Les concepts des maisons passives

Maîtrisons les équipements pour maîtriser les concepts



Les équipements adaptés aux maisons passives et leur schéma d'ensemble



Définition d'un équipement adapté aux maisons passives

Un équipement adapté aux maisons passives n'est pas nécessairement un produit développé pour ce type de construction mais c'est un composant dont le niveau de performance est garanti et suffisamment élevé pour qu'il puisse y être utilisé en hiver comme en été en respectant tous les critères du concept.

Le choix des équipements est primordial


Exemple de maison passive - © J-M Pupille - ArchitecteAu-delà de la qualité de son manteau bioclimatique isolant, un bâtiment ne peut pas être passif si ses équipements ne le permettent pas. Des menuiseries trop opaques à l'énergie solaire ou insuffisamment étanches à l'air, une VMC double flux à l'efficacité douteuse, une production d'eau chaude trop énergivore, l'absence de récupération d'énergie ou, pire, le cumul de toute ou partie de ces défauts, ou bien d'autre encore, est rédhibitoire. Certes, le cumul des meilleurs produits ne donne pas nécessairement un bon résultat, mais chacun y contribue en général. Certes, comme le concept est global, le défaut de performance de l'un d'entre eux peut être généralement compensé par la qualité d'un autre. Dans tous les cas cependant, le niveau de performance à atteindre est tellement élevé qu'il existe des limites spécifiques minimales en deçà desquelles les performances d'un produit ne peuvent pas descendre sans courir le risque de ne pas atteindre le niveau global souhaité. À partir d'un certain niveau, les défauts ne peuvent en effet plus être compensés. Le concept des maisons passives est donc étroitement lié à ceux des équipements finalement retenus et à la qualité réelle des caractéristiques annoncées. Les caractéristiques doivent être confirmées par un tiers indépendant de confiance. Les limites à ne pas dépasser doivent être déterminées par les calculs thermiques, projet par projet, en fonction de l'environnement et du climat local.

Les fenêtres triple vitrage ou fenêtres passives



Les fenêtres utilisées en France sont quasi systématiquement à double vitrage, posées à l'aide d'équerres en acier fixées en applique intérieure sur la façade, dans le doublage isolant. Elles sont étanchées avec des joints compressés entre la menuiserie et la façade, parfois même sans bande de redressement, et posées sur un appui de baie en béton ou en briques très souvent source d'un important pont thermique. Les vidéos montrant cette réalité sont très nombreuses.

Dans une maison passive, les fenêtres sont généralement à triple vitrage avec un facteur solaire très efficace. Les dormants et ouvrants cachés de certaines fenêtres passives offrent un clair de jour maximum et améliorent simultanément les apports de lumière naturelle ainsi que les apports de chaleur. Les dormants isolés à la fabrication, parfois même par des feuillures lors de la pose, ne présentent que très peu de pertes de chaleur par conduction. Elles sont généralement posées en tunnel lorsque les façades sont isolées dans la masse ou en applique extérieure dans le cas d'isolation par l'extérieur. Leur étanchéité à l'air est réalisée à l'aide de joints expansifs ou, bien mieux, à l'aide de membranes adhésives qui seules peuvent garantir l'absence totale de défaut de pose. Enfin, leurs appuis de baie sont en général des bavettes métalliques appuyées sur leurs traverses basses, sans pont thermique supplémentaire et leurs occultations sont étudiées de manière à ne créer ni pont thermique ni risque de fuite d'air.

La différence qui résulte de ces descriptions peut se limiter à un seul chiffre, celui de la comparaison de leur efficacité globale. En effet, dans les mêmes conditions d'orientation, d'inclinaison, de climat, d'ombrage… les déperditions peuvent être divisées par deux alors que, au contraire, les apports solaires peuvent être multipliés par deux. Pour résumer…

Une fenêtre passive peut être plus de 4 fois plus performante
qu'une fenêtre classique








Les VMC double flux



En France, la VMC simple flux règne pratiquement sans partage. Ce système de ventilation sommaire consiste à faire volontairement pénétrer de l'air glacial en hiver par des bouches d'entrées d'air placées dans les fenêtres, à lui faire parcourir toute la maison où il se réchauffe au contact de l'ambiance intérieure puis à le rejeter chaud quelques minutes plus tard avec vapeur et odeurs malvenues par des bouches d'aspiration placées dans les pièces de services. Au fil des évolutions de la règlementation thermique, les entrées et sorties d'air hygroréglables ont été imposées afin de limiter les débits et de réduire les dépenses de chauffage. Les débits sont souvent tellement réduits qu'ils ne sont plus suffisants pour assurer un air sain tel qu'en attestent de nombreux rapports officiels. Ces VMC concourent à réchauffer les constructions en été, en faisant pénétrer un air bien plus chaud que l'air ambiant intérieur.

Les VMC double flux dotées de récupérateur de chaleur haute performance sont à la base du concept des maisons passives qui doivent donc en être systématiquement équipées. Elles sont dotées d'un réseau d'arrivée d'air neuf avec bouches de soufflage dans les pièces principales et d'un réseau d'extraction d'air vicié avec bouches d'extraction dans les pièces de service. Avec ce système de ventilation forcée, l'air neuf arrive préchauffé après avoir récupéré jusqu'a 90% ou même plus de la chaleur de l'air vicié. La vapeur et les odeurs sont évacuées en limitant fortement la quantité de chaleur perdue. Les débits n'ont pas besoin d'être réduits pour limiter les dépenses énergétiques. L'air renouvelé en permanence peut être plus sain qu'à l'extérieur, car, filtré, il peut être débarrassé des poussières voir même des pollens. En été, l'échangeur permet de rafraichir l'air extérieur surchauffé. Une surventilation nocturne importante permet de laisser les fenêtres fermées pour supprimer tout à la fois les bruits extérieurs et la pénétration d'insectes malvenus, dont notamment les moustiques.

Les différences qui résultent de ces descriptions sont très nombreuses, mais l'amélioration du confort et de la santé ainsi que les économies d'énergie sont les plus importantes. Les VMC double flux ne laissent pas rentrer l'air froid en hiver et l'air chaud en été. L'air intérieur est plus sain, parce qu'il est filtré et que les débits n'ont pas besoin d'être réduits. Enfin leur économie d'énergie peut être très importantes quand elles sont alimentées par des panneaux photovoltaïques, non pas parce que leurs deux ventilateurs ne consomment plus d'énergie payante, ce serait aussi les cas de l'unique ventilateur d'une VMC simple flux, mais parce que contrairement à ces dernières, elles évitent de jeter la chaleur du chauffage en hiver ou la fraîcheur du système éventuel de rafraîchissement en été…

Les VMC double flux améliorent le confort et la santé
tout en réduisant les besoins d'énergie

Infos matériel, performances et devis


Le site des produits adaptés aux maisons passives

Infos mise en œuvre

Mise en œuvre des matériels, équipements et produits

Les puits canadien et les puits provençaux hydrauliques



Le chauffage assure le confort, mais coûte cher et pollue.

La climatisation, de plus en plus nécessaire du fait de l'évolution du climat coûte également de plus en plus cher. Elle pollue aussi de plus en plus non seulement du fait de l'énergie nécessaire, mais aussi parce que les gaz réfrigérants utilisés provoquent, à quantité égale, un effet de serre en moyenne 3500 fois plus élevé que celui du gaz carbonique!

Afin de limiter la consommation d'énergie des constructions classiques, le chauffage est de plus en plus fréquemment réalisé à l'aide de systèmes thermodynamiques. La pollution est limitée du fait de la réduction de la consommation d'énergie de chauffage, mais, simultanément, la réversibilité de ces systèmes fait que la climatisation est de plus en plus utilisée. La nouvelle pollution crée a tendance à supprimer la réduction de celle résultant du chauffage. Les risques de pollution dus aux gaz utilisés augmentent donc considérablement.

Dans les maisons passives, les systèmes thermodynamiques peuvent être avantageusement remplacés par des puits climatiques. En été, du fait des possibilités de surventilation, un puits provençal bien conçu, installé après le système de ventilation, et non avant comme c'est malheureusement pratiquement toujours le cas, peut donner un deuxième usage au réseau de la VMC double flux et réellement rafraîchir une construction. Cette position permet par ailleurs de convertir à très peu de frais la batterie hydraulique de rafraîchissement en batterie hydraulique de chauffage également réparti dans la construction par le réseau de la VMC. Pendant cette période, un puits canadien dont la puissance est toujours très faible peut toutefois, en option, dans les régions les plus froides, protéger l'échangeur de la VMC des risques de gel.

Quelle que soit la saison, l'eau peut être le seul liquide nécessaire au fonctionnement d'un puits climatique. La puissance absorbée par les circulateurs est inférieure à un vingtaine de watts alors que la puissance fournie par le puits climatique peut être 20 fois plus élevée! Aucun système thermodynamique ne peut atteindre une telle performance notamment en période de canicule. La pollution résultant de l'usage de gaz à effet de serre est inexistante et celle résultant de l'usage de l'énergie fortement réduite, voire même supprimée si elle est produite par des panneaux photovoltaïques…

Un puits provençal hydraulique
peut être largement plus performant qu'un système thermodynamique

La production de l'eau chaude sanitaire


La consommation d'énergie nécessaire à l'obtention de l'eau chaude sanitaire (ECS) est une des plus importantes de nos bâtiments d'habitation. Dans les constructions récentes, elle peut même être supérieure à celle nécessaire au chauffage. Sa réduction est un impératif imposé par la règlementation afin de limiter tout à la fois son prix et la pollution qu'elle provoque. Cet objectif peut, entre autres, être obtenu en cumulant une réduction importante de la quantité d'eau chaude utilisée, l'énergie nécessaire à sa production, le type d'énergie utilisée et en récupérant la chaleur de l'eau évacuée encore chaude.

La consommation d'énergie peut être réduite rapidement, simplement et à peu de frais à l'aide de réducteurs de pression, de robinetteries plus efficaces, de régulateurs de débits et limiteurs de pression ou encore de mousseurs ou d'aérateurs.

Les chauffe-eau solaires individuels



Dans la très grande majorité des constructions classiques précédant la règlementation RT2012, l'eau chaude était obtenue à l'aide d'un cumulus, chauffe-eau électrique à accumulation qui n'est rien d'autre qu'une cuve mal isolée dotée d'une résistance électrique et de quelques accessoires de sécurité. Cette solution, bien trop gourmande en énergie, est très souvent remplacée dans les constructions récentes par un chauffe-eau thermodynamique individuel (CETI) qui divise la consommation d'électricité par un facteur parfois inférieur à 2 malgré des chiffres bien supérieurs fournis par les fabricants. Ce type d'équipement, dont la durée de vie est généralement de 8 à 10 ans, utilise toutefois les mêmes gaz réfrigérants que les systèmes de chauffage thermodynamiques et les risques de pollution sont donc identiques malgré la baisse de la consommation d'énergie.

Dans les maisons passives, il est bien sûr possible d'utiliser ces mêmes systèmes thermodynamiques mais la production d'eau chaude grâce à des Chauffe Eau Solaires Individuels (CESI) est préférable tant pour leurs performances largement supérieures que pour leur durée de vie bien plus longue ou encore pour leur adéquation à la qualités écologiques de ces constructions. Ces équipements permettent en effet de produire en France, en moyenne annuelle, 80% de la chaleur nécessaire uniquement grâce à l'énergie répartie, gratuite et non polluante du soleil…

Un chauffe-eau solaire
est 2 à 3 fois plus performant qu'un chauffe-eau thermodynamique
et sa durée de vie est 2 à 3 fois supérieure


Les récupérateurs de chaleur sur l'eau des douches



Dans les constructions classiques précédant la règlementation RT2012, l'eau encore chaude de toute provenance était systématiquement jetée. C'est généralement toujours le cas dans les constructions RT2012 parce que l'énergie récupérable ne présente qu'une très faible proportion de l'énergie globale nécessaire.

Dans les maisons passives, cette proportion est souvent bien supérieure. C'est notamment le cas de la chaleur récupérable lors de l'utilisation des douches. Dans ce cas, l'eau est en effet jetée chaude seulement quelques secondes après son usage, à une température très proche de la température initiale, simultanément à une arrivée d’eau froide en volume identique. Il suffit que l'eau neuve et que l'eau évacuée se croisent dans un échangeur pour que l'eau froide arrive préchauffée. Contrairement à tous les autres équipements, les Récupérateurs de Chaleur sur l'Eau des Douches (RCED) ne nécessitent aucune source d'énergie pour fonctionner et sont les seuls à conserver le même niveau de performance toute l'année qu'il fasse soleil ou non et qu'il fasse froid ou non. Ces équipements dont la durée de vie est très longue peuvent récupérer sans aucune pollution jusqu'à 70% de la chaleur évacuée lors d'une douche…

Un récupérateur de chaleur sur l'eau des douches
fonctionne en permanence, quel que soit le climat et par tout temps, de jour comme de nuit,
sans aucune autre source d'énergie que celle de l'eau

Pour en savoir bien plus


15-1 - Les besoins d'eau chaude
15-2 - Optimisation de la production d'eau chaude
15-3 - Les économies d'eau chaude
15-4 - Les chauffe-eau solaires individuels (à venir)
15-5 - Les récupérateurs de chaleur sur les douches

Infos matériel, performances et devis


Le site des produits adaptés aux maisons passives

Infos mise en œuvre

Mise en œuvre des matériels, équipements et produits

Infinergie :
un schéma de système de confort pour l'habitat passif

Le Kit de confort Infinergie
L'assemblage des meilleurs équipements ne suffit pas pour produire le meilleur résultat possible. Pour que ce soit le cas, le fonctionnement de chacun doit s'effectuer en parfaite synergie avec les autres dans un concept cohérent global prédéfini pour respecter les concepts des maisons passives et limiter au minium possible l'usage des énergies payantes et polluantes.

Le schéma du système de confort Infinergie est conçu sur ce principe puisqu'il est permet tout à la fois de ventiler, rafraîchir, chauffer et produire l'eau chaude d'une habitation passive sans pratiquement aucune source d'énergie produite, vendue et taxée par l'homme. La plupart du temps, les énergies naturelles, la chaleur et la lumière du soleil ainsi que la chaleur ou la fraîcheur récupérée seront les seules énergies qu'il utilisera. L'énergie venue d'ailleurs, qui satisfait aux règles du commerce, mais pas à celles de l'écologie, ne sera présente que pour assurer le secours parfois nécessaire pour pallier à l'intermittence de l'énergie solaire et à l'appoint éventuellement indispensable lorsque les extrêmes habituels du climat sont atteints et malheureusement de plus en plus souvent dépassés.

Ses équipements sont ceux précédemment cités. Ils sont assemblés de manière à être les plus efficaces possibles afin d'utiliser au mieux des apports d'énergie produits par les menuiseries et régulés par leurs protections solaires. Le schéma comprend notamment en option :
  • un PCH, puits climatique hydraulique aussi dénommé PPH, puits provençal hydraulique, composé d'un échangeur sur la nappe phréatique et d'une batterie hydraulique post VMC parcourue d'eau fraîche qui absorbe la chaleur à l'air distribué par la ventilation double flux en été
  • un CESI, chauffe-eau solaire individuel pour produire l'eau chaude et le chauffage grâce à la batterie hydraulique parcourue d'eau chaude pour réchauffer l'air distribué par la ventilation double flux en hiver
  • un RCED, récupérateur de chaleur sur l'eau des douches pour préchauffer l'eau des douches en limitant l'utilisation de l'eau chaude en provenance du CESI
  • un plancher de masse chauffant ou rafraîchissant dont l'énergie provient du CESI ou du PPH pour 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 dont une grande majorité n'est pas liée au confort thermique

L'ensemble doit être piloté par un régulateur programmable capable d'assurer le fonctionnement optimisé de tous les équipements retenus.

Schéma de principe système de confort spécifique à l'habitat passif développé par l'agence d'architecture et bureau d'études thermiques Voyelles

Jean-Michel Pupille - Architecte D.P.L.G.