Bâtiments Matériaux Opérations Installations Construction d une maison individuelle passive à Issy-les-Moulineaux B ÂTIMENTS Soucieux de limiter l impact de son logement sur le climat et sur la consommation de ressources de la planète, un habitant isséen s est fixé l objectif d atteindre le niveau passif pour la construction de sa maison familiale. Basée sur une conception optimale et une enveloppe très performante, cette habitation de 220 m² se contente d un poêle à bois bûches pour répondre à un besoin de chauffage très limité. Lieu Issy-les-Moulineaux (92130) Dates Lancement des travaux : septembre 2012 Date de réception : avril 2014 Chiffres Surface de la maison : 220 m 2 habitables (R+2) Volume chauffé : 790 m 3 Consommation prévue : 55.7 kwhep/m²/an Coût de construction : environ 1 000 000 TTC Acteurs Maîtrise d oeuvre : KOZ Architectes Bureau d études s : Plan O2 Lot 1 (gros oeuvre, charpente, isolation, menuiseries, étanchéité) : Entreprise Belliard Lot 2 (fondations puis second œuvre, lots techniques) : entreprise F.A.R.C.
La conception La conception du bâtiment est basée sur une qualité bioclimatique optimale. La paroi sud est ainsi presque entièrement vitrée au rez-de-chaussée et au 1er étage, de façon à maximiser les apports solaires. Des brise-soleil en bois en R+1 et R+2 permettent d occulter le rayonnement solaire et d éviter les surchauffes estivales. Le bâtiment s inscrit dans une démarche globale de performance énergétique et environnementale. L application de principes architecturaux et techniques permettent d optimiser la performance énergétique de l enveloppe, réduisant ainsi fortement les besoins de chauffage. Objectif de labellisation L objectif du propriétaire était d atteindre une performance énergétique élevée se traduisant par un besoin de chauffage inférieur à 15 kwhef/m²/an, permettant d envisager le label PassivHaus. Pour cela, il faut, en plus d une optimisation architecturale et d une isolation appropriée, viser une étanchéité à l air très performante, nécessitant une mise en œuvre très précautionneuse. Façade sud en phase chantier L isolation de l ensemble des parois est très performante, de façon à limiter fortement les déperditions s. Un objectif de résultat a donc été intégré au cahier des charges de consultation des entreprises et une démarche qualité a été mise en place sur toute la durée du chantier, avec des mesures régulières de la perméabilité à l air afin de procéder aux ajustements nécessaires de reprise d étanchéité. Le label allemand Passivhaus Les bâtiments passifs sont des bâtiments dont la consommation d énergie globale est très réduite, grâce à une enveloppe très performante permettant de limiter le besoin de chauffage, et à la mise en œuvre de systèmes et d équipements peu énergivores. Le label Passivhaus permet de valider les performances des bâtiments passifs, grâce à un référentiel de certification reposant sur 3 critères : - Une consommation annuelle de chauffage inférieure à 15 kwhef /m²/an*, - Une étanchéité à l air de l enveloppe maîtrisée, avec un volume de fuite inférieur à 0,6 volume/h sous une pression de 50 pascals, - Une consommation en énergie primaire* totale (électroménager inclus) inférieure à 120 kwhep/m²/an. *Pour rappel, l énergie primaire intègre la consommation finale totale, mais également la consommation nécessaire à la production et à la transformation de cette énergie. Elle dépend donc du facteur de conversion de la source d énergie. 2 bâtiments Construction d une maison individuelle passive à Issy-les-Moulineaux
L enveloppe Quelques rappels La résistance (R) caractérise la performance de l isolation. Elle dépend de l épaisseur de la paroi et de la conductivité des matériaux. Plus elle est élevée, plus la paroi est isolante. Cette résistance s exprime en m².k/w. Le lambda (λ) représente la conductivité du matériau. Plus elle est faible, plus le matériau est isolant. Cette conductivité s exprime en W/m.K. La masse volumique (ρ) représente la densité du matériau, c est-à-dire sa capacité d accumulation de chaleur, et donc son potentiel de rayonnement. Elle s exprime en kg/m 3. La transmission U représente l aptitude d une paroi à transmettre la chaleur. Plus elle est faible, plus la paroi est performante. C est l inverse de la résistance. Elle s exprime en W/m².K. (Ug pour le vitrage, Uw pour l ensemble menuiserie + vitrage). Les murs L ensemble des murs donnant sur l extérieur sont à ossature bois et ont été isolés avec 300 mm de fibre de bois et de laine de bois. Le pare-vapeur, qui assure également la fonction d étanchéité à l air, a été appliqué à distance du parement intérieur, de façon à éviter les percements accidentels et à garantir la pérennité des performances de la maison. Le parement extérieur est un bardage bois vertical ajouré en mélèze pour le rez-dechaussée et le premier étage des parties périphériques. Les clins sont inclinés pour optimiser l étanchéité à l eau. Les premier et deuxième étages de la partie centrale, ainsi que la toiture en pente sont en bardage métallique. Matériaux Epaisseur (cm) Masse volumique (kg/m3) Conductivité (W/m.K) Résistance (m².k/w) Bardage bois mélèze (+ lame d air) 3,5 450 0.12 0.29 Fibre de bois rigide avec film pare-pluie 2.2 240 0.046 0.48 Fibre de bois insufflée 20 38 0.040 5 Pare-vapeur / / / / Laine de bois souple 8 50 0.038 2.1 Plaque de plâtre 1.3 785 0.32 0.04 R des murs donnant sur l extérieur 7.9 Détails structurels des murs (de l extérieur vers l intérieur) et résistances s Cette résistance théorique de 7.9 est moins élevée au niveau des poteaux d ossature bois, le complexe de façade atteint donc une résistance globale légèrement moindre de 7,2 m².k/w. bâtiments Construction d une maison individuelle passive à Issy-les-Moulineaux 3
La toiture La toiture a été isolée avec 160 mm de polyuréthane, matériau très performant de par sa conductivité très faible, sur plancher bois massif. Ce complexe permet d atteindre en toiture une résistance totale de 6,72 m².k/w. Le platelage en panneaux de particules posé sur solives permet de réserver une lame d air ventilée entre l isolant et le revêtement extérieur et ainsi d éviter les surchauffes en période estivale. Une partie de la toiture recevra un complexe de végétalisation extensif (sédum) ne nécessitant pas d entretien, afin de gérer le débit d eau pluviale en cas d orage. Un bassin de rétention de 5m 3 reçoit le surplus d eau pluviale afin de différer le rejet à l égout. Matériaux Epaisseur (cm) Masse volumique (kg/m3) Conductivité (W/m.K) Résistance (m².k/w) Plancher bois massif 11.3 nc 0.35 0.32 Isolant mousse polyuréthane haute densité Détails structurels de la toiture et résistances s 16 300 0.025 6.4 R de la toiture 6.72 Les planchers Le plancher bas sur vide sanitaire est en bois massif isolé avec 14,5 cm de laine de bois, permettant d obtenir une résistance de 4,13 m².k/w. Les planchers intermédiaires ont été par ailleurs dotés d une isolation acoustique de 10 cm afin de réduire la transmission du bruit par les planchers en bois massif. Solives composées d éléments en bois massif Matériaux Epaisseur (cm) Masse volumique (kg/m3) Conductivité (W/m.K) Résistance (m².k/w) Plancher bois massif 11.3 nc 0.35 0.32 Isolant laine de bois souple 14.5 nc 0.038 3.81 R du plancher bas 4.13 Détails structurels du plancher bas et résistances s 4 bâtiments Construction d une maison individuelle passive à Issy-les-Moulineaux
Les parois vitrées L ensemble des menuiseries extérieures sont en bois et dotées de double-vitrages performants à faible émissivité (Ug = 1 W/m².K). Ce type de vitrage permet de réduire les déperditions de chaleur liées aux ouvertures et fait disparaître la sensation de paroi froide, engendrant ainsi un plus grand confort. Leur facteur solaire de 0.56 permet de favoriser la pénétration du rayonnement solaire dans le logement. Vue sur le rez-de-chaussée vitré de la façade sud Les fenêtres coulissantes sont équipées de joints à écrasement de façon à ne pas dégrader la performance des fenêtres et à optimiser l étanchéité à l air. L ensemble menuiserie + vitrage atteint une performance Uw de 1,3 W/m².K. Traitement des ponts s Les ponts s sont des déperditions de chaleur concentrées au niveau des ruptures d isolant. Ils se situent généralement aux points de jonction des différentes parties de la construction (liaison mur/toiture, linteaux à la périphérie des ouvertures, nez de plancher ). Ils sont à l origine de zones froides et donc de sources d inconfort et de risques de condensation. Les ponts s ont fait l objet d une étude spécifique afin de limiter au maximum leur importance. Etanchéité à l air L étanchéité à l air a fait l objet d une réflexion approfondie afin de répondre au critère d étanchéité du label Passivhaus. Un objectif de résultat a été intégré au cahier des charges de l entreprise afin de garantir une mise en œuvre rigoureuse. Plusieurs mesures de perméabilité à l air ont été réalisées en cours de chantier afin de procéder aux mesures correctives et atteindre un niveau d étanchéité à l air satisfaisant aux indicateurs du label. Fenêtres coulissantes avec joints à écrasement Boitier d encastrement permettant d assurer l étanchéité à l air au niveau des passages de gaines électriques. Porte soufflante utilisée pour mettre le bâtiment en dépression lors du test de perméabilité à l air. bâtiments Construction d une maison individuelle passive à Issy-les-Moulineaux 5
Des systèmes performants Renouvellement d air Une VMC double flux à haut rendement assure le renouvellement d air de l ensemble de l habitation (environ 300 m 3 /h), tout en limitant les déperditions s grâce à un système de récupération de chaleur permettant de prélever les calories de l air sortant et de les réinjecter dans l air entrant. Ce système nécessite une maîtrise parfaite de l étanchéité à l air de l enveloppe, afin d éviter de dégrader son rendement par des infiltrations parasites d air froid. Un double réseau de gaines est installé afin de récupérer l air vicié dans les pièces d eau (cuisine, salles de bain, WC, cellier) et d apporter l air neuf dans les pièces de vie. Chauffage Les besoins en chauffage de l ensemble de la maison sont faibles (environ 4 kw) et peuvent être assurés hors installation d un système de production de chaleur conventionnel. Le mode de chauffage principal est un poêle à bois bûches étanche, avec prise d air à l extérieur du logement, dans le vide sanitaire. Ceci permet d améliorer les gains énergétiques, mais surtout d éviter les refoulements de fumées de combustion dans le logement, dus à la mise en dépression créée par la ventilation. La puissance du poêle couvre une plage de 8-14 kw avec un rendement de 84%. L alimentation du poêle est manuelle, avec une autonomie de 6 à 10h. Une résistance électrique d 1,2 kw sur la gaine principale de la VMC permet de maintenir la température en appoint lors des périodes d inoccupation. Eau chaude sanitaire La production d eau chaude sanitaire est assurée par un chauffe-eau solaire (4m 2 de capteurs en toiture) avec un ballon de stockage de 300 litres, permettant de couvrir environ 45% des besoins en eau chaude des 4 occupants. L appoint est réalisé par une résistance électrique. Entrée et sortie d air de la VMC double-flux. Le système de ventilation est équipé d un by-pass afin de permettre à l air vicié de contourner l échangeur de chaleur lors des périodes estivales. Le système installé est également performant en terme de limitation des nuisances acoustiques, contrainte imposée par le label Passivhaus. Poêle à bois bûches ( Lorflam) Capteurs solaires s en toiture 6 bâtiments Construction d une maison individuelle passive à Issy-les-Moulineaux
Bilan énergétique prévisionnel Consommations de chauffage en énergie primaire Postes Consommation (kwhep) Répartition annuelle (%) Chauffage 31.7 57 % Refroidissement 0 0 Eau chaude sanitaire 12.5 22 % Eclairage 3.5 6 % Auxiliaire ventilation 8 14 % Auxiliaire distribution 0 0 Consommation totale: 55.7 kwep/m 2 shon/an Consommations de chauffage en énergie finale La consommation conventionnelle de chauffage déterminée par la méthode de calcul réglementaire est de 31,7 kwhep/m²/an. Le référentiel Passivhaus définit un facteur de conversion de l énergie primaire en énergie finale de 0,2 pour le bois énergie. Cela permet au projet d atteindre un niveau de consommation en énergie finale de 6,34 kwhef /m²/an compatible avec le label passif. Etiquette énergie/climat de la maison 44,2 0.98 Calcul basé sur les consommations d énergie primaire pour le chauffage et la production d eau chaude Conseil de l habitant Cumuler un projet bois et Passif est extrêmement ambitieux car les artisans ne sont pas toujours sensibilisés aux contraintes de mise en œuvre imposées par ces normes. Pour un tel projet il faut s assurer de l expérience de la maîtrise d œuvre en la matière, prendre impérativement un AMO très expérimenté et auditer les réalisations des entreprises. L obtention de la norme dépend d une multitude de facteurs, donc il faut avoir un seul responsable pour éviter le renvoi de balles bâtiments Construction d une maison individuelle passive à Issy-les-Moulineaux 7
L avis des habitants Retour d expériences : quelques années après Après un an de vie au sein de la maison, il est encore trop tôt pour tirer un bilan définitif sur les consommations réelles par rapport aux consommations prévues. De plus, la première année n est pas représentative car il faut du temps aux usagers pour s adapter à leur nouvel environnement et pour effectuer certains réglages techniques : par exemple, les bouches de ventilation des velux sont restées ouvertes tout l hiver. Les propriétaires sont très satisfaits du confort de leur logement, mais pointent tout de même certaines limites: - La VMC a un impact très intéressant en hiver, mais nuit au confort d été, car il y a sans cesse un apport d air chaud, qu on ne peut couper sous faute de générer des problèmes d humidité. Mr Toussaint conseille de coupler VMC double flux à un puits canadien afin d obtenir un confort d été optimal. Il pourrait aussi être envisageable de couper la VMC l été et de ventiler par ouverture des fenêtres. - Le poêle à bois installé chauffe un peu trop son environnement direct. La construction ayant été faite intégralement en bois, l inertie est donc peu importante et les surfaces de plancher et de plafond proches du poêle montent en température. Il aurait été nécessaire d apporter un peu plus d inertie, par un poêle de masse (en briques réfractaires par exemple) ou dans les matériaux de construction. Disposer des éléments réfléchissants sur ces surfaces peut également être envisagé. Si c était à refaire, le choix du «tout bois» ne serait pas reconduit, car l inertie de la structure est trop faible, et n est donc pas optimale pour un bon confort d été. Quelques murs de refend et une dalle en béton seraient alors ajoutés à la construction. Contacts Agence Locale de l Energie GPSO Energie Espace Info Energie membre du réseau Rénovation Info Services 0 800 10 10 21 (appel gratuit) infoenergie@gpso-energie.fr www.gpso-energie.fr www.gpso-energie.fr Juillet 2015