INSTALLER LE DEVELOPPEMENT DURABLE DANS SON QUOTIDIEN

Claire-Avril MALLET                     Ecole d’Architecture de Grenoble
                                            Mémoire de quatrième année

                              INSTALLER LE
                              DEVELOPPEMENT
                              DURABLE
                              DANS SON
                              QUOTIDIEN
 Directeur de mémoire : Charles Roche
             Septembre 2005

SOMMAIRE

 Introduction                                             p.1

 Définition                                               p.2

 Historique                                               p.3

 Concepts principaux de la « Maison Passive »             p.4

 Influence de ces concepts sur la pensée architecturale   p.19

 Exemples architecturaux                                  p.28

 Avantages et inconvénients d’une « Maison Passive »      p.44

 Conclusion                                               p.48

 Bibliographie                                            p.49

L       ’écologie, le respect de la nature, la préservation de la planète et l’économie
            d’énergie sont depuis longtemps des notions connues et mentionnées. Mais
            leur sens et leur utilité n’a pas toujours été mise en avant de façon évidente
pour le grand public. Depuis plusieurs années elles commencent à prendre de
l’importance devant la grandeur des problèmes liés à une consommation abusive
d’énergie.
Dès lors, des termes nouveaux sont apparus tels que « le Développement Durable », ou
encore « les normes HQE, de Haute Qualité Environnementale ». Des recherches ont été
effectuées dans tous les domaines pour valoriser au maximum une consommation
d’énergie naturelle, aussi bien pour des moyens de chauffage domestique, que pour des
carburants non polluants. L’évolution s’est faite plus évidente en ce qui concerne les
habitations que les automobiles.
Les concepteurs commencent alors à parler de « la maison à basse énergie », de « la
maison solaire passive », ou « maison bioclimatique », puis vient le terme de « Maison
Passive » qui, par son appellation très simple, exprime parfaitement l’idée d’une telle
habitation, et regroupe toute une palette de procédés permettant une économie
d’énergie au quotidien.

C’est un terme qui m’est apparu pour la première fois lors d’une semaine de conférences
sur l’habitat en montagne et qui m’a tout de suite questionné. Ne sachant rien de ce
procédé de construction, je l’ai étudié afin de le comprendre plus en détail.

Je vous propose alors de l’appréhender à travers une définition plus précise et un historique
de ses différentes évolutions. Nous verrons aussi ce qui caractérise ce type de construction
et comment ces concepts influent sur la pensée architecturale à travers différents
exemples architecturaux. Enfin, je finirai par une confrontation rapide afin de déterminer les
avantages et les inconvénients de ce procédé de construction.

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Définition

Développement Durable :
                               C’est un développement qui dure, c'est-à-dire une
                               amélioration des conditions de vie, avec vue sur le
                               long terme.
                               Plus qu’un concept, le développement durable est un
                               appel à un changement de comportement pour
                               parvenir à l’amélioration des conditions de vie.

Maison Basse Energie :
                               C’est une maison dont les besoins de chauffage sont de
                               l’ordre de 5 fois moins que pour une maison traditionnelle.

Maison Passive :
                               C’est une maison qui conserve toute l’année un excellent
                               confort climatique (20°C), sans recourir à un système de
                               chauffage ou de refroidissement conventionnel.
                               Le besoin de chauffage maximum est de 15 kWh/m²/an,
                               (alors que pour une maison traditionnelle il est de l’ordre
                               de 220 kWh/m²/an).
                               Le principe d’une maison passive pourrait être résumé
                               comme suit :
                                        « éviter les pertes et maximiser les gains ».
                               Elle est à la fois un raffinement et une conséquence du
                               développement de la maison basse énergie.

Le terme de « Maison Passive » est un label et doit donc répondre à certaines exigences
précises.

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Historique

Le concept de « Maison Passive » a été élaboré en 1988 par l’institut « Wohnen und
Umwelt » (habitat et environnement) de Darmstadt, en Allemagne, avec la collaboration
de l’université de Lund, en Suède.

Le premier prototype de « Maison Passive » fut
réalisé à Darmstadt-Kranichstein, en 1991.
Il fait, depuis lors, l’objet d’un monitoring
approfondi.

Depuis, plus de mille « Maisons Passives » ont été
construites à travers l’Europe et de nombreux
composants       constructifs   et    techniques
répondant spécifiquement aux exigences de ce
type de bâtiment sont commercialisés.

               Façade Sud du premier concept
                            de Maison Passive

                                                                                   3

Concepts principaux de la « Maison Passive »

Les quatre piliers de la « Maison Passive »

Les quatre piliers de la « Maison Passive » sont les quatre organes forts selon lesquels le bon
fonctionnement et le meilleur rendement demeurent réalisables.
Ils constituent les éléments constructifs les plus importants qui déterminent l’efficacité
énergétique d’une telle construction.
Sans l’un d’eux, l’appellation de « Maison Passive » n’est en aucun cas possible.

Comme indiqué dans la définition, la « Maison Passive » est une habitation qui ne possède
pas de système de chauffage traditionnel. Pour ce faire, aussi extraordinaire que cela
puisse paraître, il est nécessaire de prendre en considération plusieurs points.

En premier lieu, il est important d’apporter une attention toute particulière à l’isolation
thermique du bâtiment, car c’est elle qui permet de diminuer les pertes.
Cette caractéristique de l’isolation au maximum fait alors naître le besoin de ventiler mais
ceci tout en maintenant l’esprit de conservation des gains. L’aération devient alors, à son
tour, tout aussi importante.
Toujours dans l’esprit de diminuer les pertes, les fenêtres, autant châssis que vitrages, sont
elles aussi sollicitées et demandent un traitement particulier avec une isolation maximum.
Le dernier point à prendre en considération dans cette recherche du minimum de pertes et
du maximum de gains s’attache à la conception de l’enveloppe de l’édifice. Celle-ci doit,
en effet, être conçue de manière ininterrompue de façon à éliminer tous ponts
thermiques et posséder une parfaite étanchéité à l’air.

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1- L’isolation thermique

Nous savons très bien que la chaleur se déplace toujours de la partie la plus chaude vers la
partie la plus froide. En hiver, quand un édifice est chauffé, la température interne dépasse
celle de l’extérieur et donc la chaleur tend à migrer à travers les murs de l’intérieur vers
l’extérieur. En revanche l’été, quand le soleil réchauffe les parois du bâtiment, la chaleur
parcourt le chemin inverse. Et plus la différence de température est grande, plus le flux de
migration est important.

L’isolation thermique a la fonction de ralentir ces flux et de réduire les échanges entre
intérieur et extérieur, ce qui est très avantageux, autant en hiver qu’en été.

Dans le cas d’une « Maison Passive », l’isolation thermique de l’enveloppe est essentielle car
elle permet de réduire considérablement les pertes de chaleur en hiver et le
réchauffement en été, entraînant alors une réduction des besoins énergétiques en matière
de chauffage.
Pour atteindre un besoin énergétique en chauffage inférieur à 15 kWh/m²/an, nécessaire
au label des « Maisons Passives », l’isolation thermique du bâtiment doit posséder une
épaisseur particulièrement importante.
Elle est de l’ordre de 30 cm pour les murs, 40 cm pour la toiture et 20 cm pour la dalle de
sol.
Au niveau des murs, l’isolation est placée à l’extérieur afin de fournir une forte inertie
thermique au bâtiment.

Dans les habitations traditionnelles l’isolation thermique des murs est généralement de 8 à
10 cm.

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Exemples de murs adaptés pour la construction de « Maisons Passives »

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2- L’aération

La fonction principale d’un système de ventilation est de garantir une bonne qualité de
l’air.
Dans un environnement prédéfini, où vivent des personnes, il se consomme de l’oxygène et
se rejette du CO2. Au fil des heures, le pourcentage de ce dernier augmente et celui de
l’oxygène baisse. Cette augmentation génère un air malsain, et lorsque son taux est trop
élevé l’air est considéré comme consumé, c’est-à-dire qu’il n’est plus bon à respirer. Le
pourcentage de CO2 est alors un indicatif de la qualité de l’air.
C’est pourquoi, dans un édifice habité, il est important de renouveler l’air périodiquement
afin de lui maintenir une bonne qualité. Ce changement apporte de l’air « neuf » et expulse
l’air vicié mais aussi l’humidité excessive qui se forme parfois quand sont présentes un grand
nombre de personnes ou bien lors de l’utilisation de la cuisine ou des pièces humides.

Le renouvellement de l’air dans un bâtiment conventionnel se fait en ouvrant les fenêtres,
ce qui entraîne une grande dispersion de la chaleur.
Une « Maison Passive » ne peut pas se permettre de gaspiller inutilement de l’énergie pour
réchauffer ou refroidir l’air neuf entrant.
L’aération est alors effectuée par une ventilation mécanique à double flux avec
récupération de chaleur.

Un tel système fournit non seulement de l’air neuf, mais sert aussi à réchauffer ou refroidir
l’air entrant avec la chaleur ou la fraîcheur de l’air sortant au moyen d’un échangeur
thermique. La ventilation dans un tel édifice a donc pour rôle d’assurer continuellement
une parfaite qualité de l’air interne, indépendamment des conditions climatiques externes.

L’aération est considérée comme le « cœur     » de la Maison Passive.

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Schéma de fonctionnement de la ventilation mécanique
     à double flux avec récupération de chaleur

                                                              Air extrait -1
                                       Réseau de gaines de l’air extrait -2
                                                             Échangeur -3
                                    Bouches d’insufflation de l’air neuf -4
                                     Caisson d’extraction de l’air vicié -5
                         Air neuf introduit par une entrée d’air unique -6
                                                     Sortie de l’air vicié -7

                                                                           8

Dans ce système de ventilation mécanique à double flux, les bouches d’introduction de
l’air neuf (6) ne sont plus placées sur les fenêtres, mais elles sont toutes regroupées en une
seule et unique entrée d’air. Ceci rend alors possible une filtration de l’air neuf par l’ajout
d’un filtre éliminant toute pollution extérieure.
Ici l’air neuf circule à travers un échangeur (3) où il récupère une partie (jusqu’à 75 %) des
calories de l’air extrait (1). Il se réchauffe donc avant d’être distribué par un réseau de
gaines jusqu’à des bouches d’insufflation (4). L’air extrait est aspiré par le caisson
d’extraction (5) et par son réseau de gaines (2), il passe dans l’échangeur, où il cède une
partie de sa chaleur à l’air neuf introduit, avant de sortir.

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Schéma simplifié du système de ventilation en « Maison Passive »

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3- La fenêtre

Tous les bâtiments solaires sont caractérisés par de grands vitrages sur la façade sud qui
servent à capter, en hiver, le maximum des apports solaires. Ces fenêtres, pourtant
pourvues de vitrage isolant, ont cependant un inconvénient, celui de perdre plus de
chaleur la nuit et les jours sans soleil qu’elles n’en font gagner durant le jour.

Pour une « Maison Passive », respectivement aux besoins des maisons à basse
consommation d’énergie, les apports solaires sont moins importants car les pertes de
chaleur sont minimisées et par conséquent on ne parle pas de capter le maximum des ces
apports. Les fenêtres doivent seulement garantir un équilibre entre les gains de chaleur
diurne et les pertes nocturne.

La fenêtre est donc considérée comme un pilier car elle est, d’un point de vue thermique,
le maillon faible des parois de l’édifice.
En effet, elle constitue un « trou » dans l’enveloppe à travers lequel se perd une grande
partie de la chaleur. Mais en revanche, son point fort est de laisser pénétrer le
rayonnement solaire qui participe, en partie, au réchauffement du bâtiment.

Le point faible de la fenêtre n’est plus le vitrage, car la déperdition de chaleur d’un double
vitrage traditionnel est encore diminuée de moitié par l’utilisation d’un triple vitrage. Ce
sont des verres thermiques transparents remplis dans leurs intervalles par un gaz rare –
krypton – qui retarde la convection dans la lame d’air. Ces vitrages réduisent de manière
notable les forts apports solaires obtenus à l’extérieur en été, évitant ainsi le sur-chauffage
intérieur. La température de la vitre intérieure se rapproche de la température interne,
augmentant ainsi le confort thermique. On obtient donc un équilibre entre les gains diurnes
et les pertes nocturnes de chaleur au niveau du vitrage.

                                                                                            11

Les châssis de fenêtres deviennent l’élément important à maîtriser, car c’est par lui et
surtout dans la liaison châssis/mur que peut se perdre beaucoup d’énergie. En effet, les
châssis habituels ne possèdent pas une conduction thermique aussi faible que le triple
vitrage. Ils sont inadaptés aux édifices passifs et par conséquent il est préférable, lors d’une
construction passive, d’utiliser ceux spécialisés avec des caractéristiques techniques
appropriées à un tel bâtiment. Il est donc nécessaire de les choisir avec attention parmi les
produits que peuvent proposer l’industrie de l’habitat passif.
Le cadre d’une fenêtre pour « Maison Passive » est caractérisé par une forte isolation.

Châssis de maison passive

Fourni par l’entreprise Benelux
Model Caratherm 9000 en PVC

                                        Coefficient de transmission thermique Uw total
                                        (vitrage et encadrement) de 0,8

                                        Triple vitrage avec remplissage au gaz rare

                                        Épaisseurs de verre de 34 à 44 mm

                                        Verre d'isolation thermique triple

                                        Coefficient U du vitrage de 0,6

                                        Renforcement : l’intérieur du profilé est comblé
                                        avec de la mousse polyuréthane.

                                                                                             12

Toutes les caractéristiques des fenêtres spécialisées peuvent être compromises lors du
montage sur le bâtiment. Si celui-ci n’est pas effectué avec attention il peut permettre
l’infiltration d’air à travers le raccordement au mur. Une fenêtre se monte normalement sur
l’ouverture du mur car il constitue un élément solide. Une telle mise en place n’est pas
admissible dans un édifice passif car cela créé un pont thermique qui comprend des pertes
de chaleur notables.
Le montage le plus adapté est de placer la fenêtre sur l’isolation et doit être exécuté avec
beaucoup d’attention.

                            MONTAGE SUR MUR CONSEILLÉ

                     Construction particulière de la liaison mur/fenêtre

                                                                                         13

4- Les ponts thermiques et l’étanchéité à l’air

Les ponts thermiques dans un bâtiment sont les parties qui, respectivement à la moyenne,
ont une transmission thermique plus élevée. On parle alors d’éléments thermiques
insuffisamment isolants, à travers lesquels la chaleur se disperse plus rapidement.

Généralement, les éléments qui constituent des ponts thermiques sont les balcons, les
avant-toits et autres composants qui dépassent de la structure, ainsi que les liaisons entre
les murs et les ouvertures.

Les ponts thermiques constituent la cause principale de la condensation de la vapeur
d’eau sur les murs et donc de la formation de moisissures. Ce phénomène est encore plus
problématique lorsque la condensation pénètre à l’intérieur de la structure et humidifie
l’isolation qui, dans ce cas, perd toutes ses qualités.

Ainsi, construire un édifice sans ponts thermiques, non seulement fait économiser de
l’énergie, mais rend aussi plus salubre les habitations et protège la structure contre les
dégradations.

                                                                                         14

Schéma des lieux fréquents de ponts thermiques

                                                 15

Il parait alors plus qu’évident qu’une « Maison Passive » doit absolument être construite sans
ponts thermiques. Cela signifie que tous les éléments solides, poteaux et architrave en
béton armé, murs tampon, etc., doivent être à l’intérieur de l’enveloppe isolante, dont la
couche de matériaux isolants doit maintenir une épaisseur considérable. Il est donc
essentiel de porter une attention toute particulière aux liaisons entre les éléments
constructifs, comme la liaison mur/toiture. Les fenêtres et les portes doivent être intégrées
au bâtiment par l’intermédiaire d’éléments constructifs particuliers. Les balcons, les
terrasses et les avant-toits ne doivent pas avoir de contact avec la structure qui se trouve à
l’intérieur de l’enveloppe thermique. Ils ne sont pas interdits, mais doivent se porter d’eux-
mêmes.

                   Schéma de l’enveloppe isolante autour d’un bâtiment

                                                                                            16

En réalité, les ponts thermiques ne sont pas totalement inévitables. Il reste des points
difficiles à traiter comme la liaison murs/fondations ainsi que murs/fenêtres. Mais leur effet
peut être atténué en choisissant des méthodes de constructions appropriées.
L’exemple de la liaison fenêtre/mur présentée précédemment en est une très efficace.
Une autre pourrait être celle de construire les balcons sans aucun contact avec
l’enveloppe thermique.

           Réduction de l’effet pont thermique au point de liaison fondation/mur

                                                                                                 17

Dans un bâtiment pourvu d’une isolation thermique élevée, la chaleur se disperse
beaucoup quand de l’air frais pénètre à travers les joints ou fissures. Les points les plus
faibles d’où proviennent la majeure partie des infiltrations sont les joints entre fenêtre et
mur.

Une « Maison Passive » doit être suffisamment étanche à l’air pour éviter toute
pénétration ou perte de chaleur ou de fraîcheur.
Construire un édifice étanche à l’air n’est pas très difficile. En effet, de bons résultats sont
déjà obtenus avec un mur bien enduit. L’enduit doit cependant bien couvrir la totalité des
murs.
Sur ce point, les constructions en bois sont plus sensibles, car elles possèdent de nombreux
joints.

L’étanchéité à l’air de l’enveloppe d’une « Maison Passive » est vérifiée à l’aide d’un test
spécial, le Blower-Door-Test. Il mesure le renouvellement de l’air par infiltration dans des
conditions de différence de pression de 50 Pa.
Une valeur de N50 comprise entre 0,2 et 0,6/h est recommandée.

On constate d’après ces quatre principes que l’appellation « Maison Passive »
s’applique plus aux techniques de préservation de chaleur qu’aux gains d’énergie
solaire, même si ceux-ci jouent un rôle important.

                                                                                             18

Influence de ces concepts sur la pensée architecturale

Ces principes, très stricts et essentiels au bon fonctionnement d’un tel
concept, conduisent naturellement à la création d’un plan de bâtiment
particulier.
L’orientation et l’organisation intérieure de la construction sont des
conséquences directes d’une telle application.

   o Organisation extérieure

Ainsi, dans la mesure des possibilités, une « Maison Passive » préférera une orientation sud
qui implique un besoin de chauffage inférieur par rapport à une maison orientée à l’ouest.
Une attention toute particulière sera portée sur la forme du bâtiment afin de privilégier sa
compacité qui permettra d’obtenir un quotient entre la surface de l’enveloppe et le
volume chauffé aussi faible que possible.

En façade, on trouvera de grandes surfaces vitrées du côté sud et en revanche des
fenêtres plus réduites et en nombre réduit sur la partie nord.
Cette disposition entraîne alors un gain de chaleur solaire qui est assuré par beau temps,
de l’automne jusqu’au début du printemps.
Mais pour cela, il est important d’éviter d’ombrager le bâtiment avec de la végétation ou
bien qu’une autre construction face obstacle au soleil.

                                                                                         19

Exemple d’orientation du plan pour une Maison Passive

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o Organisation intérieure

L’intérieur de la « Maison Passive » demande une organisation réfléchie afin de compléter
et d’être en accord avec la pensée architecturale externe du bâtiment.

En effet, il s’agit de placer, de manière stratégique, les différentes composantes de la
maison en fonction de leurs usages et de leurs utilités.

Ainsi, les pièces à vivre, qui ont besoin d’un apport élevé en chauffage, sont rassemblées
dans la partie sud de la construction.
Elles seront derrière les grandes surfaces de vitrage, leur assurant ainsi une quantité
correcte de chaleur et de luminosité.
La cuisine, le salon ou bien encore la chambre d’enfant trouvera donc sa juste place côté
sud.

Au nord on organisera les pièces secondaires et les espaces de rangements afin qu’ils
créer un espace tampon vers l’extérieur.
C’est ainsi que l’on retrouvera les escaliers, le débarras et des placards, fonctions qui ne
nécessitent nullement un apport de lumière et de chaleur particulier.

Le gros œuvre situé à l’intérieur de la maison, murs porteurs, dalles de béton, sera placé de
préférence entre ces deux zones distinctes afin d’assurer son rôle d’absorbeur la journée en
captant la chaleur des rayons du soleil pour la redistribuer progressivement dans les pièces
durant la nuit.

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Schéma de l’organisation type d’une « Maison Passive »

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Tableau récapitulatif des principes constructifs des bâtiments passifs

Compacité de la forme                    Quotient   ente     la   surface    de
                                         l’enveloppe et le volume chauffé < 0,6

Isolation thermique                      Enveloppe U 75%
sortant

Production d’eau chaude                  Collecteur solaire et pompe à chaleur

Réchauffement et refroidissement de Échangeur enterré
l’air entrant

Énergie électrique                       Appareils électroménagers et autres à
                                         basse consommation d’énergie

                                                                                  23

Le tableau présenté en page précédente récapitule, de manière simplifiée, les points
importants à prendre en compte lors de la construction d’un bâtiment passif.
C’est une fiche technique qui caractérise ce type de construction.

Cependant, il est quelquefois bien plus facile d’appliquer ces principes sur papier que dans
la réalité.

En effet, lorsque l’on prend connaissance, en lisant les revues spécialisées dans le domaine
de l’écologie, des résultats en matière d’écologie et d’économie d’énergie que procure
ce genre d’habitation, le consommateur est vite tenté et attiré par ce type de conception.
Mais, autour de cette réussite, tourne tout un mode de vie, un mode de comportement au
quotidien qui, s’il n’est pas respecté, peut annuler les bienfaits pourtant calculés.

Prenons le cas des habitations de bord de mer pour illustrer ce phénomène.

La zone méridionale est peut-être la plus dure à traiter en matière de « Maison Passive » car
elle possède un climat tout autre que celui de l’Allemagne, où ont été expérimentées ces
premiers types d’habitations. En effet, ces bâtiments sont plus caractérisés par la recherche
du gain de chaleur en hiver que par celui de fraîcheur l’été, ce qui est le cas des
habitations méridionales.

Partons alors de l’hypothèse d’une construction passive en bordure de la Méditerranée.
Si les principes de construction sont respectés, nous aurons donc un bâtiment compact,
avec peu d’ouvertures au nord et de grandes baies au sud. L’isolation sera extérieure et
d’une épaisseur importante. La ventilation sera mécanique à double flux avec échange
de chaleur et l’on favorisera les capteurs solaires en matière de récupération d’énergie.
La maison ne devra pas être ombragée ou cachée par d’autres habitations proches dans
la mesure des possibilités.

Si nous conservons bien présent en tête le lieu d’implantation de la maison, nous ne
pouvons négliger quelques aspects importants comme le fait que les températures sont
bien plus élevées en été dans les régions du sud que dans les régions du nord. Il paraît alors
absurde de ne pas ombrager les façades les plus exposées. En effet, cela entraînerait une
surchauffe importante du bâtiment et donc un mal être intérieur, d’où une recherche de
fraîcheur par climatisation et par conséquent une augmentation de la consommation
d’énergie. Ainsi, l’édifice ne serait plus considéré comme passif.

                                                                                           24

Il est alors plus approprié d’ombrager astucieusement, de façon à conserver les apports de
lumière naturelle, par des végétaux denses mais à feuilles caduques afin de profiter du
soleil l’hiver.

Le deuxième objectif dans ce contexte particulier est de faciliter l’évacuation de la
chaleur. Pour cela, il faut permettre une ventilation légère le jour et importante la nuit. La
ventilation mécanique doit alors avoir un flux qui varie selon l’heure.
En complément à toutes ces précautions, il est conseillé, en plus d’un puits provençal qui
alimente la ventilation, d’entourer sa maison de végétation et même d’un point d’eau si
c’est possible pour rafraîchir ainsi l’air entourant l’habitation.

Nous pouvons nous appuyer sur l’exemple de l’architecte Marc Vaye qui a réalisé en 2002
une villa dans la banlieue de Téhéran en Iran. Il prend en compte lors de la conception les
conditions climatiques du pays et notamment les fortes chaleurs estivales.

                                                                                           25

Il s’est inspiré de certains principes constructifs utilisés dans l’architecture iranienne, tel que
les claustras pour palier aux inconvénients causés par la chaleur. La piscine, dont l’eau en
évaporation apporte de la fraîcheur, la pergola, qui fait ombrage à la terrasse contribuent
également à un bon confort d’été.

                                                                                                26

Lorsque toutes ces applications sont mises en place, et devraient engendrer un bon
fonctionnement du système, on voit s’ajouter un facteur totalement indépendant de tout
contrôle, celui du facteur humain.

En effet, qui peut empêcher le propriétaire d’une maison écologique et économique
d’ouvrir ses fenêtres en grand afin de profiter du paysage et de courant d’air en été, ou
bien de les ouvrir en hiver pour aérer, chauffant ainsi l’extérieur. Dans ces conditions la
ventilation mécanique à double flux avec récupération de chaleur n’a plus aucun sens et
est complètement désorganisé.
Il est important de se comporter de manière intelligente lorsque l’on décide de construire
une maison intelligente.

L’architecte doit alors savoir orienter son client en le « rappelant à l’ordre » sur les objectifs
de sa construction et lui expliquer correctement le fonctionnement des habitations
passives.
Mais, le facteur humain reste le plus fort car on ne peut empêcher le consommateur de
consommer son bien comme il l’entend.

Les « Maison Passives » sont certes composées de bonnes intentions si et seulement si elles
sont appliquées à la lettre. Mais il est parfois difficile de faire accepter à son propriétaire
frileux que le circuit de chauffage traditionnel n’est pas une nécessité lors de la conception
du projet et que même installé il peut ne pas être utilisé.

                                                                                               27

Exemples

architecturaux

                 28

Première « Maison Passive », DARMSTADT-KRANICHSTEIN (Allemagne)

Lieu :
         DARMSTADT-KRANICHSTEIN

Constructeur :
      Rach & Partner GmbH

Architecte :
       Prof. Dr. Bott, Ritter

Période de construction :
      Printemps 1991- Octobre 1991

Typologie :
      Maisons en Bande

Superficie habitable :
       624 m²

Besoin de chauffage :
      12 kWh/ (m²a)

                                                        Façade Sud

                                     Intérieur de logement
                                                                     29

Histoire de la première « Maison Passive ».

L’édifice de Darmstadt-Kranichstein a été terminée en 1991 et depuis cette année un
ample programme de mesures et de vérifications a été réalisé, financé par la fondation
Wustenrot et le ministère de l’environnement.

Durant le premier cycle des mesures, tous les éléments de l’isolation thermique n’étaient
pas encore achevés, mais dans les cycles successifs, dans tous les logements, la
consommation de gaz naturel pour le chauffage était inférieure à 12 kWh/(m²a).
Cette valeur représente environ un vingtième de la consommation moyenne des
habitations allemandes traditionnelles. On peut remarquer aussi, d’après le diagramme de
la consommation énergétique, que la consommation d’énergie de toutes les autres
applications domestiques est très basse. Durant les huit dernières années des relevés, elle
s’élève à moins de 33 kWh/ (m²a), seulement 3 kWh/ (m²a) de plus que prévu pour le
chauffage, l’eau chaude, la ventilation, l’éclairage et les autres usages domestiques.

Dans chaque logement, il a été prévu et installé un plan de chauffage conventionnel avec
des radiateurs, car dans la conception du projet il n’était pas certain que le système de
ventilation suffise, lui tout seul, à garantir le confort thermique désiré. Cependant, ce
chauffage n’a été utilisé que durant les hivers 1991-1993 qui furent particulièrement froids.
Sa consommation est en moyenne de 10 kWh/ (m²a).

Quelques temps après la fin des travaux ont été installés, devant les fenêtres, des écrans
nocturnes constitués de panneaux de polyuréthane recouverts d’aluminium sur deux
façades. Ils sont mécanisés de manière à couvrir les fenêtres automatiquement le soir venu.
Avec ce système, les déperditions de chaleur durant la nuit ont été réduites de plus de la
moitié.

Après l’installation de ces écrans nocturnes, durant la quatrième et la cinquième période
des mesures (entre octobre 1994 et septembre 1996) il a été possible d’éteindre totalement
le chauffage dans un appartement. La consommation énergétique thermique était
pratiquement à zéro. C’est comme cela que le standard d’un bâtiment à « consommation
énergétique zéro » a pratiquement pu être réalisé.
                                                                                          30

La réalisation des logements de Darmstadt-Kranichstein a démontré la validité du concept
« Maison Passive » qui est celui de réduire de manière draconienne la consommation
énergétique sans diminuer le confort d’habiter.

           Consommation énergétique d’un logement (résultats des mesures)

                                                                                     31

Évolution de la température journalière à l’intérieur du séjour d’un logement sans

                       chauffage (durant l’hiver 1994/95)

                                                                                     32

Coupe sur les logements
           Les principales caractéristiques d’une « Maison Passive » sont :
La forte isolation thermique, les fenêtres spéciales et la ventilation contrôlée avec
                              récupération de chaleur.

                                                                                        33

HANNOVER-KRONSBERG (Allemagne)
Lieu :
         Hannover

Constructeur :
      Rasch & Partner GmbH

Architecte :
       Dipl. Ing. P. Grenz, Dipl. Ing. F. Rash

Période de construction :
      1 septembre 1998 – décembre 1999

Typologie :
      Maisons en Bande

Superficie habitable :
       3805 m²

Besoins de chauffage :
      15 kWh/ (m²a)

                                                 34

Un bilan thermique est un calcul
qui permet de quantifier les flux
d’énergie échangés entre le
bâtiment       et        l’ambiance
environnante. Comme dans tout
bilan, il comptabilise les pertes et
les gains.
Ce calcul est la base qui permet
de     déterminer     les    besoins
énergétiques pour le chauffage
durant la période hivernale.

Les sources internes qui fournissent
des apports thermiques sont les
personnes présentes à l’intérieur du
bâtiment,         les      appareils
électroménagers en fonction, les
lampes allumées, en particulier
celles     incandescentes,        les
appareils qui produisent de l’eau
chaude, le four durant la cuisson
de la nourriture.

                                        Bilan thermique du bâtiment

                                                                      35

ZURICH (Suisse) - SUNNY WOODS

Lieu :
         Zurich

Constructeur :
      Kampfen Bau GmbH

Architecte :
       Beat Kampfen

Période de construction :
      2000/2001

Typologie :
      Maisons en Bande

Superficie habitable :
       1387 m²

Besoins de chauffage :
      14,4 kWh/ (m²a)

                                                         Façade Sud

Ce projet est caractérisé, comme son nom l’indique, par le soleil et le bois.
Le bâtiment et situé en périphérie de Zurich à proximité d’un bois, sur une pente exposée
au sud-ouest. Il se compose de trois parties qui contiennent chacune deux appartements-
maison. Chaque habitation offre l’individualité d’une villa et est technologiquement
autonome.
                                                                                      36

Plan d’un étage supérieur

Pour obtenir un standard thermique de 14,4 kWh/ (m²a), voici les quelques aménagements
qui ont été effectués :

      -   rapport superficie/volume très favorable
      -   division nette entre zone chauffée et zone non chauffée
      -   isolation de 26 cm entre les zones chauffées et non, 33 cm en façade.
      -   porte d’entrée de 8 cm d’épaisseur
      -   absence de tuyauterie chaude dans la zone non chauffée

                                                                                   37

Coupe sur le bâtiment

La superficie du toit est totalement recouverte de panneaux solaires qui produisent
l’énergie électrique pour le chauffage, la ventilation et la production d’eau chaude. Le
plan a été conçu pour être raccordé au panneau électrique.
Lors des périodes où l’énergie solaire n’est pas suffisante, une pompe à chaleur d’air et
d’eau assume le relais. Elle est située avec le ballon d’eau chaude et le système de
ventilation, dans un local technique à deux étages permettant ainsi une distribution
indépendante dans chaque habitation.
                                                                                      38

Le faible besoin thermique a fait renoncer à un système de chauffage conventionnel.
L’air frais est préchauffé à l’aide d’un échangeur interne, qui, dans le local technique,
assume la température désirée et traverse tout un système de tubes avant d’être insufflé
dans les habitations.
À chaque étage, l’afflux d’air est réglé de manière individuelle.

                       Toiture à panneaux photovoltaïque intégrés

                                                                                      39

Façade Est   Intérieur de l’appartement, dernier étage

                                                     40

ÉCOLE MATERNELLE A LINDAU (Allemagne)

Lieu :
         Lindau

Constructeur :
      Commune de Lindau

Architecte :
       Cord & Sabine Erber

Période de construction :
      2000/2001

Typologie :
      École

Superficie habitable :
       421,1 m²

Besoins de chauffage :
      14,8 kWh/ (m²a)

Le projet de l’école maternelle de Lindau s’est mené dans des conditions particulières. En
effet, la commune voulait réaliser un bâtiment dans le standard maison à basse
consommation d’énergie ou bien passive avec, en plus, l’utilisation de matériaux locaux
pour la construction. Celui-ci devait être conçu et réalisé dans une période, relativement
courte, de six mois.
Le programme comprenait des salles multifonctions, un réfectoire, une cuisine, et des
locaux de service.

                                                                                       41

Le projet est constitué de grands éléments préfabriqués en bois montés sur chantier afin de
gagner un maximum de temps. Ils sont composés d’une structure en bois de pin revêtue,
sur les deux faces, de panneaux OSB. L’interstice de 36 cm entre les deux revêtements a
été rempli par des flocons de cellulose.
La valeur de transmission énergétique de ces panneaux est de 0,12 W/m² K.

                                                                                        42

Le bâtiment est composé de deux
étages et est monté sur des
fondations       en    béton    armé,
imperméable. Le montage des
éléments         préfabriqués     s’est
effectué en trois jours, puis ensuite
celui des fenêtres (U=0,8 W/m² K)
et du toit en tôle, et enfin les
finitions intérieures.
Les besoins thermiques de l’école
sont d’environ 13 kWh/ (m²a) et
grâce à la qualité des éléments de
construction, le bâtiment possède
une bonne imperméabilité au
vent. Une ventilation contrôlée à
double flux avec échange de
chaleur a été installée ainsi qu’une
chaudière à gaz qui permet de
réchauffer l’air en un temps très
bref lors du retour de vacances ou
bien des jours particulièrement
froids.
Cette nouvelle construction n’est
pas      seulement     un     exemple
d’architecture soutenable, mais
elle a aussi une valeur éducative.
Les enfants apprennent alors très
tôt qu’avec une conception
intelligente on peut construire des
bâtiments qui, pour cinquante
semaines dans l’année, n’ont pas
besoin de système pour se
chauffer ou pour se refroidir et qui
pourtant, offre un confort et une
qualité         de      vie     élevé.
                                          École Maternelle de Lindau, Plans et coupe

                                                                                       43

Avantages et inconvénients d’une « Maison Passive »

Le terme de « Maison Passive » est très souvent associé à de nombreux avantages, autant
écologiques qu’économiques, ainsi que de confort intérieur accru. L’intérêt croissant que
témoignent les particuliers pour ce type d’habitation en est le témoignage direct.

Cependant, on peut noter deux inconvénients, minimes en rapport aux avantages, mais
qui parfois ne laissent pas indifférent.
En effet, le premier est le prix initial de la construction qui reste supérieur à celui d’une
habitation traditionnelle. Une maison passive nécessite un surcoût de 10 à 15 %. Toutefois, il
est à considérer que ces frais supplémentaires seront récupérés à l’usage grâce à la très
faible consommation de la maison. Il est alors nécessaire de voir le rendement sur du long
terme.
Le deuxième inconvénient réside dans le fait qu’il est difficile d’appliquer ce principe de
construction à de la rénovation. Ceci pour des raisons techniques uniquement.

Ainsi, nous pouvons énumérer les avantages principaux non exhaustifs dans le choix d’un
bâtiment passif :

                            Moins de problèmes d'humidité.
                            Plus de confort grâce à un meilleur équilibre de la
                             température et de l'humidité.
                            Une meilleure qualité de l'air.
                            Une réalisation au moyen de matériaux traditionnels et de
                             principes de la construction bien connus.
                            Économiquement attrayant à cause de frais de chauffage
                             minimaux.
                            Écologique : protection des ressources, émission réduite de
                             CO2.

Tous ces avantages proviennent naturellement des principes de conception étudiés
précédemment. Lorsqu’ils sont respectés et appliqués avec la plus grande attention, ils
participent en parfaite harmonie au bon fonctionnement et au confort de la maison.

                                                                                           44

Une comparaison sous forme de diagramme nous aide à mieux comprendre les avantages
et les résultats positifs de ce type de construction par rapport aux habitations habituelles.

Comparaison d’un système traditionnel de construction et d’une maison
passive

              Consommation énergétique pour le chauffage en kWh/ (m²a)

                                                                                          45

Consommation d’énergie totale par an pour les 3 types de maisons
(en kWh primaire) :

On constate d’après ce diagramme que la « Maison Passive » ne consomme pas d’énergie
pour le chauffage central et que celle utilisée pour le chauffage est nettement moindre
que pour une maison traditionnelle.

                                                                                    46

Facture énergétique mensuelle : comparaison maison neuve moyenne
maison peu gourmande en énergie et maison passive

Ces trois diagrammes parlent tout simplement d’eux-mêmes. Il n’est pas nécessaire de
fournir de grandes explications pour comprendre qu’une « Maison Passive » consomme
nettement moins d’énergie qu’une maison traditionnelle.

                                                                                 47

O
            n peut facilement constater d’après toute cette étude que le label de
            « Maison Passive » est une notion relativement jeune et qui tend à se diffuser.
            Ce nouveau concept d’habitation a dépassé le stade de l’expérimentation, et
            il est maintenant accessible à tous et de plus en plus facile à appliquer.
Son rayonnement en est d’autant plus favorisé aujourd’hui, avec les augmentations
successives du prix des énergies de chauffage.

Ce type de construction commence à intéresser une nouvelle génération d’architectes qui
sensibilisent alors leur clientèle aux notions d’écologie et de respect de l’environnement. Ils
répondent aussi à la demande des constructeurs intéressés par une nouvelle manière
d’habiter, plus saine et plus économique.

Cependant, son rayonnement, qui commence en Europe centrale, progresse très
lentement vers le sud pour des raisons de climats divers. Des études sont en cours pour
trouver des solutions et réussir à implanter ce type de maison dans les régions méridionales.

Ce qui constitue la beauté de la maison passive est sa simplicité qui est régie par
deux principes :

          optimiser l’essentiel et minimiser les pertes avant de maximiser les gains.

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BIBLIOGRAPHIE :

ARTICLES :
                  Attilio Carotti, Edifici Passivi : Superfluo Riscaldare
             Il giornale dell’architettura, anno 3, n°23, nov. 2004, p15

                 Attilio Carotti e Maria Elena Carotti, Un coppotto il lana
                   di roccia è il « sesto combustibile » e ci viene
                   dall’edilizia : più economico, più pulito, sostenibile.
             L’ufficio tecnico, anno 27, aprile 2005, p.41

                Attilio Carotti e Domenico Madè, La lana di roccia
                 negli aspetti costrittivi e di messa in opera
             Materiali Edili, anno 9, giugno-luglio 2005, n°64, p.76

                Attilio Carotti e Maria Elena Carotti, L’edificio passivo.
                  Verso una nuova architettura
                  The « Passive Building ». Towards new architecture
             OFX Technology, anno 11, nov-dec. 2004, n°81, p.188

                Architecture à Vivre, La fraîcheur naturelle, n° 25
                 juillet/Août 2005

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LIVRES :

              Uwe Wienke, L’édificio passivo, Standard-Requisiti-
               Esempi, Firenze 2002

              M. Corradi, La casa ecologica : manuale di bioedilizia,
               1997

              Attilio Carotti, La casa passiva, costruzione e struttura
               progettazione adeguamento, manuale de dettagli
               costruttivi, edizione CLUP 2004.

THESE :

              Tesi di laurea di Marco Felice Mascheroni e Fabrizio
               Pelle, Modello di progettazione per edifici eco-
               sostenibili ed energeticamente efficienti CASA PASSIVA
               UNI FAMILIARE A MONDOVI’.
             Anno academico 2003-2004
             Relatore : Prof. E. Zambelli
             Correlatori : Prof. L. Mazzarella, Ing. G. Masera

INTERNET :

               www.passiefhuiplatform.be, www.maisonpassive.be,
               www.passivhaus.lu, www.empa.ch, www.ecobouw.be
               www.europassivhaus.de

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