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LES BTIMENTS BASSE NERGIE

Retours d'expriences en RhRetours d'expriences en Rhne-Alpesne-Alpes

GUIDETECHNIQUE

Nous tenons remercier vivement :

tous les matres d'ouvrages des oprations prsentes, qui ont servi de socle l'laboration de ce document, leurs quipesde matrise d'uvre (BET, architectes) qui ont particip la relecture des fiches, fourni des illustrations et de nombreuxtmoignages,

les auteurs, Marie-Josphe LAGOGUE et Christian SCHWARZBERG, pour leur professionnalisme, leur comprhensionde ce projet et leur engagement.

Direction rgionale ADEME Rhne-Alpes

Guide rdig par le COSTIC

sous la direction technique de Hakim HAMADOU (ADEME)

Remerciements

LES BTIMENTS BASSE NERGIERetours dexpriences en Rhne-Alpes

De nouvelles pratiques de conception

Lvolution du contexte rglementaire

Introduction

Pour aller plus loin

Les fiches dexemples doprations

Le rle central de lexploitation

Lenveloppe performante

Les postes consommateurs et les quipements associs

Les rglementations thermiques de 1974 2007 ......................................................................................................... 3

De la RT2005 la RT2012 .................................................................................................................................................. 4

Les rfrentiels QEB, HQE, BBC Effinergie, Minergie, Passivhaus,................................................................ 6

La prochaine tape en 2020 : les btiments nergie positive ........................................................................... 8

Evaluer le confort.................................................................................................................................................................... 9

Larchitecture bioclimatique ............................................................................................................................................... 16

Une nouvelle rpartition des postes consommateurs et des priorits de la conception ................................... 22

Evolution des mtiers de larchitecte et de lingnieur................................................................................................ 23

Les spcificits de la rnovation........................................................................................................................................ 26

Les parois opaques verticales ............................................................................................................................................ 33

Les parois vitres.................................................................................................................................................................. 40

Les parois horizontales et inclines.................................................................................................................................. 45

Ltanchit lair ................................................................................................................................................................. 47

Le chauffage............................................................................................................................................................................ 56

Leau chaude sanitaire .......................................................................................................................................................... 63

La ventilation.......................................................................................................................................................................... 67

Le rafrachissement .............................................................................................................................................................. 71

Les auxiliaires......................................................................................................................................................................... 75

Lclairage ............................................................................................................................................................................... 79

Les autres usages de llectricit (la bureautique, llectromnager)................................................................... 83

Le commissionnement......................................................................................................................................................... 87

Lexploitation ......................................................................................................................................................................... 92

Sommaire

3

2

9

33

55

86

94

97

page 1

Cet ouvrage traite des btiments basse nergie :btiments neufs ou rnovs, visant les niveaux de perfor-mances nergtiques BBC Effinergie, Minergie, passifs ou encore nergie positive , labliss ou non, en habi-tat collectif ou en tertiaire (bureaux, htels, coles), dans laplupart des cas en dmarche de qualit environnementale.

Il sagit de partager lexprience acquise sur ces btiments basse nergie travers les oprations soutenues parlADEME en partenariat avec le Conseil Rgional Rhne-Alpes.

Sans prtendre lexhaustivit ou donner des recettes ,ce guide valorise les savoir-faire en prsentant les choix etsolutions retenues et ralises par les matres douvrageet leurs quipes (architectes, bureaux dtudes, cono-mistes, entreprises) sur prs de 40 oprations :

oprations de logements sociaux neufs basse consom-mation sinscrivant dans le cadre du rfrentiel rgio-nal Qualit Environnementale des Btiments (QEB),

oprations laurates des appels projets rgionaux Btiment dmonstrateur basse consommationdnergie (Prbat),

oprations prcurseurs en dmarche HQE.

Les retours dexprience sur les solutions mises en uvreet les problmes rencontrs sont dautant plus riches queplusieurs de ces btiments ont fait lobjet de suivis instru-ments mens par lADEME.

Cet ouvrage sadresse tous les acteurs du btiment : ma-tres douvrage, architectes, bureaux dtudes, assistants maitre douvrage, entreprises du btiment, exploitants,

Il comprend :

Un guide technique qui prsente les points-cls sp-cifiques aux btiments basse nergie , en matire deconception, ralisation, mise au point et exploitation,illustrs par des exemples concrets issus de projets enrgion.

20 fiches dexemples doprations portant sur desthmatiques cibles qui viennent complter le guide.Ces fiches de 2 4 pages prsentent plus en dtailles solutions mises en uvre sur une opration.

INTRODUCTION

LES PRINCIPALES QUESTIONS ABORDES AU FIL DU GUIDE :

Sur le plan rglementaire, tout dabord :

Les dernires rglementations marquent-elles vraiment une rupture ?

Les labels franais, suisse et allemand sont-ils si diffrents ?

En matire de conception :

Comment valuer le confort dt ?

Quels sont les principes darchitecture bioclimatique appliquer ?

Quels sont les postes consommateurs les plus critiques ?

Quelles modifications sur les pratiques de conception ?

Quelles sont les spcificits dun projet de rnovation ?

Sur lenveloppe du btiment :

Quels changements par rapport des constructions RT2005 ?

Quelles sont les principaux points sensibles ?

Comment satisfaire les exigences dtanchit lair ?

Sur les postes consommateurs, chauffage, eau chaude sanitaire, ventilation, rafrachissement,clairage et autres usages de llectricit :

Les solutions classiques sont elles toujours applicables ?

Comment optimiser les consommations de ces postes ?

Et enfin sur lexploitation des btiments :

Quelles sont les raisons qui expliquent les carts entre consommations relles et attendues ?

Pourquoi le commissionnement est-il incontournable pour la maintenance des quipements ?

page 2

LVOLUTIONDU CONTEXTE

RGLEMENTAIRE

LVOLUTION DU CONTEXTERGLEMENTAIRE

Amliorer les performances nergtiques des btiments, tel est lobjectif, depuis 1974,des rglementations thermiques successives qui se sont dabord intresses lenve-loppe puis galement aux quipements des btiments neufs et, plus rcemment, desbtiments existants.La RT2012, issue du Grenelle de lEnvironnement, marque une rupture par rapport aux prc-dentes rglementations de par ses ambitions. Le label BBC 2005-Effinergie a servi de socle cette rglementation.

Les derniers appels projet sur les btiments dmonstrateurs en Rhne-Alpes ont montrque de plus en plus doprations visent dj, la ralisation de btiments nergie positive , laprochaine tape de cette volution rglementaire prvue en 2020.

LES RGLEMENTATIONS THERMIQUES DE 1974 2007DE LOBLIGATION DE RDUIRE LES DPERDITIONS EN 1974 LA RT2005

LA PREMIRE RGLEMENTATION THERMIQUE SUR LA RNOVATION, EN 2007,SEULEMENT

Depuis la premire crise ptrolire de 1973, les rglemen-tations thermiques (RT) successives nont eu de cesse derduire les consommations des btiments neufs.

Les premires rglementations thermiques, de 1974 pourles logements et de 1976 pour les btiments tertiaires, obli-gent isoler en imposant des valeurs limites de coefficientsde dperditions (G en habitat et G1 en tertiaire).

La rglementation thermique de 1982, sur le rsidentiel,prend galement en compte les apports solaires et internesau travers dun calcul de besoin (coefficient B).

La RT 1988 ne sintresse plus seulement lenveloppe(coefficients GV et BV) mais aussi aux performances desquipements de chauffage et deau chaude sanitaire (ECS)par le bais dun calcul de consommations conventionnellesdnergie (coefficient C).

La RT2000 hisse les exigences de performance pour le ter-tiaire au mme niveau que celles pour lhabitat, revues lahausse. Elle prend galement en compte les auxiliaires et,pour les btiments tertiaires, lclairage. Des exigences sur

le confort dt (Ticrf) et sur les performances minimalesdes composants (garde-fous) sont imposes. Les coeffi-cients GV et BV sont supprims et le coefficient Ubat sur lesperformances du bti apparat. Les consommations sont ex-primes en nergie primaire et non plus en nergie finale,en appliquant un coefficient de conversion de 2.58 pourllectricit.

La RT2005 favorise le recours au solaire thermique pour laproduction dECS en habitat et limite lutilisation de la cli-matisation de confort. En plus dune valeur limite deconsommation globale dnergie (Ceprf) pour les 5 usagesrglements (chauffage, refroidissement, ECS, auxiliaires etclairage), elle impose pour les logements une valeur deconsommation maximale de chauffage, de refroidissementet de production dECS (Cepmax).

En une trentaine dannes, au fil de ces rglementations, de1974 2005, les besoins de chauffage des logements neufsont ainsi baiss de prs de 50% (source : Les chiffres du b-timent, ADEME, 2009).

Cette premire rglementation thermiquesur les btiments rsidentiels et tertiairesexistants a t impulse par la loi Portantsur les Orientations de la Politique Ener-gtique Franaise du 13 juillet 2005 (loiPOPE), transcrivant en droit franais la Di-rective Europenne Performance Energ-

tique des Btiments 2002/91/CE (DPEB).

Si les cots des travaux de rnovation desconstructions daprs 1948, sur 2 ans, d-passent 25% de la valeur du btiment (cal-cule selon larrt du 20 dcembre2007) et que la Surface Hors uvreNette (SHON) est suprieure 1000 m2,

Division par 4des missions de gaz effet de serre entre

1990 et 2050 :engagement de la France

confirm par laloi Grenelle I

Lvolution du contexte rglementaire - Les rglementations thermiques de 1974 2007- page 3

DE LA RT 2005 LA RT 2012 La RT2012 traduit une des exigences importantes de la loiGrenelle I : une consommation dnergie primaire des b-timents neufs infrieure 50 kWhep/ m2.an, en moyenne.

Elle marque une rupture par rapport aux prcdentes r-glementations thermiques. Alors que jusqu prsent, lesbesoins de chauffage taient rduits de 15 25% chaquenouvelle RT, la RT2012 vise une rduction de plus de 50%par rapport la RT2005. Elle nimpose plus, par ailleurs, quequelques exigences de moyens.

Le cur de la RT2012, ce sont trois exigencesde rsultats :

Une exigence de performancethermique du bti travers une va-leur maximale autorise pour lebesoin bioclimatique convention-nel en nergie du bt iment, Bbiomax . La RT2012 rintroduitun coefficient sur les besoins dechauffage mais aussi dclairage et de re-froidissement du btiment. Lobjectifest de favoriser, ds lesquisse, uneconception bioclimatique.

Ce coefficient, exprim en nombrede point, tient compte de lisola-tion, linertie, lorientation, lesapports solaires, les apports in-ternes (conventionnels), lclai-rage naturel et la compacit dubtiment. Il est indpendant desquipements et de lnergie uti-liss.

Le seuil respecter est modul en fonction de la loca-lisation gographique, de laltitude, du type dusage dubtiment et, pour les maisons individuelles, de la surfacehabitable. Le coefficient Ubat est supprim.

Une exigence de consommation conventionnelle dner-gie maximale, Cepmax , pour les 5 usages rglements(chauffage, ECS, refroidissement, auxiliaires et clairage).La disparition du Ceprf et des systmes de rfrence

associs constitue une nouveaut importante vis--visdes pratiques de conception.

Le seuil de Cepmax de 50 kWhep/m2shonRT.an imposest modul selon la zone gographique, laltitude, le typebtiment, les missions de gaz effet de serre (si le bois,la biomasse et des rseaux de chaleur ou de froid sontutiliss) et enfin pour lhabitat, en fonction de la surfacepour ne pas pnaliser les petits logements.

Cette exigence Cepmax indpendante de la forme du b-timent devrait impacter la compacitdes difices contrairement au Ceprfde la RT2005.

A noter que pour les logementscollectifs, transitoirement jusquau31 dcembre 2014, le Cepmax est

augment de 7.5kWhep/m2shonRT.an. Par ailleurs,en habitat, la production locale

dlectricit est dduite desconsommations dnergie jusqu hauteurde 12 kWhep/m2shonRT.an. Par contre en

tertiaire, aucune limite nest fixe pour cette d-duction.

Une exigence sur le confort dt.En attendant que les nouveaux tra-vaux entrepris sur ce sujet aboutis-sent, les exigences sur latemprature intrieure convention-nelle (Tic), fixes dans la RT2005,pour les btiments non climatiss,sont reconduites. Dans ces bti-

ments trs isols, le confort dt doit tre un pointdattention systmatique des concepteurs (voir chapi-tre valuer le confort page 9).

Parmi les nouvelles exigences minimales, on peut citer :

Une permabilit lair de lenveloppe sous 4 Pa(Q4Pa-surf) qui doit tre infrieure ou gale 0,6m3/h.m2 de parois dperditives, hors plancher bas,

une rglementation thermique sur la performance nergtique globale du btiment (RTex.),similaire la RT 2005, sapplique (arrt du 13 juin 2008).

Dans tous les autres cas, les lments installs ou remplacs loccasion de travaux doi-vent prsenter des performances nergtiques minimales dfinies par larrt du 3 mai2007.

Les derniers objectifs en matirede rnovation ont t fixs par

la loi Grenelle I du 3 aout 2009.Lambition est de rduire

les consommations dnergiedu parc des btiments existants

dau moins 38% dici 2020en procdant une rnovation

complte de 400 000 logementspar an compter de 2013.

Exemple de niveaux de performance exigspar la RT2012 (Cepmax) en kWhep/m2shonRT .anpour un btiment de bureaux class en catgorie

CE1, une altitude de moins de 400 m,nayant pas recours au bois, la biomasse ou

un rseau de chaleur.

Lvolution du contexte rglementaire - De la RT 2005 la RT 2012 - page 4

en maison et 1 m3/h.m2 en btiment collectif dhabi-tation (les mmes valeurs que pour le label BBC 2005-Effinergie).

Le respect de cette exigence doit tre justifi soit parmesure soit en adoptant une dmarche qualit (moda-lits dfinies lannexe VII de larrt RT2012 du 26 oc-tobre 2010). La dmarche qualit, qui inclut des mesuressur une partie des btiments produits annuellement parle demandeur, ne sera une procdure valide, en habitatcollectif, qu partir du 1er janvier 2015.

Un ratio de transmission thermique linique global maxi-mal () impos pour limiter les ponts thermiques.

Lobligation, en habitat individuel, de recourir aux ner-gies renouvelables. Plusieurs solutions sont possibles no-tamment la mise en uvre dune production dECSsolaire thermique, ou encore lutilisation dun chauffe-eau thermodynamique ou dun micro-cognrateur.

Pour les btiments rsidentiels, une surface de baies su-prieures ou gale 1/6 de la surface habitable de ma-nire garantir un certain niveau dclairage naturel.

Des systmes permettant de mesurer ou destimer lesconsommations nergtiques de chaque maison ou ap-partement afin dinformer les occupants au moins unefois par mois de leur consommation.

Les usages de llectricit tels que llectromnager,la bureautique, laudiovisuel ne sont pas pris en compte dans le calcul de la

consommation conventionnelle dnergie.Nanmoins, la RT2012 impose, en habitat, que les

occupants puissent tre informs au moins une fois par mois de la consom-mation dnergie de leur rseau de prises lectriques, de mme que pour le

chauffage, le refroidissement, la production dECS etautres usages.

Le bon usage du calcul rglementaire

Le calcul rglementaire nest pas une prvision deconsommation mais seulement une mthode conven-tionnelle de calcul des consommations. Il permet devrifier la conformit la rglementation dun projetou lobtention dun label Haute performance ner-gtique (BBC 2005,.). Ce calcul ne se substitue pas un travail de conception et ne doit pas conduire appliquer des recettes .

Pour les btiments trs performants, il est recom-

mand de raliser des simulations thermiques dyna-miques au stade de lavant-projet. En effet, ce calculpar la matrise de tous les paramtres et hypothsesde calcul, permet de situer les performances du pro-jet par rapport un objectif ou de comparer des va-riantes de conception. Il est ainsi utilis comme aide la conception, pour valider les choix en matire dedimensionnement des surfaces de vitrages, de niveauxdisolation ou dinertie (faades, planchers,cloisons,).

La RT2012 sappliquera :

le 28 octobre 2011 tous les projets de construction debtiments dhabitation en zone prioritaire de rnova-tion urbaine (ANRU) ainsi quaux btiments de bureaux,denseignement, aux cits universitaires, aux foyers dejeunes travailleurs et aux crches.

le 1er janvier 2013, tous les autres btiments rsidentiels.

Des arrts complmentaires larrt du 26 octobre2010 prciseront les obligations pour les autres catgoriesde btiments tertiaires.

Lvolution du contexte rglementaire - De la RT 2005 la RT 2012 - page 5

LES RFRENTIELS QEB, HQE, BBC EFFINERGIE,MINERGIE, PASSIVHAUS. De linitiative locale aux certifications sur une plus grandechelle, les approches sont multiples et complmentaires.Elles ont permis douvrir de nouvelles voies et de prendreen compte des aspirations diffrentes et lgitimes, en in-citant aller au del des seules exigences nergtiquesrglementaires.

Le rfrentiel Qualit Environnementale des Btiments (QEB) de la Rgion Rhne-Alpes pour les logements so-ciaux et les rfrentiels HQE ont contribu encouragerle dveloppement de la qualit environnementale. De nom-breuses cibles sont prises en compte telles que le confortet la sant des occupants, la matrise des consommations

RT2012 BBC-EFFINERGIE MINERGIE P PASSIVHAUS

Conso chauffage + ECS+Refroidissement +

Auxiliaires + Eclairage 50

kWhep/m2shonRT.anen rsidentiel et

tertiaire neuf (1)

Coefficient conversionnergie primaire/finalelectricit : 2.58

Dbit de fuite sous unedpression de 4 Pa :

Q4Pa-surf 0.6 m3/h.m2 desurfaces dperditiveshors planchers bas enmaison

1 en habitat collectif


Auxiliaires + EclairageBBC 2005

50 kWhep/m2shon.anen rsidentiel neuf (2)

Cepref-50% en tertiaire neuf

BBC rnovation 2009 80 kWhep/m2shon.anen rsidentiel existant(2)

Cepref-40% en tertiaire existant

2.58

Q4Pa-surf 0.6 m3/h.m2en maison neuve

1 en habitat collectifneuf

Mesure obligatoire enhabitat existant


Auxiliaires ventilation 30 kWhep/m2surface

chauffe .an enrsidentiel neuf et

existant 15 45 en nonrsidentiel neuf et

existant

Besoins de chauffage 15 kWhep/m2 surface

chauffe .an pourtous les btiments

Besoins pour unchauffage araulique

10 W/m2pour tous les btiments

2

Dbit de fuite 50 Padivis par le volume

chauff : N50 0.6 vol/h

en neuf (3) 1.5 en existant


Auxiliaires + Eclairage +Autres usages de

llectricit 120 kWhep/m2surface

habitable.an enrsidentiel neuf et

existant

Conso de chauffage 35 kWhep/m2surface

habitable.an entertiaire neuf et

existant

Besoins de chauffage 15 kWh/m2surface

habitable.an pour tousles btiments

2.6

N50 0.6 vol/h (3)

(1) Valeurs modules selon la zone gographique, laltitude, les missions de gaz effet de serre, le type et la surface du btiment. (2) Valeurs modules selon la zone gographique et laltitude.(3) Par exemple, pour une maison de 200 m2 au sol de 2 niveaux, dun volume de 500 m3, ayant des surfaces dprditives de 300 m2 hors planchers bas,

un dbit de fuite N50 de 0.6 vol.h-1 correspondrait un Q4Pa-surf de 0.2 m3/h.m2.

Les valeurs limites de consommation nergtique du btiment exiges pour ces diffrents labels ne sont pas comparables entre elles bien quelles soient toutesexprimes en nergie primaire par unit de surface et par an. De nombreux paramtres diffrent tels que les surfaces de rfrence considres, les mthodesde calcul utilises, les usages de lnergie pris en compte, les coefficients de conversion entre lnergie finale et primaire, comme le montre cette figure, travers quelques uns de ces paramtres. A noter par ailleurs, que le label BBC-Effinergie, contrairement aux autres labels, tient compte des diffrences climatiques rencontres en France.

Lvolution du contexte rglementaire - Les rfrentiels QEB, HQE, BBC Effinergie, Minergie, Passivhaus. - page 6

nergtiques travers notamment une conception biocli-matique, linsertion du projet dans son environnement.

Dautres labels ont t dvelopps spcifiquement pour va-loriser la construction et la rnovation de btiments rsi-dentiels et tertiaires trs performants sur le plannergtique tels que le label allemand Passivhaus mis enplace en 1995, le label suisse Minergie cre en 1996 etplus rcemment, en 2007, le label BBC 2005-Effinergie ap-plicable jusqu lentre en vigueur de la RT2012 et en 2009,le label BBC rnovation 2009 Effinergie.

Nombreux sont les btiments neufs Rhne-Alpins, lauratsdes appels projets Btiment dmonstrateur basse-

consommation dnergie ou sinscrivant dans les d-marches de Qualit Environnementale des Btiments (QEB), labliss BBC 2005-Effinergie. Certains btimentsneufs, conus avant lapparition de cette certification, sontlabliss Minergie-Standard ou Minergie-P.

Le label Minergie-P inspir du label Passivhaus corres-pond une performance nergtique plus leve que lelabel Minergie Standard. Les labels Minergie-ECO et Mi-nergie P-ECO reposent galement sur une analyse ducycle de vie du btiment jusqu sa dconstruction. Tousprennent en compte des exigences en matire de surcots,une particularit de ces labels Minergie.

Le tableau ci-aprs, prsente, titre dexemple, les performances de plusieurs oprations de logements Rhne-Alpineslivres entre 2006 et 2011.

Performances, RT2000 THPE 2005 BBC 2005 BBC 2005 Minergie Minergie-P

labels des DmarcheHQE Rfrentiel QEB - Effinergie Effinergie Standard Rfrentiellogements Qualitel Rfrentiel Rfrentiel QEBcollectifs QEB QEB

Matre douvrage Halpades Haute Savoie OPAC 38 Aliade Sogimm PluralisHabitat

Localisation Annecy Annecy Le Vieux Revel Lyon Epagny La Terrasse(74) (74) (38) (69) (74) (38)H1c H1c H1c H1c H1c H1c

Ubt en W/m2.K 0.70 0.39 0.26 0.57 0.45 0.50 0.26

(Ubt-Ubt ref) /21% 26% 59% 28% 25 31% 52%Ubt ref

C ou Cep en C : 102 Cep : 71 Cep : 65 Cep : 59 Cep : 59 65 Cep : 64kWhep/m2shon.an (65 pour le (60 pour le

label) label)

(C-Cref)/Cref ou28% 35% 55% 44% 38 42% 38%(Cep-Cepref) /

Cepref

Ces exemples illustrent la varit des performances thermiques et nergtiques obtenues pour des btiments dhabitation collectifs Rhne-Alpins selon ladate de construction, le label vis, la localisation et les solutions adoptes.

Lvolution du contexte rglementaire - Les rfrentiels QEB, HQE, BBC Effinergie, Minergie, Passivhaus. - page 7

LA PROCHAINE TAPE EN 2020 :LES BTIMENTS NERGIE POSITIVE

Lobjectif fix par la loi Grenelle I est que toutes lesconstructions neuves, faisant lobjet dun permis deconstruire dpos compter de la fin 2020, prsentent uneconsommation dnergie primaire infrieure la quantitdnergie renouvelable produite dans ces constructions. Laloi Grenelle II du 12 juillet 2010 prvoit par ailleurs quetoutes les constructions neuves partir de 2020 soientvalues par rapport ses missions de gaz effet de serre.

La dernire Directive Europenne 2010/31/UE sur la Per-formance Energtique des Btiments de 2010, qui doit tretranspose avant le 31 janvier 2012, impose quant elle,que tous les btiments neufs soient des btiments consommation d'nergie quasi nulle , d'ici 2020 (et d'ici2018 pour les btiments occups par des administrationspubliques).

Pour prparer cette nouvelle tape de 2020, qui fait encorelobjet de nombreux dbats sur les nergies prendre encompte, diffrents rfrentiels ou projets commencent ouvrir la voie :

Le rfrentiel du nouveau label Minergie-A, reprend leconcept de btiment nergie quasi-nulle . Il comp-

tabilise les nergies ncessaires au fonctionne-ment du btiment (production de chaleur,ventilation, clairage, appareils lectrodomes-

tiques) auxquelles viennent sajouter les nergies pourla production, lutilisation et le recyclage des matriauxdu btiment (autrement dit lnergie grise), la produc-tion dnergie locale tant dduite (photovoltaque oubois). Le seuil fix est de 45 kWhep/m2. an pour la gran-deur ainsi dfinie.

Le nouveau rfrentiel Effinergie, en cours dlaboration,propose pour les BEPOS (btiment nergie positive )que la production annuelle dlectricit du btiment soitsuprieure sa consommation totale dnergie lec-trique (y compris pour les autres usages spcifiques dellectricit) et que la consommation dnergie pour les5 usages rglements (Cepmax) soit infrieure un seuilplus bas que celui fix par la RT2012 (par exemple, pourles logements 40 au lieu de 50 kWhep/m2.an).

En Rhne-Alpes de premiers btiments prcurseurs BEPOS tels que le btiment de bureaux de Bonne-Energie de LFI Grenoble (38), rpondant un cahierdes charges prcis, prenant en compte tous les postesconsommateurs en nergie primaire (y compris les au-tres usages non rglements de llectricit), sont djexploits.

Les exemples commencent se multiplier.Lavenir scrit maintenant.

Pour de plus amples informations, voir la fiche :Concevoir un btiment nergie positive :lexemple de Bonne-Energie, page 108

Concevoir un

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Lvolution du contexte rglementaire - La prochaine tape en 2020 : les btiments nergie positive - page 8

DE NOUVELLES PRATIQUES DECONCEPTION

EVALUER LE CONFORT :LE CONFORTTHERMIQUE : UNE GRANDEUR SUBJECTIVE ET DIFFICILEMENTQUANTIFIABLE

Les premires tudes modernes sur le confort datent dudbut du XIXme sicle et se poursuivent encore au-jourdhui. Elles visent la prvision du taux de satisfactionpour une ambiance donne et la mise au point dindicateurspermettant de la qualifier prcisment. Le protocoleconsiste recueillir limpression de centaines de personnessoumises des conditions climatiques matrises. Un trai-tement statistique permet alors daboutir des lois ma-thmatiques de prvision.

Malgr un nombre important dtudes, il existe aujourdhuideux approches du confort aboutissant des rsultats dif-frents. La premire base ses observations sur des mesuresen laboratoire o les paramtres dambiance, de vture etde mtabolisme sont parfaitement contrls. La secondepart du postulat que le ressenti dun sujet varie suivant lemilieu dans lequel il volue et que les mesures doivent sefaire, par consquent, sur le lieu de travail. Par ailleurs, leprotocole tant allg, il est possible daccroitre facilement

lchantillon tudi pour aboutir des corrlations plusprcises. Linconvnient principal rside dans la difficult matriser lensemble des paramtres influant sur le confort.

Bien que les travaux de recherche fondamentale ne soientpas achevs, deux normes permettent au concepteur dva-luer la pertinence de ses choix :

NF EN ISO 7730 : Ergonomie des ambiances ther-miques - Dtermination analytique et interprtation duconfort thermique par le calcul des indices PMV et PPDet par des critres de confort thermique local, mars2006

NF EN 15251 : Critres dambiance intrieure pour laconception et valuation de la performance nergtiquedes btiments couvrant la qualit de lair intrieur, lathermique, lclairage et lacoustique , aot 2007.

Pour les aborder, il est ncessaire au pralable de matriserles connaissances de base sur les indicateurs du confort.

DE NOUVELLESPRATIQUES

DE CONCEPTION

Les exemples Rhne-Alpins montrent que la performance nergtique sinscrit gnra-lement dans une rflexion plus globale de dveloppement durable associant matrisedes cots, intgration sociale et cologie. Cest vers de nouvelles pratiques de concep-tion bases sur la collaboration dquipes pluridisciplinaires que se dirige le btiment. Lar-chitecte, en tant que chef dorchestre, amliore ses comptences techniques. Les bureauxdtudes, en particulier les thermiciens, se familiarisent avec les nouveaux outils et rinvestissentle chantier.

Le calcul scientifique, bas sur la modlisation physique des systmes, remplace progressivement des rgles empiriquesqui ne sont, de toute faon, plus valables. De mme, le calcul rglementaire laisse, en phase conception, sa place la si-mulation thermique dynamique, pour ne plus constituer quune validation administrative finale.

Les priorits de la conception voluent.Alors que les premires rglementations thermiques visaient exclusivement unerduction des consommations de chauffage, la difficult principale en rsidentiel pour lobtention du label BBC est lie leau chaude sanitaire. Encore en partie hors du primtre de la RT2012 (pour llectromnager et la bureautique), lesconsommations dlectricit spcifique reprsentent la principale dpense nergtique des btiments neufs et consti-tuent une source importante de chaleur impactant sur le confort dt.

Satisfaire les exigences de confort en t devient une priorit des concepteurs. En effet, suite au renforcement de liso-lation et de ltanchit lair, les btiments peuvent prsenter des situations dinconfort manifeste. Les projets dj li-vrs et en exploitation montrent clairement quun confort trs satisfaisant peut tre atteint uniquement par des moyenspassifs (sans recourir un systme de climatisation). Pour tre pertinente, ltude du confort dt doit tenir compte delinertie ainsi que de la variation du rayonnement solaire et de la temprature extrieure sur la journe. Cela rend indis-pensable lutilisation dun logiciel de simulation dynamique.

La basse consommation est parfois associe tort une diminution du confort lie une utilisation parcimonieuse duchauffage. Dans les faits, le confort est au cur de la conception des btiments performants rhnalpins. A ce titre, ilconvient de lvaluer sur la base de critres objectifs.

De nouvelles pratiques de conception - Evaluer le confort - page 9

Les principaux indicateurs du confort


Le couple temprature/hygromtrie

La temprature oprative

En air calme, la temprature ressentie par le corps hu-main est fonction de la temprature dair (Tair) mais ausside celle des parois (T moy parois). En hiver, la proximitdune fentre en simple vitrage est source dinconfort cause du rayonnement froid de la vitre.

La temprature oprative,appele galement temp-rature rsultante, traduit leressenti dune personne si-tue au centre de la piceen dehors de perturba-tions localises. Elle sex-prime, en premireapproche par la relation

suivante :

Toprative = (Tmoyenne parois + Tair) /2

De la relation prcdente, il est possible de conclurequun btiment basse consommation, bien isol avec des

fentres performantes, quibnficie en outre dunebonne tanchit lair sup-primant les courants dairfroid, est beaucoup plusconfortable en hiver quunbtiment existant.

Une temprature dair de19C, limite suprieure de latemprature de chauffage

impose par larticle de R131-20 du code de la construc-tion durant les heures doccupation des locaux, corres-pond pour ce type de btiment une tempratureoprative gnralement suprieure 18C.

Dans un btiment ancien, la temprature moyenne desparois extrieures (murs non isols et fentres simplesvitrages) passe frquemment sous les 13C, ce quiconduit, pour la mme temprature dair de 19C destempratures opratives de moins de 16C incitant lesusagers rehausser la temprature de consigne de leurthermostat dambiance 22-23C.

Pour que le gain en confort se traduise en conomiesdnergie, il apparat donc ncessaire que loccupantchange ses habitudes en abaissant sa consigne dechauffage.

Il faut rappeler que dans un btiment basse consomma-tion, les simulations ralises pour les exemples Rhne-Alpins montrent que la surconsommation induite par 1Csupplmentaire est de lordre de 15%.

La thermographie infrarouge montre limpact du rayonnement sur letransfert de chaleur et la temprature ressentie. Ici, le corps chaud de

loccupant est refroidi par la paroi froide(teinte plus sombre du ct orient vers la vitre).

Les tudes montrent que le corps humain est beaucoupmoins sensible lhygromtrie qu la temprature etcelle-ci peut tre comprise sans gne entre 40% et 60%.Ainsi, sauf exigences spcifiques et/ou dgagements dhu-midit importants (par exemple salles de spectacles, mu-ses, hpitaux), lhygromtrie est rarement contrleavec prcision en climatisation de confort.

Le climaticien estime le confort laide du couple tem-prature sche de lair et hygromtrie quil place sur lediagramme de lair humide. Il peut alors rapidement va-luer la qualit de lambiance en se basant sur les poly-gones de confort. Ceux-ci sont tablis sur la base destudes statistiques menes en laboratoire voques pr-cdemment. Ils varient suivant la source (ASHRAE, Cos-tic, Porcher) mais aussi suivant la vture et lactivit

des occupants.

Lutilisation des polygones de confort ncessite deconnatre prcisment lhumidit. Cette approche estdestine aux btiments climatiss ou chauffs dans les-quels lhygromtrie et la temprature sont rgules pourtre maintenues dans ces zones de confort.

Cette dmarche a t applique sur certains projetsRhne-Alpins, notamment sur les btiments de bureauxde lINEED pour comparer les conditions de confort ob-tenues lt dans des bureaux climatiss ou non (voir en-cadr ci-aprs). Contrairement lapproche normativedcrite ci-aprs, lutilisation des polygones de confort nepermet pas dvaluer le confort sur lensemble dune p-riode. A partir de quand les points se situant hors de lazone de confort reprsentent un confort inacceptable ?

A temprature de consigne dechauffage gale, le confort

ressenti dans un btiment performantest trs suprieur un btiment non isolcar leffet de paroi froide ainsi que les

courants dair froid sont supprims.

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Exemple dapplication des polygones de confort

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Evaluer le confort par une approche normative :Les prconisations de la norme NF EN 15251

Avant de pouvoir valuer lintrt de solutions construc-tives, il sagit de dfinir la limite de temprature acceptableet la dure de dpassement admissible. Paradoxalement,malgr des tudes gnralement pousses sur le confort, lechoix de ces valeurs ne pasdpasser est variable voire dis-cutable suivant les projets.

Certains optent pour la sim-ple validation rglementaireTic/Ticref. En plus dtre inuti-lisable en amont du projet, cecritre est beaucoup trop im-prcis et opaque pour consti-tuer un outil de conceptiongarantissant le confort.

Une solution frquente consiste se fixer une limite hautede temprature fixe, par exemple 26C ou 28C et unnombre dheures de dpassement. Cette valuation duconfort est critiquable sous plusieurs aspects.

Premirement, la limite fixe de 26C provient de re-cherches menes en laboratoire (NF EN ISO 7730) et, parconsquent, plutt considre aujourdhui comme desti-ne des locaux climatiss.Dailleurs, le dcret du 19 mars2007 modifiant le code de la construction et de lhabita-tion fixe 26C la temprature minimale de refroidisse-ment. La source des 28C est moins vidente.Cette valeursemble provenir dune tude sur des btiments non clima-tiss mais elle a t ralise dans des climats trs diffrentsdu climat franais.

Pour finir, il ne semble pas exister de travaux consquentspermettant de fixer une dure de dpassement.

La limite fixe ne permet pas non plus de mesurer lintensitdu dpassement de temprature. Les courbes de fr-quences cumules, souvent rencontres, fournissent trsrapidement lensemble des informations importantes.

(voir figure ci-dessous).

Depuis aot 2007, la normeNF EN 15251 tablit un cadrepour lvaluation du confort.Elle renvoie la norme NF ENISO 7730 pour le chauffage etles btiments climatiss fixantainsi des limites de tempra-tures opratives constantespour un niveau de confort, uneactivit et une vture donns.

Par exemple, les plages de tempratures opratives deconfort recommandes par la norme NF EN ISO 7730

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Courbes de frquences cumules des tempratures extrieureset de l'ensemble des bureaux en dehors de la saison de chauffe

pendant les heures ouvres

TEMPERATUREEXTERIEURE

TEMPERATUREAMBIANTE

30 heures 29C ont-elles le mme impactsur le confort que 30 heures 35C ?

La temprature intrieure de 26Cprocure-t-elle le mme ressenti aux

tempratures extrieuresde 22C et 34C ?

Exemples de courbe de frquences cumules des tempraturesextrieures et ambiantes enregistres lINEED.

Les polygones de confort de Porcher ont t utiliss pour com-parer les conditions hygrothermiques mesures dans les bu-reaux non climatiss de lINEED (reprsentes sur legraphique) celles releves dans des bureaux climatiss dunautre btiment.Les bureaux de lINEED, de la Chambre de Commerce et delIndustrie de la Drme Alixan (26),sont plus souvent dans lazone de grand confort. Par contre les conditions exception-nelles, avec des taux dhumidit levs (par exemple, les joursdorage) sont observes plus frquemment.En dehors de la saison de chauffe,62% des mesures dans le bu-reau sud se trouvent dans la zone de grand confort et 13% dansla zone dtouffement .Pour pouvoir apprcier si ces conditions sont dans lensemble ac-ceptables ou non,une dmarche fonde sur les mmes principesque lapproche normative explicite ci-aprs a t applique.

La norme NF EN ISO 7730 : valuer objectivement un phnomne par essencesubjectif, le confort thermique

NF EN ISO 7730Evolution du pourcentage prvisible dinsatisfait (PPD)

en fonction du vote prvisible moyen (PMV).A noter que le PPD passe par un minimum 5%traduisant limpossibilit de contenter lensemble

dune population.


-3 -2 -1 0 1 2 3

100 %

PMV

80 %

60 %

40 %

20 %

0 %

PP

D

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de 20C 24C en hiver,

de 23C 26C en t pour des btiments climatiss debureaux ou dhabitation.

Bien que la norme NF EN 15251 indique quil est possibledutiliser les valeurs de la NF EN ISO 7730, elle recom-

mande, pour les btiments non climatiss,dutiliser une limite variable en fonction dela temprature extrieure.Celle-ci est ac-ceptable car les attentes dans un bti-ment non climatis sont moins svres

et loccupant peut adapter sa vture ainsi que son envi-ronnement (ouverture des fentres, occultations so-laires) pour atteindre le confort. On parle dapprocheadaptative du confort thermique.Cette approche nest pasadapte si la tenue vestimentaire est impose ou en open-space car loccupant na que peu de marge dadap-tation.

Lexemple de la maison de St Priest montre que la limite detemprature constante survalue linconfort et quil faut luiprfrer la limite variable de la norme NF EN 15251.

Pour de plus amples informations, voir la fiche : Comment valuer le confort dt ? Lexemple dune maison St Priest. page 100

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DE NOUVELLES

PRATIQUES

DE CONCEPTIO

N

page100

Cadre pour lvaluation du confort selonla norme NF EN 15251

Issue des travaux en laboratoire du professeur Fanger surdes centaines de personnes, lISO 7730 lie les paramtresmesurables dambiance, dactivit et de vture un pour-centage prvisible dinsatisfaits par des lois mathmatiques. Le protocole exprimental a consist faire noter par dessujets la qualit dune ambiance donne sur une chelle al-lant de -3 (trs froid) +3 (trs chaud) en faisant varier latenue vestimentaire et le mtabolisme. Un travail statistiquesur les rponses obtenues permet daboutir lindice PMV(predicted mean vote) correspondant la note moyenne d-termine pour une ambiance donne.Le PMV est ensuite li au PPD (predicted percentage of dis-satisfied) correspondant au pourcentage prvisible dinsatis-faits par la courbe ci-contre. Le confort est donc mesurable,prvisible et contractualisable ! Ces indices sont une des sorties disponibles de certainsoutils de simulation tel que TRNSYS qui offre la possibi-lit de les calculer.

LE CONFORT VISUEL : UNE VALUATION PAR LA SIMULATION

Exemples de rsultats de simulations

Exemple de cartographie des facteurs de lumiredu jour(cole de Montrottier).

Exemple de rsultatde simulation densoleillement

obtenu au mois de juin(cole de Montrottier).


Pour viter que la performance nergtique ne soit obte-nue au dtriment du confort visuel des occupants, son va-luation est indispensable.

Les choix architecturaux sur limplantation et la forme dubtiment, les vitrages et les protections solaires impactent la fois sur lclairage naturel et sur les performances ther-miques du btiment. Ainsi, augmenter les surfaces vitresmaximise la quantit de lumire du jour dans les locaux. Acontrario, les exigences thermiques tendent limiter lessurfaces vitres et privilgier limplantation des baies ausud.

Un optimum tenant compte de lensemble des contraintesest donc trouver pour les btiments basse nergie. Ilest dautant plus difficile atteindre dans les btiments quirequirent un clairage naturel important tels que lescoles et les crches.

Cette recherche doptimum amne les concepteurs re-courir des simulations dclairage naturel et densoleille-ment, en complment des simulations thermiquesdynamiques, comme le montrent les exemples Rhne-Al-pins.

Les cartographies des facteurs de lumire du jour (FLJ)tablies par simulation permettent dapprcier la quantitet la rpartition de la lumire au sein des locaux. Le fac-teur de lumire du jour reprsente le rapport entre lclai-rement intrieur naturel reu en un point du local etlclairement extrieur disponible par ciel couvert.

Il dpend de la surface des baies, de leur localisation au ni-veau des parois, de leur facteur de transmission lumineuse,des masques ainsi que du coefficient de rflexion du sol et

des murs. Il est par contre indpendant de lorientation desbaies vitres, de la saison et de lheure.

Le facteur moyen de lumire du jour est le critre gnra-lement retenu par les rfrentiels et les matres douvragepour valuer le niveau dclairage naturel des locaux vis--vis du confort visuel. Les valeurs limites fixes, par exemple,dans le rfrentiel rgional QEB pour la construction deslogements sociaux, sont de :

pour les chambres : 1.5%,

pour les sjours : 2%.

Ainsi, un facteur de lumire du jour de 2% correspond,pour un clairement extrieur de 10 000 lux, un claire-ment intrieur de 200 lux.

Dautres simulations sont galement effectues pour vri-fier que les protections solaires choisies permettent dvi-ter lblouissement tout en laissant passer suffisamment delumire. Des logiciels tels que SOLENE offrent la possibi-lit de traiter en mme temps les questions lies lenso-leillement (tracs dombres, calculs du rayonnementthermique,) et lclairage naturel (calculs des facteursde lumire du jour,).

Quant lclairage artificiel, lvaluation du confort visuelpar rapport aux exigences imposes dans les normes et re-commandations est faite par les logiciels de dimensionne-ment qui calculent les clairements, les indices de rendu decouleur, les tempratures de couleur, les coefficients duni-formit et les taux dblouissement (UGR).

Enfin, il est noter que le confort visuel dpend aussi defacteurs physiologiques tels que lge et lacuit visuelle.

Lors de la conception de lcole communale de Montrottier (69), des simulations ont t menes afin doptimi-ser lclairement naturel et vrifier lefficacit des protections solaires envisages. La premire figure gauche montre un exemple de cartographie des facteurs de lumire du jour obtenue pourune salle de classe par des simulations dclairage naturel. Cette reprsentation graphique permet de visualiserla rpartition de la lumire naturelle dans la salle. Le facteur moyen de lumire du jour estim par le logiciel pourcette salle est de 2.96%. Ces simulations ont t menes afin de valider les choix architecturaux adopts, no-tamment en matire de baies.La deuxime figure droite prsente un exemple de rsultats de simulations densoleillement. Ces simulationsont t ralises sur plusieurs mois pour vrifier lefficacit des brise-soleil.

Doc

. ITF

Doc

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LE CONFORT ACOUSTIQUE : DES INTERACTIONS FORTES PRENDREEN COMPTE

LA QUALIT DE LAIR INTRIEUR : UNE PROCCUPATION GRANDISSANTE

Lvaluation en amont du confort acoustique : exemple


Le bruit est une des proccupations premires des fran-ais. Assurer le confort acoustique, cest protger les oc-cupants contre les bruits ariens extrieurs et intrieurs,les bruits dquipements et de choc.

Si le renforcement de ltanchit lair dans les btimentsbasse consommation conduit une amlioration de liso-lement acoustique vis--vis des bruits ariens extrieurs,certaines solutions constructives peuvent tre perfor-mantes sur le plan nergtique au dtriment du confortacoustique. Par exemple, un doublage de polystyrne ex-pans (non lastifi) dun mur bton va dgrader son in-dice daffaiblissement acoustique (RA).

Une collaboration le plus en amont possible, entre tous lesacteurs notamment larchitecte, lingnieur thermicien etacousticien est indispensable, surtout dans des zones trsexposes au bruit, de manire ce que les choix adoptssur un plan thermique soit galement valus par rapportau confort acoustique.

Lexemple du lyce HQE de Roanne (42), dans un envi-

ronnement trs contraint, illustre les interactions fortes quipeuvent tre rencontres lors de la conception. Sur ce site,afin de profiter au maximum de lclairage naturel, on aopt pour de grandes surfaces vitres, solution dfavorablesur le plan acoustique puisque ce sont des surfaces rver-brantes.

Le bureau dtudes acousticien a donc propos de recou-rir lutilisation dun faux-plafond absorbant dans les sallesde classes ainsi que dun revtement sur une grande partiedes cloisons. Les simulations menes par le bureau dtudesthermiques ont montr que cette solution ntait pas validevis--vis du confort dt compte-tenu de la forte rductionde linertie de ce btiment quelle engendrait.

Une nouvelle solution a due tre trouve en sappuyant surles calculs acoustiques et thermiques. Au final, des faux-pla-fonds acoustiques dcolls des cloisons sur 2 ou 3 ctsdans chaque salle ont t choisis.

La qualit de mise en uvre est galement gage de lob-tention des performances acoustiques.

Dans le cadre de la rhabilitation lourde de limmeublede bureaux de SOFILO au centre de Lyon (69), proxi-mit du rseau ferr, une tude a t mene en amontafin de dfinir les performances acoustiques vises etles solutions mettre en uvre au niveau de lisolationet des quipements, pour les atteindre.

Pour les faades, par exemple, de la laine minrale oudes isolants fibreux ont t prconiss.

Lobjectif tait datteindre le niveau trs performant durfrentiel HQE btiment tertiaire.

Dans les btiments BBC, le renforcement de ltanchit lair de lenveloppe conduit un accroissement du risque sa-nitaire li la pollution de lair intrieur.

Si la qualit de lair intrieur est en partie lie lenviron-nement extrieur, elle dpend aussi et surtout de sourcesinternes :

des produits de construction et damnagement intrieur,

des occupants et de leurs activits (bricolage, mnage,),

des quipements techniques (appareils de combus-tion).

Ces sources nombreuses donnent naissance une multitudede polluants en quantits diverses (Composs OrganiquesVolatils COV, particules de matire, monoxyde de carboneCO). Assurer la qualit dair passe en premier lieu par une limi-tation des sources de polluants. Au stade la conception desbtiments, cette proccupation est prise en compte tra-vers le choix des matriaux. Ainsi, dans le rfrentiel rgionalQEB, il est prconis lutilisation :

de bois ne ncessitant pas de traitement ou traits avecdes produits bnficiant de la certification CTB-P+,


de bois agglomrs classs E1 garantissant une faible te-neur en formaldhyde,

de peintures en phase aqueuse pour les murs et plafondsavec un taux de COV < 1 g/l,

de colles de revtement de sol avec le label EMICODEEC1,

de colles, peintures, verniset lasures co-labelliss.

Dans ce mme rfrentiel,lusage de peintures conte-nant des thers de glycol estproscrit.

On peut aussi citer lexem-ple du btiment de bureauxBonne-Energie de LFI Grenoble (38). Pour cetteconstruction, la matriseduvre sest engage :

choisir des peintures,colles et bois labelliss,

demander aux fabricants,en phase APD, les fichesde dclaration environ-nementale et sanitaire(FDES) ou minima lesfiches de donnes de scurit afin de pouvoir retenir lesmatriaux ayant les plus faibles impacts environnemen-taux et sanitaires.

A noter qu partir du 1er janvier 2012 ou du 1er septem-bre 2013 pour les produits dj sur le march, un tique-tage des produits de construction et de dcoration (rev-tement de mur, de sol, peintures et vernis) sur leurs mis-sions de polluants volatils sera obligatoire (dcret du 23 mars2011).

La prsence de polluantsdans lair intrieur est ce-pendant inluctable. En plusde limiter les sources int-rieures de pollution, il est pri-mordial dassurer un renou-vellement dair performantpour vacuer la pollutioncre (voir chapitre Laventilation page 67).

Dans les annes venir, cetteexigence de qualit de lair in-trieur va tre renforcesous limpulsion du Plan Na-tional Sant et Environne-ment. Une surveillance p-riodique des polluants de lairintrieur va, notamment, treimpose dans des lieux ac-cueillant des populations sen-

sibles (crches, coles,). Des valeurs-guides pour les pol-luants les plus nocifs et les plus prsents (formaldhyde, ben-zne) vont tre fixes.

La qualit dair dans les btiments basse consommation est uneproccupation qui alerte le monde mdical.

La pollution de lair intrieur peut tre lorigine de diffrentespathologies : allergies, affections des voies respiratoires, cancers,

Les risques sanitaires sont encore plus importants pour des personnesfragiles (enfants, personnes ges, malades,).

De nouvelles pratiques de conception - Larchitecture bioclimatique - page 16

LARCHITECTURE BIOCLIMATIQUEUn projet ne peut exploiter pleinement son potentiel quesil est en parfaite harmonie avec son environnement.Aussi,une analyse environnementale complte du site, telle que leprvoit le rfrentiel rgio-nal QEB, doit constituer lapremire phase dun projet.Ainsi larchitecte disposerade tous les lments ayant,de faon directe ou indi-recte, un impact sur laconception du btiment.Dslors, en adaptant le projetaux contraintes du site et entirant parti de ses avantages,il aboutira une construc-tion intrinsquement performante.

Prvoir pour mieux concevoir, tel est le principe fonda-mental de la conception bioclimatique.

Ce chapitre, sans tre exhaustif, fournit quelques rgles sim-ples relatives limplantation et la conception bioclima-tique dun projet travers des exemples Rhne-Alpins. Il

faut toutefois toujours garder lesprit que chaque site de parses caractristiques environne-mentales est unique et par suitenon reproductible. Il convientpar consquent de choisir dessolutions architecturales au caspar cas en sinspirant de la d-marche globale dcrite plus loin.

Dans cette perspective dopti-misation de la structure, la si-mulation dynamique nest plus

une option. Elle est indispensable dans une phase de vali-dation des choix architecturaux sur la base de calculs deconsommations et dtudes du confort.

La conception bioclimatique du btimentdoit tre le fruit dune rflexion globale.

Elle doit tenir compte de nombreusescontraintes et potentialits du site pour

aboutir une synthse efficace.

Hakim Hamadou, spcialiste btiment lADEME Rhne-Alpes

LE BTIMENT ET SON ENVIRONNEMENT

Lanalyse environnementale voque prcdemmentconstitue le point de dpart de toute conception biocli-matique. Linfluence sur le projet de cette phase crucialene doit en aucun cas tre minimise.

En effet, lemplacement, lorientation, larchitecture dun b-timent sont immuables.Aussi, afin de ne pas compenser des

faiblesses conceptuelles par des solutions techniques on-reuses, ces points doivent faire lobjet dune attention par-ticulire.

Laboutissement de ce travail de maturation conduira uneminimisation des impacts prsents et futurs du projet surlenvironnement au moindre cot nergtique.

Le choix de limplantation oblige une tude urbanistiquedu site. Ses objectifs sont lidentification desdiffrents moyens de transport en commun,des zones de bruit ainsi que des espacesddis la circulation. La prise en comptede lensemble de ces paramtres m-

nera une dlimitation de zones potentiellement intres-santes. Cette analyse offrira, de plus, la possibilit au ma-tre duvre de limiter les effets des occupants surlenvironnement. Ceci sobtient notamment par une res-triction des dplacements motoriss au profit des modes doux .

Cependant, cette analyse ne suffit pas dterminer un em-placement dfinitif pour la structure. En effet, deux autresfacteurs directement prjudiciables aux performances dubtiment doivent tre examins en mme temps quelorientation voque dans le chapitre suivant :

masques proches et lointains,

exposition aux vents dominants.

Les ombres portes gnres par les masques vont im-pacter sur les apports solaires ainsi que sur le confort vi-suel dont il faudra tout particulirement tenir compte danscertains btiments tels que les coles et les crches. Ilconvient ici de diffrencier les sites construits en milieu ur-bain et plus rural.Tandis que le second cas engendrera desmasques qui seront plutt dordre naturel (montagnes,

Limplantation

Pour de plus amples informations, voir la fiche :Intgrer les exigences nergtiques et de confort ds lesquisse par une

architecture bioclimatique : lexemple de limmeuble de Vnissieux, page 102.

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DE NOUVELLES

PRATIQUES

DE CONCEPTIO

N

page102

Exemple de disposition constructive vis--vis du vent.


vgtation, etc.), le premier cas fera apparatre des com-posantes dues au parc de btiments environnants. Il faudradonc tenir compte des ombres associes la fois auxconstructions contiges et au projet, le but de cette se-conde analyse tant de ne pas pnaliser les performancesdu parc existant.

La prise en considration des vents dominants est gale-ment importante. Si en hiver, le btiment doit tre labridu vent, en t, son exposition doit tre telle quelle favo-

rise la ventilation naturelle nocturne. Attention toutefois la composante acoustique (proximit du trafic arien ouurbain) qui peut remettre en cause le recours la ventila-tion naturelle.

Afin de protger des vents dominants en hiver la mater-nelle du groupe scolaire de Monnetier Mornex (74), sanspour autant nuire la vue sur la valle depuis les salles declasse, larchitecte de ce site a trouv une solution origi-nale (voir encadr ci-aprs).

De nombreux ouvrages sur la conception bioclimatique re-commandent une orientation principale nord-sud du bti-ment. En effet, lun des objectifs dune constructionbioclimatique consiste maximiser les apports solaires enhiver et les minimiser en t.

Dans cette perspective, un vitrage orient plein sud auratoujours un bilan positif. Ce constat rsulte du comporte-ment du vitrage suivant cette exposition : valorisation op-timale des apports solaires en hiver et autoprotection du vitrage en t, compte-tenu de lorbite znithale ouquasi-znithale du soleil.

Il convient, en revanche, de limiter au maximum la surfaceexpose au nord, o les vitrages ne seront que des surfacesdperditives.

De plus, il est indispensable de limiter les surfaces vitresvers lest et vers louest. En effet, les vitrages exposs de lasorte transmettent plus dapports en t quen hiver. Dslors, ils seront, en labsence de dispositifs de protection so-laire ddis, la source dinconforts en priode estivale.

Cependant, lorientation thorique nord-sud du btimentne doit pas constituer un postulat dans tous les cas. Ainsi,

il faut tendre vers un optimum incluant diffrentescontraintes, pour la plupart dj voques :

exposition limite aux nuisances sonores,

masques proches et lointains faibles,

prise en compte des circulations existantes,

exposition aux vents favorables (protection des ventsdhiver ventuellement par limplantation de barriresvgtales et ouverture aux vents dt),

unit architecturale prserver au niveau du site,

gomtrie du terrain (caractristiques naturelles du site,espace disponible suivant les diffrentes orientations),

confort visuel (plus particulirement pour les structuresdestines accueillir du public telles que les coles).

Ces dernires, difficilement conciliables, dboucheront surun compromis. Ds lors, il nest pas rare que lorientationprincipale thorique nord-sud ne soit pas la plus avanta-geuse.

Cest ce quillustre lexemple de lhtel du lac de S.C.S.P. St Priest (69) ci-aprs.

Lexemple de lcole de Monnetier Mornex

En se positionnant en coupe-vent, lcole lmentaire de Monnetier Mornex vient protger lamaternelle qui lui est accole. En outre, grce la cration dune zone tampon, les pertes au ni-veau de ce premier btiment sont limites. Il sagit l dune solution constructive parmi tantdautres pour rduire les consommations et linconfort.

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Lorientation


Lexemple de lhtel du lac

Pour lhtel du lac, dans un souci dintgrationurbaine, de rponse aux obligations gom-triques du terrain et de cohrence du projetavec des prestations rsolument haut degamme, une orientation principale nord/est-sud/ouest des faades a t choisie. Non opti-male en t du fait dun risque de surchauffe,elle a due tre compense.Ainsi, des dispositifs efficaces de protection so-laire ont t installs suivant ces orientations. Dautre part, les surfaces vitres comportentdes vitrages de contrle solaire et sont limi-tes, en particulier dans les chambres gnra-lement inoccupes la journe. Pour ceschambres, un rapport surface vitre/surfacehabitable de 15% a t adopt. Tous ces choix ont t valids par des simula-tions thermiques dynamiques. Lorientation principale de lhtel est nord/est-sud/ouest.

Larchitecture

La composante architecturale dun projet est conditionnepar sa destination, le confort visuel jouant un rle majeurdans tous les locaux destins laccueil de personnes.

Dautres contraintes sont galement considrer, commencer par la compacit.Elle se dfinit comme le rapport entre lasurface de lenveloppe et son volume.

Ainsi, en vitant les formes complexes, les surfaces dper-ditives dun btiment sont minimises. Toutefois, cettestructure performante ne doit pas tre obtenue au dtri-ment de larchitecture. Si une certaine sobrit architectu-rale doit tre maintenue, cela ne conduit pas construiredes botes chaussures , expression souvent associe larchitecture des btiments performants.

Dautre part, il est essentiel que la forme retenue sintgreparfaitement au paysage urbain ou priurbain environnant.

Ainsi, un compromis architecture/performances est trou-

ver et ne peut tre tabli que sur la base dun dialogueentre bureau dtudes et architecte. Cest ce quillustrelexemple du btiment dhabitation de la Petite Chartreusede Pluralis la Terrasse (38) prsent ci-aprs.

Pour de plus amples informations, voir la fiche :La performance nergtique constitue-t-elle un frein la cration

architecturale ? Rponse travers trois exemples, page 112.

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DE NOUVELLES

PRATIQUES

DE CONCEPTIO

N

PhotoRonanKerloch

page112

Lexemple de La Petite Chartreuse

Pour optimiser la compacit du btiment de la Ter-rasse, le projet de dpart comportait un seul bloc de6 logements. Finalement, dans un souci dintgrationau site et pour des raisons lies au choix du mode dechauffage (individualis au lieu de collectif), il a tdcid de scinder le projet en deux blocs accueillant2 et 4 logements. Cependant, ce choix na pas d-grad de faon significative la compacit qui restecorrecte.

Lintgration paysagre a conditionn le nombre de btiment.

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LA CONCEPTION DU BTIMENT

Lexemple de La Petite Chartreuse

Sur le site de la Terrasse, un espace tampon a tcr au niveau de la toiture. Le dispositif mis en place,appel toiture froide , est simple. Il sagit dun es-pace sous toiture non isol au niveau des pans etdont le plancher est recouvert par 40 cm de fibre debois faible densit. En nemmagasinant pas la chaleur estivale et en vi-tant sa transmission vers les tages infrieurs, un vo-lume tampon est cr. Cet espace est aussi utile en hiver puisquil permetde minimiser les dperditions, la temprature soustoiture tant plus leve que la temprature ext-rieure. Exemple avec un volume tampon au dessus des logements.

Limplantation et la forme du btiment tant esquisses, il reste dfinir lamnagement des espaces et les modes constructifs.

Gestion de lespace et solutions architecturales vocation passive

Choix du mode constructif

Grer lespace, cest rpartir les pices en fonction de leurusage. Ainsi :

le sjour et les pices de vie sont gnralement orien-tes plein sud,

les chambres lest,

la cuisine, lentre, les pices de services au nord et louest.

Ces rgles peuvent tre aussi dclines aux btiments ter-tiaires, le sige social de la SOREA St Julien-Montdenis(73) en est un exemple. Dans ce btiment de bureaux, leslocaux peu ou non occups (garages, chaufferie,) ont tplacs au nord et les bureaux au sud.

A linstar de lorientation du btiment, lorganisation de les-pace sloigne parfois, pour des raisons pratiques, des pr-conisations thoriques. Cependant, cela ne doit pasconstituer un frein au projet. Il est en effet toujours possi-ble de saccommoder des contraintes du site.

Si celles-ci savraient nanmoins trop importantes deux

solutions palliatives existent : le zonage ou la cration dunespace tampon. Ces deux concepts partagent le mme ob-jectif : le dcouplage thermique du btiment vis--vis dessollicitations externes, par dphasage, permettant la cra-tion dambiances aux spcificits marques. La seule diff-rence rside dans la mise en pratique de ce prcepte.

Tandis que le zonage, bas sur un principe de cloisonne-ment des ambiances, utilise des pices occupation passa-gre (salle de bains, WC, dbarras, etc.) pour dphaser lesapports solaires, un espace tampon quant lui est, en g-nral, une pice part entire spcialement conue ceteffet. Il sagit la plupart du temps dune vranda directe-ment intgre au volume habitable, en opposition une im-plantation en extension de faade. Celle-ci capte, grce sa large surface vitre, lnergie solaire pendant la journeet la restitue la nuit du fait dun dphasage induit par des pa-rois lourdes. Cependant, dautres solutions, la finalit si-milaire, existent, comme par exemple, celle mise en uvre la Terrasse (voir encadr ci-dessous).

Le choix dun mode constructif, pour minimiser limpactnergtique, doit prendre en compte :

les impratifs de confort dt,

la proximit dapprovisionnement des matriaux.

Le choix dune inertie lgre, de type ossature bois, peutsavrer pnalisante en priode estivale. La rpercussion

des apports tant immdiate et non amortie, des temp-ratures leves peuvent tre atteintes au cours de la jour-ne. De ce fait, bien que la rpartition prime sur lalocalisation de linertie au niveau des parois, les maisons ossature bois disposent dordinaire de planchers ou de re-fends lourds propices au stockage. Cest ce quillustre par-faitement la structure adopte pour la cration du sigesocial de SOREA (voir encadr ci-aprs).

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Disposer dune inertie importante estncessaire mais non suffisant vis--visdu confort dt. Sans protections so-laires efficaces et en labsence de venti-lation nocturne, le btiment serasoumis des surchauffes importantes.En effet, il ne pourra pas absorber lesapports au cours de squences canicu-laires, ces derniers nayant pas t va-cus pralablement.

La zone de bruit sera, dans un telcontexte, tudier de prs, cette der-nire tant susceptible de limiter, voirede condamner la ventilation par les ou-vrants.

Enfin, il convient dajouter une compo-sante environnementale lensembledes choix faits. Ainsi, dans un souci decohrence du projet, il est essentiel de slectionner desmatriaux faible impact environnemental souvent fortespcificit rgionale, afin de limiter les consommations

dnergie lies la construction du bti.

Penser globalement pour agir localement, cest aussi celalarchitecture bioclimatique.

Lexemple du sige social de la SOREA

Quelques rgles de conception bioclimatique, pour satisfaire les exigences deconfort et de rduction des besoins nergtiques

Linertie lgre de lafaade en ossaturebois du btiment debureaux de laSOREA est com-pense par unnoyau en bton(planchers, plafondset murs de refend)permettant unstockage importantdes apports solaires.

Exemple de construction bois

Une construction performante thermiquement doit tre agrable vivre quelles que soient les saisons. Ainsi,quelques rgles simples de conception bioclimatique, visant garantir un confort des occupants tout au longde lanne, tout en minimisant les consommations nergtiques, sont rcapitules ci-aprs :

Limiter le rapport surface vitre sur surface utile :- Valeur de 1/6 20 % pour lhabitat et les btiments tertiaires. - Trouver un compromis entre confort visuel et confort thermique notamment pour les crches, les

coles,

Maximiser les apports solaires en hiver et les minimiser en t : - Privilgier une orientation sud des vitrages.- Rduire la part de surface vitre au nord.- Limiter les vitrages louest et lest en privilgiant cette dernire orientation moins pnalisante pour

le confort estival.

Choisir des protections solaires adaptes aux orientations des faades du btiment : - Casquettes au sud. - Brise-soleil lames orientables ou disposi

Documents

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