Steiner S.A.

- Les Techniques -

1 - Les apports gratuits

Même si la vocation première d’une maison passive n’est pas de maximaliser les apports d’énergie mais plutôt de minimiser les pertes, il est clair que les apports gratuits internes ou solaires ne sont pas à négliger.

Cependant, contrairement au cas d’une maison bioclimatique, par exemple, où l’orientation au Sud est un facteur déterminant, ce type de conditions n’est pas indispensable pour une maison passive. On peut très bien avoir une maison passive qui soit “mal” orientée. Cette liberté permet donc de pouvoir tirer parti de situations apparemment contraignantes (chancres urbains, etc.) quelle que soit l’orientation de la parcelle.

Le soleil intervient pour dispenser lumière et chaleur. Une orientation adaptée aux contraintes du bâtiment permet ainsi de réduire les consommations de chauffage et d’éclairage. On constate une sensible diminution des besoins de chauffage pour une orientation Sud, alors qu’ils ne cessent d’augmenter pour une orientation Nord. Cette évolution des consommations n’est valable que dans certains cas et dépend de nombreux paramètres tels que le type de vitrage, l’isolation des parois,...

Une partie des apports gratuits en chaleur dans un bâtiment provient de son occupation. Par occupation, on entend l’utilisation de l’éclairage artificiel, de l’eau chaude sanitaire et des appareils électroménagers ainsi que la présence même des occupants.

2 - Isolation Thermique

Dans une maison passive, il n’est pas rare de rencontrer des épaisseurs d’isolation de 30 à 40 cm, parfois plus, pour les murs, le toit et les planchers. D’autre part, les ponts thermiques ne sont absolument pas tolérés. Compte tenu de l’installation de récupération de chaleur sur la ventilation, les déperditions thermiques restent principalement dues aux parois de l’enveloppe.

isolation Bien isoler pour maintenir ces déperditions aussi basses que possible est donc indispensable au bon fonctionnement des maisons passives. Sinon, la demande de chaleur devient trop importante et la ventilation ne suffit plus à distribuer l’appoint. Pour pouvoir utiliser la ventilation comme appoint de chaleur, il faut donc limiter les déperditions par l’enveloppe.

D’autre part, l’isolation vise également à garantir le confort thermique des habitants en assurant aux parois des températures de surface élevées. En effet, lorsque la température surfacique des parois présente une différence de plus de 3°C avec la température ambiante de la pièce, une sensation d’inconfort apparaît.

isolation Dans une maison passive, la température de surface de l’enveloppe à l’intérieur du bâtiment reste très élevée et proche de la température ambiante même par des températures extérieures très basses. Dans une maison “traditionnelle”, ce confort ne peut être obtenu que partiellement en plaçant les appareils de chauffage contre les murs et sous les fenêtres autant que possible.

Enfin, de cette température surfacique élevée couplée à une bonne ventilation découle un autre avantage : celui d’éviter la condensation et donc les moisissures. On sait que, à une température donnée, correspond une pression de vapeur saturante qui définit la quantité maximale d’eau présente sous forme gazeuse. Plus la température est grande, plus cette quantité est élevée.

L’air ambiant contient donc de la vapeur d’eau qui condense au contact des parois plus froides, puisque l’air y est plus frais et ne peut donc contenir qu’une plus faible quantité de vapeur. Comme, dans une maison passive, la température des parois est proche de la température ambiante, ce phénomène risque donc beaucoup moins de se produire.

isolation Enfin, si le confort est présent en hiver, il l’est aussi en été. En effet, l’isolant thermique travaille de l’intérieur vers l’extérieur et vice versa. Il permet donc, lorsque la température extérieure est plus élevée que la température ambiante, d’éviter un apport trop important de chaleur à l’intérieur.

Plusieurs techniques permettent de vérifier la qualité de l’isolation. La thermographie infrarouge est une méthode de mesure de température de surface sans contact physique. Elle est appliquée fréquemment dans le bâtiment pour surveiller l’isolation thermique des structures. La méthode permet l’identification rapide des points critiques et des ponts thermiques.

Pour un résultat optimal, les prises de vue sont effectuées tôt le matin avant le lever du soleil pour profiter de températures extérieures aussi basses que possible et d’un ciel sombre. Cela permet de minimiser l’influence du rayonnement solaire et d’obtenir une meilleure image pour l'analyse ultérieure. L’inconvénient de cette méthode est qu’elle n’est réalisable que lorsque le bâtiment est terminé, ce qui rend quasiment impossible toute modification.

De tous les composants de l’enveloppe, la fenêtre est l’élément le plus critique à cause de ses multiples fonctions : outre ses qualités d’isolation, elle doit permettre la vue vers l’extérieur, être ouvrable et pouvoir se fermer parfaitement, et en plus, elle doit aussi capter un maximum d’énergie solaire.

3 - Ventilation

Un air de bonne qualité est l’une des exigences fondamentales nécessaires à un climat intérieur sain, que ce soit dans une maison passive ou dans une maison “conventionnelle” ; cela implique aujourd’hui un système de ventilation performant, qu’il soit mécanique ou naturel.

La ventilation est indispensable pour évacuer les substances gênantes et nocives (provenant des matériaux de construction, peinture, colle, tapis, meubles, fumée de tabac, produits d’entretien, odeurs de cuisine…). Le renouvellement continu de l’air empêche également que se forme une concentration en CO2 trop importante.

Une ventilation mécanique permet également le placement de filtres à l’entrée d’air frais, dans le but de maintenir les conduites propres et de purifier l’air neuf, ce qui crée donc un climat intérieur sain avec beaucoup moins de polluants atmosphériques tels que pollens, poussières, particules de carbone etc. La ventilation permet d’éviter les problèmes d’humidité, chose utile pour ne pas nuire à la santé des occupants et à la salubrité des bâtiments (dégradation par la condensation, les moisissures,…). Cela se traduit également par exemple par l’absence de buée sur les miroirs de la salle de bain.

Du point de vue du confort quotidien, on appréciera l’air frais distribué en permanence dans la maison et la dissipation rapide des odeurs, la moindre quantité de poussière etc. Le fait de ne pas devoir ouvrir les fenêtres pour aérer permet d’éviter les nuisances acoustiques extérieures (circulation, autoroute, aéroport, etc.)

Un autre avantage non négligeable de la ventilation est qu’elle peut servir durant la nuit à dissiper la chaleur qui s’est accumulée la journée en été.

La ventilation mécanique contrôlée permet de gérer l’aération du bâtiment quel que soit le temps ou la saison. Par “gérer”, on entend que la quantité d’air, introduite dans le bâtiment est réglée en fonction des besoins, sans consommation d’énergie excessive .

Pour contrôler le sens du flux d’air, il faut pouvoir le canaliser. Classiquement, l’alimentation en air frais s’effectue dans les locaux “secs” (living, chambres,…) et l’évacuation de l’air vicié s’effectue là où la pollution de l’air est la plus importante, c’est-à-dire dans les locaux “humides” (cuisine, salle de bain, wc…) ou de services (hall…). Entre les locaux comprenant les dispositifs d’alimentation et d’évacuation, l’air circule par des “ouvertures de transferts” dans les portes ou les cloisons et via les couloirs et les escaliers. La différence de pression entre les dispositifs d’alimentation (zones sèches sous pression) et d’évacuation (zones humides en dépression) assure un flux d’air permanent dans le bon sens. On évite ainsi que les odeurs désagréables soient amenées de la cuisine ou des sanitaires vers le living ou les chambres.

Un système de récupération de la chaleur à haut rendement (de 75 à 95% de la chaleur est récupérée) est indispensable dans une maison passive. Le système possède alors un échangeur de chaleur entre l’air vicié extrait dans les locaux humides et l’air entrant. Cet échange de chaleur est bien entendu réalisé sans mélange des masses d’air : ce sont les conduites d’entrée et de sortie qui se croisent intimement dans un dispositif appelé “échangeur à plaques” ou “échangeur à contre-courant”. La ventilation occasionne certes une consommation supplémentaire d’énergie, mais celle-ci reste minime par rapport aux déperditions ainsi évitées.

Lorsqu’on parle de maison passive, tout le monde s’interroge sur la possibilité et l’opportunité d’ouvrir les fenêtres. D’abord, à la différence des maisons traditionnelles, dans une maison passive il n’y a pas besoin d’ouvrir les fenêtres au sens où on le ferait pour avoir de l’air frais. Ici, l’air frais est bien présent grâce à la ventilation, sans avoir refroidit l’air ambiant pour autant. Si cependant on ouvre les fenêtres, pour une raison ou pour une autre, cela ne pose pas de problème pour autant qu’on ne les laisse pas ouvertes longtemps.

4 - Etanchéité et test BlowerDoor

Une excellente herméticité de l’enveloppe du bâtiment est une condition vitale pour une maison passive. En effet, sans une parfaite étanchéité, ni l’isolation, ni la ventilation ne peuvent être réellement efficaces. En ce qui concerne l’isolation thermique, il semble évident que s’il existe des fuites d’air, c’est une perte de chaleur prévisible.

De plus, les isolants thermiques ne sont pas du tout hermétiques, l’air y circule même facilement dans certains cas (laine minérale, cellulose), créant des courants de convection qui nuisent au bilan énergétique global du bâtiment. Pour ce qui est de la ventilation, une mauvaise étanchéité induit des courants d’air involontaires et incontrôlables qui perturbent le système et peuvent même changer le sens du flux, ce qui n’est évidemment pas souhaitable.

Les fuites peuvent se situer aux endroits les plus divers. Sont principalement visés : tous les raccords avec les parois, le toit et les planchers, mais aussi les passages des tuyaux d’égout, d’eau chaude, de ventilation et des câbles électriques, ainsi que les ouvertures vers l’extérieur (portes, fenêtres, évacuation de l’air vicié… ).

Pour éviter les fuites, le principe est simple en théorie : il suffit de garantir une enveloppe hermétique par une mise en œuvre soignée. Dans un projet en maçonnerie pleine, cela se traduit par exemple par un plafonnage continu et des raccords minutieux aux fenêtres.

Le test “Blowerdoor” (pressurisation du bâtiment) permet de mesurer l’étanchéité à l’air des bâtiments. Un ventilateur réglable est calé de façon hermétique dans une ouverture du bâtiment et crée une différence de pression entre l’intérieur du bâtiment et l’extérieur, toutes les portes et fenêtres étant fermées.

Selon la norme NBN EN 13829, on teste deux cas : en dépression (pour tracer de l’intérieur les éventuelles fuites) et en surpression (traçage des fuites par fumée). On fait ensuite plusieurs mesures de débit d’air en notant les valeurs nécessaires pour maintenir constantes une série de différences de pression. Ce débit d’air correspond exactement au volume d’air qui s’échappe alors par les trous dans l’enveloppe du bâtiment.

Le rapport entre le débit d’air établi à une différence de pression de 50 Pascal (calculé par interpolation des mesures) et le volume de la pièce donne l’indice de renouvellement d’air n50. Cette valeur représente le nombre de renouvellement total du volume d’air de la pièce en une heure, pour une différence de pression de 50 Pa. Idéalement, pour une maison passive, on ne devrait pas dépasser un renouvellement d’air de 0,6 par heure.

Il convient de faire ce test dès que sont mis en place tous les éléments qui ont une influence sur l’étanchéité (pare-vapeur, membrane diverses… ). S’il faut faire des rectifications, cela posera moins de problèmes puisque les finitions ne seront pas encore réalisées et que les hommes de métier sont encore disponibles. L’idéal est de refaire le test une fois la maison terminée.

Aujourd’hui, de nombreuses entreprises incluent ce test dans la mise en œuvre de leurs produits. Il faut s’assurer que les conditions météorologiques n’influencent pas le résultat. On tolère le vent jusqu’au niveau 3 de l’échelle de Beaufort. Un vent plus fort pourrait influencer négativement les résultats du test.

Pour remédier au problème des fuites, il ne suffit pas de savoir que la maison n’est pas étanche, il faut surtout savoir exactement en quels points. Plusieurs techniques permettent de détecter les endroits problématiques.

- Par thermographie infrarouge avec visualisation des zones refroidies par le passage de l’air provenant de l’extérieur.

- Par anémomètre qui détecte le déplacement de l’air à l’endroit de l’infiltration lors du test Blowerdoor. L’intérieur est alors mis en dépression

- Par une fumée artificielle et inoffensive qui s’infiltre aux endroits perméables et permet de visualiser facilement les fuites lors du test Blowerdoor. L’intérieur est alors mis en surpression.

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