Architecture climatique
L'atelier portait sur une maison construite en 2008 et dont la construction s'inspire des principes de l'architecture climatique. La façade sud est vitrée. Des débordements de toiture protègent des surchauffes en plein été.
Source : http://habis.fr
Un schéma des principes climatiques déclinés à cette maison est fourni ci-après :
Des espaces tampons au nord
Des espaces tampons situés au nord ralentissent la progression du froid. La face nord n'est pas vitrée. La toiture descend vers le sol afin de réduire l'impact des vents froids.
Inertie thermique VS isolation
Les murs sont réalisés en briques de type monomur de largeur 37 cm. On parle d'isolation répartie. C'est une solution intermédiaire entre l'isolation par l'intérieur et isolation par l'extérieur.
Ces briques confèrent à la maison une importante capacité calorifique. Associées au poêle de masse placé au centre de la maison et au chauffage solaire passif, les briques donnent de l'inertie thermique. Les cloisons sont réalisées en carreaux de plâtre pour augmenter l'effet de masse. La dalle située entre le rez de chaussée et le premier étage est en béton. La masse intérieure permet de stocker les calories, atténue les surchauffes et participe au confort.
Le confort est atteint en hiver avec une température inférieure à celle d'un logement classique grâce à l'inertie et à la diffusion de la chaleur par rayonnement, cela participe aux économies. Le confort d'été est excellent, le déphasage de température associé à la masse amortit les pics de chaleur. Cette maison est fraîche l'été, la brique agit comme un climatiseur naturel.
Isolation du plafond avec du vrac
Le plafond de l'étage est constitué de solives en bois. Du placo a été posé en dessous. Au dessus se situe un grenier perdu qui constitue un espace tampon. Cet espace participe au confort d'été en réduisant les surchauffes constatées lorsqu'une chambre est immédiatement située sous toiture.
Le plafond situé entre le 1er étage et le grenier constitue un coffrage dans lequel a été déversé du liège en vrac qui entoure les solives et réduit les ponts thermiques.
La dalle du rez de chaussée a été isolée à l'aide de deux couches de plaques de liège croisées sur lesquelles a été coulée une dalle flottante avec pour objectif de réduire efficacement les ponts thermiques.
Un poêle de masse associé à du solaire passif
Un poêle de masse a été posé au centre de la maison. Sa puissance est faible (3.7 kW) et son rendement élevé (> 0.85). La faible puissance de chauffe est possible grâce à l'inertie thermique. L'ensemble est monté en température dès les premiers froids. La chaleur est diffusée principalement par rayonnement. Au dessus du poêle est aménagé un vide qui permet à l'air chaud de monter et de gagner les pièces situées au premier étage. Il n'y a pas de chauffage d'appoint (radiateur ...).
Le sol en terre cuite et argile complète le chauffage solaire passif. C'est à dire que le rayonnement solaire traverse un large espace vitré situé plein sud. L'énergie piégée par effet de serre est stockée dans la masse du sol. Ce principe atténue les surchauffes et redistribue l'énergie après un certain temps (déphasage). La chaleur est redistribuée au milieu de la nuit.
Estimation du besoin en chauffage
Une estimation grossière des besoins en chauffage est donnée par la formule suivante : besoin en chauffage = 24 x G x V x DJU.
G : coefficient de déperdition en W/m3.K. Pour notre construction datant de 2008, nous retiendrons un coefficient G = 0,8.
V : le volume à chauffer. Pour notre construction, nous retiendrons un volume V = 130 m2 x 2,5 m = 325 m3.
DJU : pour Degré Jour Unifié, cette variable représente une estimation statistique (sur 30 ans) de la différence entre la température extérieure du lieu et la température intérieure du logement (18°C). Pour notre localisation (à proximité de la ville d'Evreux), nous retriendrons un coefficient DJU = 2350.
Notre besoin en chauffage est estimé à : 24 x 0,8 x 325 m3 x 2350 = 14664 kWh.
Nous nous chauffons avec avec 7 m3 de bois sec, principalement du bois blanc comme le sapin,le bouleau et le peuplier. La quantité d'énergie pour chauffer cette maison de 130 m2 est estimée à 10 000 kWh :
Source : https://calculis.net
Comment expliquer l'écart entre le besoin en chauffage estimé plus haut à 14 466 kWh et la consommation réelle estimée à 10 000 kWh ? Tout d'abord, il s'agit d'estimations. Ensuite, de nombreux facteurs contribuent à diminuer la consommation :
- le choix d'une architecture climatique : un espace groupé avec étage (une maison de type "plein pied" consomme beaucoup plus d'énergie parce que les surfaces d'échange sont supérieures), un espace vitré au sud, une bonne orientation, des espaces tampons au nord, de l'inertie thermique ... ;
- les apports solaires passifs ;
- un poêle de masse disposant d'un bon rendement (> 0,85) ;
- une isolation répartie et la réduction des ponts thermiques au sol et au plafond ;
- un confort supérieur (lié à l'inertie et au chauffage par rayonnement), ce qui explique que le confort est atteint avec une température intérieure à celle d'un logement classique.
Évaluer les déperditions grâce à la simulation
Le coefficient d'isolation de la brique de type monomur est moyen. Une simulation sur internet montre que le coefficient d'isolation R est proche de 3.08 m2.K/W et que les dépenses de chauffage associées à un mur de 35 m2 seraient de 2622 € pour 25 ans.
Source : https://toutcalculer.com
Ce coefficient d'isolation, c'est quand tout se passe bien... Dans les faits, les murs présentent de nombreux ponts thermiques. Voici quelques photos des murs montés par un professionnel :
Pour réparer, nous avons décidé de simuler le gain qu'apporterait une isolation par l'extérieur en fibres de bois:
- 37,5 cm de brique monomur ;
- 6 cm de fibre de bois monté sur une ossature secondaire ;
- 2,2 cm de fibre de bois pour casser les ponts thermiques associés à l'ossature secondaire ;
- 2,2 cm de lame d'air ;
- 1,2 cm d'OSB.
Avec ce complexe, le coefficient d'isolation R passerait de 3.08 m2.K/W à 5.46 m2.K/W :
Source : https://calculis.net
Les dépenses de chauffage associées à un mur de 35 m2 durant 25 ans passeraient de 2622 € à 423 €. Ce qui représente presque un rapport 6 en terme de déperditions énergétiques.
Se lancer
Nous avons mis du temps avant de nous décider à lancer ce chantier parce que nous manquions d'informations, conseils ou retours d'expérience.
Nous avons décidé de commencer par isoler le mur qui sépare le garage de l'habitation afin de nous faire la main.
Le coût au m2 de cette isolation est légèrement supérieur à 40€.
Une ossature secondaire en sapin a été fixée au mur à l'aide d'équerres.
Aux extrémités du mur isolé, des équerres de dimensions 60 x 60 x 40 mm ont été fixées avec un écartement maximal de 0m90, 1m35 max pour les autres montants. Un pré-trou de diamètre 6 mm a été effectué avec percution puis élargi au diamètre 8 mm sans percution.
Pour fixer les équerres, nous avons effectué plusieurs tests et retenu les chevilles Crampon bleues de 8 mm. Elles offrent une bonne accroche sur la brique monomur....
Nous avons utilisé des vis à bois 5 x 40 mm à tête cylindrique et bombée.
Une lisse horizontale a été placée en haut et en bas du mur. Un espace de 10 cm a été aménagé entre le sol et la lisse basse pour se protéger d'une inondation.
Les montants de l'ossature bois font 60 mm de profondeur (épaisseur de l'isolant) et 40 mm de largeur. Une distance de 600 mm a été observée entre les axes des montants verticaux. Les montants verticaux sont donc séparés de 560 mm. Des panneaux de laine de bois semi-rigide de largeur 575 et épaisseur 60 mm ont été été insérés entre les montants. Ce matériaux est très ouvert à la diffusion de la vapeur d'eau et est compatible avec la brique. Le coefficient de conductivité thermique est 0,036 W/ (m x K).
Ne disposant pas d'outils spécifiques, les découpes ont été réalisées à l'aide d'une petite scie à ruban, une scie circulaire et une lame de scie à métaux.
Un parement de 22 mm pour casser les ponts thermiques
Afin de casser les ponts thermiques et compléter l'isolation, des panneaux de parement type pare pluie ou coupe vent avec rainures et languettes de dimensions 2500 x 600 x 22 mm ont été fixés horizontalement à l'ossature bois à l'aide de vis à bois 4 x 50 mm à tête fraisée. Le coefficient de conductivité thermique de ce parement est 0,048 W/(m x K). La masse volumique est de 270 kg/m3, ce qui contribue au déphasage et donc au confort d'été.
Les découpes ont été réalisées à l'aide d'une petite scie à ruban, une scie circulaire et une scie sauteuse.
Une lame d'air et un parement final en OSB
Une circulation d'air a été aménagée entre le parement type pare pluie et l'OSB à l'aide de tasseaux verticaux de section 45 x 22 mm. Ils ont été fixés à l'ossature bois à l'aide de vis à bois 4 x 70 mm à tête fraisée.
Une grille anti-rongeur a été fixée en partie basse.
puis le parement final en OSB de 12 mm d'épaisseur.
