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Matériaux et modes de construction

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Compacité et orientation

Compacité :

Construire de façon compacte ne signifie pas construire petit !

La notion de «compacité» se définit différemment. Les pertes thermiques des bâtiments se font principalement par conduction thermique au niveau de l’enveloppe du bâtiment. Les déperditions seront ainsi plus importantes à mesure qu’augmente la surface de l’enveloppe, dite surface déperditive. Ce rapport entre surface et volume déperditifs (A/V) s’appelle compacité. Pour des raisons énergétiques, l’architecte cherchera à minimiser la surface de déperdition tout en maximisant le volume habitable, ce qui se traduit par une forte compacité.

Compacité

Le soleil dispense lumière et chaleur :

Une orientation adaptée aux contraintes du bâtiment permet de réduire les consommations de chauffage et d’éclairage. La fenêtre, capteur de la chaleur au sud, devient surface déperditive au nord. Ceci n’est valable que dans certains cas et dépend de nombreux paramètres tels que le type de vitrage, l’isolation des parois, l’inertie, etc.

L’orientation d’un édifice ou d’une pièce est liée à sa destination : les besoins en lumière naturelle, l’utilisation ou non des apports solaires, etc. Voilà pourquoi, il sera intéressant de prévoir un zonage dans le bâtiment de manière à prévoir les pièces non chauffées (débarras, hall d’entrée, toilettes, etc.) au nord. Ces pièces serviront ainsi comme pièces tampons. Prévoir les pièces d’habitation (salle de séjour, cuisine, salle de bains, etc.) au sud permet de profiter des apports solaires en période de chauffe. Il est nécessaire de prévoir un ombrage des fenêtres au sud, à l’est et à l’ouest.

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Maison en bois, massive ou hybride

  Protection estivale (inertie) Épaisseur des murs Temps de construction
Construction bois      
Construction massive      
Construction hybride (**)   (**)
Construction avec bloc isolant      

(*) pour une valeur U identique

(**) dépend du type de construction hybride

  • Construction en bois : il existe plusieurs types : bois massif + Isolation, ossature bois (structure en bois remplie d’isolant)
  • Construction massive : construction classique avec bloc béton et isolation extérieure.
  • Construction hybride : mur en bois et plancher en béton,  bois et acier par exemple.
  • Construction avec bloc isolant : idem que la construction massive, mais avec une épaisseur d’isolant plus faible (voir nulle) qu’avec un bloc béton.
  • Protection estivale (inertie) : protection contre le surchauffement en été. 
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Ombrage et protection solaire

Les apports solaires au travers des fenêtres peuvent être très importants (surtout en été), notamment pour les constructions ayant de grandes surfaces vitrées. Afin de garantir une température ambiante agréable, il faut prévoir des systèmes de protection solaire extérieure.  Les protections solaires extérieures sont nettement plus efficaces que les intérieures.

Types de protection :

  • Protections solaire fixes : casquettes, pergola à lames orientées, protection solaire verticale, débord de toit, balcon, …
  • Protections solaires mobiles : stores, volets, toiles de protections,…
  • Masque végétal : arbres, arbustes,… (*)

(*)  Le masque végétal évolue en fonction de la saison, de l’élagage, …

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Maison passive : principes de base

  • Isolation thermique particulièrement efficace
  • Fenêtre à bilan énergétique positif
  • Construction sans ponts thermiques
  • Enveloppe du bâtiment étanche à l’air
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Enveloppe thermique

5.1. Isolation thermique :

La bonne isolation thermique des maisons passives, comprenant les murs, les fenêtres, les portes, le toit et le sol, réduit les pertes de chaleur. Cela explique pourquoi la plupart du temps, la chaleur corporelle des habitants, la chaleur émise par les appareils ménagers et le soleil sont suffisants pour garantir une température ambiante agréable. 

Enveloppe thermique :

L’enveloppe thermique d'un bâtiment est la surface qui sépare le volume intérieur chauffé du bâtiment de l'environnement non chauffé. Les échanges de chaleur se font autour de cette enveloppe. Les besoins de chauffage dépendent de la qualité de l’isolation de l’enveloppe thermique. Il est très important de garantir une continuité de l’isolation.

a. Mur :  

Bois, massif, massif avec bloc isolant

isolation

b. Toit : 

Le toit est majoritairement en bois ou en béton. Le toit en béton à l’avantage d’avoir une bonne inertie thermique (confort estival) et est plus facile à rendre étanche à l’air.

c. Isolants :

Il existe trois types de catégories d’isolants : les isolants synthétiques, les isolants minéraux et les isolants d'origine végétale.

- Isolants synthétiques :

Les isolants synthétiques regroupent les mousses de polyuréthane et de polystyrène. Ils sont issus de la chimie du chlore et du pétrole.

P.ex. mousse de polyuréthane (PUR) ; mousse de polystyrène expansé (EPS), mousse de polystyrène extrudé (XPS) ; …

- Isolants minéraux :

Les isolants minéraux sont issus de matériaux abondants (roches volcanique et sable). Ils sont souvent composés de matériaux recyclés.

P.ex. laine de roche (MW) ; laine de verre (GW) ; verre cellulaire (CG) ; perlite expansée (EPB) ; … 

- Isolants d’origine végétale : 

P.ex. panneau de cellulose ; flocons de cellulose ; laine de lin ; laine de chanvre ; panneau de bois feutré ; …

5.2. Fenêtres

Châssis de fenêtres isolés et triple vitrage

Les fenêtres ont plusieurs missions :

  • Limiter les déperditions thermiques
  • Apports solaires
  • Luminosité de la maison
  • Étanchéité à l’air, …

Exploitation de l’énergie solaire : les rayons de soleil pénètrent à l’intérieur des pièces à travers les fenêtres et aident à les réchauffer. La part de chaleur qui pénètre à l’intérieur permet de couvrir jusqu’à 40% du besoin de chauffe (hiver), rien que pour les fenêtres orientées vers le sud. 

5.3. Construction sans ponts thermiques  

Qu’est-ce qu’un pont thermique ?

Les ponts thermiques sont des points faibles de l’isolation thermique qui engendrent des pertes de chaleur et par conséquent une augmentation des frais de chauffage. Les surfaces au niveau des ponts thermiques sont plus froides, facteur qui génère la condensation de l’humidité de l’air ambiant de manière à favoriser la formation de moisissures. 

Les ponts thermiques se situent habituellement aux jonctions de différents éléments de construction, comme les murs de la cave ou les raccordements des fenêtres et des balcons. 

5.4. Enveloppe du bâtiment étanche à l’air

L’étanchéité à l’air est une condition essentielle pour la maison passive pour les raisons suivantes :

  • Absence de courants et d’infiltration d’air
  • Protection des matériaux de construction
  • Economies d’énergie
  • Réduction des odeurs extérieures
  • Réduction des bruits provenant de l’extérieur
  • Augmentation de l’efficacité de la ventilation mécanique, …

Le test d’infiltrométrie (Blower-Door) permet de vérifier l’étanchéité à l’air de l’ensemble du bâtiment. 

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Ventilation contrôlée

Dans les nouvelles constructions, la ventilation est nécessaire afin de garantir une bonne qualité d'air. Les nouvelles constructions étant de plus en plus étanche, il est indispensable de renouveler l’air pour:

  • réduire le niveau de CO2
  • éliminer l’humidité dégagée dans la maison (habitants, animaux, cuisine wc, douches/ bain, plantes,…)
  • éliminer les odeurs (cuisine, vapeur dégagées par les meubles, …).

L’air est aspiré dans les pièces humides (salle de bain, cuisine, WC,…) et insufflé dans les autres pièces (living, chambre à coucher,…).

Il existe 2 grands types de ventilations contrôlées, les systèmes centralisés et décentralisés.

  • Système centralisé : la totalité du volume de l’air échangé (entrée de l’air frais et évacuation de l’air vicié) passent à travers un échangeur de chaleur central.
  • Système décentralisé : ce sont des unités indépendantes, avec ou sans échangeur de chaleur, qui sont installés pièce par pièce et ne nécessitent pas de réseau de conduits d’aération.

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Besoin de chauffage

Besoin de chauffage : Toute maison nécessite un système de chauffage, quel que soit sa qualité d’isolation. La puissance du chauffage ainsi que le besoin en énergie dépendent de la qualité de l’isolation. 

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Définitions

Énergie grise (source) : c’est la quantité d'énergie nécessaire au cycle de vie d'un matériau ou d'un produit : la production, l'extraction, la transformation, la fabrication, le transport, la mise en œuvre, l'utilisation, l'entretien puis pour finir le recyclage.

U (source) : Le coefficient de transmission thermique d'une paroi est la quantité de chaleur traversant cette paroi en régime permanent, par unité de temps, par unité de surface et par unité de différence de température entre les ambiances situées de part et d'autre de la paroi. Le coefficient de transmission thermique est l'inverse de la résistance thermique totale (RT) de la paroi. Plus sa valeur est faible et plus la construction sera isolée. 

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