Construire une maison passive

Maison passive, c’est une expression, un label ?

L’appellation « Maison passive » ne fait pas l’objet d’un règlement national en France. Mais les performances énergétiques de l’habitat passif dépassent celles du Bâtiment Basse Consommation (BBC), le niveau réglementaire français actuellement le plus élevé (BBC Effinergie).

Une vraie maison passive doit répondre à des critères précis, édictés par le Passivhaus Institut :

1. Le besoin de chauffage doit être inférieure à 15 kWh/m²/an.
C’est le résultat de l’optimisation économique (pas de système de chauffage indépendant). Pour une maison de 120 m², cela représente donc un maximum de 1800 kWh pour une année complète.

2. L’étanchéité à l’air n50 < 0,6 /h. C’est une mesure d’étanchéité à l’air.
L’idée est d’avoir une enveloppe (votre maison) avec le minimum, voire l’absence, de fuite. C’est le test du "Blower Door Test" (ou test de la porte) : un test qui vise à déterminer l’étanchéité à l’air d’un bâtiment. Il consiste à insuffler de l’air en surpression à 50 Pa et d’en mesurer les déperditions. Une maison passive ne doit pas avoir une valeur de déperdition de plus de 0,60 par heure. C’est à dire qu’en une heure, moins de 0,6 de son volume d’air ne doivent s’en échapper accidentellement...

3. La consommation d’énergie primaire inférieure à 120 kWh/m²/an.
L’économie d’énergie est recherchée, il n’est pas raisonnable de la gaspiller dans d’autres appareils que le chauffage, dont le chauffage de l’eau, l’éclairage, l’électroménager et toute autre consommation. Selon la source d’énergie utilisée, la conversion de l’énergie primaire en énergie finale est pénalisante ou non. En tout électrique, cela donne 44 kWh/m²/an au compteur, ce qui est faible. Les énergies renouvelables sont bien plus favorisées par cette conversion.

La certification passe par la validation de la conception et le calcul des consommations, puis par le test d’étanchéité à l’air et enfin par un suivi des consommations. Bref, une simple déclaration ne suffit pas !

Maison BBC, maison Passive

Principe I - réduire au maximum les pertes de chaleur

1. Diminuer les déperditions thermiques par transmission : pour ce faire, le coefficient de transmission thermique des parois extérieures de la construction (coefficient U) doit être inférieur à 0,15 W/m²K, voir 0,10 W/m²K pour des maisons de type unifamilial. Le coefficient de transmission thermique de la fenêtre, constituée du vitrage, de son intercalaire et du châssis (Uw) doit être inférieur à 0,8 W/m²K. Le facteur solaire du vitrage doit, lui, être supérieur à 50% afin de pouvoir encore bénéficier des gains d’énergie solaire en hiver.

2. Diminuer les déperditions thermiques par ventilation : L’approvisionnement en air frais est assuré par une ventilation mécanique contrôlée (VMC) à double flux. L’alimentation et l’extraction mécanique permettent d’optimiser la ventilation suivant les besoins, et ce, indépendamment des conditions climatiques extérieures. Pour réduire les déperditions liées à la ventilation, la « maison passive » sera obligatoirement équipée d’un récupérateur de chaleur (système double flux). Le taux de récupération de l’échangeur doit être au moins égal à 80%.

maison passive

source sous licence CC-BY-SA :
http://www-maison-passive-nice.fr

Pour respecter l’objectif d’efficacité énergétique, il est impératif que l’énergie de ventilation soit inférieure ou égale à 0,4 Wh par mètre cube de volume d’air acheminé. L’efficacité thermique du système de ventilation peut être améliorée par l’usage d’un échangeur air/sol (puits canadien ou puits provençal) ou eau/sol qui préchauffe en hiver et pré-rafraîchit en été l’air neuf. Il supprime aussi totalement les risques de gel de l’eau condensée dans l’échangeur récupérateur.

Les pertes de chaleur par transmission de l’enveloppe sont très réduites grâce à une isolation thermique renforcée si bien que les pertes calorifiques par « infiltration » d’air peuvent devenir prépondérantes et constituer la principale cause de perte de chaleur. C’est pourquoi, une attention toute particulière doit être portée à la réalisation de l’étanchéité du bâtiment, mûrs et surtout ouvertures portes et fenêtres.

Il est donc indispensable d’utiliser une VMC afin de renouveler l’air consommé par les habitants. En effet, dans une maison étanche il faut renouveler l’oxygène et évacuer dioxyde de carbone et vapeur d’eau, ainsi que toutes les odeurs et émissions créées à l’intérieur du bâtiment (cuisine, produits de nettoyage, résidus de construction comme les solvants de peinture, vernis ou colles, aérosols et en règle générale, tous les composés organiques volatils, abrégés COV). La ventilation permet donc d’empêcher l’accumulation d’éléments toxiques dans l’air qui rendraient l’intérieur particulièrement malsain.

Dans la plupart des maisons passives, l’air extérieur est au préalable préchauffé dans un échangeur à chaleur air/sol (un puits canadien ou puits provençal). Ensuite cet air préchauffé se réchauffe à nouveau dans le récupérateur de chaleur qui extrait la chaleur de l’air sortant (un avantage majeur de l’échangeur air/sol est qu’il assure une température > 0°C à l’entrée du récupérateur air/air et évite totalement le risque de givrage). Enfin, il est encore possible d’ajouter un système de chauffage directement à la sortie de l’échangeur pour rajouter les derniers °C nécessaires (ça peut être une batterie d’eau chaude, ou une résistance électrique moins de 50°C).

Le besoin en chaleur est si faible (inférieur à 10W/m²) qu’il peut être comblé par les simples apports métaboliques, les appareils de cuisson de la cuisine, les équipements électriques (hifi, ordinateur, télévision,...) et la récupération de chaleur de la ventilation (si l’échangeur de la VMC récupère les 4/5 de la chaleur qui sort, il suffit que les habitants et les appareils de la maison produisent l’équivalent du cinquième restant pour que la température reste stable).

Principe II - Maximiser les gains de chaleur

Le réchauffement général a lieu passivement :

* l’utilisation du chauffage solaire passif au travers des fenêtres ou des façades de verre ;
* la chaleur perdue des appareils électriques et l’habitant.
Sur la base des faibles besoins en énergie de chauffage, une maison passive devrait pouvoir fonctionner sans un chauffage conventionnel, mais avec un simple chauffage d’appoint.

Une maison passive en 4 étapes

Par rapport à un bâtiment conventionnel, une « maison passive » présente bien des avantages. Elle génère de grandes économies de chauffage, offre un meilleur confort thermique et garantit une excellente qualité de l’air.

Ainsi, alors que le besoin d’énergie de chauffage d’une maison classique neuve (selon les normes en vigueur actuellement) s’élève à environ 110 kWh par mètre carré de surface chauffée par année, celui d’une maison passive est réduit à 15 kWh par mètre carré par an. Comment parvenir à une telle performance?
Il suffit de prendre en compte les 4 étapes suivantes :

Première étape: L’isolation thermique d’une maison passive

Emballée chaudement dans une épaisseur importante d’isolation thermique, la « maison passive » subit une perte de chaleur très limitée. Les besoins en chauffage encore nécessaires sont presque réduits à néant. Ici, des « radiateurs » qui passent habituellement inaperçus - la chaleur humaine, les appareils électroménagers et l’éclairage - commencent à prendre toute leur importance. Cette chaleur de fonctionnement est généralement négligeable dans les bâtiments qui ne sont que peu isolés (ou pas du tout). Mais ici, elle n’est plus perdue, elle est valorisée.

Isolation maison Rockwool

Là où l’isolation thermique est traditionnellement épaisse de huit à dix centimètres, elle dépasse couramment les trente centimètres dans « une maison passive ». Il ne faut pourtant pas croire que seule l’épaisseur de l’isolant compte. Sa position dans l’épaisseur du mur est primordiale. Ainsi, dans une maison passive, l’isolant se trouve à l’extérieur. Il recouvre ainsi l’intégralité de la maison sans qu’il n’y ait de points faibles (les ponts thermiques). L’isolation par l’intérieur est proscrite, car justement elle "fabrique" intrinsèquement des ponts thermiques (au niveau des dalles, cloisons, balcons...) et donc, dépasser 10 cm d’isolant lorsqu’on utilise l’isolation intérieure n’a aucun intérêt, car cela ne fait que renforcer les pertes de ces zones. L’isolation peut également être répartie, dans ce cas c’est le matériau du mur lui-même qui est isolant (par exemple : maison à ossature bois ou briques monomur), mais une épaisseur minimale doit être respectée !

Bon à savoir !
L’absence d’investissement dans un système de chauffage conventionnel entraîne une diminution considérable des coûts de chauffage annuels. Cependant, le bilan investissement montre un surcoût qui décroît avec le développement des compétences (10 à 15% en France, 6 à 8 % en Allemagne ou en Autriche). L’amortissement est de quelques années (6 à 10 ans) et dépend fortement de l’évolution du prix de l’énergie. Sur le cycle de vie conventionnel de 50 ans la rentabilité est excellente et l’impact environnemental très fortement réduit.

Deuxième étape : La ventilation d’une maison passive

Le deuxième pilier du concept de « maison passive » est la ventilation en fonction des besoins. Elle assure continuellement une parfaite qualité de l’air interne et cela indépendamment des conditions climatiques externes. C’est, en quelque sorte, le cœur de la « maison passive ».

Une ventilation mécanique contrôlée (VMC) à double flux avec récupération de chaleur insuffle de l’air frais dans les espaces de vie (chambre, séjour, bureau) et extrait l’air vicié des espaces utilitaires (salles d’eau et de bain, cuisine, toilette). Moyennant un échangeur de chaleur efficace, l’air frais est préchauffé par la chaleur de l’air vicié évacué sans mélanger les flux.

Une bonne ventilation à double flux assure un renouvellement d’air adapté à l’occupation de la maison et indépendant du climat ou de la météo. Cependant, pour que le système marche convenablement, il est indispensable de laisser les fenêtres et portes fermées. En effet, l’air est insufflé dans certaines pièces et aspiré dans l’autre, il circule des unes vers les autres en passant sous les portes intérieures (qui pour cette raison doivent avoir au moins 1 cm d’espace entre le bas de la porte et le sol). Si une porte ou une fenêtre extérieure est ouverte, le flux d’air entre les pièces sera complètement modifié, les échanges ainsi créés ne passeront plus par l’échangeur et donc, la chaleur récupérable ne le sera pas. Dans une maison équipée d’une bonne VMC double-flux, la ventilation par ouverture des fenêtres est inutile, car les débits sont supérieurs aux besoins de renouvellement. Cela ne veut pas dire qu’il est interdit d’ouvrir les fenêtres, mais seulement que ce plaisir doit être bref. Enfin, les fenêtres à oscillo-battant qu’on peut entrouvrir sont à proscrire dans une maison passive. Le comportement de l’occupant peut ainsi faire très largement baisser les performances de l’ensemble par une mauvaise utilisation.

VMC double flux

Un tel système de ventilation permet de contrôler en permanence l’air introduit dans la maison (puisque l’entrée d’air est unique) ce qui permet de le filtrer et de le débarrasser de toutes particules, pollen ou agent allergène. Attention cependant, les filtres exigent un entretien régulier sous peine de réduire le débit, d’augmenter la consommation énergétique et de diffuser de l’air encore plus pollué que celui d’origine. Ce système est coûteux en énergie (entre 350 et 500 kWh/an pour une maison individuelle) et entretien (nettoyage des filtres obligatoire une fois par an, nettoyage des conduites une fois par an aussi dans l’idéal). Il est judicieux d’alimenter directement la ventilation à l’aide de capteurs photovoltaïques et de batteries tampon.

Troisième étape : La fenêtre d’une maison passive

La fenêtre est, d’un point de vue thermique, le maillon faible de la paroi extérieure. C’est à travers elle que se perd la plus grande partie de la chaleur. Mais, dans le même temps, elle laisse pénétrer le rayonnement solaire qui participe à chauffer le bâtiment.

Le Saviez-vous ?
Dans la « maison passive », la déperdition de chaleur d’un double vitrage classique est encore diminuée de moitié par l’utilisation d’un triple vitrage à basse émissivité. Le point faible n’est désormais plus la surface vitrée, mais le châssis de fenêtre, ce qui mène à favoriser un nombre restreint de grandes surfaces vitrées plutôt qu’une multitude de petites fenêtres.

L’utilisation d’un triple vitrage augmente le confort thermique par sa température de surface voisine de l’air intérieur. Par ailleurs, l’utilisation de fenêtres de grande taille laisse pénétrer plus de chaleur et de lumière naturelles.
fenetre triple vitrage

L’orientation du vitrage est également primordiale : une vitre verticale sud est excédentaire en énergie (d’autant plus si elle est occultée la nuit par un volet). Il faut donc placer le plus possible de fenêtres au sud. Les vitres nord sont toujours déficitaires, il faut donc éviter d’en mettre. Les vitres est et ouest sont déficitaires également, elles ne jouent donc aucun rôle d’apport solaire en hiver, par contre, elles apportent beaucoup de chaleur en été alors qu’on cherche à l’éviter. En pratique, les vitres situées à l’est provoquent moins de surchauffes que celles de l’ouest. En résumé, il faut maximiser les ouvertures au sud, être raisonnable sur celles de l’est, et en mettre le minimum à l’ouest et au nord. Ce sont les principes de bases des maisons bioclimatiques et solaires.

Enfin, un double vitrage qui n’est pas occulté par un volet plein la nuit perd plus d’énergie au total qu’un simple vitrage qui est occulté la nuit (c’est valable également pour les doubles et triples vitrages avec ou sans volets) ce qui signifie qu’il est très important également de prévoir des volets isolants (roulants ou battants, mais sans persiennes, ouvertures ou trous de toute nature) et de les fermer dès que la nuit est tombée en hiver. Encore une fois, une mauvaise gestion des ouvrants par l’occupant peut engendrer une baisse sensible de l’efficacité de la maison.

Quatrième étape : Les ponts thermiques et l’étanchéité à l’air d’une maison passive

Des ponts thermiques peuvent provenir, d’une part, d’une mauvaise conception des détails et, d’autre part, d’une exécution non appropriée sur chantier. C’est pourquoi une « maison passive » doit être conçue et construite d’une manière méticuleuse. La suppression des ponts thermiques permet de diminuer les pertes de chaleur, mais aussi d’éviter les pathologies dues à la condensation sur les parois froides de l’humidité contenue dans l’air intérieur (moisissures...).

pont thermique

Par ailleurs, une bonne étanchéité à l’air augmente le confort, diminue les pertes et évite tout problème de condensation dans la paroi, qui peut provoquer la ruine du bâtiment. D’autre part, c’est cette bonne étanchéité à l’air qui garantit le bon fonctionnement de la ventilation mécanique.

Pont thermique toiture

Avec le standard de la « maison passive », l’habitant dispose d’un bâtiment garantissant un grand confort thermique et une qualité constructive supérieure, ceci grâce à une conception intelligente et non grâce à une infrastructure technique démesurée. Il reste cependant très largement dépendant de son système de ventilation, qui comporte des pièces mécaniques, s’use, et finit par tomber en panne. L’utilisateur doit être particulièrement attentif à ce genre de panne, car dans une maison étanche, la panne signifie aussi un développement des moisissures, acariens et problèmes d’humidité fulgurants ! La solution est une ventilation décentralisée (plusieurs petits ventilateurs interchangeables) qui évite les défaillances simultanées.

En savoir plus : www.lamaisonpassive.fr