vendredi 8 août 2008

Les énergies renouvelables

L’un des enjeux majeurs d’une construction bioclimatique est de tirer le profit maximum des sources d’énergie renouvelables afin de réduire la consommation en énergie primaire (électricité, gaz, fuel). A noter d’ailleurs qu’il ne s’agit pas d’énergies primaires mais plutôt d’énergies finales, c’est à dire directement utilisables par le consommateur. Conventionnellement on entend par énergies primaires, celles présentes à l’état brut sur notre planète (pétrole brut, gaz naturel brut, uranium, hydraulique…). L’électricité ne peut en aucun cas être considérée comme une énergie primaire. Fermons la parenthèse.

Les énergies renouvelables sont, par ordre décroissant en terme de consommation, les suivantes :
1- la biomasse
2- l’énergie hydraulique
3- l’énergie géothermique et aérothermique
4- l’énergie solaire (thermique et photovoltaïque)
5- l’énergie éolienne

Au niveau des particuliers, toutes ces énergies sont disponibles (on peut faire de l’hydraulique si on a la chance d’avoir un ruisseau qui passe dans son jardin). Certaines sont utilisables directement (le bois par exemple), d’autres ont besoin d’être transformées (hydraulique, éolien, photovoltaïque) et d’autres enfin nécessitent d’être conditionnées (solaire thermique, géothermie).

Dans le cas de notre projet, nous avons retenu 2 sources principales d’énergie, à savoir le bois et le solaire thermique. Le bois (sous forme de granulés) s’est rapidement imposé car il existe dans notre région des entreprises qui rachètent le bois de taille et de coupe aux agriculteurs du coin et les transforment en briques ou en granulés. Ensuite le solaire thermique nous est aussi apparu comme une évidence car la technologie est désormais mature et c’est une énergie entièrement gratuite (hormis l’investissement initial) et disponible tous les jours (les journées sans soleil sont rares par chez nous, les journées sans pluie aussi d’ailleurs).

Pour le bois, j’ai finalement retenu la solution du poêle, alors que je m’étais orienté initialement vers une chaudière. Plusieurs raisons à cela :
- premièrement, l’option « chaudière + solaire » m’est vite apparue surdimensionnée. Pour le complément chauffage et eau chaude sanitaire, j’ai besoin de 10 kW. Un poêle suffit largement, à condition de pouvoir le raccorder au ballon d’eau chaude (on parle alors de thermo- poêle ou de poêle - chaudière),
- deuxièmement, le poêle procure le « plaisir du feu » au contraire de la chaudière,
- troisièmement, j’ai trouvé un modèle qui permet une alimentation automatique en granulés de bois à partir d’un stock situé soit en sous-sol soit dans un appentis.

En ce qui concerne le solaire, il existe de multiples possibilités pour utiliser cette énergie gratuite et inépuisable. Il y a d’abord les capteurs thermiques à eau, utilisés soit pour la production d’eau chaude sanitaire (chauffe-eau solaire individuel ou CESI) soit pour la production d’ECS et le chauffage. On parle alors de Systèmes Solaires Combinés (SSC). Suivant les régions et la taille de la construction, un SSC peut couvrir de 30 à 70% des besoins en eau chaude et en chauffage. En Basse Normandie, cette proportion s’établit entre 35 et 45%. Avec 16 m2 de panneaux solaires, le calcul théorique de l’autonomie solaire me conduit à une valeur de 43%. Selon le programme d’évaluation des SSC réalisé par l’ADEME en 2006, le système le plus performant semble être le Plancher Solaire Direct (PSD) proposé par la société Clipsol. Ce système donne la possibilité d’alimenter directement le plancher chauffant avec le fluide caloporteur provenant des capteurs solaires.

lundi 4 août 2008

Le bilan thermique (suite)

Passons maintenant aux apports thermiques afin de boucler le bilan. Attention il s’agit ici uniquement des apports thermiques liés au chauffage de la maison, et non ceux nécessaires au chauffage de l’eau chaude sanitaire (ECS). On s’intéressera à ces derniers lors du calcul de la consommation d’énergie primaire (Cep).

Les apports thermiques pris en compte dans le calcul sont les suivants :

- les apports internes :

1) la chaleur humaine : eh oui ! Ce n’est pas négligeable. On considère en général qu’un adulte dégage 120 W et un enfant 90 W. Pour une famille de 4 personnes (2 adultes + 2 enfants), dont le temps moyen de présence à la maison est de 16 h, la quantité d‘énergie produite est de 6,7 kWh par jour.
2) la cuisson : environ 4 kWh par jour
3) l’électroménager : environ 3 kWh par jour
4) l’électronique (chaîne HiFi, TV, lecteur DVD, PC, laptop…) : environ 1 kWh par jour
5) l’éclairage : environ 1 kWh par jour

- les apports solaires passifs :
1) le vitrage
2) la serre
3) les capteurs solaires (à air)

- les apports liés au renouvellement d’air :
1) la VMC double flux
2) le puits canadien (PC)
3) le tunnel a galets

- les apports du système de chauffage (chaudière, poêle)

Pour calculer les apports solaires passifs, il faut connaître les valeurs d’irradiation solaire qui dépendent principalement de l’insolation, cette dernière variant avec les saisons. Le tableau suivant est montré à titre indicatif pour les zones climatiques H1, H2 et H3 (découpage retenu dans la RT 2000).


Il est néanmoins possible d’obtenir des données locales plus précises, par exemple ici.
Les apports liés au renouvellement d’air seront détaillés dans un prochain message.

On boucle le bilan énergétique en faisant la différence entre les pertes totales maximales observées en hiver (cf. précédent message) et les apports thermiques internes et d’origine renouvelable (Solaire, PC,…). Vous obtenez ainsi la quantité d‘énergie maximale que votre chaudière ou votre poêle devra fournir pour maintenir la maison à la température voulue. Attention, la puissance de la chaudière devra également tenir compte de la production d’eau chaude sanitaire.

dimanche 3 août 2008

Le bilan thermique

Pour pouvoir calculer le bilan thermique de la maison, il faut déterminer les 2 composantes suivantes :
- les pertes thermiques (à travers les murs, la toiture, les fenêtres, les portes, etc.)
- les apports thermiques (solaires thermiques, chauffage, puits canadien…)

Les pertes thermiques peuvent se calculer assez simplement, sachant que dans un premier temps il n’est pas nécessaire d’obtenir des résultats très précis. Ce calcul va surtout permettre de vérifier l’homogénéité de la construction de sorte que les pertes observées soient du même ordre de grandeur. En effet, rien ne sert de mettre le paquet sur l’isolation des murs par exemple si les menuiseries extérieures sont de vrais paniers percés. A propos des menuiseries extérieures, il faut faire attention a bien distinguer les performances du vitrage d’une part (caractérisées par le coefficient de transfert thermique Ug) et celle du châssis d’autre part (coefficient Uw). A partir d’une certaine qualité de vitrage (double vitrage a isolation renforce et a lame argon), c’est bien souvent le châssis qui pose problème. Il faut alors regarder en détail ce que proposent les fabricants de fenêtres (nombre de chambres d’isolation, nombre de joints).

Le calcul des pertes thermiques doit porter sur les points suivants :
1- pertes par renouvellement d’air
2- pertes par les murs
3- pertes par les surfaces vitrées (fenêtres, portes fenêtres, serre)
4- pertes par les portes
5- pertes par le toit
6- pertes par le sol

Pour chaque terme caractérisant l’échange de chaleur au travers d’une paroi, les pertes thermiques se calculent de la manière suivante :
P = l / e . S . DT
Ou :
- l (lambda) est la conductivité thermique du matériau considéré
- e est l’épaisseur de ce même matériau
- S est la surface d’échange
- DT est l’écart de température de part de d’autre de la paroi (exprimé en K ou en °C). Pour que le calcul soit dimensionnant, il faut considérer la température extérieure minimale observée en hiver.

Pour les parois composites (succession de plusieurs matériaux différents), il faut calculer la conductivité équivalente de la manière suivante : 1/leq = 1/l1 +1/l2 + … + 1/ln
Ou l1, l2, …., ln sont les conductivités des n matériaux constituant la paroi.

Pour les pertes par renouvellement d’air : P = Q . rho . Cp . DT
Ou :
Q = débit d'air extrait
rho = masse volumique air sec (1.2 kg/m3 à 20°C et à la pression atmosphérique)
Cp = capacité calorifique de l'air (1000 J/kg/K à 20°C et à la pression atmosphérique)

On peut alors en déduire les pertes totales de la maison en faisant la somme des pertes précédemment calculées. Ce résultat (exprimé en Watt) permet alors de calculer le coefficient volumique d’échange de la maison (en W/m3/°C). Cette grandeur est parfois utilisée pour classifier les constructions (passive, bioclimatique, classique).

On peut également calculer la grandeur Ubat, qui est en quelque sorte le coefficient d’échange moyen de la maison : Ubat = Pertes totales / Somme des surfaces / DT (en supposant que le même écart de température soit utilisé pour toutes les pertes, ce qui n’est pas toujours le cas). Ubat est utile pour savoir si la construction est conforme à la RT2005 (Réglementation Thermique).

samedi 2 août 2008

Le début du projet

L’année qui vient de s’écouler a été essentiellement consacrée à la rédaction d’un cahier des charges qui a pour objectif de définir aussi précisément que possible les caractéristiques techniques de la maison. La plupart des choix ont été faits après une analyse aussi approfondie que possible des différentes options disponibles. Il ne faut pas sous-estimer l’importance de cette étape, même si elle peut paraitre un peu fastidieuse (1 an c’est long), car une fois que le projet est sur de bons rails, il sera plus facile à mener à son terme et en évitant les choix tardifs, on évite aussi des surcoûts.

Quand on commence à s’intéresser au bioclimatique, on est vite submergé par des montagnes d’informations, parfois contradictoires et en tout cas rarement synthétiques. Il faut du temps pour digérer tout ça et se faire sa propre idée. De plus, on a tendance au début à regarder uniquement les aspects techniques et on retient les solutions les plus performantes. Oui, mais à quel prix ? Ce qu’on a alors en tête ressemble à une Ferrari et il faut vite revenir à des concepts plus réalistes et réalisables.

La meilleure ligne de conduite consiste à estimer le budget global de la maison et à le comparer la limite supérieure de votre capacité d’investissement. Pour faire cette estimation, on peut partir du prix moyen au m2 d’une construction traditionnelle et ajouter le surcoût lié d’une part à l’utilisation de technologies spécifiques (panneaux solaires thermiques ou photovoltaïques, système de récupération d’eau de pluie, recours à des matériaux naturels encore peu distribués) et d’autre part à l’optimisation de technologies existantes (vitrage à isolation renforcée, chaudières ou poêles à haut rendement). Il ne faut pas sous-estimer le fait qu’il existe encore peu de professionnels compétents et compétitifs. A titre d’exemple, je suis parti sur une base de 1200 euros HT / m2 pour le traditionnel et j’arrive à un surcoût de 15%, sachant qu’il ne s’agit pas d’auto-construction et qu’il faut en plus ajouter les prestations de l’architecte. Pas toujours facile de trouver des tarifs dignes de confiance, les professionnels du bâtiment ne faisant pas preuve d’une grande transparence (à moins de demander un devis, mais ça suppose d’être déjà en phase de consultation et donc d’avoir « figé » les choix de réalisation).

Parmi les sources d’informations, on trouvera des livres, des revues spécialisées et bien sûr le web, avec en particulier des forums passionnants sur les sites de Futura-Sciences ou d’Econologie. Ne pas hésiter à contacter les Espaces Info Energie de l'ADEME présents dans chaque région ainsi que les associations locales (si vous avez la chance d’en avoir prés de chez vous).

vendredi 1 août 2008

Allez, c'est parti...

Bienvenue dans ce blog qui a pour objectif principal de suivre au jour le jour l'évolution de notre projet de construction de maison. Banal, me direz vous, mais bon c'est une maison un peu spéciale, donc on a pensé que ça pourrait intéresser certains de savoir comment ça se passe concrètement.

Nous avons décidé de construire une maison bioclimatique parce que, comme beaucoup de nos congénères, nous avons le soucis de préserver les ressources énergétiques de notre planète et de laisser à nos enfants et petits enfants un cadre de vie pas trop détérioré. Il y a de nombreuses manières de lutter pour la protection de notre environnement, nous avons choisi celle là parce qu’elle coïncidait avec nos projets personnels. On fait gaffe aussi à nos modes de transports (vive le vélo !!!), aux produits qu’on utilise au quotidien (Mimi vous fera volontiers un topo sur les noix de lavage) et un peu à ce qu’on mange (mais rarement à ce qu’on boit…).

Mais revenons à nos moutons (non, on n’en a pas).

Le projet a démarré dans nos têtes il y a un peu plus d’un an et il se concrétise aujourd’hui par un terrain (réservé mais pas encore acheté), un cahier des charges assez précis et quelques plans dont l’unique objectif est de permettre de faire des calculs thermiques. Car, autant le savoir tout de suite, la conception de ce type de maison passe nécessairement par des calculs (pas trop compliqués heureusement) de sorte à tirer le meilleur parti des apports naturels extérieurs (le soleil, le vent, le sol, l’eau) et à limiter les déperditions de chaleur. Que les cancres en mathématiques se rassurent, il existe des bureaux d ‘études qui pourront, moyennant quelques deniers, vous dimensionner tout bien comme il faut. De toute façon, si vous voulez labelliser votre maison (Effinergie par exemple), il faudra passer par eux.

Ah, autre point important, la future maison nous permettra de créer 2 chambres d’hôtes familiales (2 adultes avec 2 enfants par chambre). Là, c’est Mimi qui va assurer l’exploitation, moi je me contente de la maîtrise d’ouvrage. Ceci dit, les chambres d’hôtes compliquent un peu la conception de la maison, car l’une des règles de base du bioclimatisme est d’augmenter la compacité des constructions de sorte à limiter les pertes thermiques par les parois en contact avec l’extérieur (ou en d’autres termes augmenter le rapport volume / surface). Ceci nous a donc amené à intégrer les chambres dans l’habitation, tout en essayant de préserver notre intimité et celle de nos hôtes. La solution qu’on a retenue consiste à créer un espace tampon entre la partie privative de la maison et les chambres d’hôtes. Cet espace est constitué d’une serre bioclimatique, nom consacré pour ce qui est en fait une véranda intégrée (dès la conception) au bâti principal. La serre nous permettra donc de servir le petit déjeuner dans un cadre agréable, mais elle jouera surtout un rôle essentiel pour la ventilation et le chauffage de la maison. J’y reviendrai un peu plus tard. Pour en finir avec les chambres d’hôtes, j’ajouterai qu’on y voit un petit côté pédagogique et incitatif, dans la mesure où on pourra partager notre expérience avec des personnes qui n’ont pas encore franchi le pas de la construction écologique. Peut être allons-nous aussi contribuer au développement de l’éco-tourisme dans notre belle région ?

Allez, une petite photo pour aérer un peu tout ça.

Elle est prise du terrain, et comme vous pouvez le constater, il y a la mer en face (plein est). Mais ce n’est pas la seule raison de notre choix, car il y avait également un impératif incontournable : pouvoir orienter la serre et les ouvertures principales de la maison vers le sud, sans être gêné par un immeuble de 5 étages, ceci afin de profiter au mieux des apports solaires (si, si, même en Normandie il y a du soleil).




Le terrain est situé dans un lotissement à la périphérie d’une ville, ce qui peut paraître un peu surprenant pour y implanter des chambres d’hôtes. La campagne, c’est beau, calme et reposant mais c’est surtout loin de tout. Ou est l’écologie lorsqu’on passe ses journées en voiture pour aller faire les courses, emmener les enfants à l’école ou à leurs activités extrascolaires, aller au restaurant, etc. ?

A côté du terrain, au sud, il y aura un espace vert, donc pas de construction, ce qui nous garantit l’accès au soleil ! Côté mer, des maisons ont été récemment construites en contrebas, la vue devrait rester imprenable pour les 20 ou 30 années à venir. Le terrain est en pente, ce qui risque de compliquer un peu la conception, mais ça laissera plus de possibilités à l’architecte pour exprimer son talent.