Une maison passive nécessite moins d'énergie qu'un bâtiment classique similaire pour offrir un meilleur confort. C'est le type de construction le plus économe qui puisse être imaginé, celui dont les factures d'énergie et la pollution au quotidien sont les plus faibles.
Le besoin de chauffage de ses habitants est tellement réduit que l'énergie naturelle provenant du soleil, celle résultant de leur présence et de l'usage de leurs équipements hors système de chauffage, ainsi que celles qui sont récupérables, toutes gratuites et non polluantes, sont la plupart du temps suffisantes. Quelques panneaux thermiques et photovoltaïques peuvent transformer une construction aussi performante en bâtiment à énergie positive pouvant fournir plus d'énergie que nécessaire y compris pour le chauffage, la climatisation éventuelle et la production d'eau chaude. L'indépendance énergétique ainsi obtenue aboutit à une meilleure aisance financière à long terme des occupants qui ont ainsi plus de liberté de choix et d'actions pour mieux vivre tout en limitant la pollution et en protégeant le climat.
Les articles de ce blog, basés sur plus de dix ans de retours d'expérience ainsi que sur les avis et témoignages des occupants de nombreuses maisons passives certifiées, permettent de répondre aux nombreuses questions soulevées par cette définition et par la description du faible niveau d'énergie qu'elles nécessitent, notamment celles ci-après :
Quels sont ses principes et concepts à mettre en œuvre pour atteindre un tel niveau d'efficacité thermique et de sobriété énergétique ?
Comment garantir la performance réelle d'une construction de ce type au bord de la mer ou en haute montagne, à Toulouse, en France ou partout ailleurs ?
Quels sont les prix, la rentabilité, les avantages et inconvénients de ce type de bâtiment ?
De nombreuses études portant sur la santé attestent que la qualité de l'air est plus mauvaise à l'intérieur des habitations qu'à l'extérieur. Son renouvellement est énergivore.
Améliorer la ventilation permanente des bâtiments et leur confort en hiver sans augmenter la consommation d'énergie de chauffage est donc une nécessité sanitaire, économique et écologique.
Garantir un tel fonctionnement ne peut physiquement et techniquement résulter que de l'usage d'une VMC double flux dotée d'un échangeur de chaleur et d'un réseau aéraulique pour distribuer en volume suffisant l'air neuf préconditionné dans toutes les pièces sans autre source d'énergie calorique que celle récupérée sur l'air extrait à température ambiante.
Partant de ces constats connus depuis le début des années 1970, l'idée initiale à la base du concept d'habitat passif, notamment développé par le Passivhaus institut en Allemagne, a consisté à se demander si un tel réseau pouvait, en sus de la ventilation, être utilisé pour assurer le confort en se substituant à celui d'un système traditionnel de chauffage ruineux à l'investissement et à l'usage, comme par exemple celui d'une chaudière au gaz ou au fioul qui distribue la chaleur par le sol ou à l'aide de radiateurs. Une réponse favorable devait conduire à définir le niveau de performance globale des constructions ainsi que celui de l'efficacité énergétique de chaque composant pour y parvenir de manière optimale.
Dans les années 1980, la réalisation de nombreuses simulations thermodynamiques complexes était le seul moyen de vérifier la faisabilité et les multiples conditions à mettre en œuvre pour parvenir à réaliser des bâtiments dans lesquels le confort pouvait être garanti par une puissance de chauffage limitée à celle qui pouvait être transportée par le seul réseau aéraulique d'une VMC double flux.
Afin d'être parfaitement conforme à la réalité, tous les éléments physiquement quantifiables qui ont une incidence sur la performance et la qualité de confort des bâtiments ont été pris en compte. Leur nombre montre la complexité du problème qui était à résoudre car ils concernent :
L'architecture
L'environnement
La physique des matériaux
La qualité des équipements
La qualité de conception et de construction
L'architecture comprend la volumétrie du bâtiment et son couplage avec ses annexes, sa compacité, ses caractéristiques bioclimatiques, ses apports solaires dépendant de l'orientation des façades et des surfaces des vitrages ainsi que des protections solaires fixes ou réglables en mesure réguler les apports de chaleur
L'environnement concerne l'altitude, les ombrages naturels ou artificiels, proches ou lointains, volontaires ou subits, ainsi que les protections naturelles ou crées face aux vents dominants
Le choix des matériaux permet de prendre en compte les déperditions au travers des parois isolantes et des ponts thermiques mais aussi les inerties par transmission et par absorption
La qualité des équipements concerne essentiellement celle des menuiseries triple vitrage et de leur méthode de pose sans pont thermique ni fuite d'air ainsi que celle de la VMC double flux éventuellement associée à une batterie hydraulique capable de chauffer l'air neuf.
Enfin, la qualité de conception et de construction inclut tous les éléments précédents, mais aussi la suppression de tous les ponts thermiques et l'élimination de la quasi-totalité des fuites de manière à garantir une étanchéité à l'air sans faille grâce aux méthodes de pose et de mise en œuvre mais aussi aux choix des matériaux et des matériels d'étanchéité.
Au-delà du concept du chauffage la VMC double flux permet également de rafraîchir l'air neuf chaud, notamment en période de canicule, grâce à l'échange de chaleur avec l'air vicié plus frais qu'à l'extérieur. Son couplage avec une batterie hydraulique peut être également mise à contribution pour rafraîchir la construction en éliminant la chaleur fatalement produite par les occupants et leurs équipements, mais contreproductive hors période de chauffage, en l'associant, uniquement en été, au réseau d'un puits provençal hydraulique. Ces éléments ainsi que l'ombrage contrôlé par un pare-soleil fixe participant à la qualité architecturale ou par des BSO, Brise Soleil Orientables, indispensables pour améliorer le confort thermique et lumineux en mi-saison, mais aussi la surventilation nocturne ont également été pris en compte dans les simulations.
L'analyse des résultats de ces STD, croisés avec les informations concernant tous les composants pris en compte, a finalement permis de définir les critères certifiant les performances ainsi que les calculs simplifiés en mesure de faciliter et de garantir le confort au moindre coût, à l'investissement comme à l'usage, sans réseau de chauffage traditionnel et sans climatisation quand le climat le permet.
Le développement des connaissances résultant de ces études est le point de départ de la méthode de calcul développée sous Excel par le Passihaus institut, le PHPP pour « Passive House Planning Package » qui est la seule méthode de calcul thermique adaptée aux maisons passives. Depuis les années 1990, le respect des critères des constructions passives, lors de la conception optimisée d'un bâtiment neuf comme d'un bâtiment rénové, ainsi que leur contrôle lors de toute demande de labellisation, ne peuvent être démontrés que par la mise en oeuvre de cette application. Leur conformité réelle ne peut être garantie que par l'obtention du label Passivhaus et par la publication non falsifiable du certificat en attestant sur la base donnée de l'institut.
Les deux critères essentiels du label Passivhaus, que les calculs PHPP permettent de déterminer pour les bâtiments neufs comme pour les rénovations, sont la puissance maximale de chauffage actif et le besoin spécifique de chauffage annuel.
Dans un bâtiment neuf :
le besoin spécifique de chauffage annuel doit être réduit à moins de 15kWh d'énergie utile par m2 de surface habitable
la puissance maximale de chauffage actif doit être limitée à environ 10W par m2 de surface habitable les jours les plus froids de l'année.
Il suffit de respecter un des deux critères pour qu'une construction soit considérée passive.
Dans le nord de la France et les régions froides, notamment en montagne, les deux critères sont généralement respectés simultanément. Dans le sud de la France et les climats chauds, seul le critère du besoin de chauffage peut être respecté pour limiter le prix de construction.
Ces critères ne peuvent être respectés que si la qualité de l'étanchéité à l'air, mesurée et garantie par un rapport de perméabilité à l'air provenant d'un opérateur d'infiltrométrie indépendant, est au minimum quatre fois plus efficace qu'en RE2020.
D'autre part, afin d'améliorer le confort estival et d'éviter le recours à la climatisation, même si possible en période de canicule, la durée annuelle cumulée pendant laquelle la température ne doit pas dépasser 25°C doit est limitée à environ 1 mois par an. Quand le climat l'exige, le critère de la climatisation est identique à celui du chauffage.
Enfin, les besoins annuels en énergie primaire doivent être limités à 120kWh par m2 habitable pour limiter le recours à l'effet Joules et inciter à privilégier l'énergie renouvelable capable de s'y substituer de manière bien plus conforme à l'intérêt écologique de ce type de construction.
Les critères sont également définis pour les rénovations passives. Ils sont toutefois moins draconiens que pour les constructions neuves parce que certains ponts thermiques ne peuvent pas être supprimés et que l'étanchéité à l'air ne peut pas toujours atteindre le même niveau de performance.
Respecter l'objectif de confort sans réseau de chauffage traditionnel tout en limitant le prix de construction grâce au respect des critères du concept garanti par la méthode de calcul des maisons passives implique la mise en œuvre d'une méthode de conception efficace.
Elle consiste d'abord et avant tout à mettre en œuvre les trois concepts simultanément capables de baisser le coût d'investissement et d'améliorer les performances qui sont dans l'ordre prioritaire :
La compacité
La conception bioclimatique
L'étanchéité à l'air
La compacité consiste à limiter les surfaces d'échange de chaleur avec l'extérieur tant au niveau du sol, que des façades et des toitures.
La conception bioclimatique consiste essentiellement, quelle que soit l'orientation de l'assise foncière, à orienter la façade la plus vitrée vers le sud pour maximiser les apports solaires en hiver tout en étant en capacité de les limiter en été. Elle doit également réduire les apports et les pertes de chaleur en toutes saisons dans les autres orientations dés qu’ils sont contreproductifs.
Assurer l'étanchéité à l'air consiste minimiser les fuites d'air incontrôlées au travers de la totalité des composants en relation avec l'environnement. L'air qui n'est pas contrôlé par la VMC double flux ou qui, sous l'effet du vent, pénètre dans la construction en passant à l'arrière des isolants dégradent fortement les performances alors que la qualité de la conception peut l'éviter.
Lorsque toutes ces solutions ont été optimisées, les calculs thermiques PHPP doivent être mis en œuvre car ce sont eux seuls qui vont permettre de décider. Les idées reçues, avis ou croyances n'ont pas leur place dans la conception.
Pour commencer, ce sont tous les équipements éventuellement labellisés Passivhaus pour garantir les performances ayant des incidences sur les calculs PHPP qui doivent être choisis. Eux aussi sont au nombre de 3 :
La VMC double flux et son réseau sans fuite
Les fenêtres à triple vitrage étanches à l’air et posées correctement, sans fuite et sans pont thermique
Le puits climatique éventuel capable de conditionner l'air neuf préconditionné par la VMC
Après le choix des équipements et des performances certifiées qui leur sont associées, il est indispensable d'optimiser les épaisseurs et la qualité des isolations les moins chères, celles du sol et du toit. Lorsque les centimètres d'épaisseur supplémentaire ne changent pratiquement plus rien au calcul thermique, il est inutile d'aller plus loin.
À partir de ce niveau de performance et à l'exception des murs extérieurs, tous les paramètres ayant une incidence sur les calculs thermiques sont définis. L'isolation des façades par l'extérieur ou dans la masse, seules capables de supprimer tous les ponts thermiques, reste à optimiser.
À partir d’un niveau suffisant d'efficacité de ce dernier paramètre, vous allez constater, par les calculs thermiques, que l’air neuf peut apporter, en association avec les apports solaires et internes gratuits, l’énergie manquante nécessaire pour maintenir une situation de confort permanent en hiver. Les canalisations de la VMC double flux ont alors un deuxième rôle qui consiste, lorsqu’il fait plus froid que la normale, à permettre le chauffage par l’air neuf grâce, par exemple, à une batterie hydraulique parcourue d'eau chaude fournie par un chauffe-eau solaire . C’est à ce stade que se situe le concept de maison passive dans lequel l’air chauffé qui circule grâce au réseau aéraulique de la VMC élimine le besoin de recourir à un réseau spécifique de chauffage sans aller au-delà afin de limiter le prix de construction.
Le schéma suivant indique l'évolution du prix de construction en fonction de la performance et le gain brutal qui résulte de la suppression d'un réseau spécifique de chauffage lorsque la puissance de chauffage nécessaire peut être transportée par le réseau de la VMC. Il montre aussi le surcoût important et inutile au-delà de ce niveau d'efficacité déjà bien supérieur à la pratique habituelle en France.
Si le niveau passif ne peut pas être atteint lorsque les centimètres d'épaisseur supplémentaire des façades ne changent pratiquement plus rien au calcul thermique, il est inutile d'aller plus loin. Ce sont alors les choix des équipements ou d'autres paramètres qui devront être remis en cause. Les calculs PHPP devront être adaptés et réitérés jusqu'à ce que le résultat soit atteint au moindre coût.
La qualité de conception thermique
Dans une construction classique, c’est l’entreprise chargée de la réalisation du chauffage qui doit assurer une situation de confort, au plus froid de l’hiver, en dimensionnant un système de chauffage capable de compenser les pertes de chaleur incontrôlées et maintenir la température à un minimum de 19°C en toute circonstance. La pratique conduit presque systématiquement au surdimensionnement des équipements pour garantir cette température même pendant les rares périodes ou les températures extérieures sont anormalement basses.
Plutôt que de remédier à des défauts thermiques en augmentant production de chauffage pour assurer le confort, le principe de base des constructions passives neuves ou rénovées consiste à les supprimer pour réduire fortement la consommation d'énergie tout en visant un confort supérieur.
Dans une maison passive, ce sont les caractéristiques thermiques qui sont définies, lors de la conception du projet, de manière à obtenir une situation de confort supérieure, la plupart du temps 20°C avec le réseau d'une VMC DF pour seul système de distribution actif de chaleur.
Une maison ne peut être passive lors de la réalisation que si elle l'est d'abord lors de la conception
Le concept de bâtiment bioclimatique le plus performant au monde, le plus économe, le plus confortable, le mieux optimisé en termes de rapport qualité prix, qui conserve la liberté des choix techniques pour plus de facilité et d'efficacité, a été décrit sur cette base par le Passivhaus Institut. Il évolue toujours pour améliorer le confort en toute circonstance, en suivant l'évolution du climat et notamment en période de canicule, pour aboutir à un concept global qui fusionne de la manière la plus efficace possible de nombreux principes thermiques et concepts spécifiques capables de se compenser pour un résultat sans équivalent. C'est en effet le seul mode de conception durable qui permette l'usage presque exclusif des énergies naturelles grâce aux performances thermiques optimisées exceptionnelles des bâtiments ainsi conçus et qui facilite la sobriété énergétique à long terme de leurs occupants. Les principes physiques simples, efficaces et durables comme l'isolation inusable sans pont thermique, l'étanchéité à l'air garantie et pérenne, les apports solaires quotidiens et inépuisables à notre échelle de temps ainsi que la récupération d'énergie fatale, toujours disponible avec le minium de systèmes techniques à durée de vie limitée par l'obsolescence programmée et fabriqués à l'autre bout du monde, en sont la base.
Contrairement à une idée très répandue, ce type de construction d'avenir n'est donc pas une maison sans chauffage puisque ce rôle est dévolu à la VMC double flux. C'est par contre une construction sans réseau de chauffage classique. Les économies réalisées du fait de l'absence d'un tel équipement permettent de payer une partie de ceux que le concept impose de fait.
L'augmentation actuelle des prix de l'énergie et celles prévisibles à venir confortent l'efficacité économique de ces solutions. Plus l'énergie sera chère et plus ce sera le cas. L'énergie chère contraindra tôt ou tard a la réalisation de constructions passives sobres et écologiques à l'usage.
Définition d'une maison passive
La définition d'une maison passive découle des conséquences de la mise en œuvre de toutes les solutions permettant d'améliorer l'efficacité thermique d'un bâtiment :
Une maison passive est une construction bioclimatique neuve ou une construction rénovée très confortable et pourtant si économe qu'elle peut être presque uniquement chauffée à 20°C par l'intermédiaire de sa VMC double flux dotée d'un récupérateur de chaleur sur l'air vicié, de ses réseaux et d'un système de chauffage rudimentaire parfois épaulée par des sèche-serviettes destinés à fournir un complément de chaleur lors de journées consécutives exceptionnellement froides et sans soleil.
Son manteau isolant et son étanchéité à l'air y sont si efficaces que la très faible quantité de chaleur transportable par ce système de ventilation, associée à l'énergie locale, renouvelable et gratuite des rayons du soleil traversant les vitrages des fenêtres passives ainsi qu’à la chaleur fatale produite par les occupants et leurs équipements, est suffisante pour améliorer le confort thermique règlementaire à 19°C sans système de chauffage traditionnel.
La puissance de chauffage nécessaire, de 1kW pour une surface de 100m2 habitables, est si faible qu’elle provoque une importante réduction de la consommation d'énergie, des factures, des taxes et de la pollution.
D'un point de vue technique, c'est un bâtiment bioclimatique, à usage d'habitat, de bureau ou de toute autre destination, dans lequel tous les éléments ayant une incidence sur son bilan thermique, notamment les apports solaires, l'isolation sans pont thermique, l'étanchéité à l'air et la récupération de chaleur, ont été optimisés lors de la conception en fonction de l'environnement et du climat local. La performance est poussée jusqu'au point où il devient possible de remplacer le puissant et onéreux réseau du système de chauffage classique, sans aller au-delà pour limiter le prix de construction, par celui, très peu puissant et donc très peu polluant, d'une ventilation mécanique double flux dont la présence est primordiale pour améliorer le confort et la santé. Sa forte ventilation répartie avec récupération de chaleur est en effet le seul moyen de maintenir en permanence une bonne qualité de l'air intérieur, dans les pièces de vie comme des pièces de service, sans variations importantes entre la température de l'air intérieur et celle de l'air en provenance de l'extérieur. Le réseau de cette VMC double flux devient alors le système actif de chauffage chargé d'assurer le meilleur confort thermique possible en répartissant les calories transportables par l'air neuf filtré, préchauffé passivement par son récupérateur de chaleur, puis réchauffé activement par une batterie hydraulique ou électrique, si possible alimentée par des sources d'énergies naturelles renouvelables. Lorsque la température extérieure est bien plus froide qu'à la normale et l'ensoleillement trop faible, parfois quelques jours par an, mais pas nécessairement tous les ans, ce système de confort peut être insuffisant. Les sèche-serviettes peuvent alors fournir, sans aucun autre équipement, l'appoint de chauffage manquant afin de conserver le confort habituel sans remettre en cause les économies d'énergie.
La conception thermique basse technologie d'un bâtiment passif, essentiellement basée sur le cumul de la qualité physique de son enveloppe et de son système de confort permettant un usage presque exclusif des énergies environnementales, conduit une colossale division permanente, souvent supérieure à dix, de la consommation d'énergie anthropique, des factures, des taxes et de la pollution.
Pourquoi construire passif ?
Une maison passive est une construction si performante qu'il est possible d'y vivre en situation de confort avec très peu de chauffage en hiver et généralement sans climatisation en été. Comme elle réduit au mieux les consommations d'énergie correspondantes qui sont généralement les plus importantes d'un bâtiment, elle limite au mieux la pollution au quotidien. Lorsqu'elle est construite avec des matériaux durables à faible énergie grise, biosourcés ou recyclés et recyclables, et qu’elle produit elle-même la totalité de l'énergie nécessaire à son usage permanent, elle devient une construction à énergie positive.
Un bâtiment passif, qui produit globalement plus d'énergie qu'il n'en consomme, n'est pas une construction écologique parfaite, mais c'est celui qui est la plus économe en termes d'énergie et qui a le moins d'impact environnemental et le minimum d'incidence climatique.
Concevoir passif puis construire ou rénover à ce niveau de performance est aussi le seul mode de conception et de construction que l'augmentation permanente et de plus en plus importante du prix de l'énergie imposera tôt au tard parce qu'il est le mieux optimisé, le plus sobre et le moins polluant qui puisse être imaginé avec le minimum d'impact climatique lorsqu'il est biosourcé.
Le choix de construire ou rénover des bâtiments à ce niveau de performance aboutit fatalement à la sobriété énergétique de leurs occupants au moins dans ce cadre de vie puisqu'elle est une conséquence inévitable, économique et écologique, du cumul de leur efficacité énergétique et de leur usage presque exclusif d'énergies locales renouvelables. Cette frugalité,consentie par avance lors de la conception, est facilitée à l'usage au point d'en devenir désirable parce qu'elle n'est pas imposée par des règlementations, des augmentations de prix ou les risques de pénurie des énergies, parfois les trois en même temps. Elle est capitale car elle est enviable et aussi durable que les bâtiments le sont. Transmise en héritage, elle a pour conséquence une réduction à très long terme de l'impact climatique de leurs utilisateurs successifs.
Une construction passive est le seul type de bâtiment qui soit entre autres capable, au bon niveau d'efficacité requis par notre évolution planétaire prévisible :
d'améliorer le pouvoir d'achat sans effort grâce aux économies faciles d'énergie sur toute sa durée de vie avec le minimum de frais d'entretien et de remplacement des équipements de confort;
d'imposer la frugalité énergétique de leurs occupants sans contrainte et sans perte de confort grâce à son propre record inégalable de sobriété énergétique;
de garantir l'indépendance énergétique et la résilience de ses occupants sans limite de durée car sans obsolescence programmée d'équipements à haute technologie inutiles fabriqués à l'autre bout du monde;
de s'adapter au changement climatique grâce à la VMC double flux, à l'isolation, aux menuiseries passives et à leurs protections solaires ainsi qu'à l'étanchéité à l'air qui sont tout aussi efficaces en été qu'en hiver, en climat chaud qu'en climat froid, en période de canicule de plus en plus fréquente que par temps bien plus froid qu'à la normale également plus courant.
Vivre dans une maison passive bioclimatique, c'est faire au moins les choix :
d'améliorer le confort toute l'année y compris et surtout en période de gel comme de canicule,
d'économiser l’énergie et d'enrichir sa famille en évitant de payer les fournisseurs d'énergie chère et polluante ainsi que les taxes,
de pouvoir décider de ne pas acheter l’énergie à ceux qui la produisent en polluant parce qu'elle n'assure plus la survie de ses occupants et que son prix a bien moins d'importance,
de savoir qu'en cas de baisse de revenus, comme à l'âge de la retraite par exemple, le prix de l'énergie ne sera pas un problème,
d'avoir la liberté de développer de nouvelles activités non polluantes grâce aux économies réalisées sur les frais d'énergie,
de prendre soin de sa santé et celle de sa famille grâce à la qualité de l'air intérieur résultant du renouvellement d'air permanent, à débit important imposé par le concept,
de ne pas détériorer la santé des autres en limitant la pollution proche comme lointaine,
en résumé, de développer sans effort un comportement écologique pour tout ce qui concerne cette habitation et pour toute sa durée de vie.
Au bilan, une construction passive par choix c’est :
le confort par nature,
l’efficacité et la sobriété énergétique par essence,
les énergies naturelles et récupérables par calculs,
des matériaux naturels et biosourcés par conviction,
les économies, la résilience, la liberté, la réduction de la pollution et la santé pour conséquence,
le concept d’excellence des constructions d’avenir les mieux optimisées et les plus économes qui respecte la nature et finira tôt ou tard par s’imposer grâce à la raréfaction et au prix de plus en plus exorbitant des énergies payantes et polluantes.
Les raisons pour construire passif sont nombreuses. Qu'il s'agisse d'une raison écologique, économique, physiologique ou de toute autre, les maisons passives permettent un cumul particulièrement important d'intérêts, tant pour ceux qui bénéficient directement d'une grande indépendance énergétique que pour tous les autres, à court comme à long terme.
Construire passif, c'est tout à la fois, assurer son indépendance énergétique à vie, garantir la résilience de sa famille et maîtriser son avenir Depuis la création du concept, une construction passive ce n’est pas :
une obligation mais une envie puis un choix,
une contrainte mais une opportunité,
la mise en œuvre d’opinions mais l’application des règles de la nature.
Dans un avenir de plus en plus proche, très probablement quelques années seulement, peut-être même dès l'année prochaine, l'augmentation du prix de l'énergie assurera la rentabilité économique immédiate des maisons passives et en fera le type de construction le plus économe dès les premiers jours d'utilisation malgré son surcoût par rapport aux bâtiments classiques.
Dans un futur plus lointain, ce sera le seul viable sans énergie fossile. Le seul que les limites de la nature nous contraindront d'adopter.
Comme le disait entre autres Antoine de Saint-Exupéry, nous n'héritons pas de la terre de nos ancêtres, nous l'empruntons à nos enfants. Les maisons passives biosourcées à énergie positive sont de nature à respecter cette citation parce qu'en garantissant le niveau et la qualité de vie de leurs occupants, elle les pousse à développer un concept de vie frugal en énergie qui réduit utilement, facilement et durablement leur impact climatique.
Etat des lieux
Etat futur
Bien que la traduction littérale du label Passivhaus à l'origine du concept soit "Maison Passive", les constructions passives ne sont pas exclusivement des maisons. Les immeubles d'habitation, les bureaux, les écoles, les hôpitaux, les commerces… peuvent être passifs. Mieux encore, les bâtiments existants peuvent le devenir lors d'une rénovation thermique poussée en conservant leur aspect et leur surface d'origine ou, au contraire, en faisant l'objet d'une extension permettant d'obtenir une ensemble cohérent à ce niveau de performance comme pour la maison ci-dessus située à proximité de Toulouse.
Même si une construction passive est bien plus économe que toute autre quel que soit le climat, au bord de la mer comme en haute montagne, son architecture n'est pas différente. Que sa volumétrie soit classique ou moderne, que sa surface soit grande ou petite, quels que soient les matériaux utilisés, le bois, le béton ou tout autre, quelle que soit sa destination, habitat, bureau, hôtel, école… toutes les constructions neuves comme toutes les rénovations peuvent être si efficaces, sobres en énergie et confortables, qu'elles atteignent les performances d'une construction optimisée de type maison passive certifiée.
La structure d'une MOB passive peut être réalisée sur place ou à l'abri d'un atelier. Le résultat d'une préparation maximum hors chantier est une mise hors d'eau et hors d'air en moins de 4 jours sur le site du projet Lascrabères à Fontenilles près de Toulouse.
Les Anges est le projet de rénovation passive d'une maison typique des années 1930 idéalement située près du centre de Toulouse. Le résultat est une parfaitement intégration vieillie coté rue mais très modernisée car très vitrée coté jardin exposé au sud.
Les plans de tout projet de construction doivent être adaptés au terrain, à l'altitude, à l'orientation, au climat, à l'environnement proche comme lointain, aux règles d'urbanisme, à la qualité du sol… Ils peuvent tous servir de modèle à la réalisation d'une maison passive. Sans calcul thermique prenant en compte ces caractéristiques et bien d'autres comme sa volumétrie, ses matériaux, ses ponts thermiques, ses équipements… la construction n'a toutefois aucune chance d'être passive.
Se contenter de recopier les plans d'une maison passive ne suffit pas pour construire une maison passive… Proposer des plans passe partout pour maison passive est sans intérêt, voire même dommageable, s'ils ne sont pas, entre autres, accompagnés des plans de détail et des calculs thermiques qui permettent de s'assurer que le projet sera bien passif. Même dans ce cas, seul le projet réalisé avec ses coordonnées et les caractéristiques de son environnement peut être considéré passif. Ses copies, même parfaites, ne seront pas nécessairement passives sur un autre terrain avec de nouvelles conditions environnementales à prendre en compte dans les calculs.
Une habitation passive divise le besoin de chauffage d'une maison seulement RE2020 par 4 et celui des constructions plus anciennes par un facteur souvent supérieur à 10. Elles arrivent également à diviser les besoins d'énergie pour la production d'eau chaude sanitaire dans les mêmes proportions et même à faire encore mieux.
Les équipements que nous connaissons tous, les chaudières, les radiateurs à eau chaude tout comme les convecteurs électriques tout autant que les cumulus, les cheminées et les poêles sont voués à disparaître d'un grand nombre de constructions. Dans quelques années, ils pourront être exposés au rang des antiquités d'expositions montrant ce qu'il ne faut surtout plus faire et expliquant les conséquences de leur usage passé.
Les équipements de tout habitat passif ne sont pas les mêmes que ceux des maisons classiques. Ils sont adaptés au type de construction le plus performant. Ils permettent eux-mêmes de baisser les besoins en énergie au strict minimum et participent tout autant à l'amélioration de la performance globale, qu'au confort et à la baisse des factures d'une énergie qui sera à évidence de plus en plus chère et de plus en plus taxée pour limiter la pollution. Ils sont bien sûr adaptés aux énergies renouvelables, réparties, gratuites et non polluantes que sont :
la chaleur récupérée sur le renouvellement d'air ou après usage de l'eau des douches jetée encore chaude
la chaleur du rayonnement solaire
l'énergie provenant d'un puits climatique, puits canadien en hiver et puits provençal en été
la chaleur fatale produite par les occupants eux-mêmes et les équipements qu'ils utilisent au quotidien.
Ces énergies, très peu puissante pour un usage habituel, sont pratiquement suffisantes pour assurer en permanence le confort hivernal d'une maison passive à un niveau équivalent ou supérieur à celui d'une construction classique.
Dix types d'équipement différents sont indispensables ou fortement recommandés pour concevoir une maison passive :
un système de ventilation mécanique contrôlée double flux à fort débit doté d'un échangeur de chaleur qui récupère, grâce aux apports permanents d'air sain, une grande partie de la chaleur évacuée avec l'air vicié
des menuiseries passives triples vitrages, de type baies vitrées, fenêtres et portes-fenêtres, capables, en toute saison, de réduire les échanges de chaleur par conduction et d'améliorer ou de réguler les apports solaires grâce au choix de leur facteur solaire ainsi que de permettre, en été, une forte ventilation naturelle traversante et, parfois aussi, par effet de cheminée thermique
des protections solaires de type pare-soleil, pergolas, volets roulants ou brise-soleil à lames orientables pour éviter les surchauffes estivales
une batterie hydraulique mixte pour conditionner l'air distribué par la ventilation double flux
un échangeur hydraulique de puits climatique pour préchauffer l'air en hiver et le rafraîchir en été
un chauffe-eau solaire individuel pour produire l'eau chaude avec ses capteurs solaires thermiques
un récupérateur de chaleur sur l'eau pour préchauffer l'eau des douches tout le temps et par tous les temps
des capteurs photovoltaïques pouvant assurer, gratuitement et sans pollution, la production d'énergie primaire nécessaire pour compenser en toute ou partie de la consommation d'énergie finale du bâtiment
des système de stockage écologique de la chaleur produite par les panneaux thermiques et de l'énergie électrique produite par les panneaux photovoltaïques
un régulateur programmable optimisé pour s'assurer qu'après couplage, les performances énergétiques de l'ensemble seront encore améliorées
En regroupant l'ensemble de ces équipements, le concept de maison passive à très haute performance énergétique, chargée de réduire la consommation d'énergie au mieux devient un concept de bâtiment à énergie positive, un BEPOS chargé de produire lui-même le maximum de l'énergie dont il a besoin et s'approcher du concept de bâtiment autonome.
L'utilisation de ces équipements adaptés aux maisons passives n'est pas toujours suffisante si leur couplage n'est pas lui même cohérent et optimisé. Le schéma de fonctionnement du système de confort pour l'habitat passif développé par l'agence d'architecture Voyelles est un exemple mettant en œuvre un ensemble de solutions techniques capable d'atteindre cet objectif.
Pour assurer le confort avec le minimum d'énergie, ces équipements de base peuvent par choix, ou doivent si les calculs thermiques l'exigent, être complétés par :
un puits climatique hydraulique (PCH) aussi dénommé puits provençal hydraulique (PPH), composé d'un échangeur sur la nappe phréatique relié en circuit fermé à une batterie hydraulique mixte post VMC parcourue d'eau fraîche qui absorbe la chaleur à l'air distribué par la VMC double flux en été
un chauffe-eau solaire individuel (CESI) doté de plusieurs capteurs thermiques pour produire l'eau chaude et le chauffage grâce à la batterie hydraulique mixte parcourue d'eau chaude qui chauffe l'air distribué par la VMC double flux en hiver
un récupérateur de chaleur sur l'eau des douches (RCED) pour préchauffer l'eau en récupérant la chaleur des eaux usées habituellement jetée chaude après seulement quelques secondes d'utiliation
un plancher de masse chauffant ou rafraîchissant éventuel dont l'énergie provient du CESI ou du PPH pour stocker la chaleur ou la fraîcheur et stabiliser le confort en cas d'intermittence ou d'extrêmes météorologiques
des capteurs photovoltaïques pour assurer au moins en partie la production d'énergie électrique indispensable à de nombreux appareils liés ou non au système de confort
L'ensemble doit être piloté par un régulateur programmable capable d'assurer le fonctionnement optimisé de tous ces équipements couplés de manière optimale suivant, par exemple, le schéma de principe du Kit Infinergie, système de confort spécifique à l'habitat passif développé et mis en œuvre par l'agence d'architecture et bureau d'études thermiques Voyelles.
Comme le montre les vues 3D ci-dessous, une architecture simple peut évoluer vers un projet d'architecte haut de gamme sans que le volume de la partie habitable ne soit modifié. Que la construction soit passive ou simplement conforme à la RE2020, à surface habitable, caractéristiques techniques et équipements identiques, la différence du prix global de construction peut se chiffrer en dizaines de milliers, parfois des centaines de milliers d'euros quand l'architecture se complexifie. La fourchette de prix au m2 qui en résulte peut aller du simple à parfois plus du double. Un ratio d'une telle variabilité n'est pas utilisable pour la réalisation d'une estimation sérieuse.
Une maison passive simple
Une maison passive moderne
Les études de prix de construction confirment que, quel que soit le niveau de performance thermique…
L'incidence de la qualité architecturale visible est bien supérieure à celle de la qualité thermique invisible Ces mêmes études permettent de conclure que :
le coût de la qualité architecturale d'un projet passif est identique à celui d'un projet RE2020;
le prix d'un projet passif comme RE2020 dépend bien plus de sa qualité architecturale que de sa performance thermique.
Un des moyens les plus efficaces de se forger un avis objectif puis de choisir en toute connaissance de cause à propos de n'importe quel sujet consiste à établir la liste la plus exhaustive possible des avantages et inconvénients qu'il présente ou qu'il est censé présenter. C'est bien sûr le cas de la comparaison entre une maison passive et une maison similaire qui ne l'est pas.
Conséquences du changement climatique sur la conception des maisons passives
Il n'aura échappé a personne que l'année 2022 n'a pas été une année normale sur le plan du climat et de ses importantes répercussions sur nos lieux de vie, habitat, bureaux, commerces, écoles… qui ont eu une forte tendance à surchauffer même en dehors de la période estivale, notamment pendant les multiples périodes de canicule qui se sont suivies et échelonnées sur plusieurs mois.
Le climat évolue. Il suit les prévisions du rapport Meadows de 1972 et de ceux du GIEC, le Groupement International d’Etude du Climat. Comme il est prouvé que de telles situations vont se reproduire et même s'amplifier, il parait indispensable de se préoccuper de l'adaptation éventuelle des concepts des maisons passives mais aussi et surtout de l'évolution de leur conception afin de continuer à assurer les performances thermiques et les économies d'énergie mais aussi et surtout le confort sans système de chauffage traditionnel et, si possible, sans système de climatisation.
La période froide, celle qui impose théoriquement le recours au chauffage, a tendance à être plus courte que par le passé avec des variations de température plus importantes, souvent bien plus chaudes qu’à la normale mais parfois aussi bien plus froides. Les retours d’expérience montrent que les maisons passives, essentiellement conçues pour réduire l’énergie de chauffage, ne présentent pas de problème particulier en cette saison. L’évolution climatique limite en effet le besoin de chauffage mais peut par contre imposer des puissances plus élevées qu’à la normale pendant les courtes périodes les plus froides sans soleil. La mise en service des sèche-serviette peut toutefois largement compenser la puissance éventuellement manquante. Pendant ses séquences de temps, l’effet joules des systèmes d’appoint doit toutefois pouvoir être remplacé par la chaleur de systèmes thermodynamiques pour limiter la consommation et les frais résultant de l’usage de l’énergie payante de plus en plus chère. Le remplacement de l’effet joules par des poêles toujours trop puissants est à éviter parce qu’ils provoquent des fuites qui ne permettent pas toujours d’obtenir l’étanchéité à l'air nécessaire au label passif. C'est aussi parce que les retours d’expérience montrent que la chaleur n’est pas correctement répartie dans toutes les pièces, notamment celles en second rang.
Les périodes chaudes ont par contre tendance à être plus longues que par le passé avec des températures en moyenne bien plus élevées qu’à la normale. Les records se suivent au fil des ans. Les périodes de canicules se multiplient dans le courant de la même année. Pendant ses séquences, la température nocturne ne baisse pas toujours suffisamment pour qu’il soit possible d’évacuer pendant la nuit toute la chaleur qui a été stockée dans les parois massives de la construction pendant la journée précédente. Pire, il a été constaté, notamment dans les grandes villes, des températures extérieures supérieures aux températures intérieures jusqu’en milieu de nuit!
Pendant les périodes de grande chaleur :
L’inertie thermique par absorption, l’effusivité des matériaux intérieurs peut devenir contreproductive. La ventilation ne permet pas toujours de rafraîchir suffisamment pendant la nuit. Encore chaudes le lendemain matin, les parois massives ne pourront pas stocker l’énergie de la chaleur diurne suivante.
L’inertie thermique par transmission permettant la diffusion de chaleur dans les murs extérieurs devient par contre de plus en plus indispensable. Les matériaux qui bénéficient des meilleures performances sur ce point sont les isolants biosourcés qui nécessitent peu d’énergie lors de leur fabrication et qui sont les seuls capables d’isoler et de réduire simultanément la vitesse de transmission du flux de chaleur vers l’intérieur.
Les puits provençaux montrent leurs limites, car leur puissance dépend du débit de la VMC double flux de chaque bâtiment mais aussi de la température de l’air neuf qu’ils peuvent procurer. Celle-ci a malheureusement plutôt tendance à augmenter d'autant plus que la fréquence annuelle des canicules est élevée et que leurs durées sont importantes.
Les calculs thermiques indiquent que même en supprimant toute transmission directe de chaleur au travers des vitrages, en fermant entièrement toutes leurs protections solaires, voire même en simulant la suppression de toutes les menuiseries, les risques de surchauffes persistent dans les régions françaises les plus chaudes.
Ne pas dépasser 25°C pendant plus de 10% du temps devient parfois de plus en plus impossible même en mettant en œuvre toutes les solutions efficaces comme des ombrages naturels permanents ou saisonniers, des pare-soleil fixes définis à partir des caractéristiques locales de la course du soleil, des brise-soleil à lames orientables, des couleurs blanches ou très claires quand c’est autorisé, une ventilation naturelle traversante ou par effet de cheminée quand c’est possible, une surventilation mécanique nocturne par la VMC double flux éventuellement associée à un puits provençal efficace. Cette constatation, confortée par les calculs thermiques des maisons passives, le PHPP, conduit à l’obligation de plus en plus fréquente de climatiser afin de respecter le critère du risque de surchauffe.
Les performances thermiques d’une maison passive qui sont excellentes en hiver le sont également en été. Les isolants, les fenêtres triple vitrage, la suppression des ponts thermiques ou encore l’étanchéité à l’air qui réduisent fortement la sortie de la chaleur par temps froid limite évidemment tout autant sa pénétration en été. Ces performances sont suffisantes pour que la climatisation ne soit pas utile la plupart du temps. En période de canicule, elle peut toutefois devenir indispensable. Concrètement ce n’est pas un réel problème puisqu’une maison passive n’est pas une construction sans chauffage mais seulement un bâtiment dans lequel un système de chauffage traditionnel n’est pas nécessaire. Le chauffage peut donc être assuré par un système thermodynamique réversible simple de type monosplit de puissance adaptée qui peut également rafraîchir en période de canicule s’il est réversible.
Les besoins de climatisation d’une maison passive sont inférieurs aux besoins de chauffage, car les périodes de canicule sont, pour l’instant, bien plus courtes que les périodes de chauffage et que les écarts de températures entre l'intérieur conditionné et l'extérieur sont généralement plus importants en hiver. Les puissances de climatisation sont également plus faibles. La puissance utile pour le chauffage sera donc suffisante pour la climatisation. Un appareil de 10 à 15W/m2Shab de puissance spécifique de chauffage et de climatisation suffit dont à toute maison passive.
Dans une construction de 100m2, une puissance de 1,5kW est suffisante. Une puissance de 2kW permettra de pallier aux aléas de la météo et au fait qu’un appareil de puissance plus faible est introuvable. Avec un coefficient de performance minimum de trois, le besoin d’énergie finale électrique sera d’un maximum de 5kWh/an et la puissance sera réduite à un maximum de 500W qui peut être couvert par quelques panneaux photovoltaïques et éventuellement un peu de stockage.
En conclusion de cet article, malgré les évolutions climatiques, les concepts des maisons passives sont tout aussi valables aujourd’hui que lors de leur définition à partir des années 1980 parce qu’ils sont optimisés. La conception de bâtiments passifs doit par contre évoluer parce qu’il est de plus en plus nécessaire de prévoir l’installation d’une climatisation succincte et de faible puissance pour assurer le confort pendant les périodes de canicule. Les conséquences énergétiques qu’un tel équipement implique sont toutefois négligeables, voire même bénéfiques, car un appareil réversible de ce type permet la réalisation d’économies de chauffage hivernal supérieures aux dépenses nécessaires à la climatisation estivale. Les retours d'expérience montrent que l'installation d'un seul appareil de ce type au rez-de-chaussée d'une maison de 150m2 permet d'assurer le confort au plus froid de l'hiver comme au plus chaud des périodes de canicule.
Sur internet comme dans la vraie vie, la qualité de l'information n'est pas la première préoccupation quand l'argent est de la partie! Cette remarque est valable dans tous les domaines, donc dans celui des maisons passives également.
Construire passif est plus compliqué que construire conformément à la réglementation environnementale RE2020 parce que, entre autres, les habitudes de construction doivent être abandonnées, sans retour possible en arrière. On ne peut pas se contenter de faire comme avant, comme on l'a toujours fait.
Construire passif s'apprend et les différences sont importantes dés la phase de conception. Les informations fournies à propos de ces maisons passives dépendent le plus souvent de cet apprentissage : • Ceux qui ne savent pas construire passif peuvent dénigrer les maisons passives parce que leurs savoir-faire ne permet pas de les réaliser et que les intérêts des propriétaires qui veulent atteindre ce niveau de confort et de performance énergétique vont donc à l'encontre de leurs propres intérêts financiers. • Ceux qui savent construire passif, peuvent faire moins bien et se contenter de respecter la RE2020. Ils n'ont aucune raison de mentir à propos des maisons passives parce qu'is pourront toujours se contenter de construire conformément à la réglementation thermique actuelle.
Les informations peuvent bien sûr être fausses pour d'autres raisons, parfois involontaires, parfois volontaires, parfois prévisibles, mais parfois aussi inattendues. Ce que l'on croit savoir, même appris à l'école, n'est pas toujours vrai. Contrairement à nos attentes, nos sens peuvent aussi nous tromper et l'appréhension ou la sensation que l'on a alors de la réalité n'est pas toujours la vérité. Concernant les performances thermiques, ce n'est pas la sensation de la réalité qui compte mais bien la réalité physique.
Devant la quantité et la complexité de certaines informations, c'est à vous de juger et de bannir les fake news sur le sujet…
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Une construction passive est l'aboutissement d'un concept global qui fusionne de la manière la plus efficace possible de nombreux principes thermiques et concepts particuliers à l'image de ceux des équipements indispensables à leur fonctionnement. Pour réaliser un bâtiment de ce type, la compréhension de nombreuses notions physiques aussi bien que techniques ainsi de leurs multiples interactions est donc indispensable. La page des informations les plus récentes, le sommaire général, le plan du site, la page des index et thèmes ainsi que celle de la recherche dans le site à partir d'internet ou encore celle des fake news vous permettront d'en trouver un grand nombre. L'ensemble des articles de ce blog constitue un guide, régulièrement mis à jour, qui pourra faciliter la conception et la construction de votre maison passive optimisée, quels que soient les matériaux, le bois ou le béton cellulaire, et quel que soit le climat, à Toulouse ou à Paris, en France ou partout ailleurs.
Origine des maisons passives
LaPointe, une maison passive certifié Passivhaus
LesDeuxAmous, une maison passive certifié Passivhaus
LaBastide coté jardin, une maison passive certifié Passivhaus
Cilaos, une maison passive certifié Passivhaus
LaBastide coté rue, une maison passive certifié Passivhaus
BaanDenTawan, une maison passive certifié Passivhaus
