement La cnstructin d une maisn passive implique un surcût par rapprt à une cnstructin classique (surislatin, triple vitrage, essai de pressurisatin, etc.). Par cntre, d autres frais peuvent être réduits, ntamment le cût de l installatin de chauffage. Au final, la maisn passive reste cependant plus chère à la cnstructin. Avec une équipe de cnceptin et des crps de métier expérimentés, un surinvestissement de 15% est à prévir. Cet rdre de grandeur est cnfirmé par différentes surces (vir bibligraphie). Ce surcût purra être sensiblement plus élevé si la frme du bâtiment est cmplexe et demande la réslutin de nmbreux détails spécifiques. Il est dnc préférable, lrsqu n se lance dans un prjet de cnstructin passive avec un budget limité, de faire au préalable un exercice de ratinalisatin de la frme, intégrant une maximisatin de la cmpacité, une ptimisatin des surfaces vitrées et la limitatin du nmbre de détails cmplexes (terrasses, vlumes débrdants, renfncements dans les façades, etc.). Sur base de l expérience de bureaux d étude cnsultés, cet rdre de grandeur de 15% peut a priri être cnsidéré également pur les cnstructins tertiaires. Il existe cependant une assez grande variabilité dans les cûts au mètre carré des bâtiments tertiaire, ce qui cmplique l établissement de ratis myens. Des cûts de cnstructin entre 1100 et 1400 htva/m² nt été rencntrés pur des prjets de bureaux passifs réalisés. >Rentabilité Différentes études reprises en bibligraphie (ntamment Audenaert et al.) estiment le temps de retur simple d une maisn passive entre 23 et 30 ans (hrs aides publiques), pur des surinvestissements de 15% du cût du bâtiment. Cet rdre de grandeur est chérent avec ceux cnstatés il y a quelques années lrs du prjet eurpéen CEPHEUS sur les aspects technic-écnmiques du standard passif (Schnieders et al.) et peut a priri être cnsidéré également pur les cnstructins tertiaires (les bureaux demandent mins de chauffage que les lgements, il y a dnc là une mindre écnmie, mais un bénéfice peut également être réalisé sur la climatisatin, ce qui rétabli la rentabilité). En incluant les aides publiques et la crissance du cût de l énergie, n peut cnsidérer que l investissement sera réellement retruvé en 7 à 15 ans. >Principe du duble ptimum Abstractin faite des rdres de grandeur ci-dessus, un des arguments écnmiques justifiant le standard passif est celui du duble ptimum. Partant d un cas de référence traditinnel, l améliratin des perfrmances entraîne un surcût initial mais une écnmie de charge annuelle. Au plus la perfrmance est pussée lin, au plus l investissement est imprtant, tandis que l écnmie de charge devient relativement faible. De cette duble tendance apparaît un ptimum écnmique permettant de définir une architecture «basse énergie», généralement décrite par un niveau d islatin entre K30 et K35. En pussant la perfrmance jusqu au niveau passif, un nuvel ptimum apparaît, car cette très haute perfrmance permet des écnmies d investissement au niveau des installatins de chauffage, de l rdre de C est le principe illustré dans la figure ci-dessus : PAGE 5 SUR 9 ENVISAGER UNE CONSTRUCTION PASSIVE JUILLET 2010

6 Figure thérique illustrant le principe du duble ptimum écnmique ASPECTS SOCIAUX ET CULTURELS > Quel impact sur le cnfrt d hiver? Une des cnséquences de la surislatin et de la récupératin de chaleur sur l air extrait est l unifrmisatin des températures dans la maisn. Il n est a priri pas pssible de ménager par exemple une température plus basse dans les chambres, u dans certains lcaux mins utilisés, à mins de juer avec des uvertures de fenêtres, ce qui est cntraire au principe de cntrôle de l étanchéité du bâtiment. Cette unifrmité d ambiance peut être regrettée par certains. Par ailleurs, n vit fréquemment de petits radiateurs, lié au balln d eau chaude sanitaire, installés dans la salle de bains pur apprter un éventuel appint lcalisé. > Quel impact sur le cnfrt d été? De par leur très frte limitatin des déperditins thermiques, les maisns passives snt sensibles à la surchauffe dès la mi-saisn. Lrsqu elles snt cnstruites en ssature bis, elles présentent en utre une masse thermique limitée. Il sera, encre plus qu ailleurs, nécessaire de dispser de prtectins slaires efficaces et d une pssibilité de ventilatin ncturne imprtante. La présence de planchers massifs et un revêtement favrisant une bnne inertie thermique snt également cnseillés. Le fiche ENE08 «Assurer une grande inertie thermique» dévelppe la relatin entre inertie thermique et cnfrt d été. Une fis ces mesures prises, il est tut à fait pssible de dispser d un lgement passif cnfrtable en été Maisns passives Heusden (Gand) PAGE 6 SUR 9 ENVISAGER UNE CONSTRUCTION PASSIVE JUILLET 2010

7 ARBITRAGE > Une panacée? Le cncept de maisn passive permet de réduire drastiquement la cnsmmatin de chauffage, mais pur être agréable à vivre, il impse une réflexin du cncepteur et du futur ccupant sur les techniques de chauffage, sur la prductin d eau chaude et sur la gestin du cnfrt d été. D autre part, la démarche «maisn passive» est centrée sur les questins énergétiques et de cnfrt. L impact envirnnemental des matériaux mis en œuvre, u la gestin de l eau par exemple ne snt pas explicitement pris en cmpte par ce label, et divent faire l bjet d une démarche cmplémentaire pur que le prjet sit exemplaire au niveau envirnnemental. Il ne s agit dnc pas d une répnse «tute faite» à l ensemble des enjeux de la cnstructin durable. Tut en suhaitant la multiplicatin des maisns passives, n ne saurait dnc trp cnseiller un examen minutieux de ces questins lrs de la cnceptin du bâtiment. DANS LA PRATIQUE Des mesures divent être prises aux différentes phases de dévelppement et de réalisatin du prjet : PROGRAMMATION Dès les premiers stades du prjet, prendre cntact avec les asbl qui prmeuvent le standard «maisn passive». Celles-ci nt pur vcatin d épauler l architecte et le particulier lrs de la réalisatin de tels bâtiments. Si pssible, s enturer de prfessinnels ayant l expérience de ce type de cnstructin (vir listes de membres des asbl gestinnaires). Assurer une prise en cmpte d autres enjeux envirnnementaux, tels que le bruit, les déchets, les matériaux, la gestin de l eau, AVANT-PROJET Les recmmandatins techniques à suivre pur btenir une certificatin «maisn passive» snt les suivantes : Réduire les déperditins thermiques par une très bnne islatin des paris et le cntrôle de tus les pnts thermiques. Il y a généralement entre 25 et 35 cm d islant sur les murs, 20 cm pur les sls et 40 à 45 pur les tits, seln le type de matériau utilisé (viser des valeurs U entre 0,15 et 0,10W/m²K). Les fenêtres divent être en triple vitrage et les châssis snt spécialement cnçus, ainsi que tute la menuiserie (U w <0,85W/m²K). Réduire les pertes de chaleur par un cntrôle strict des défauts d étanchéité à l air du bâtiment (débit d infiltratin sus 50 Pa (appelé n50) inférieur à 0,6 vlumes/h - vir fiche ENE10 «Assurer une bnne étanchéité à l air du bâtiment». Garantir la qualité de l air par un système mécanique de ventilatin frcée avec récupérateur de chaleur à haut rendement (>75% - vir fiche ENE23 «Chisir un mde de ventilatin efficace»), perfrmant (cnsmmatin électrique <0,45Wh/m³) éventuellement cuplé à un puits canadien (vir fiche ENE22 «Réaliser un puits canadien/prvençal»), et dnt le réglage a été effectué seln les règles de l art. Valriser les gains slaires gratuits par une rientatin si pssible Sud Valriser éventuellement les énergies renuvelables (géthermique, slaire ). Réduire la demande énergétique par l utilisatin d appareils ménagers (électrménager, luminaires, ) à meilleur rendement (Vir fiche ENE01 «Favriser les PAGE 7 SUR 9 ENVISAGER UNE CONSTRUCTION PASSIVE JUILLET 2010

8 chix d'équipements électriques et d'éclairage efficaces»). Par exemple, dans les bureaux, viser 1.5W/m²/100lux au maximum. Capteurs slaires et grupe de ventilatin duble flux avec échangeur de chaleur. Maisns passives Heusden (Gand) En utre, les recmmandatins architecturales suivantes snt pertinentes : Assurer une frte cmpacité. Prévir une envelppe en ssature bis mais une cnstructin en planchers massifs pur maintenir une certaine inertie thermique dans le bâtiment. Limiter la surface vitrée et l rienter principalement Sud, tut en prévyant des prtectins slaires extérieures si pssible mbiles. Avir un premier cntact avec la Platefrme maisn passive u le Passievehuisplatfrm. Eventuellement suivre une des frmatins qu elles prpsent. Se familiariser à l utilisatin de l util de calcul PHPP2007 (mise à jur attendue en 2010). Intégrer au design la questin de la réalisatin d une barrière cntinue d étanchéité à l air. PROJET D EXECUTION, DOSSIER POUR LE PERMIS D URBANISME Cnsacrer à la cnceptin des techniques spéciales une attentin particulière. Réaliser le calcul des perfrmances du bâtiment avec l util adéquat. Eviter les pnts thermiques par l étude de tus les détails techniques Etudier en détail la réalisatin de l étanchéité à l air. L imprvisatin sur chantier ne permet pas d atteindre les niveaux de perfrmance exigés et entraîne des surcûts. SUIVI ET SURVEILLANCE DES TRAVAUX Lrs du suivi du chantier, le maître d œuvre sera particulièrement attentif à la qualité de l étanchéité de l envelppe et à la réalisatin crrecte des détails techniques. Cnsacrer à la mise en euvre des techniques spéciales une attentin particulière. Réaliser un premier essai d étanchéité à l air en curs de chantier, à un stade permettant la crrectin facile des éventuels défauts identifiés lrs de l essai (en tus les cas avant la pse des parements intérieurs. RECEPTION ET MISE EN EXPLOITATION ENTRETIEN Réaliser un essai final d étanchéité à l air par pressurisatin. Infrmer le futur habitant sur la gestin des installatins techniques et sur les mesures de préventin de la surchauffe. Les filtres du réseau de ventilatin duble flux divent être entretenus régulièrement. PAGE 8 SUR 9 ENVISAGER UNE CONSTRUCTION PASSIVE JUILLET 2010

9 INFORMATIONS COMPLEMENTAIRES AUTRES ELEMENTS A GARDER A L ESPRIT Vici une liste de fiches dnt les thématiques crisent celles de la maisn passive : ENE01 - Favriser les chix d'équipements électriques et d'éclairage efficaces ENE02 - Dévelpper une stratégie du chaud ENE03 - Dévelpper une stratégie du frid ENE04 - Cnstruire un bâtiment bien islé ENE06 - Optimiser la cnceptin des fenêtres ENE08 - Assurer une grande inertie thermique» ENE10 - Assurer une bnne étanchéité à l'air de l'envelppe ENE22 - Réaliser un puit canadien/prvençal ENE23 - Chisir un mde de ventilatin énergétiquement efficace MAT05 - Islatin thermique : chisir des matériaux sains et éclgiques Fiche Bâtiment exemplaire : Cmparatif des systèmes de chauffage et ECS pur les maisns individuelles et les immeubles à appartements en cnceptin passive et rénvatin basse énergie. BIBLIOGRAPHIE Surces d infrmatin sur les maisns passives : PassiefHuisPlatfrm vzw. : Platefrme Maisn Passive : Sur les primes réginales et les déductins fiscales pur l islatin et les installatins techniques : Pur les particuliers : Le Centre Urbain asbl : Pur les entreprises : Déductins fiscales : Bruxelles Envirnnement - IBGE : Etudes mentinnées dans la fiche : CERAA, L applicatin des principes de la maisn passive en Régin de Bruxelles- Capitale, Tech. Rep., Brussels Institute fr the Management f the Envirnment, 2008 Renard Frédéric, Di Pietrantni Marny,Analyse écnmique d une maisn passive existante, Faculté Plytechnique de Mns, Pôle Energie, étude dispnible sur le site A. Audenaert, S. D. Cleyn, B. Vankerckhve, Ecnmic analysis f passive huses and lw-energy huses cmpared with standard huses, Energy Plicy 36 (2008) B.Brunklaus; C.Thrmark; H.Baumann, Illustrating limitatins f energy studies f buildings with LCA and actr analysis, Building Research & Infrmatin, Vlume 38, Issue 3, May 2010, pages Autres études sur les aspects écnmiques des maisns passives Envirnmental and ecnmical perfrmance f systems fr energy-efficient dwellings : case f passive and lw energy single-family huses, L.Gerge, Université cathlique de Luvain, submitted t Energy Plicy K. Achten, R. D. Cninck, G. Verbeeck, J. V. der Veken, Analyzing the ecnmic feasibility f permutatins f energy-saving measures with batch simulatins and Paret ptimizatin., in: Eleventh Internatinal IBPSA Cnference, Glasgw, Sctland, R. D. Cninck, G. Verbeeck, Technical-ecnmic analysis f the cst-effectiveness f energy saving investments, Tech. Rep., Brussels Institute fr the Management f the Envirnment, Final Reprt, F. Renard, S. Nurricier, M. D. Pietrantni, V. Feldheim, Technicalecnmic analysis f the cst-effectiveness f energy saving investments fr residential buildings, Tech. Rep., Service Public de Wallnie, DG04, Final Reprt, PAGE 9 SUR 9 ENVISAGER UNE CONSTRUCTION PASSIVE JUILLET 2010