Dessins des façades

Voici les quatre Façades de notre projet.
Un mélange de bardage bois (Red Cedar) et d'enduit.
Les surface représentées en blanc sur les schémas, seront réalisée en pierre bleue ou équivalent.

Façade Nord :

Façade Est :

Façade Sud :

Façade Ouest :

Les certificats du Passive house institute

Deux des composants vitaux de la maison passive sont la ventilation double flux et le vitrage.
Leurs caractéristiques doivent être encodées scrupuleusement dans PHPP (voir ici pour des détails) afin d'obtenir une valeur K probante.
Afin d'éviter des erreurs dues à "l'optimisme" des fabricants au niveau des rendements ou des facteurs d'isolation, l'institut allemand PHI (Institut de la maison passive) a créé un système de certificat.
Ces certificats sont élaborés d'après des tests réalisés par le PHI et renseignent les valeurs à introduire dans PHPP.
L'idée est très bonne mais plusieurs problèmes surgissent:

• les certificats ne prennent pas en compte les évolutions du matériel. Par exemple, la firme WIB me propose de remplacer le vitrage d'origine certifié (U=0,71) par un vitrage plus performant(U=0,6) mais qui n'est pas encore certifié. Puis-je introduire cette valeur dans PHPP ?
• Au niveau des ventilations double flux, le problème vient du manque de matériel certifié disponible en Belgique. Les sytèmes de ventilation double flux certifiés proviennent principalement d'Allemagne et sont difficilement disponibles en Belgique. Si l'on choisi une ventilation non certifiée, le programme PHPP requiert que le rendement thermique de la ventilation double flux soit diminué de 12% par rapport aux rendements annoncés par le fabricant!
  

voici un petit exemple pour illustrer mon propos:


Pour calculer le besoin en chaleur de chauffage annuel dans notre projet, je dois introduire le rendement de la ventilation choisie dans PHPP :

• Comfoair500: rendement de 88%, K global de 15 kWh/(m²a).
  
• Helios KWL450: rendement de 83% (95-12), K global de 16 kWh/(m²a).
  

La limite maximum étant 15 kWh/(m²a) pour une maison passive, le choix d'Hélios, n'est pas possible uniquement pour une question de certificat.

Je ne connais pas encore la position de l'organisme de certification belge à propos de ces problèmes. Un zeste de flexibilité serait le bienvenue.

Le site PHI avec le matériel certifiés

Update : il semble que la plateforme maison passive belge fasse preuve de flexibilité. Voici leur réponse concernant les fenêtres:

Bonjour,
Dans le PHPP vous devez renseigner la valeur U vitrage et la valeur U
châssis. Pour la valeur U châssis vous introduisez la valeur du certificat.
Pour la valeur U vitrage vous introduisez la valeur du verre.
Cordialement

Le puits canadien

Le terme "puits canadien" a déjà été utilisé à de nombreuses reprises sur ce blog : il est temps d'en expliquer le concept.
Il s'agit d'un échangeur géothermique air/sol composé d'un tuyau d'une quarantaine de mètres enfoui dans le sol (1 ou 2 mètres).
A cette profondeur, la température du sol reste constante toute l'année (+/- 12°).
L'idée est de connecter l'entrée d'air de la maison à ce puits: l'air aspiré par un ventilateur depuis la maison entre dans le puits et prend progressivement la température du sol.

En hiver, le système agit comme un préchauffage et en été comme un système de refroidissement naturel.

Fonctionnement du puits en été (www.baticonfort.com)

Des dizaines de paramètres peuvent influencer les performances de ce système: profondeur d'enfouissement, débit d'air, type de tuyau, caractéristique du sol, longueur,...

Performance d'un puits canadien en saison hivernale (www.toitsdechoix.com)

Pour des explications plus détaillées, consultez le site : www.fiabitat.com

Le puits canadien n'est pas une obligation dans une maison passive. Néanmoins, vu les nombreux avantages, le programme PHPP permet d'inclure ce système dans les calculs thermiques.
Dans notre projet, le profil du sol ne se prête pas à une installation façile de ce système. Nous envisageons alors de recourir à un autre système: un échéangeur géothermique à eau glycolée (pour + d'infos: voir ce billet.)

Notre projet en 3D

Après avoir reçu l'avant-projet de notre architecte, je me suis lancé dans la réalisation d'une petite maquette en 3D de notre future maison.
Les couleurs ainsi que les matériaux ne sont pas respectés, je me suis occupé uniquement des volumes.
Le modèle a été réalisé avec Sketchup.
L'animation commence avec la vue nord et se termine à l'ouest.

L'été dans une maison passive

Paradoxalement, ma plus grande crainte concernant notre maison ne concerne pas la période hivernale mais bien l'été.
La sur-isolation protège très bien du froid mais peut poser des problèmes de surchauffe en été.
Ceci est particulièrement vrai dans les maisons en bois qui ont une inertie thermique réduite.

PHPP permet de calculer les surchauffes estivales.
Dans notre cas, si rien n'est entrepris, il fera plus de 26° à l'intérieur pendant 46% du temps en été. Insupportable !

Il existe plusieurs moyens de réduire ce problème:

1. le débordement de toiture;
2. les protections solaires amovibles : volets, stores, ....;
3. la ventilation nocturne couplée à un puits canadien;
4. l'augmentation de l'inertie thermique.

1. Le débordement de toiture.

Malheureusement, le débordement de toiture est interdit dans notre lotissement (et presque partout en région wallonne).
Voici une petite vidéo qui illustre l'effet d'un débord de toit d'1 mètre au long de l'année à midi(de Janvier à Décembre).

On remarque que le débord protège les vitrages du haut en été mais n'a pas d'influence en hiver.
Lorsque l'on introduit un tel débord dans PHPP, l'effet n'est pas très important sur les surchauffes totales. Le débord est efficace uniquement lorsque le soleil est au zénith.


2. Les protections solaire amovibles

Une autre solution est d'installer des protections amovibles de type volets roulants, stores, claustras,... .
Cette solution est très efficace mais vu le nombre de vitrage, elle devient vite onéreuse.


3. La ventilation nocturne

Lorsque l'on simule une ventilation nocturne forcée (fenêtres ouvertes en oscillant et puits canadien), on obtient des résultats spectaculaires: le pourcentage de surchauffe estivale tombe à moins de 5% avec un renouvellement d'air de 0,58 fois le volume de la maison par heure.

Attention: ce pourcentage est calculé sur une moyenne de 24 heures, il n'y a donc aucune garantie d'avoir moins de 26° à midi.


4. L'inertie Thermique

L'inertie thermique est la capacité pour un matériau d'accumuler de l'énergie calorifique et de la restituer en un temps plus ou moins long. (source)

L'idée est d'accumuler l'excès de chaleur apporté par le soleil durant la journée pour la restituer durant la nuit et s'en débarrasser avec une ventilation nocturne.
En général, plus un matériau est lourd et plus grande sera son inertie.
C'est grâce à leur épais mur de pierre (grande inertie) que les veilles bâtisses résistent si bien lors des canicules.
Pour allez plus loin.


En conclusion, le moyen le plus effcicace pour réduire le problème de surchauffe estivale sera la ventilation nocturne.
Néanmoins, des protections solaires devront être installées sur la façade sud afin de réduire les pics de température durant l'après midi.
Enfin, une chape de béton lissée comme revêtement de sol assurera une bonne inertie thermique à l'ensemble du bâtiment.

L'intérêt du triple vitrage

En Belgique, le triple vitrage commence à avoir de plus en plus de succès.

Néanmoins, le triple vitrage a de nombreux détracteurs. Leurs arguments avancés sont les suivants:

• le prix élevé;
  
• un facteur solaire faible comparé au double vitrage (52 % versus 65 %);
• les gains énergétiques et financiers réalisés sont mis à mal par certaines études récentes.

N.B: Le Facteur solaire est: "la proportion de l’énergie solaire qui entre à l’intérieur d’un bâtiment comparé avec l’énergie reçue à l’extérieur de la paroi vitrée; idéalement, le Facteur solaire doit être élevé en hiver pour que le bâtiment puisse bénéficier des apports solaires et bas en été pour éviter les surchauffes" (source: www.outilssolaires.com).

Une fois de plus, le programme PHPP nous guidera dans notre choix.
Dans notre projet, la différence entre le triple et le double vitrage est flagrante: notre besoin de chaleur de chauffage annuel est de 14 KWh/a en triple vitrage et serait de plus de 32 KWh/a en double vitrage.

Le tableau ci-dessous, tiré de PHPP, montre que l'augmentation (même importante) des apports solaires en cas de double vitrage ne suffit pas à compenser les déperditions de chaleur.

Attention, il ne faut pas n'ont plus tomber dans l'excès inverse: une maison basse énergie avec un K de 30 ne se transforme pas en maison passive rien qu'en remplaçant le double vitrage par du triple vitrage.

source : www.lamaisonpassive.fr

Caméra thermique : Fenêtre triple vitrage/double vitrage.
Image : www.passiv.de

La fin du puits canadien ?

Le puits canadien va-t'il être mis à la retraite par les échangeurs géothermiques ?

L'échangeur géothermique est un simple échangeur de chaleur installé sur la ventilation et connecté à un tube de +/- 100 m de long enfoui sous terre (voir image ci-après).
Le liquide colporteur, présent à l'intérieur du tube, va perdre ou gagner de la chaleur durant son parcours sous terre pour se stabiliser à la température du sol : +/- 10 c.
Ce liquide passera ensuite à travers l'échangeur de chaleur au niveau de la ventilation pour permettre de refroidir l'air entrant dans la maison durant l'été et le réchauffer en hiver.


Avantages:

1. ne nécessite pas de gros travaux de terrassement;
2. prix modique;
3. pas de risque de contamination extérieure;
4. pas de condensation dans le tuyau;
5. l'inclinaison du terrain n'a aucune incidence sur le système.

Désavantages :

1. le système est récent: il n'y a pas encore de "feedback" de la part des utilisateurs;
2. nécessite le recours à une pompe de circulation électrique pour fonctionner;

Néanmoins, il existe un programme informatique ("PHluft") qui contient un module permettant de calculer les performances réalisées par l'échangeur géothermique et de les introduire dans PHPP (voir notre article du 9 décembre 07).

Image : Helios
Source : www.sole-ewt.de

Avant projet 3.0

Après de longues semaines de discussions, hésitations, remises en question et nuits blanches, la troisième révision de notre avant-projet est dans les bacs.

Nous avons revu les surfaces et dimensions des pièces, modifié le hall, réduit la maison de 50 cm et supprimé quelques fenêtres pour essayer de coller à notre budget.
Le plus difficile fût la diminution de la taille des chambres enfants. Voyons le bon côté des choses: diminution de l'effet Tanguy assuré :)

Le résultat est à la hauteur de nos espérances!
Encore quelques détails à corriger avec notre architecte et c'est parti !

Le garage :
Le Rez-de-chaussée:


L'étage:

PHPP pourquoi faire ?

PHPP est la pierre angulaire de toute construction passive.
Cet ensemble de feuilles excel permet de calculer et d'optimiser une maison passive:

• le calcul des bilans énergétiques (inclus le calcul des valeurs U.);
• la conception des fenêtres;
• la conception de la ventilation;
• l'interprétation de charge de chauffage;
• la prédiction de la situation estivale;
• la définition des besoins en chauffage et en ECS;
  
• les bordereaux justificatifs pour les aides consenties aux maisons passives;
• ... et plein d'autre outils utiles pour une conception sérieuse des maisons passives.

En comparant plusieurs programmes de simulation dynamique qui requièrent des milliers de données, PHI (Passive House Institute) a isolé les facteurs les plus pertinents et les a intégrés dans un modèle simplifié : PHPP. Cela a permis des bilans énergétiques fiables.

Cela peut surprendre que grâce à un modèle tout simple, basé sur le traitement de la maison en tant qu'une zone unique et l'utilisation des bilans mensuels, on puisse obtenir une précision suffisante pour les applications pratiques.

Les résultats de PHPP ont constamment été comparés aux échantillons de mesures issus de maisons passives construites. Ces comparaisons valident le modèle simplifié de PHPP.

Source : Passive House Institute.

Qu'est ce qu'une maison passive ?

Image : http://www.lamaisonpassive.be

"Une maison passive est un standard défini en Allemagne par le PassivHaus Institut de Darmstadt sous l’impulsion du Dr. Wolfgang Feist. Vu son succès outre-Rhin et sa diffusion dans nombres de pays de l’Union européenne ou son adaptation hors de l’UE (Suisse), ce standard a vocation à devenir un standard européen. L’intérêt principal consiste à se passer de système de chauffage conventionnel et de climatisation.

Seulement, la construction à ce standard nécessite de satisfaire plusieurs critères :

1. un besoin de chauffage inférieur à 15 kWh/m².an. En pratique avec un besoin si faible en chauffage, le seule présence des habitants et l’énergie dissipée par l’éclairage et les appareils domestiques suffisent à chauffer le logement. Un appoint de chauffage pour les journées très froides est généralement prévu ;
2. une étanchéité à l’air soignée (valeur n50 <>-1 selon la norme EN 13829). Cela implique une construction extrêmement rigoureuse. En vue d’obtenir la certification, un test d’étanchéité dit Blower Door test doit être accompli ;
3. un besoin en énergie primaire inférieur à 120 kWh/m².an. C’est une approche globale puisque celui-ci comprend les besoins en chauffage, refroidissement, eau chaude sanitaire, ventilation et électricité auxiliaire, éclairage, ainsi que les besoins des appareils électro-ménager."

Extrait : Maison passive a Nice

Il est important de comprendre qu'il s'agit d'une obligation de résultats et non de moyens.
Il existe des maisons passives en ossature bois, béton, polystyrène, paille, ....
La maison passive n'est pas une maison écologique dans sa construction : les matériaux ne sont pas imposés.
Elle est pourtant écologique dans son utilisation : moins de chauffage = moins d'énergie = moins de co2.

Pour plus d'informations :
http://fr.ekopedia.org/Maison_passive

L'implantation du terrain.

L'orientation d'une maison passive est primordiale afin de maximiser les apports solaires. Dans notre cas, elle est SSO. Ce n'est pas optimal mais raisonnable.
Le terrain de 1450 m² est en légère pente du N au S. Ce qui est bien pour l'écoulement des eaux mais beaucoup moins pour le puits canadien.
Le placement de l'entrée du puits devra être choisi avec soin:

• éloigné de la route;
• éviter la végétation;
• éviter de se mettre là où le voisin pourrait installer un composte;
• la pente du puits doit être constante;
• éviter de créer trop de coudes dans le tuyau.
  

Notre terrain.

Voici quelques photos de notre terrain.

L'avant projet en surimpression pour donner une idée de l'implantation.

Appareils combinés

Le concept de système de ventilation couplé à une pompe à chaleur pour l' ECS (= Eau, Chauffage, Sanitaire) est très séduisant.
Beaucoup de grandes marques commencent à distribuer leurs équipements à travers la Belgique tels Genvex et leur combi 180 et Viessman avec leur vitotres343 par exemple.

Avantages :

• un système tout en un;
• un gain de place important.

Désavantages :

• en cas de panne catastrophique : plus de ventilation ni d'ECS;
• la complexité du système;
• peu de retour d'expériences de clients;
• Le rendement de la pompe à chaleur est faible.
  

Malgré ces désavantages, ce système me semble promis à un bel avenir.
L' implémentation de nos pièces ne favorise pas un tel système mais nous allons creuser la question.

Image: www.genvex.co.uk

La Maison passive est elle rentable ?

Une question revient souvent à l'esprit, la maison passive est-elle rentable ?

Une maison doit-elle être rentable ou non ?
La pertinence de la question vient plutôt de savoir si la maison passive est rentable par rapport à une maison traditionnelle ou une maison à basse énergie.
La notion même de rentabilité doit être sujet à prudence : quelle est la rentabilité d'une cuisine équipée, d'une salle de bain espace détente (très à la mode), d'un feu ouvert Don-Bar ?
Serais-je 15% plus heureux dans une chambre de 14 m² plutôt que dans une chambre de 12 m² ???

Image : www.lamaisonpassive.be

Des études approfondies faites sur le sujet ont démontrés un surcoût de 10 a 15 %.
D'un autre côté, aucune étude n'a jamais chiffré la rentabilité d'avoir une température agréable toute l’année, pas de courant d’air, un air sain, pas de condensation.

Une chose est certaine, cela demande un énorme investissement de la part du maître d'œuvre et de l'architecte afin de mener à bien cette aventure.