4-4 - Les concepts des maisons passives
30/06/2017 -
Les fondements du concept
La concentration du CO2 dans l’atmosphère augmente en permanence depuis la révolution industrielle. Elle s’amplifie aujourd’hui du fait de la croissance de la population mondiale et de l’évolution rapide des pays en voie de développement qui adoptent le modèle économique occidental. Bien que certains nient que ce soit l’homme qui en soit responsable, il est au moins indéniable qu’il y contribue de manière importante en libérant, aujourd’hui consciemment, de grandes quantités de CO2 du fait de son usage immodéré et sans cesse croissant des énergies fossiles, charbon, pétrole et gaz. L’effet de serre résultant de son augmentation provoque un réchauffement important du climat mondial.
S’il devient de plus en plus urgent de stopper cette évolution, qui sinon conduirait à des difficultés majeures et peut-être insurmontables, il n’existe pratiquement que 2 moyens de faire baisser la production de CO2, sans renoncer au mode de vie actuel et sans compromettre l’évolution des pays émergents :
- remplacer les énergies polluantes par les énergies naturelles renouvelables et non polluantes
- limiter les besoins en énergie en améliorant l’efficacité énergétique
Le concept « Maison passive » a été créé de manière à optimiser l’efficacité énergétique et la performance écologique pendant toute la durée de vie des constructions qui le respectent.
De l’idéal au possible
En première définition, une construction passive idéale est un bâtiment qui n’utilise pas de système actif, fonctionnant grâce à une source d’énergie extérieure, pour le chauffage et la climatisation. Son climat intérieur est régulé naturellement, grâce à sa conception bioclimatique, de manière à obtenir une situation de confort permanente. La production d'eau chaude est indépendante de la qualité de la construction et de son fonctionnement.
Cette vision théorique du concept de maison passive n’est réalisable que dans des climats dont les caractéristiques sont relativement proches, tout au long de l’année, des situations de confort intérieur qui nous sont indispensables. Autant dire que sauf exception, il relève quasiment de l’utopie. En dehors d’un tel environnement, ce type de construction serait très difficile à réaliser à un prix acceptable au regard des performances thermiques qu’il faudrait atteindre.
Le concept « Maison passive » est celui d’une construction sans chauffage classique
et non celui de l’absence totale de chauffage.
Les fondements du concept
Concevez une construction compacte dont la façade principale est orientée au sud pour bénéficier du chauffage hivernal par les rayons du soleil qui pénètrent par les baies vitrées ombragées en été. Améliorez les performances de chaque élément qui la compose et influe sur sa qualité thermique pour limiter les besoins.
Pour commencer, augmentez les épaisseurs et la qualité des isolations de sol, de mur et de toit, sans pont thermique. Prenez ensuite des menuiseries de meilleure qualité avec des vitrages plus performants et parfaitement étanches à l’air. Changez enfin la VMC simple flux classique par une VMC double flux à haut rendement qui permet de contrôler l’extraction de l’air vicié, mais aussi des apports d’air neuf préchauffé par son échangeur haute performance.
À partir d’un niveau d’amélioration suffisant, vous allez constater, par les calculs thermiques, que l’air neuf peut apporter, en association avec les apports solaires et internes, l’énergie manquante pour compenser les pertes et maintenir une situation de confort de manière quasiment permanente.
Les canalisations de la VMC, dédiées au transport de l'air, ont alors un deuxième rôle qui consiste, lorsqu’il fait plus froid que la normale, à permettre le chauffage de l’air neuf grâce, par exemple, à des batteries hydrauliques ou électriques. La puissance de chauffage qui résulte des limites du chauffage par l’air est alors d’un maximum de 10Wu/m2SHab.
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. Le niveau de performance thermique y est optimisé pour un coût d’investissement minimal comme indiqué par le graphique ci-avant. Améliorer les performances au-delà de ce niveau impliquerait un surcoût prohibitif et inutile.
Définition du concept de maison passive
Une maison passive est un bâtiment conçu avec un besoin de chauffage si faible
que la quantité de chaleur nécessaire peut être apportée de manière suffisante
par le réseau aéraulique de sa VMC double flux à haute performance.
Le concept de « Maison passive » est basé sur une amélioration de tous les composants ayant une incidence sur le bilan énergétique d'un bâtiment en limitant les actions à l'obtention du meilleur rapport qualité/prix global. Ce dernier est atteint lorsqu’il devient possible de remplacer le réseau de chauffage classique par celui de la VMC double flux auquel est attribué, à peu de frais, une double fonction de ventilation et de chauffage. Les actions doivent simultanément porter sur les parois de l’enveloppe et leurs jonctions sans pont thermique, les portes et fenêtres ainsi que sur la qualité de la ventilation.
Le standard « Maison passive » est à la fois le mieux optimisé économiquement
et le plus efficace en fonctionnement
tout en assurant simultanément un confort exceptionnel.
Les créateurs du concept
Le concept « Maison passive » a été mis en œuvre pour la première fois en 1991, à Darmstadt en Allemagne, par Wolfgang Feist et Bo Adamson. Le Passivhaus Institut a été créé par Wolfgang Feist pour développer et promouvoir le concept, ainsi que la certification de matériels et matériaux tout particulièrement adaptés à ce type de construction. Le PHI labellise également les constructions.
Le contrôle de l’optimisation
L’outil de conception PHPP, Passive House Planning Package, créé par le Passivhaus Institut, est l’unique procédé de calcul et de vérification de l’optimisation d’un bâtiment passif. Créé à partir de logiciels de STD, Simulation Thermique Dynamique, qu’il simplifie grandement, il permet le dimensionnement des composants des constructions et accompagne le concepteur de l’avant-projet jusqu’à sa réalisation. Il est souvent utile pour le contrôle des valeurs de consommation réelle.
Le respect du concept
Réaliser une construction réellement passive n’est pas courant. Le seul moyen de prouver, avec certitude, qu’un projet peut l’être ou qu’une réalisation l’est effectivement est de s’assurer de l’obtention de la labellisation.
Prévisions et réalités
Le besoin de chaleur des bâtiments est le résultat d’un calcul. La consommation dépend quant à elle du comportement des utilisateurs et de l’influence du climat. Dans le cas de constructions identiques, des variations de consommation supérieures à 50 % sont courantes, quel que soit le niveau de performance thermique. C’est bien aussi le cas des constructions passives, mais dans ce cas, même augmentée de 50 % par rapport aux besoins, la consommation réelle reste encore au moins 7 à 10 fois inférieure à celle de la consommation moyenne en France.
Liberté constructive
Les modes constructifs sont libres à condition qu’ils permettent de respecter le concept « Maison Passive ». Les maisons en maçonnerie avec isolation par l’extérieur et les MOB, maisons à ossature bois, peuvent tout aussi bien convenir. Le choix pourra être fait en fonction de critères objectifs qui peuvent être indépendants des concepts des maisons passives. Les constructions avec des parois minces pourront, par exemple, être privilégiées sur des petits terrains ou en ville parce que la place est plus réduite.
Les produits, matériels et matériaux, utilisés peuvent être labellisés par le Passivhaus Institut, mais ce n’est pas une obligation. Ceux qui le sont assureront toutefois une sécurité d’usage attestée et sans faille.
Le bilan écologique
Le concept « Maison passive » peut largement contribuer à faire baisser la production de CO2 grâce à la faiblesse des besoins énergétiques qu’il procure. À ce niveau de qualité énergétique, il suffira même qu’ils fournissent un peu d’énergie primaire, à l’aide de capteurs thermiques ou photovoltaïques, pour que de consommateurs, nos bâtiments deviennent des constructions à énergie positive qui produisent plus d’énergie qu’elles n’en consomment globalement, pour tous les besoins de ses occupants.
Le concept « Maison passive » permet la construction de « Bâtiments à énergie positive » et peut contribuer à l’inversion du processus de pollution des bâtiments.
Le concept d’énergie grise, celle nécessaire aux matériaux et matériels ainsi qu’à la réalisation puis à la démolition des constructions devenues vétustes, n’est pas intégré au concept. Certains le regrettent, mais cette énergie est très largement inférieure à celle nécessaire au fonctionnement d’une construction pendant une durée moyenne de 120 ans. C’est donc la consommation au quotidien qu'il faut traiter en priorité.
La réduction de l’énergie grise ne devra jamais être réalisée au détriment de l’énergie de fonctionnement résultant de la mise en œuvre du concept de maison passive.
Le bilan économique
Le coût de chauffage des constructions qui respectent le concept « Maison passive » est si faible que l’augmentation des prix de l’énergie passe inaperçue pour ses occupants. Il est 4 fois inférieur à celui d'une RE2020 et RT2012, 10 fois inférieur à une construction RT2005,et jusqu’à 30 fois inférieur à la consommation des constructions anciennes en France.
Le concept « Maison passive » peut contribuer largement à la réduction de la précarité énergétique.
Caractéristiques d'une maison passive
Une maison passive est une construction qui respecte les concepts des maisons passives, mais aussi ceux de tous les produits et équipements mis en œuvre qui permettent de s'en assurer simultanément.
En résumé :
- Le principal fondement du concept « Maison passive » est de limiter au maximum la production de CO2 en fonctionnement.
- Le concept « Maison passive » est celui d’une construction sans réseau de chauffage classique.
- Une maison passive est un bâtiment dont le complément de chauffage est assuré par le réseau aéraulique de la VMC double flux à haute performance.
- Le standard « Maison passive » est à la fois le mieux optimisé économiquement et le plus efficace en fonctionnement tout en assurant, par voie de conséquence, un confort exceptionnel.
- Le contrôle de l’optimisation ne peut être réalisé qu’à l’aide du logiciel PHPP.
- Le respect du concept ne peut être validé que par la certification.
- Le choix des composants des maisons passives est libre, mais les produits certifiés sont recommandés.
- Le concept « Maison passive » peut contribuer à l’inversion du processus de pollution des bâtiments.
- Les maisons passives sont en mesure d’éradiquer la précarité énergétique de ceux qui les occupent.
- La définition complète d'une maison passive regroupe celle du concept ainsi que celles des solutions et équipements adaptés.
Thème 4 - Les maisons passives