Habitat passif

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L'habitat passif est une notion désignant un bâtiment dont la consommation énergétique au mètre carré est très basse, voire entièrement compensée par les apports solaires ou par les calories émises par les apports internes (matériel électrique et habitants).

Mouvement originaire du nord de l'Europe, les textes de référence s'orientent essentiellement sur la partie chauffage. Cependant, il faut considérer cette démarche dans la globalité de l'habitation et du confort des habitants. Aussi, dans les zones climatique chaudes (pourtour méditerranéen par exemple) les choix s'orienteront sur le confort estival en minimisant les dépenses liées au maintien des températures à un niveau confortable (inertie du bâtiment, ventilation naturelle nocturne...)

Pour être qualifiée de « passive », une maison doit fonctionner selon une logique de sobriété énergétique. Les normes françaises ne sont pas encore exactement définies sur cette question : elles le seront probablement à l’horizon 2020 avec la nouvelle réglementation thermique (RT 2020)[1].

Il est néanmoins fait mention de BEPAS (Bâtiment à énergie passive), version française des Passivhaus allemandes pour des bâtiments qui respectent une consommation minimale en énergie et qui ont une étanchéité renforcée à l'air[2].

L'étape suivante est le BEPOS : bâtiment à énergie positive, ayant sa propre production d'énergie grâce à des énergies renouvelables.

Il s'agit d'une démarche avec obligation de résultat et non de moyens qui permet de choisir les solutions les plus pertinentes, cohérentes les unes avec les autres, intégrées dans la physionomie du site et des contraintes climatiques.

Le programme CEPHEUS (Cost Efficient Passive Houses as EUropean Standards) a contribué à développer le concept de bâtiment passif.
Dans ce cadre, l’Europe a financé des réalisations faites dans cinq pays : en Allemagne, en Autriche, en France, en Suisse et en Suède. Chaque pays participant devait démontrer la faisabilité technique et la rentabilité du projet et permettre la reproductibilité de ce type de construction.

Maison passive à Darmstadt, en Allemagne

Historique du concept[modifier | modifier le code]

Dr Feist, fondateur du «Passivhausinstitut» et coauteur du concept
Prof. Bo Adamson, coauteur du concept

Les principes de base (murs passifs et utilisation du soleil) remontent à l’Antiquité mais ils bénéficient de savoirs et de matériaux nouveaux. Il existait déjà depuis le milieu des années 1970 des bâtiments économes en énergie. Le concept de construction passive a été développé à partir des expériences des années 1970. Une norme allemande (Niedrigenergiehaus[3] ), ainsi que des normes suédoises ou danoises très exigeantes et adaptées aux pays froids ont contribué à l'idée d'habitat performant. La construction passive est alors devenue un standard de qualité dans plusieurs pays (Allemagne, Suisse et pays nordiques notamment).

Un premier label a été formalisé en 1988 par le Pr Bo Adamson de l’université de Lund, (Suède) et Wolfgang Feist (Institut für Wohnen und Umwelt / Institut for Housing and the Environment[4]). Il a aussi été développé grâce aux aides du Land allemand de Hessen avec une première rangée de 4 maisons (à terrasses) construites pour des familles, par les professeurs et architectes Bott, Ridder et Westermeyer. Le concept a été validé à Darmstadt, avec une économie de chauffage de 90 % par rapport aux standards de l’époque. Puis un groupe de travail a été créé en 1996 pour développer techniquement et économiquement le concept en planifiant la production de matériaux, labels ou certification pour les fenêtres, ainsi que pour des systèmes de ventilation à hautes performances. Des maisons passives ont été construites à Stuttgart (1993), Naumburg, Wiesbaden, et Cologne (1997[5] et la filière s’est développée avec le soutien de l’union européenne via le programme CEPHEUS[6] qui a validé le concept dans 5 pays européens l'hiver 2000 - 2001. Quelques procédés ont été inventés pour la construction passive (ex. : briques creuses collées de type Monomur©[7]). Des normes et labels ont été spécialement créés, d’autres sont de simples améliorations de techniques existantes (sur-isolation par exemple).

En France, les performances de ce standard n'ont pas été prises en compte dans la RT 2012, et il n'est pas prévu qu'elles soient inscrites dans la future réglementation environnementale française, annoncée pour 2018. En effet, même si l'étanchéité à l'air des bâtiments a été prise en compte en RT 2012, les niveaux exigés sont bien moins ambitieux que ceux des bâtiments passifs (environ 4 fois moins). Par ailleurs, là où le calcul thermique pour les bâtiments passifs s'appuie sur la norme EN 13790 (calculs de consommation prévisionnels réalistes), le calcul thermique en RT 2012 a un caractère uniquement conventionnel.

L'évolution de la maison passive est la maison à énergie positive. Par exemple, celle de l'agence d'architecture Karawitz (dessinée par Milena Karanesheva et Mischa Witzmann), construite à Bessancourt, est l'une des deux maisons à énergie positive certifiées en octobre 2009 en France selon les critères du label européen du « Passivhausinstitut ». Cette maison de 161 m2, ayant coûté 1 800 € HT/m2, dispose de 25 m2 de panneaux photovoltaïques produisant 4 485 kWh/an d’énergie positive, évitant l'émission de 1 887 kg/an de CO2» [8].

Définition[modifier | modifier le code]

L'habitat passif a un surcoût mais il réduit la consommation d'énergie. Trois critères le définissent :

  1. Besoin en énergie de chauffage inférieur à 15 kWh/m2/an ;
  2. Etanchéité à l'air (test de la porte dite blower door) n50 < 0,6 h-1 ;
  3. Consommation d'énergie primaire inférieure à 120 kWh/m2/an. Le besoin en énergie finale ne doit pas dépasser 50 kWh/m2/an.

La « maison passive » correspond à une très basse consommation énergétique.

Les critères énergétiques énoncés ci-dessus n'ont de sens que si les méthodes de comptabilisation de l'énergie et de la surface sont clairement précisées.

En matière de surface, c'est la TFA (Treated Floor Area) qui est considérée. Cette surface correspond à la surface intérieure nette du bâtiment. Elle a été définie spécialement pour permettre la comparaison de bâtiment issus de différents pays dans le cadre du projet CEPHEUS. Sa définition se trouve dans le rapport technique final du projet CEPHEUS[9].

En France c'est l'association la Maison Passive France[10] qui délivre le label Maison Passive (PassivHaus).

Principes[modifier | modifier le code]

La conception d'un habitat passif (et/ou bioclimatique) se base sur six grands principes :

  1. L'isolation thermique renforcée, fenêtres de grande qualité
  2. La suppression des ponts thermiques
  3. L'étanchéité à l'air excellente
  4. La ventilation double flux (avec récupération de chaleur)
  5. La captation optimale mais passive de l'énergie solaire et des calories du sol
  6. La limitation des consommations des appareils ménagers

Le site de ressources de la construction passive Passipedia[11] propose une vidéo en anglais qui résume bien les principes de construction : Passive House Explained in 90 Seconds от Hans-Jörn Eich on Vimeo[12]

L'isolation thermique[modifier | modifier le code]

La thermographie montre dans l'infra-rouge que la construction passive (à droite) perd beaucoup moins de calories (couleurs chaudes) qu'une construction classique (au fond).

L'isolation thermique est le premier principe de la construction passive. Elle doit être hautement performante et appliquée sur toute l'enveloppe extérieure du bâtiment, sans interruption afin de limiter les ponts thermiques. La construction doit être assez compacte afin de limiter sa surface extérieure. Toutes les parties opaques du bâtiment sont à isoler de façon optimale. En principe pour le climat européen central, leur coefficient de transfert thermique U ne doit pas excéder 0,15 W/m²K mais il est recommandé actuellement que cette valeur atteigne les 0,10 W/m²K. Pour comparaison, la RT2005 (Réglementation thermique française) impose un maximum de 0,45 W/m²K et une valeur référence de 0,36 W/m²K pour les murs en contact avec l’extérieur. Les caractéristiques des fenêtres sont importantes car il est inutile de réaliser une isolation performante des murs si la chaleur est gaspillée par les vitrages. En effet, le coefficient de transmission de la fenêtre Uw ne doit pas dépasser 0,8 W/m²K (à comparer avec Uw RT2005 = 1,8 W/m²K et Uw RT2012 = 1,2 W/m²K). Compte tenu de ces caractéristiques, le triple vitrage (onéreux) est souvent utilisé. Mais en plus de la qualité du vitrage, c'est l'ensemble de la fenêtre qui doit être cohérent. Il faut notamment veiller à ce que son installation dans le bâti soit réalisée conformément (ce n'est pas la peine d'installer un vitrage coûteux si la chaleur s'échappe par une fente entre la maçonnerie et le bâti de la fenêtre). Pour le climat français, un peu plus doux que celui de l'Allemagne, il est possible de réduire la valeur de U (mur, toiture, sol, fenêtre) et de l'optimiser grâce à des calculs effectués avec le tableur PHPP (Passivhaus Planning Package) fourni par le Passivhaus Institut[13].

La suppression des ponts thermiques[modifier | modifier le code]

À partir du moment où le bâtiment est sérieusement isolé, les ponts thermiques, c’est-à-dire les endroits où la chaleur s’échappe plus vite qu’à d’autres, doivent être limités au maximum. Ils sont dus à l’assemblage des éléments structurels (mur avec dalle) ou aux balcons a chaleur est transmise par conduction et dissipée à l'extérieur (même principe – nocif ici – que les ailettes de refroidissement). Dans la maison passive, il faut réduire ces ponts drastiquement car, au niveau d'isolation exigé, ils prennent une part excessive dans les déperditions de chaleur.

L'étanchéité à l'air[modifier | modifier le code]

Test d'infiltrométrie, permet de localiser et colmater les infiltrations parasites

Limiter les déperditions thermiques induit l'étanchéité à l'air. La maitrise des infiltrations d'air parasites garantit la durabilité des systèmes constructifs et des isolants en évitant la condensation dans l'épaisseur des matériaux. Les déperditions de chaleur par une mauvaise étanchéité à l'air sont préjudiciables aux économies d'énergie. L'étanchéité à l'air doit être soigneusement conçue, en portant une attention particulière à sa continuité entre les éléments structurels, aux encadrements de baies et aux pénétrations (conduits de cheminée, canalisations…), aux qualités des produits utilisés. Pour vérifier la bonne étanchéité du bâtiment, on effectue après la construction un test d'infiltrométrie. Une maison passive est 4 à 5 fois plus étanche qu'une maison RT2012.

La ventilation double flux (ou VMC double flux)[modifier | modifier le code]

Principe de la maison passive, tête de boucle ici avec puits canadien.

Une maison passive étant très étanche il faut un système de ventilation performant afin d'assurer le renouvellement de l'air. Une ventilation double flux avec récupérateur de chaleur est incontournable dans le cas d'une maison passive afin de limiter le rejet de calories via le système de ventilation.

La VMC double flux extrait l'air vicié des pièces humides (WC, SdB, cuisine) et insuffle l'air extérieur dans les pièces à vivre. Un échangeur de chaleur assure la récupération de l'air extrait pour réchauffer l'air insufflé.

La VMC peut être associée à un puits canadien. Le puits canadien (ou provençal) est un système géothermique permettant de réchauffer (en hiver) et de rafraîchir (en été) l'air insufflé. Il est préférable de choisir un modèle certifié qui garantit les performances en termes de récupération de chaleur et une consommation électrique mesurée (environ 0.3Wh/m3) permettant d'atteindre les performances en termes de sobriété énergétique.

La VMC double flux est encombrante et nécessite des longueurs de gaine importantes, il faut prévoir dès la phase de conception l'emplacement de la VMC (dans le volume chauffé) ainsi que le cheminement des gaines dans la construction.

Un entretien régulier est nécessaire :nettoyage des gaines, changement des filtres. Il existe des VMC thermodynamiques combinant une VMC double flux et une pompe à chaleur. Ces systèmes permettent de ventiler, chauffer, climatiser, voire de produire de l'eau chaude.

Double flux associé à un ballon eau d'inertie thermique avec 2 micro-pompe à chaleur + production d'eau chaude + appoint solaire + apports thermiques d'air insufflés + filtration air neuf.

La ventilation nocturne[modifier | modifier le code]

Dans les régions chaudes il est important de prévoir une disposition des ouvrants permettant d'assurer une ventilation nocturne (traversante et/ou par effet de cheminée) afin d'éviter le surchauffe en été. Il est également important de prévoir une structure massive à forte inertie thermique qui absorbe la chaleur de la journée et qui puisse être refroidie par la ventilation nocturne.

Le solaire passif[modifier | modifier le code]

Pour valoriser le potentiel fourni par le soleil en hiver, au printemps et en automne, il est nécessaire de capter sa chaleur, la stocker et la restituer. L'énergie solaire est captée par les parties vitrées de la maison. Ces vitrages isolants sont dimensionnés selon l'orientation du bâtiment : 40 à 60 % de surface vitrée sur la façade sud, 10 à 15 % au nord, et moins de 20 % sur les façades est et ouest. L'énergie solaire, qui pénètre via les fenêtres, est stockée à l'intérieur par des matériaux à forte inertie. La chaleur accumulée dans le bâtiment doit être restituée dans la pièce par convection et rayonnement, avec un étalement dans le temps. Afin d'éviter l'inconfort occasionné par les surchauffes en été, l'ensoleillement direct des façades est à maîtriser grâce à des protections solaires constructives (auvent, pare-soleil, persienne…) et à des vitrages avec un facteur solaire suffisamment faible pour limiter les apports énergétiques. Ces mesures constructives peuvent être complétées par des stores et une protection végétale.

Des appareils ménagers économes[modifier | modifier le code]

Des appareils spécifiquement conçus pour l'habitat passif peuvent-être une bonne source d'économie énergétique nécessaires pour atteindre les normes d'habitat passif.

Si l'on utilise l'électricité par exemple, les 120 kWh/(m².an) d'énergie primaire correspondent donc à 120 / 2,58 (le coefficient de rapport énergie primaire/énergie finale que l'on connait bien avec le DPE) soit donc un maximum de 46 kWh/(m².an) de consommation totale de la maison.

L'utilisation d'appareils énergétiquement efficaces apporte en outre l'avantage de ne pas constituer un système de chauffage parallèle ce qui va favoriser le confort d'été.

Il faut noter que les besoins en chauffage sont inférieurs à 15 kWh/(m².an) ; souvent il n'y a pas du tout besoin de chauffage[Note 1].

Réfrigérateur économe[modifier | modifier le code]

Un cycle thermodynamique frigorifique marginal peu répandu, utilisant une source de chaleur pour fabriquer du froid existe: réfrigérateur à absorption de gaz (frigo à butane et propane ou utilisant la source de chaleur parasite par exemple d'un moteur thermique des véhicules) peut être conçu et adapté à l'énergie solaire. Une excellente isolation thermique de l'enceinte, doublé d'une inertie (chaleur massique interne) augmentée permet par exemple un fonctionnement discontinu ( pour une utilisation uniquement quand la ressource énergétique est disponible).

On peut bien sur aussi utiliser un réfrigérateur classique. Les modèles les plus économes en énergie ont des consommations inférieures à 200 KWh/an.

Lave-linge et lave-vaisselle économes[modifier | modifier le code]

Environ 4/5 de l'énergie consommée par ces appareils provient des calories consommées pour élever la température de l'eau de lavage. L'usage d'eau déjà chaude provenant de dispositifs de production économe permet de très sensibles économies d'énergie primaire. Des électroménagers spécialement étudiés sont alors nécessaires, bien que raccorder les appareils standards simplement à une source tiède produite par un moyen passif ou économe apporte une nette économie globale.

Coût[modifier | modifier le code]

Une maison passive coûte entre 7 et 15 % de plus qu'une maison traditionnelle (en théorie selon des constructeurs[réf. nécessaire] avec des matériaux non sains). L'ordre est plutôt au minimum 20 % avec une démarche environnementale logique, et en France. Selon les cas, l'investisseur rentre dans ses frais entre une dizaine et une vingtaine d'années grâce aux économies d'énergie réalisées[14]. Toutefois, ce coût de construction est amorti très vite dans la mesure où les coûts d'exploitations (chauffage, électricité...) sont quasi nuls. En effet, 15 kWh/(m².an) est un besoin en énergie. Ces 15 kWh/(m².an) ne sont pas un hasard : des études ont montré qu'en dessous de cette valeur, les habitants et les appareils électroménagers suffisent pour chauffer la maison. Une maison performante de 250 m² coûte en moyenne autour de 600 000 euros (taxes comprises).

Freins[modifier | modifier le code]

Un des freins identifiés est le manque d'artisans qualifiés, d'architectes formés à ces standards ; il s'ensuit une demande qui dépasse l'offre et se traduit par une hausse des prix.

Besoins, outils de formation et applicatifs[modifier | modifier le code]

Le Parlement européen a souhaité qu’à partir de 2018, tous les bâtiments neufs soient conçus et construits sur le standard Maison Passive, et que la consommation énergétique des bâtiments diminue de 22 % de 2007 à 2010 en Europe, une Directive pour la performance énergétique des bâtiments (EPBD) est en cours de transposition depuis 2007 dans les droits nationaux. L'Europe et les États encouragent la formation, avec par exemple en France la mise en place par le Centre de développement des éco-entreprises d'une formation dénommée « Concepteur Européen Maison Passive/Passivhaus Certifié» (« Certified European Passive House designer »/CEPH) »,[15],[16]. Depuis 2007, architectes et artisans peuvent s'appuyer sur un logiciel spécialisé dit PHPP (2007).

En 2007, les premières Assises françaises de la construction passive visaient à encourager :

  • la construction au standard passif (ce qui implique de mieux former les architectes, artisans, les élus et maîtres d'ouvrages, etc.) ;
  • l'utilisation de produits régionaux (bois, paille, etc.) pour le développement local et la diminution de l'empreinte écologique globale ;
  • le soutien aux filières de production de la construction passive, pour répondre aux attentes du marché.

Enjeux[modifier | modifier le code]

Chaque année en France, environ 44 % de l'énergie consommée provient du secteur du bâtiment qui devance dans ce domaine les transports (31,3 %). 124 millions de tonnes de CO2 sont également générées. En outre, l'adaptation du bâtiment à de nouvelles exigences énergétiques peut également susciter la création d'emploi[1].

Les maisons passives et/ou « énergiquement positives » qui existent par milliers en Allemagne et Suisse montrent que les solutions techniques existent. Reste à les généraliser pour tenir l'objectif du facteur 4, ou du facteur 9 (diviser par 9 les consommations pour un service équivalent). Alors que l'on prédisait que le prix du pétrole et de l’énergie devraient inéluctablement augmenter (cf. manque de pétrole), une Directive européenne sur la performance énergétique des bâtiments vise à réduire leur consommation énergétique de 20 % d'ici 2020[17].

Critiques[modifier | modifier le code]

Les principales critiques faites aux standards passifs, sont qu'ils véhiculent une image de haute-qualité, sans imposer de qualité écologique ni sociale ou en termes de commerce éthique quant aux matériaux utilisés (toxicité, provenance) ou à la protection de la main d'œuvre (santé, sécurité au travail, rémunération équitable, etc.). Ce standard est d'ailleurs parfois confondu avec ceux du HQE, qui sont plus larges (14, voire 15 cibles) mais sans commune mesure de performance au niveau énergétique.

Les formes architecturales sont moins complexes, et souvent jugées architecturalement plus pauvres. Ceci résulte de la volonté d'avoir un bâtiment compact, donc moins énergivore.

En raison du faible nombre de fenêtres ouvrantes de certaines constructions, les claustrophobes peuvent se sentir enfermés dans ces maisons (par ailleurs très bien insonorisées), même si le renouvellement d'air y est mieux assuré que dans un appartement moderne classique. Des éléments-tampon de type véranda et des baies vitrées élargies peuvent atténuer ou faire disparaître ce sentiment, mais avec une augmentation de coût à la construction. Ce sentiment est par ailleurs souvent rapidement compensé par un confort thermique et sonore accru.

Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. En France dans les années 2000, un chauffage d'appoint - par exemple dans la salle de bain - était nécessaire pour que le logement ne soit pas classé « insalubre » dans les critères administratifs! Cette règle a bien-sûr été modifiée par la suite.

Références[modifier | modifier le code]

  1. a et b « Expérimenter la construction du bâtiment performant de demain - Ministère du Logement et de l'Habitat durable », sur www.logement.gouv.fr (consulté le 9 mars 2017)
  2. « Bâtiment à énergie passive | ENGIE », sur www.engie-travaux.fr (consulté le 7 mars 2017)
  3. [PDF] (de) Passivhaus, en allemand, sur le site passivhaustagung.de
  4. (de) Institute for Housing and the Environment
  5. [PDF] (en) Eco eden in the city, sur le site buildingforafuture.co.uk - consulté le 23 octobre 2012
  6. (en) Cost Efficient Passive Houses as European Standards, sur le site cepheus.de - consulté le 25 octobre 2012
  7. marque déposée de la Fédération française des tuiles et briques.
  8. Première maison certifiée passive d’Ile-de-France, sur le site batiactu.com - consulté le 25 octobre 2012
  9. [PDF] (de) Rapport en PDF FEIST, W., PEPER, S., GÖRG, M. (2001). CEPHEUS: Final Technical Report, sur le site passiv.de
  10. « La Maison Passive », sur www.lamaisonpassive.fr (consulté le 12 mars 2017)
  11. (en) « Passipedia - The Passive House Resource [ ] », sur passipedia.org (consulté le 12 mars 2017)
  12. (en) « Passive House Explained in 90 Seconds от Hans-Jörn Eich on Vimeo », sur player.vimeo.com (consulté le 12 mars 2017)
  13. (en) Passive House Institute, « Passivhaus Institut », sur passivehouse.com (consulté le 12 mars 2017)
  14. Exemple d’une installation de taille moyenne, clé en main pour une maison individuelle.
  15. [PDF]contenu de la formation pour 2015, sur cd2e.com
  16. le site dédié au projet "Certified European Passive House Designer" project (CEPH)
  17. [PDF] Les objectifs européens énergie-climat, sur le site developpement-durable.gouv.fr, édition 2013

Annexes[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]