[TO] Règles techniques

Associer confort et économies d’énergie

Mots clés : Architecture - Efficacité énergétique - Energie renouvelable - Equipements techniques et finitions - Maison individuelle - Marché de lénergie - Politique du logement - Politique énergétique - Produits et matériaux - Qualité de l'eau, de l'air et du sol

La conception climatique de la maison individuelle nécessite une réflexion sur l’architecture et les énergies. Les solutions passent par le renforcement de l’isolation, l’utilisation d’appareils de chauffage performants et la maîtrise de la qualité de l’air.

La réduction des consommations de chauffage s’est traduite, essentiellement, par un renforcement de l’isolation thermique des maisons individuelles. Or, aujourd’hui, la problématique a changé de nature comme le montrent les discussions autour de la future réglementation qui ne traite plus uniquement de la thermique mais du problème plus vaste de l’énergie, de l’impact environnemental des bâtiments, voire de certaines dispositions architecturales.

Cette réflexion globale suppose un travail en commun, dès la conception de la maison, entre l’architecte et l’énergéticien dont le rôle sera de minimiser l’ensemble des consommations, tout en améliorant le confort des occupants : orientation judicieuse de la maison, consommations réduites de chauffage, d’eau chaude sanitaire, d’électricité.

Une conception climatique

Outre l’agrément qu’elle procure aux occupants, la conception bioclimatique de la maison diminue les besoins de chauffage. En effet, en minimisant les ouvertures placées au nord et en se servant de la serre comme espace tampon, entre la maison et l’extérieur, il est possible de tirer parti au mieux des apports solaires. Toutefois, il n’est pas question de construire une maison dans le seul but d’économiser de l’énergie, mais tout simplement d’y vivre.

Le rôle de l’espace tampon est de protéger la maison. Lorsque la température s’élève dans la serre, les occupants peuvent naturellement ouvrir les portes-fenêtres pour bénéficier de la chaleur. De même, les entrées d’air du système de ventilation mécanique contrôlé simple flux, placées prioritairement sur les fenêtres donnant sur la serre, réchauffent l’air extérieur avant qu’il ne pénètre dans la maison.

L’isolation des maisons atteint aujourd’hui un niveau de performance satisfaisant comme le remarquent la plupart des experts. Il est même possible d’améliorer de 15 à 20 % le seuil réglementaire de déperditions thermiques (GV), tout en restant dans des impératifs de faisabilité technico-économique. Au-delà de ce niveau qui correspond au label HPE trois ou quatre étoiles de Qualitel ou à l’offre commerciale Vivrélec d’EDF, il faut envisager d’autres techniques constructives : isolation par l’extérieur ou isolation répartie (brique, béton cellulaire).

Mais les gains obtenus en matière de diminution des consommations de chauffage doivent être mis en regard de l’investissement constructif consenti. En effet, les consommations de chauffage, même s’il est électrique, ne constituent plus le poste le plus important de dépenses, comme l’ont montré des études menées sur des logements.

Dès lors, la problématique se résume à la question suivante : où faut-il investir en priorité, lors de la construction de la maison, pour économiser le plus possible sur les consommations? Maisons individuelles SA (Maisons Phénix, Maisons familiales et Catherine Mamet) s’est posé cette question, il y a deux ans, lorsque EDF a lancé son offre commerciale Vivrélec (87 % des maisons actuellement construites par MI SA sont chauffées à l’électricité).

Pierre Courtois, directeur technique, résume la démarche adoptée : « Pour Maisons Phénix, qui fait l’objet d’une construction industrialisée, le simple fait de remplacer la ventilation mécanique contrôlée simple flux par un système hygroréglable de type B, a suffi à diminuer de 15 % le coefficient GV de déperditions thermiques. Pour les constructions traditionnelles (Maisons familiales et Catherine Mamet), réalisées à partir de murs maçonnés, la diminution des déperditions thermiques s’est traduite par une adaptation plus importante : la mise en place de la VMC hygroréglable a été complétée par le remplacement de l’isolation en polystyrène par de la laine minérale qui améliore les caractéristiques de la paroi et limite les ponts thermiques. Enfin, les maisons devraient prochainement être équipées de vitrages faiblement émissifs. »

Une analyse technico-économique

La future réglementation, applicable à partir de l’an 2000, n’augmentera pas le niveau d’exigence actuel pour les maisons individuelles (voir « Le Moniteur » du 18 décembre 1998, p. 45). En revanche, elle ne fera plus de distinction en fonction de l’énergie retenue.

Par ailleurs, la future réglementation apportera des modifications au niveau des calculs de déperditions thermiques. Bernard Sesolis, directeur techni- que du bureau d’études Tribu les détaille : « Désormais, quatre options seront applicables : l’option de base simplifiée permettra à un artisan ou à un particulier qui interviendra sur une maison d’une surface inférieure à 170 m2 de se passer de calcul, moyennant des exigences fortes ; l’option déperditions verra son calcul légèrement modifié ; le calcul du coefficient C sera réservé aux professionnels, enfin l’option solutions techniques permettra aux industriels de proposer une offre globale. »

En matière de chauffage rayonnant, outre les panneaux placés contre les parois, il existe deux solutions : par le plafond ou par le plancher. La première technique est liée, en maisons individuelles, à l’utilisation de l’énergie électrique alors que la seconde s’accommode aussi bien d’un câble électrique noyé dans le plancher en béton que d’une canalisation parcourue par de l’eau chaude.

Le chauffage rayonnant

La technique du plancher chauffant suppose de ne pas dépasser une température de surface de 28 °C, fixée par la réglementation, afin de ne pas gêner les occupants. De plus, l’isolation du plancher doit être renforcée afin de limiter les pertes de chaleur par le sol. Les avantages sont multiples : tout d’abord, il y a répartition homogène de la chaleur de bas en haut dans la pièce, sans phénomène de stratification ensuite, comme le système devient totalement invisible, le plancher est laissé libre de tout aménagement. Enfin, le système possède une durée de vie de plusieurs dizaines d’années.

En revanche, l’un des inconvénients du plancher chauffant tient à son inertie de fonctionnement de l’ordre de quelques heures qui se révèle un handicap lorsque l’occupation est fortement intermittente. Un autre handicap tient à sa mise en oeuvre qui nécessite une étroite collaboration entre les différents corps d’état puisque l’introduction de l’émetteur intervient au moment du coulage de la dalle en béton.

Le renforcement de la réglementation thermique, s’il a entraîné une meilleure isolation, s’est aussi traduit par une plus grande étanchéité à l’air extérieur des maisons. Or, le renouvellement d’air garantit l’hygiène des occupants et évite la dégradation du bâti. Parallèlement, la ventilation est devenue avec les infiltrations parasites, l’un des postes les plus importants de déperdition thermique.

Dans le secteur de la maison individuelle, les systèmes de ventilation mécanique à simple flux sont les plus répandus compte tenu de leur faible coût et de leur facilité d’installation.

La ventilation hygroréglable qui ajuste le débit en fonction de l’humidité diminue les déperditions.

La ventilation double flux consiste, quant à elle, à extraire simultanément l’air vicié dans les pièces humides et à insuffler l’air neuf directement dans les pièces principales. Comme l’apport d’air neuf est centralisé, il est alors facile de le traiter en le filtrant, en le réchauffant ou en le refroidissant grâce à un système thermodynamique.

« Mais attention, prévient Pierre Courtois, même si le grand public est de plus en plus sensible aux problèmes de qualité de l’air, une maison individuelle n’est pas une voiture. Si les occupants veulent dormir au frais, on peut difficilement imaginer qu’ils vivent totalement enfermés. » La réduction des consommations de chauffage s’est traduite, essentiellement, par un renforcement de l’isolation thermique des maisons individuelles. Or, aujourd’hui, la problématique a changé de nature comme le montrent les discussions autour de la future réglementation qui ne traite plus uniquement de la thermique mais du problème plus vaste de l’énergie, de l’impact environnemental des bâtiments, voire de certaines dispositions architecturales.

Cette réflexion globale suppose un travail en commun, dès la conception de la maison, entre l’architecte et l’énergéticien dont le rôle sera de minimiser l’ensemble des consommations, tout en améliorant le confort des occupants : orientation judicieuse de la maison, consommations réduites de chauffage, d’eau chaude sanitaire, d’électricité.

Une conception climatique

Outre l’agrément qu’elle procure aux occupants, la conception bioclimatique de la maison diminue les besoins de chauffage. En effet, en minimisant les ouvertures placées au nord et en se servant de la serre comme espace tampon, entre la maison et l’extérieur, il est possible de tirer parti au mieux des apports solaires. Toutefois, il n’est pas question de construire une maison dans le seul but d’économiser de l’énergie, mais tout simplement d’y vivre.

Le rôle de l’espace tampon est de protéger la maison. Lorsque la température s’élève dans la serre, les occupants peuvent naturellement ouvrir les portes-fenêtres pour bénéficier de la chaleur. De même, les entrées d’air du système de ventilation mécanique contrôlé simple flux, placées prioritairement sur les fenêtres donnant sur la serre, réchauffent l’air extérieur avant qu’il ne pénètre dans la maison.

L’isolation des maisons atteint aujourd’hui un niveau de performance satisfaisant comme le remarquent la plupart des experts. Il est même possible d’améliorer de 15 à 20 % le seuil réglementaire de déperditions thermiques (GV), tout en restant dans des impératifs de faisabilité technico-économique. Au-delà de ce niveau qui correspond au label HPE trois ou quatre étoiles de Qualitel ou à l’offre commerciale Vivrélec d’EDF, il faut envisager d’autres techniques constructives : isolation par l’extérieur ou isolation répartie (brique, béton cellulaire).

Mais les gains obtenus en matière de diminution des consommations de chauffage doivent être mis en regard de l’investissement constructif consenti. En effet, les consommations de chauffage, même s’il est électrique, ne constituent plus le poste le plus important de dépenses, comme l’ont montré des études menées sur des logements.

Dès lors, la problématique se résume à la question suivante : où faut-il investir en priorité, lors de la construction de la maison, pour économiser le plus possible sur les consommations? Maisons individuelles SA (Maisons Phénix, Maisons familiales et Catherine Mamet) s’est posé cette question, il y a deux ans, lorsque EDF a lancé son offre commerciale Vivrélec (87 % des maisons actuellement construites par MI SA sont chauffées à l’électricité).

Pierre Courtois, directeur technique, résume la démarche adoptée : « Pour Maisons Phénix, qui fait l’objet d’une construction industrialisée, le simple fait de remplacer la ventilation mécanique contrôlée simple flux par un système hygroréglable de type B, a suffi à diminuer de 15 % le coefficient GV de déperditions thermiques. Pour les constructions traditionnelles (Maisons familiales et Catherine Mamet), réalisées à partir de murs maçonnés, la diminution des déperditions thermiques s’est traduite par une adaptation plus importante : la mise en place de la VMC hygroréglable a été complétée par le remplacement de l’isolation en polystyrène par de la laine minérale qui améliore les caractéristiques de la paroi et limite les ponts thermiques. Enfin, les maisons devraient prochainement être équipées de vitrages faiblement émissifs. »

Une analyse technico-économique

La future réglementation, applicable à partir de l’an 2000, n’augmentera pas le niveau d’exigence actuel pour les maisons individuelles (voir « Le Moniteur » du 18 décembre 1998, p. 45). En revanche, elle ne fera plus de distinction en fonction de l’énergie retenue.

Par ailleurs, la future réglementation apportera des modifications au niveau des calculs de déperditions thermiques. Bernard Sesolis, directeur techni- que du bureau d’études Tribu les détaille : « Désormais, quatre options seront applicables : l’option de base simplifiée permettra à un artisan ou à un particulier qui interviendra sur une maison d’une surface inférieure à 170 m2 de se passer de calcul, moyennant des exigences fortes ; l’option déperditions verra son calcul légèrement modifié ; le calcul du coefficient C sera réservé aux professionnels, enfin l’option solutions techniques permettra aux industriels de proposer une offre globale. »

En matière de chauffage rayonnant, outre les panneaux placés contre les parois, il existe deux solutions : par le plafond ou par le plancher. La première technique est liée, en maisons individuelles, à l’utilisation de l’énergie électrique alors que la seconde s’accommode aussi bien d’un câble électrique noyé dans le plancher en béton que d’une canalisation parcourue par de l’eau chaude.

Le chauffage rayonnant

La technique du plancher chauffant suppose de ne pas dépasser une température de surface de 28 °C, fixée par la réglementation, afin de ne pas gêner les occupants. De plus, l’isolation du plancher doit être renforcée afin de limiter les pertes de chaleur par le sol. Les avantages sont multiples : tout d’abord, il y a répartition homogène de la chaleur de bas en haut dans la pièce, sans phénomène de stratification ensuite, comme le système devient totalement invisible, le plancher est laissé libre de tout aménagement. Enfin, le système possède une durée de vie de plusieurs dizaines d’années.

En revanche, l’un des inconvénients du plancher chauffant tient à son inertie de fonctionnement de l’ordre de quelques heures qui se révèle un handicap lorsque l’occupation est fortement intermittente. Un autre handicap tient à sa mise en oeuvre qui nécessite une étroite collaboration entre les différents corps d’état puisque l’introduction de l’émetteur intervient au moment du coulage de la dalle en béton.

Le renforcement de la réglementation thermique, s’il a entraîné une meilleure isolation, s’est aussi traduit par une plus grande étanchéité à l’air extérieur des maisons. Or, le renouvellement d’air garantit l’hygiène des occupants et évite la dégradation du bâti. Parallèlement, la ventilation est devenue avec les infiltrations parasites, l’un des postes les plus importants de déperdition thermique.

Dans le secteur de la maison individuelle, les systèmes de ventilation mécanique à simple flux sont les plus répandus compte tenu de leur faible coût et de leur facilité d’installation.

La ventilation hygroréglable qui ajuste le débit en fonction de l’humidité diminue les déperditions.

La ventilation double flux consiste, quant à elle, à extraire simultanément l’air vicié dans les pièces humides et à insuffler l’air neuf directement dans les pièces principales. Comme l’apport d’air neuf est centralisé, il est alors facile de le traiter en le filtrant, en le réchauffant ou en le refroidissant grâce à un système thermodynamique.

« Mais attention, prévient Pierre Courtois, même si le grand public est de plus en plus sensible aux problèmes de qualité de l’air, une maison individuelle n’est pas une voiture. Si les occupants veulent dormir au frais, on peut difficilement imaginer qu’ils vivent totalement enfermés. »

POUR EN SAVOIR PLUS…

Textes de référence

« Thermique : la concertation s’engage sur la nouvelle réglementation », « Le Moniteur » du 18 décembre 1998, p. 45.

« Pompes à chaleur : une offre mieux adaptée au logement » et « Une ventilation double flux thermodynamique pour une maison individuelle », « Le Moniteur » du 4 décembre 1998, p. 70.

Dossier isolation thermique « La réglementation ne modifiera pas la conception des parois », « Le Moniteur » du 19 juin 1998, p. 85.

Dossier bioclimatique « Des bâtiments à faible consommation énergétique », « Le Moniteur » du 14 novembre 1997, p. 99.

Dossier Interclima « Chauffage : vers une diminution des consommations » et « Ventilation : diminuer les débits moyens tout en préservant la qualité de l’air », « Le Moniteur » du 24 octobre 1997, p. 108.

Dossier Maison individuelle du 10 octobre 1997, p. 67 « Amélioration du confort et Economie d’énergie ».

ENCADRE

LA SERRE INTEGREE

Avec une architecture climatique il est possible de réduire les déperditions thermiques tout en favorisant les apports d’énergie solaire : les ouvertures doivent être orientées au sud (partie Nord de la France) et les espaces tampons (garage, bûcher…) placés au nord pour protéger la maison. Une véranda intégrée peut devenir une pièce à vivre, lorsque les conditions climatiques s’y prêtent.

ENCADRE

L'ISOLATION

L’isolation du bâti est la solution la plus simple pour réduire les consommations de chauffage. La surisolation est exprimée par une diminution en pourcentage du coefficient réglementaire de déperditions thermiques GV. Il est possible de réduire sans difficulté de 10% à 20 % le coefficient GV.

SCHEMA : DEPERDITIONS DE CHALEUR

ENCADRE

LA FENETRE

Les fenêtres constituent le point faible de l’isolation. Il est possible de diminuer les déperditions thermiques en choisissant un vitrage faiblement émissif, des menuiseries isolantes et en prévoyant un système d’occultation.

SCHEMA : LIMITER LES PERTES PAR LA FENETRE

ENCADRE

LA QUALITE DE L'AIR

A force d’isoler les maisons, elles deviennent étanches à l’air extérieur. La ventilation mécanique contrôlée (VMC) renouvelle l’air de façon permanente, afin d’assurer l’hygiène des occupants et préserver le bâti des condensations. La VMC double flux, qui insuffle et extrait l’air simultanément, autorise une filtration préalable. De surcroît, grâce à un système thermodynamique l’air est préchauffé ou refroidi, suivant la saison, pour un meilleur confort des occupants.

SCHEMA : SYSTEME DOUBLE-FLUX THERMODYNAMIQUE

ENCADRE

LE CHAUFFAGE

Le chauffage par rayonnement améliore le confort des occupants par rapport à un fonctionnement convectif qui dessèche l’air. Les appareils peuvent être déplacés contre les murs ou les émetteurs directement encastrés dans le bâti, soit en plafond, soit en plancher. Cette dernière configuration suppose une isolation renforcée du sol. Il est possible d’utiliser des câbles électriques ou des canalisations d’eau chaude.

ENCADRE

LES CONSOMMATIONS

Le poste de consommation du chauffage tend à diminuer au profit des dépenses liées à la production d’eau chaude sanitaire et aux consommations annexes d’électricité : éclairage et électroménager. Le chauffage, même s’il est électrique, ne représente plus le poste le plus important de consommation.

GRAPHIQUE : FACTURE ENERGETIQUE DES LOGEMENTS NEUFS

ENCADRE

L'ENERGIE

Le cabinet Bastide-Bondoux a établi les coûts d’exploitation et les coûts globaux comparés entre énergies pour le chauffage et la production d’eau chaude sanitaire. L’exemple donné ici correspond à la zone H1 (région parisienne et nord de la France), pour une maison individuelle de 120 m2 avec une surisolation de 10 % (GV-10 %). Les calculs, actualisés en 1999, montrent que les différences d’énergies sont faibles. En effet, si l’utilisation du fioul ou du gaz se traduit par des consommations moindres ; en revanche, elle suppose un investissement et un entretien supérieurs.

TABLEAU

COMPARATIF ENTRE COUT DU CHAUFFAGE SELON L’ENERGIE (en francs TTC)

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