cndb-basse-consommation

cndb-basse-consommation
A v r i l
2 0 0 9
LES ESSENTIELS DU
N°6
BÂTIMENTS BOIS BASSE
CONSOMMATION ET PASSIFS
ÉDITO
“Vivant”, “chaleureux”, “naturel”, autant de
qualificatifs associés au bois, matériau tendance
qui revient en force sur le devant de la scène.
Cette impulsion prend toute son importance à
l’heure où les nouveaux enjeux énergétiques et
environnementaux, liés à une volonté d’appliquer
le concept de développement durable au bâtiment, nécessitent de reconsidérer l’acte de
construire.
La collection “Les Essentiels du Bois” s’adresse
à tous les acteurs de la construction : maîtres
d’ouvrage, architectes, bureaux d’études, entreprises, économistes… Ce guide “Bâtiments bois
basse consommation et passifs” démontre
comment les solutions constructives en bois,
systèmes déjà par nature peu déperditifs,
permettent d’anticiper les nouvelles exigences
de demain. Il détaille également les précautions à
prendre pour concilier confort d’hiver, confort
d’été et économies d’énergie. Les réalisations
présentées sont autant de preuves que les
constructions en bois offrent la possibilité d’atteindre de très hautes performances énergétiques.
Construction durable en bois, résistance au feu,
confort acoustique et revêtements extérieurs
sont les thèmes explorés dans chacun des autres
guides pratiques avec schémas, exemples et
témoignages à l’appui.
Bonne lecture !
Jean-Vincent Boussiquet Jan Söderlind
Président du CNDB
Directeur du programme
international Skogsindustrierna
Face aux enjeux d’un monde en perpétuel mouvement, mettre en place les
modalités d’un développement à la fois performant sur le plan économique, responsable sur le plan social et respectueux de notre environnement est un défi
qui doit être relevé. Le bâtiment en est un levier important.
En France, le bâtiment représente 40 % de
l’énergie finale totale consommée et 25 % des
émissions nationales de CO2 (1). Les débats du
Grenelle de l'Environnement ont abouti à
l'adoption par le Sénat de la loi Grenelle 1 en
février 2009.
Cette nouvelle loi stipule que toutes les
constructions neuves faisant l’objet d’une
demande de permis de construire, déposée à
compter de la fin 2012, devront présenter une
consommation d’énergie primaire(2) inférieure à
50 kWhep/m²SHON/an en moyenne. Cette même
règle s’applique dès la fin 2010 pour les bâtiments publics et tertiaires. Dès 2020, les
constructions neuves devront présenter une
consommation d’énergie primaire inférieure à la
quantité d’énergie renouvelable produite in situ.
Pages 6-7
Performance énergétique,
un enjeu de la filière
Page 3
Les principales exigences
de la RT 2005
Les labels de la performance
énergétique
Page 4
En France…
Page 5
LES ESSENTIELS DU
Numéro 6 - Avril 2009
Le défi est énorme et ne pourra être relevé que
si les acteurs font de la construction une
démarche intégrée et globale. Les professionnels
de ce secteur doivent se former aux techniques
nouvelles de performance énergétique et changer
les pratiques actuelles.
Pour les systèmes constructifs bois il s’agit
d’une opportunité de développement sans
précédent : le matériau bois a la capacité de
stocker du carbone, de se substituer à des matériaux énergivores et il est incontournable pour
élaborer des systèmes constructifs performants.
Approche et conception
globale pour rendre
un bâtiment performant
Pages 8-9
Comment évaluer l’isolation
d’une paroi ?
Pages 10-11-12 -13
Solutions constructives bois
pour des bâtiments basse
consommation et passifs
Étanchéité à l’air
des bâtiments bois
Page 14
Un système continu
indispensable…
Page 15
Principaux points de fuite
Page 16
Démarche à suivre…
Page 17
Le test d’infiltrométrie
…et à l’étranger
Enfin, pour le parc existant, la consommation
d’énergie primaire devra être réduite de 38 %
d’ici 2020 avec l’objectif de rénover 400 000
logements chaque année à compter de 2013.
(1) Source : Grenelle de l’Environnement
(2) Énergie primaire : C'est la première forme de l'énergie directement disponible dans la nature : bois,
charbon, gaz naturel, pétrole, vent, rayonnement solaire, énergie hydraulique, géothermique…
SOMMAIRE
Page 2
PERFORMANCE ÉNERGÉTIQUE,
UN ENJEU DE LA FILIÈRE
Page 18
Le confort d’été
Analyse de cycle de vie
Pages 19
Les constructions bois
Pages 20-21
Exemple du Green-Office
Pages 22-26
Exemples de réalisations
Pages 27
Logiciels
En savoir +
LES PRINCIPALES EXIGENCES
DE LA RT 2005
La réglementation thermique française RT2005 impose une performance thermique minimale dans les bâtiments neufs ou
rénovés et définit une méthode de calcul des consommations énergétiques. Au vue de l’urgence environnementale actuelle,
il est nécessaire d’aller bien au-delà de ces exigences minimales.
Bâtiments neufs
La réglementation thermique française RT2005
s'applique aux bâtiments neufs résidentiels et
tertiaires depuis le 1er septembre 2006.
Cette réglementation se focalise sur les économies
d’énergies et le confort d’été, en évaluant le
résultat et en laissant donc libre le concepteur de
trouver la solution adéquate en terme d’isolation,
d’équipements, etc, tout en respectant les gardefous imposés.
du bâtiment, incluant en plus les auxiliaires, et
l’éclairage dans le cas d'un bâtiment tertiaire,
est inférieure à la consommation de référence
de ce bâtiment (Cepréf, en kWhep/m²SHON/an) ;
• la température intérieure conventionnelle
atteinte en été est inférieure à la température
de référence ;
• les gardes-fous sont respectés pour l’isolation,
les déperditions par ponts thermiques, la ventilation,
le système de chauffage, etc.
Une étude thermique réglementaire doit être
effectuée sur les bâtiments neufs afin d’assurer
que :
• la consommation d'énergie des bâtiments pour
le chauffage, le refroidissement et l'eau chaude
sanitaire est inférieure à une valeur limite qui
dépend du type de chauffage et du climat
(découpe de la France en 8 zones climatiques) ;
et la consommation globale d'énergie primaire
Depuis le 1er janvier 2008, le maître d'ouvrage
d'une opération de construction de surface hors
œuvre nette supérieure à 1 000 m² doit réaliser,
avant le dépôt du permis de construire, une
étude de faisabilité technique et économique
des diverses solutions d'approvisionnement en
énergie du bâtiment. Cette mesure est destinée à
favoriser le recours aux énergies renouvelables et
aux systèmes les plus performants.
Bâtiments existants
Lorsque des travaux de rénovation visant à
améliorer la performance énergétique sont entrepris
par le maître d’ouvrage sur un bâtiment existant
résidentiel ou tertiaire, une réglementation
thermique s’applique également.
Les mesures réglementaires sont différentes
selon l'importance des travaux entrepris par le
maître d'ouvrage :
• pour les rénovations lourdes de bâtiments de plus
de 1 000 m², achevés après 1948, la
réglementation définit un objectif de performance
globale pour le bâtiment rénové et une étude de
faisabilité doit être réalisée ;
• pour tous les autres cas de rénovation, la
réglementation définit une performance minimale
à atteindre pour l'élément remplacé ou installé.
© Proclima
Pour une réussite du projet, les professionnels
doivent se concerter le plus en amont possible
et élaborer des solutions globales.
2-3
LES LABELS
DE LA PERFORMANCE ÉNERGÉTIQUE
EN FRANCE…
Si la réglementation thermique française contraint la conception ou la rénovation des bâtiments à répondre à un objectif
de performance énergétique, certains labels permettent d'entreprendre une démarche encore plus poussée. C'est le
cas du label BBC…
Les différents niveaux de label énergétique
expliqués dans le tableau ci-dessous sont
délivrés par des organismes privés (Promotelec,
Cerqual, Cequami, Certivea…) ayant passé une
convention spéciale avec le ministère en charge
de la construction, et sont associés à une certification plus large portant sur la sécurité, la
durabilité et les conditions d'exploitation des
installations de chauffage, de production d'eau
chaude sanitaire, de climatisation et d'éclairage
ou encore sur la qualité globale du bâtiment.
D’autres labels de performance énergétique
émergent en France, en déclinaison de ceux exis-
tants dans les pays frontaliers, comme Minergie
ou encore le standard passif (cf. page 5).
Différentes aides pour favoriser la construction
de ces bâtiments performants sont mises en
place ou sont en cours, comme :
• un bonus de 20 % sur le COS (coefficient d’occupation des sols) ;
• des subventions lors d’appels à projet de la
part des régions ou de certains organismes (cf.
page 27) :
- une subvention d’environ 70 % des études
ou diagnostics thermiques (hors étude
réglementaire), ou d’une mission
d’Assistance à Maîtrise d’Ouvrage (avec
NIVEAUX DE BASE QUI TENDENT À DISPARAÎTRE
(*)
ACTUELLEMENT
des assiettes maximum selon le type de
bâtiment);
- une aide à l’investissement: de 30 à 80 €/m²
de surface habitable selon la typologie du
bâtiment;
- ou, dans d’autres cas, une prise en charge de
40 à 50 % des surinvestissements (avec plafond) par rapport à un bâtiment conventionnel RT2005;
- un suivi des performances sur deux ans peut
également être réalisé.
• des prêts bonifiés de la part des banques aux
particuliers pour un logement neuf performant ou
des travaux de rénovation portant sur l’isolation.
À VENIR
(**)
HPE = RT2005 – 10 %
THPE = RT 2005 – 20 %
BEPAS (bâtiment passif) : consommation chauffage
< 15 kWh/m²/an (m² de surface habitable)
HPE EnR(***) = HPE + énergies renouvelables
THPE EnR = RT2005 – 30 %
+ énergies renouvelables
BEPOS (bâtiment à énergie positive) =
BEPAS + production d’énergie
BBC-Effinergie :
50 kWhep/m²SHON/an
(*) Haute performance energétique
(**) Trés haute performance energétique
(***) Haute performance energétique et énergies renouvelables
Il coexiste encore différents niveaux pour les labels énergétiques, mais à terme cela
devrait se recentrer sur les bâtiments basse consommation et passifs.
a x (b + c)
a
Consommation de référence
Consommation de tous les usages : chauffage,
refroidissement, production d'ECS, ventilation
et éclairage, hors usage domestique
en kWhep/m²SHON/an
en énergie primaire
Résidentiel neuf
50 kWhep/m²SHON/an
b
c
Coefficient selon la zone climatique
Coefficient selon l’altitude du projet
1,3
< 400 m : 0
400 m - 800 m : 0,1
> 800 m : 0,2
1,3
1,1
1
1,2
0,9
0,9
0,8
Résidentiel rénové
80 kWhep/m²SHON/an
Tertiaire : performance énergétique améliorée d'au moins 50 % pour les bâtiments neufs et 40 % pour la rénovation par rapport à la performance
réglementaire
Le niveau exigé par le label BBC-Effinergie se décline selon la typologie du bâtiment, les zones climatiques et l'altitude. Exemple : un bâtiment résidentiel neuf situé à Rennes
ne doit pas dépasser 55 kWh d’énergie primaire par m2 de SHON par an : 50 x (1,1 + 0) = 55.
LES ESSENTIELS DU
Numéro 6 - Avril 2009
LES LABELS
DE LA PERFORMANCE ÉNERGÉTIQUE
… ET À L’ÉTRANGER
Les labels portant sur la performance énergétique sont développés depuis de nombreuses années dans des pays
frontaliers : Minergie et Minergie P en Suisse ou Passivhaus en Allemagne(1). Ces certifications s’élargissent aujourd’hui
pour prendre en compte d’autres critères tels que l’énergie grise des matériaux ou la qualité de l’air intérieur, par
exemple Minergie Eco (cf. page 20). Celles-ci se développent également en France.
Dans chaque pays coexistent généralement
réglementation, label basse consommation et
label passif pour bâtiments neufs et rénovation,
répondant à des besoins et des exigences
diverses aussi bien en termes de performance
thermique, de faisabilité économique, et de
typologie de bâtiment.
En Suisse, par exemple, le label basse consommation Minergie, qui a trouvé sa déclinaison en
France (association Prioriterre), impose une
exigence sur la consommation en énergie
primaire, mais également le recours à une
ventilation contrôlée. Pour éviter les compensations
abusives (exemple d’un bâtiment passoire
recouvert de panneaux photovoltaïques) et être
reproductible à grande échelle, le standard
impose également un surcoût maximum de
10 % par rapport à une construction conventionnelle.
D’autre part, les labels basse consommation et
passif s’accompagnent généralement d’une
exigence forte en terme d’étanchéité à l’air de
l’enveloppe du bâtiment (cf. page 14 à 17).
au cas particulier du bâtiment et de son environnement.
La construction bois est souvent associée à la
réalisation de bâtiments performants répondant
à ce type de labels. Il a été estimé qu’un tiers
des bâtiments répondant au standard Minergie
en Suisse était réalisé avec un système
constructif bois et le même constat a été fait en
région Languedoc-Roussillon suite au premier
appel à projet pour des bâtiments basse
consommation. On remarque que l’évolution du
marché de la construction bois suit la même
tendance que les constructions labellisées
basse consommation ou passive.
Pour faciliter la conception d’un bâtiment répondant à ces critères, des « modules » sont mis
en place. Par exemple, les industriels ont la
possibilité de faire certifier par le label des
systèmes de performance énergétique. Ils
peuvent également proposer, pour orienter la
conception, des "packages" de solutions (isolation des parois, ventilation, systèmes) à adapter
La comparaison entre différents labels portant sur la
performance énergétique doit être faite avec
prudence : en effet les unités et les consommations
exprimées ne sont pas toutes identiques. On peut
parler en kWh d’énergie finale(3) ou d’énergie
primaire(2), en m² de SHON ou de surface utile. De
plus, on peut soit prendre en compte comme dans la
RT française les consommations de chauffage, eau
chaude sanitaire, ventilation, auxiliaires, et éclairage,
soit y ajouter comme dans le label passif la consommation des appareils électroménagers.
Consommation annuelle en énergie primaire
Minergie
BBC Effinergie
Passivhaus
kWhénergie primaire
Surface de référence
SRE (**)
SHON
SHAB
Température de référence
20° C
19° C
20° C
2
2,58
2,7
0,5
0,6
0,2
Coeff. de conversion(*) bois
Chauffage
Eau chaude sanitaire
38
Auxiliaires
Pas pris en compte
Ventilation
Pas pris en compte
Electro domestique performant
Pas pris en compte
(*) Conversion d’énergie finale en énergie primaire
(**) Surface de référence énergétique
(***) BBC Effinergie : selon régions coefficient de 0,8 à 1,3
50 (***)
Pas pris en compte
120
(dont besoin
de chauffage
< 15 kWhénergie finale
/m2.an)
Source graphe : Effinergie
Coeff. de conversion(*) électrique
(1) Aujourd’hui, en Suisse, pas loin de 11 000 bâtiments ont été certifiés selon Minergie, 250 selon Minergie P, environ 30 selon Minergie Eco et une dizaine selon
Minergie P-Eco, et en Allemagne environ 1 000 bâtiments certifiés Passivhaus.
(2) Énergie primaire : C'est la première forme de l'énergie directement disponible dans la nature : bois, charbon, gaz naturel, pétrole, vent, rayonnement solaire,
énergie hydraulique, géothermique…
(3) Énergie finale : L'énergie primaire n'est pas toujours directement utilisable et fait donc souvent l'objet de transformations : exemple, raffinage du pétrole pour
avoir de l'essence ou du gazole ; combustion du charbon pour produire de l'électricité dans une centrale thermique. L'énergie finale est donc cette forme d'énergie
livrée au consommateur pour sa consommation finale (essence à la pompe, électricité au foyer...).
4-5
APPROCHE ET CONCEPTION GLOBALE
POUR RENDRE UN BÂTIMENT PERFORMANT
Pour réaliser un bâtiment performant d’un point de vue énergétique, sain et confortable pour ses occupants et pour un
coût acceptable, il est nécessaire d’adopter une démarche globale dès la conception, plutôt que d’empiler des solutions techniques plus complexes les unes que les autres. Le bâtiment bois en particulier, idéal pour répondre à cet
objectif de performance, doit être vu comme un système où s’enchevêtrent structure, enveloppe, isolation, système
d’étanchéité, etc. et être traité dans son ensemble.
Déperditions comparées de l’enveloppe de différents logements de 96 m²
Compacité du bâtiment
Source: Solarté - guide Effinergie
Afin de réduire les déperditions de chaleur par
les parois, il est évident qu’il faut réduire les
surfaces en contact avec l’extérieur. La compacité
du bâtiment se définit comme le rapport entre le
volume et la surface de parois froides. Plus
cette valeur, exprimée en mètre, est grande,
moins le bâtiment aura de déperditions.
De plus concevoir un habitat mitoyen ou collectif
influe sur la consommation de l'espace, réduit
le déplacement des habitants et le coût de
construction au m2.
Orientation et insertion dans l’environnement
© Ken Enso / Juet David
Une orientation qui maximise les apports
solaires l’hiver est à privilégier. Ce choix se
couple avec la répartition du vitrage sur les
façades, de préférence au sud lorsque cela est
possible. Il faudra, en revanche, bien veiller à se
protéger des surchauffes estivales et en misaison par des protections solaires adéquates
(cf. page 18).
L’orientation du bâtiment tiendra également
compte d’autres paramètres de l’environnement
proches : réseaux, bruits extérieurs, paysage,
relief, etc. afin d’optimiser le confort des
occupants.
Une bonne compacité ne nuit pas forcément à la qualité architecturale du bâtiment.
LES ESSENTIELS DU
Numéro 6 - Avril 2009
Étanchéité à l’air
Une mauvaise étanchéité à l’air peut être responsable de 25 % des déperditions du bâtiment. Il est
donc indispensable de concevoir pour l’ossature
bois, un système performant et pérenne, ceci
étant un point sensible du système ossature bois
(cf. pages 14 à 17). Les calculs thermiques et
les labels énergétiques prennent en compte ce
paramètre.
Isolation des parois et menuiseries
Le coefficient d’isolation d’une paroi opaque ou
vitrée est un des paramètres à maîtriser pour
concevoir un bâtiment performant thermiquement. Le système ossature bois permet en particulier une forte isolation entre montants pour une
faible épaisseur de murs, et le risque de ponts
thermiques est faible (cf. pages 8 et 9).
Le choix des menuiseries extérieures devra être
fait en tenant compte non seulement des performances thermiques du vitrage mais également
de celles du châssis. Il est important d'avoir
toujours à l'esprit que, même performante, une
menuiserie extérieure sera toujours 5 à 6 fois
plus "déperditive" qu'un mur opaque correctement
isolé. Un juste compromis est donc à trouver en
phase de conception entre apport solaire et
déperdition thermique.
Choix des systèmes techniques :
ventilation et chauffage
Une fois les déperditions réduites à leur minimum
et les apports solaires gratuits optimisés, on peut
alors définir les systèmes chauffage et de renouvellement d'air nécessaires au confort et à la
santé des occupants.
Le recours à un système de ventilation mécanique double-flux couplé à un échangeur calorifique permet une économie de chauffage importante. Correctement dimensionnées et judicieusement positionnées dans la construction, les
bouches insufflent l’air frais dans les pièces à
vivre (séjours, chambres) qui sera ainsi réchauffé,
par l'air vicié extrait des pièces humides (cuisine,
toilette, salle de bains).
Dans les régions chaudes (Méditerranée) ou dans
les habitations secondaires, le recours à une
ventilation simple flux hygroréglable (hygro B)
peut être le compromis idéal pour la performance
thermique et l'économie.
Un coût raisonnable…
Les retours d’expérience dans d’autres pays ont
montré que les mesures les plus efficaces en
terme de performance énergétique étaient celles
prises dès la phase de conception du projet
comme la compacité, l’orientation ou la répartition
du vitrage et des protections solaires sur le
bâtiment. Ces diverses dispositions prises lors de
la définition du projet impacteront peu le coût de la
construction. Une autre économie importante, qui
peut être réalisée, est de s’affranchir du système
de chauffage traditionnel dès lors que le bâtiment
est passif.
Par ailleurs, lors du montage d'un projet, il est
indispensable de raisonner en coût global et de ne
pas se limiter au simple coût de la construction.
Les charges d'exploitation, pour une durée de vie
du bâtiment de cinquante ans et plus, représentent
plus de 70 % de la totalité des coûts. Les dépenses
énergétiques grandement diminuées dans un bâtiment thermiquement performant raccourcissent le
temps de retour sur investissement. Les banques
ont d'ailleurs mis en place des prêts immobiliers à
taux bonifiés pour faciliter ce type de projets.
LES PARAMÈTRES DU CONFORT DANS UN BÂTIMENT
ÉTÉ
HIVER
apport solaire
protection solaire
matériaux
matériaux
orientation
orientation
végétation
ouvertures
usage
ouvertures
ventilation
usage
ventilation
Beaucoup d’économies d’énergie peuvent être faites lors de la phase de conception et le recours à des systèmes techniques complexes et coûteux n’est alors pas nécessaire.
6-7
COMMENT ÉVALUER L’ISOLATION D’UNE PAROI ?
explication
Comment déterminer rapidement
la composition de paroi pouvant
répondre à cette performance
d’isolation ?
La valeur U
explication
exemple
Le maître d’ouvrage souhaite construire un bâtiment basse consommation. Sa demande est prise en compte dès la
conception par l’équipe de maîtrise d’œuvre avec l’architecte et les bureaux d’études qualifiés. Le bureau d’étude
thermique réalise une simulation prenant en compte l’implantation du bâtiment (climat, orientation, environnement
proche) et sa typologie. Il estime que pour respecter le niveau d’exigence d’un bâtiment BBC, les parois verticales
doivent avoir une valeur U de 0,17 W/(m².K).
Résistance thermique de la paroi : R
(cf. pages 10 à 12 pour d’autres exemples)
exemple
Prenons l’exemple d’un système de paroi
verticale en ossature bois, soit la majorité
des constructions actuelles.
Dans notre exemple de parois, la
performance à atteindre équivaut à
R=1/U=1/0,17=5,88 m².K/W. Le but est
de combiner les matériaux en fonction de
leur épaisseur et de leur conductivité thermique pour parvenir à cette performance,
sachant que par définition, le choix des
isolants sera prépondérant.
Il s’agit du coefficient de transmission surfacique, valeur qui caractérise le pouvoir isolant
d’une paroi et s’exprime en W/(m².K). Il s’agit de l’inverse de la résistance thermique de
la paroi : U = 1/R. Plus U est faible, plus la paroi est performante.
C’est cette valeur que l’on retrouve dans la RT2005 avec des garde-fous et des valeurs
références, et sur laquelle on peut donner des valeurs cibles pour les bâtiments basse
consommation et passifs (cf. page 10).
La résistance thermique d’une couche de matériau se définit à partir de la conductivité
thermique (λ) et de l’épaisseur (e) du matériau par la formule : R = e/λ, et s’exprime en
m².K/W.
Pour obtenir la résistance thermique d’une composition multicouche, on somme l’ensemble
des résistances de chaque couche, et on y ajoute des résistances superficielles intérieures
et extérieures qui tiennent compte des phénomènes thermiques se produisant sur les
extrémités de la paroi.
Réalisons la composition suivante:
1 : Plaque de plâtre
2 : Tasseau pour constituer un vide technique
isolé de 60 mm
3 : Pare-vapeur
4 : Montant ossature 45/145, entraxe 600 mm + isolant
5 : Isolant du vide technique 60 mm et OSB 10 mm
6 : Isolant par l’extérieur
7 : Pare-pluie
8 : Lattage (lame d’air ventilée)
9 : Bardage
Matériau
Sens de la paroi Sens du flux
Verticale
Rsi
Rse
Rsi + Rse
0,13
0,04
0,13*
0,17
0,26
0,10
0,04
0,14
0,70
0,04
0,21
Horizontale
Résistances thermiques superficielles intérieures
et extérieures données par la RT2005
Conductivité
Résistance
thermique Épaisseur thermique
(e
en
m)
(λ en W/(m.K))
(R en m².K/W)
Résistance superficielle intérieure (Rsi)
0,130
1
Plaque de plâtre
0,200
0,013
0,062
2
Isolant du vide technique
0,038
0,060
1,579
4
Isolant entre montants
0,038
0,145
3,816
5
Contreventement
0,130
0,009
0,069
6
Isolant par l’extérieur
0,049
0,035
0,714
Résistance superficielle extérieure (Rse) (*)
0,130
Résistance thermique totale de la paroi (sans pont thermique)
6,500
Ce premier calcul nous a donc permis de définir les caractéristiques nécessaires en isolation : conductivité thermique
et épaisseur. Dans ce calcul nous n’avons pas tenu compte
de la présence des montants en bois qui viennent créer des
discontinuités dans l’isolant et donc des ponts thermiques
linéiques.
(*) Dans le cas de la présence d’un lattage (lame d’air ventilée) et d’un bardage côté extérieur de la paroi, pour simplifier le calcul, la réglementation thermique ne prend pas en compte chaque couche
du revêtement extérieur, mais simule son influence en introduisant une résistance superficielle extérieure égale à la résistance superficielle intérieure. D’autre part, on ne prend pas en compte les
membranes (pare-vapeur et pare-pluie) pour le calcul de la résistance thermique puisqu’elles ont un impact négligeable sur l’ensemble de la paroi.
Note : les calculs thermiques sur les parois ont été réalisés à l’aide du logiciel Lesokai.
LES ESSENTIELS DU
Numéro 6 - Avril 2009
Matériau
Conductivité
thermique
(λ en W/(m.K))
x Proportion (%)
Isolant
0,038 x 92,5 %
Montant bois
0,14 x 7,5 %
Conductivité
thermique
résultante
(λres en W/(m.K))
Épaisseur
(e en m)
Résistance
thermique totale
de la couche 4
(R en m².K/W)
0,046
0,145
3,18
explication
La même procédure est appliquée pour prendre en compte les tasseaux en bois
dans le vide technique isolé.
La résistance thermique totale de la paroi est alors de 5,714 m².K/W en
prenant en compte les faiblesses thermiques de la paroi, ce qui répond bien à
notre exigence de départ : U = 0,175 W/(m².K).
Un pont thermique, ponctuel (angle de mur) ou linéaire (ex :
jonction entre un plancher bas et un mur extérieur, ou le
pourtour des menuiseries) est dû à une rupture de l’isolation
ou à un changement de matériaux avec une conductivité
thermique différente. Il représente une perte de chaleur
localisée importante dans un bâtiment. De plus il peut
contribuer au développement de pathologies telles que les
moisissures, et apporter une sensation d’inconfort à l’occupant.
Le bureau d’étude thermique dispose d’un catalogue spécifique pour prendre en compte précisément les ponts
thermiques dus à la présence du matériau bois (cf.
page 27). Pour une première approximation il est possible
d’effectuer un calcul par ratio pour tenir compte de la
présence des montants en bois.
Conclusion :
Dans l’exemple, nous avons donc déterminé
que nous avions besoin d’un isolant ayant une
conductivité thermique de 0,038 W/(m.K) pour
l’isolation entre les montants de l’ossature bois
et du vide technique. D’après le tableau cicontre, on voit que la laine de bois, la cellulose
ou encore la laine de verre peuvent répondre à
ce besoin. L’isolant que l’on placera côté extérieur doit avoir une conductivité thermique de
0,051 W/(m.K) pour une épaisseur de 35 mm,
caractéristiques que l’on trouve pour les fibres
de bois dense.
Des ponts thermiques ?
L’emploi du matériau bois permet d’éviter d’importants
ponts thermiques, puisque c’est un matériau peu conducteur.(*)
Il est très facile de compenser la légère faiblesse thermique
amenée par chaque montant d’ossature (dans le cas de
l’ossature panneaux) par une isolation continue à l’intérieur
ou encore mieux en « manteau » par l’extérieur. D’autre part,
il faudra particulièrement bien traiter les jonctions entre
parois verticales et parois horizontales : mur/dalle béton,
plancher d’étage,…
explication
exemple
La couche « 4 » comportant les montants bois (45/145 mm) et l’isolation,
avec un entraxe de 600 mm se trouve modifiée selon plusieurs critères :
Conductivité thermique d’un matériau λ
Elle caractérise la capacité d’un matériau à transmettre la
chaleur par le phénomène de conduction. Son symbole est λ
(lambda), et elle s’exprime en W/(m.K).
Matériau
Isolant organique
(polystyrène, polyuréthane, etc.)
Isolant minéral
(laine de verre, laine de roche)
On comprend donc que si on choisit un isolant
plus performant, on pourra soit en diminuer
l’épaisseur pour arriver à la même exigence
d’isolation de la paroi, soit améliorer la valeur U
de la paroi pour obtenir un bâtiment passif. Les
autres critères à prendre en compte seront
alors le coût, l’approvisionnement, la facilité de
mise en œuvre, les caractéristiques mécaniques et l’impact environnemental (cf. page 19).
Isolant végétal
(fibre de bois, cellulose, chanvre, etc.)
Isolant fibre de bois dense
Conductivité thermique
λ en W/(m.K)
0,024 à 0,038
0,030 à 0,040
0,038 à 0,042
0,047 à 0,051
Un matériau est considéré comme isolant lorsque sa conductivité (λ) est
inférieure à < 0,060 W/(m.K).
(*) Le matériau bois selon son emploi (massif, panneau, etc.) a une conductivité comprise entre 0,10 et 0,15 W/m.K. Même s’il est peu conducteur de
chaleur et évitera donc l’apparition de ponts thermiques importants, il ne peut
être considéré à lui seul comme un matériau isolant.
8-9
SOLUTIONS CONSTRUCTIVES BOIS
BÂTIMENTS BASSE CONSOMMATION ET PASSIFS
Avant de réfléchir à la composition de parois pour des bâtiments basse consommation ou passifs, il faut d’abord s’assurer que toutes les fonctions réglementaires de l’enveloppe soient remplies : isolation thermique et acoustique, protection au vent et aux intempéries, sécurité incendie, étanchéité à l’air et stabilité de la construction. Les systèmes
constructifs bois permettent de répondre à toutes ces exigences.
Une construction bois basse consommation voire
passive a de nombreux atouts. Elle permet en effet
d'obtenir des parois extérieures hautement isolées
tout en gardant des épaisseurs raisonnables, et
son système multicouche facilite l’installation de
systèmes de ventilation performants. En revanche,
ce système constructif demande une attention
particulière pour l’étanchéité à l’air, particulièrement aux raccords entre les différents éléments et
aux passages des gaines.
La construction mixte (bois/béton, bois/brique,
etc.) permet de coupler les avantages de chacun
de ces materiaux : résistance et inertie pour des
systèmes lourds, isolation avec gain de place pour
les systèmes légers.
En basse consommation… et en passif
Dans le cas du système ossature bois, le plus
répandu en France, une isolation complémentaire
des murs par l’extérieur permet d’améliorer la
valeur U et de couper les ponts thermiques dus
aux montants. À l’intérieur, le vide technique
d’épaisseur suffisante pour y installer gaines et
prises électriques sans percer le frein-vapeur, peut
également être isolé.
D'autres systèmes constructifs utilisant des
poutres en I en guise de montants d'ossature
permettent une plus forte épaisseur d'isolation
tout en réduisant les ponts thermiques ainsi que la
quantité de bois utilisé.
Dans le cas d’un système en panneaux bois
massif, l’isolation se fait par l’extérieur, en fonction
de l’exigence thermique. L’étanchéité à l’air est a
priori plus facile à réaliser, puisqu’elle est située
entre le panneau porteur et l’isolation : il y a donc
moins de raccords à gérer. Dans certains cas,
il est possible que le panneau porteur soit
utilisé comme couche de finition intérieure : il
faut alors prêter une attention particulière au
passage des câbles et gaines dans la structure.
Dans le cas particulier des toitures dites
"sarking", la pose de la membrane d'étanchéité à
l'air (pare-vapeur) peut être facilitée lorsqu'elle
prend appui sur une surface plane (lambris,
panneau…). Ce mode de mise en œuvre
présente en outre l'avantage de supprimer tous
les ponts thermiques. L'épaisseur de l'isolant
sera cependant limitée par la longueur des vis de
fixation du contre-lattage qui devront le traverser
pour s'ancrer dans la structure.
Pour les exigences minimales RT2005, se référer aux Essentiels n°3
Élément
Solutions courantes
BBC-Effinergie
U en W/(m².K)
Solutions courantes
Minergie
U en W/(m².K)
Solutions courantes
bâtiment passif
U en W/(m².K)
Toit
0,10 - 0,15
0,12-0,20
< 0,15
Mur
0,18 - 0,31
0,15 – 0,25
< 0,16
Sol sur terre-plein
0,25 - 0,42
Sol sur vide-sanitaire
0,20 - 0,29
0,20 – 0,30
0,7 – 1,7
Ug* : 0,8 - 1,1
Menuiseries (Uw)
< 0,16
< 0,8
Ces valeurs sont données à titre indicatif et elles sont à adapter en fonction du climat, de l’altitude et de l’environnement du lieu
d’implantation du bâtiment. Il est important de conserver une cohérence entre l’isolation des différentes parois : les déperditions sont
plus importantes en toiture. Celle-ci doit donc être isolée plus fortement que les parois verticales par exemple. Une forte isolation ne
peut garantir à elle seule la performance énergétique d’un bâtiment.
* Minergie donne des recommandations sur la valeur Ug et non Uw.
LES ESSENTIELS DU
Numéro 6 - Avril 2009
MUR OSSATURE BOIS
1
1 : Plaque de plâtre 12,5 mm
2 : Lattage bois 45/45 mm, laine de verre
λ=0,032
3 : Pare-vapeur (Sd=20 m)
4 : Ossature bois 45/120 mm,
entraxe 600 mm, laine de verre λ=0,035
5 : Panneau contreventant OSB 10 mm
6 : Polystyrène expansé 60 mm, λ=0,032
7 : Enduit
2
3
4
5
6
• U = 0,17 W/(m².K)
• 63 % de mieux que la valeur garde-fou
réglementaire : 0,45 W/(m².K)
• Épaisseur : 25,4 cm
Pour le standard passif :
Augmenter les épaisseurs d’isolant
(ex : 60/145/60 mm)
Employer des isolants plus performants
7
MUR OSSATURE BOIS PERSPIRANT
1
2
3
4
5
6
7
8
1 : Plaque de plâtre 12,5 mm
2 : Lattage bois 45/60 mm, entraxe 600 mm,
fibres de bois λ=0,042
3 : Frein-vapeur Sd=2,3 m
4 : Ossature bois 45/145 mm,
entraxe 600 mm, fibres de bois λ=0,042
5 : Panneau contreventant MDF 16 mm
6 : Pare pluie isolant fibres de bois 25 mm,
λ=0,049
7 : Lattage 25/45 mm
8 : Bardage 22 mm
• U = 0,20 W/(m².K)
• 56 % de mieux que la valeur garde-fou
réglementaire : 0,45 W/(m².K)
• Épaisseur : 30,6 cm
1 : Plaque de plâtre 12,5 mm
2 : Panneau bois massif 90 mm
3 : Frein-vapeur Sd=2,3 m
4 : Fibres de bois 160 mm avec poutres en I
non porteuses, entraxe 570 mm, λ=0,042
5 : Pare-pluie
6 : Lattage 25/45 mm
7 : Bardage 22 mm
• U = 0,21 W/(m².K)
• 52 % de mieux que la valeur garde-fou
réglementaire : 0,45 W/(m².K)
• Épaisseur : 31 cm
Pour le standard passif :
Augmenter les épaisseurs d’isolant
(ex : 60/145/60 mm)
Employer des isolants plus performants
MUR PANNEAU BOIS MASSIF
1
2
3
4
5
6
Pour le standard passif :
Augmenter l’épaisseur d’isolation entre
les poutres en I : 200 à 300 mm
7
TOITURE INCLINÉE AVEC ISOLATION SOUS RAMPANT
3
2
1
7
6
5
1 : Tuile
2 : Lattage 27/45 mm et contre-lattage 27/45 mm
3 : Pare pluie HPV (haute perméance à la vapeur)
4 : Chevrons bois massif 45/220 mm,
entraxe 600 mm, laine de verre λ=0,035
5 : Pare-vapeur Sd=20 m
6 : Lattage 45/60 mm, entraxe 600 mm,
laine de verre λ=0,032
7 : Plaque de plâtre 12,5 mm
• U = 0,15 W/(m².K)
• 46 % de mieux que la valeur garde-fou
réglementaire : 0,28 W/(m².K)
• Épaisseur : 34,7 cm
Pour le standard passif :
Mettre une deuxième couche d’isolation sur les
chevrons (ex : 60 mm) pour couper les ponts
thermiques
Utiliser des poutres en I de 220 mm pour limiter
les ponts thermiques du bois
Augmenter l’isolation intérieure avec des
chevrons de 45/70 mm
4
Les exemples sont donnés à titre indicatif et ne dispensent pas de recourir aux documents techniques en vigueur et aux conseils et avis spécifiques des professionnels qualifiés. Le CNDB et
Skogsindustrierna ne sauraient être tenus responsables d’une conception ou mise en œuvre défaillante suite à la seule consultation de ces exemples.
10 - 11
TOITURE INCLINÉE TYPE SARKING
3
2
1
7
6
5
4
1 : Tuile
2 : Lattage 27/45 mm et contre-lattage 27/45 mm
3 : Pare pluie isolant fibres de bois 52 mm,
λ=0,049
4 : Isolant fibres de bois 100 mm, λ=0,042
5 : Chevron 75/120 mm; entraxe 600 mm,
fibres de bois λ=0,042
6 : Pare-vapeur Sd=20 m
7 : Lattage 25/45 mm, entraxe 400 mm,
lame d'air non ventilée
8 : Lambris bois 14 mm
• U = 0,16 W/(m².K)
• 43 % de mieux que la valeur garde-fou
réglementaire : 0,28 W/(m².K)
• Épaisseur : 36,5 cm
1 : Étanchéité membrane PVC
2 : Panneau OSB 22 mm
3 : Solive poutre en I 45/240 mm remplie
de cellulose, entraxe 600 mm, λ=0,039
4 : Panneau OSB 9 mm
5 : Pare-vapeur Sd=70 m
6 : Lattage 25/45 mm, entraxe 600 mm
7 : Plaque de plâtre 13 mm
• U = 0,15 W/(m².K)
• 46 % de mieux que la valeur garde-fou
réglementaire : 0,28 W/(m².K)
• Épaisseur : 31,5 cm
Pour le standard passif :
Employer des isolants plus performants
(λ = 0,032 à 0,036 W/(m.K))
TOITURE PLATE NON ACCESSIBLE
3
2
1
5
4
6
7
Pour le standard passif :
Mettre une deuxième couche d’isolation sur les
solives (ex : 60 mm) pour couper les ponts
thermiques
Épaissir le vide technique pour l’isoler (ex : 40
ou 60 mm)
DALLE BOIS SUR VIDE SANITAIRE
3
2
1
4
1 : Revêtement de sol
2 : Panneau contrevenant OSB 18 mm,
jointoyé pour l’étanchéité à l’air
3 : Pare-vapeur Sd=78 m
4 : Poutre en I 360 mm, entraxe 400 mm,
laine de verre 240 mm, λ=0,038
5 : Panneau OSB 9 mm
• U = 0,15 W/(m².K)
• 60 % de mieux que la valeur garde-fou
réglementaire : 0,36 W/(m².K)
• Épaisseur : 31,7 cm
1 : Revêtement de sol
2 : Plaque de chape sèche 25 mm
3 : Fibres de bois 60 mm
4 : Protection contre l’humidité – type film
polyéthylène
5 : Dalle béton 120 mm
6 : Isolation en polystyrène expansé 100 mm
• U* = 0,22 W/(m².K)
• 45 % de mieux que la valeur garde-fou
réglementaire : 0,40 W/(m².K)
• Épaisseur : 31,5 cm
5
Pour le standard passif :
Augmenter l’épaisseur de l’isolant jusqu’à
remplir toute la cavité (300 mm)
Ajouter un isolant de haute densité au-dessus
des poutres en I
DALLE BÉTON SUR TERRE-PLEIN
1
2
3
4
5
6
* Le calcul ne prend pas en compte l’isolation périphérique en tête de dalle.
Les calculs ont été réalisés à l’aide des logiciels Lesokai et PHPP qui appliquent une méthode par
ratio pour prendre en compte la présence des montants en bois, et non celle des ponts thermiques linéiques répertoriés par le FCBA (cf. page 27)
Les isolants utilisés pour ces exemples sont tous au moins fabriqués par une société qui a reçu
un avis technique, sauf pour la fibre de bois qui a un certificat Acermi pour certaines marques.
Les valeurs de conductivité thermique ne sont donc pas pénalisées dans le calcul réglementaire.
LES ESSENTIELS DU
Numéro 6 - Avril 2009
Pour le standard passif :
Augmenter l'épaisseur de l'isolant sous ou sur la
dalle béton, en fonction de la hauteur disponible
Les valeurs de conductivité thermique prises en compte sont :
Plaque de plâtre : λ = 0,20 W/(m.K)
Isolant (laine minérale, laine de bois, cellulose) : λ = 0,038 W/(m.K)
Isolant laine de bois dense : λ = 0,051 W/(m.K)
Isolant polystyrène expansé : λ = 0,036 W/(m.K)
Bois (montant, tasseau, etc.) : λ = 0,14 W/(m.K)
Panneau OSB : λ = 0,13 W/(m.K)
Panneau MDF : λ = 0,09 W/(m.K)
Les solutions de parois bois qui permettent d’aller vers le label BBC, doivent intégrer environ 200 mm d’isolant. On dispose de 3 typologies pour élaborer ce type de mur : le mur de forte épaisseur, le mur de moyenne épaisseur avec une
contre isolation intérieure, et le mur de moyenne épaisseur avec une contre isolation extérieure. On peut ajouter à ces
typologies, pour des ouvrages passifs, le mur de moyenne épaisseur combinant isolation extérieure et isolation intérieure.
Le mur de forte épaisseur :
Le mur de forte épaisseur intégrera l’épaisseur
d’isolant nécessaire. Il sera généralement constitué
de poutres en I verticales. Les produits pour réaliser
ce type de mur sont disponibles sur le marché,
mais leur coût d’achat tend à renchérir le coût de
fabrication du mur.
Points délicats:
• Généralement plus chère qu’une technique traditionnelle,
• Technique moins répandue pour laquelle on
trouve moins d’entreprises ayant de l’expérience.
Le mur de moyenne épaisseur avec une contre
isolation intérieure:
Le mur d’épaisseur moyenne, de 140 mm, intègre
une première couche d’isolant. Sur la face intérieure, il reçoit un pare-vapeur qui participera à
l’étanchéité à l’air. Un espace vide permet ensuite
le passage facile des réseaux sans abîmer le pare-
vapeur, puis une seconde couche d’isolant vient
compléter l’isolation.
Points forts:
• On peut intégrer des caissons de volet roulant
extérieur, en jouant sur l’épaisseur de la contreisolation intérieure, qui peut être constituée d’un
isolant à haute performance au droit du bloc volet
roulant;
• Elle est généralement la plus économique.
Points délicats:
• L’isolation en pied de mur peut s’avérer trop faible
pour des ouvrages à hautes performances;
NB: Cette solution fonctionne particulièrement bien
avec un plancher dont le solivage est posé sur une
muraillère en applique sur le mur. Cela permet une
excellente continuité du pare-vapeur au droit du plancher, et assure ainsi une parfaite étanchéité à l’air.
COUPE A :
ISOLATION PAR L’INTÉRIEUR
Up = 0,216 W/m2.K
R = 4,62 m2.K/W
• Plaque de plâtre BA 13
• Ossature métallique type Placo Stil M48
50/0,6 mm entraxe 600 mm
avec laine de roche 50 mm λ=0,035
• Lame d'air non ventilée 40 mm
(convection horizontale)
• Pare-vapeur (Sd=20 m)
• Montant ossature bois 45/145 mm
avec laine de roche de 145 mm λ=0,035
• Panneau OSB3 10 mm
• Pare-pluie HPV
• Contre lattage bois 45 mm
• Bardage bois 21 mm
Le mur de moyenne épaisseur avec une contre
isolation extérieure
Le mur d’épaisseur moyenne, souvent d’environ
140 mm, intègre une première couche d’isolant.
Sur la face extérieure, il reçoit un complément
d’isolant, généralement sous forme rigide.
Points forts:
• L’isolation en pied de mur est parfaitement
gérée;
• Le décalage de l’isolant extérieur permet l’intégration d’occultations à lames, sans pont thermique.
Points délicats:
• Il faut veiller à la pose d’un élément pare vapeur
au droit du plancher, pour assurer la continuité de
la membrane pare vapeur;
NB: Cette configuration se prête particulièrement
bien à la pose d’un enduit minéral à l’extérieur.
COUPE B :
ISOLATION PAR L’EXTÉRIEUR
Up = 0,187 W/m2.K
R = 5,34 m2.K/W
• Plaque de plâtre BA 13
• Ossature bois 45/45 mm entraxe
600 mm avec lame d'air 45 mm
non-ventilée (convection horizontale)
• Pare-Vapeur (Sd=20 m)
• Ossature bois 45/120 mm entraxe
600 mm avec laine de verre λ=0,035
• Panneau OSB 10 mm
• Fibres de bois rigide 80 mm λ=0,042
• Pare-pluie HPV
• Contre lattage bois 45 mm
• Bardage bois 21 mm
12 - 13
ÉTANCHÉITÉ À L’AIR DES BÂTIMENTS BOIS
UN SYSTÈME CONTINU INDISPENSABLE…
Un paramètre impératif à maîtriser est l'étanchéité à l'air. Elle contribue à rendre les constructions performantes et
pérennes. C’est en outre une des exigences dans l’obtention des labels énergétiques.
Facteur clé de la réussite de l'isolation, l'étanchéité
à l'air demande une attention toute particulière.
Point sensible dans toute construction, elle est
l'affaire de tous les corps d'état ainsi que de
l'utilisateur final du bâtiment.
Performance thermique
En hiver, une bonne étanchéité à l’air réduira
jusqu’à 20 % les déperditions de chaleur du
bâtiment, et par conséquent la consommation
énergétique. De même, en été, le passage d'air
en toiture contribueront à la surchauffe des
combles. Une bonne étanchéité à l’air évitera cet
inconfort.
D’autre part, une bonne étanchéité à l’air
permettra un meilleur contrôle des flux et améliorera le rendement d’une ventilation contrôlée,
en particulier dans le cas d’une double-flux à
récupération de chaleur.
L'air intérieur d'une habitation contient toujours
une forte quantité de vapeur d'eau, générée par
les occupants. En migrant au travers des parois
extérieures cette vapeur d'eau peut, en se refroidissant, se transformer en eau liquide et générer
des pathologies (moisissures).
Une parfaite étanchéité à l'air, associée à une
ventilation mécanique contrôlée, adaptée au
volume d'air à traiter, garantiront la pérennité de
l'ouvrage.
Confort et santé pour les occupants
Au niveau du confort, l'étanchéité à l'air contribue
ainsi à améliorer le confort thermique du bâti.
Elle supprime les flux d'air parasites parfois
désagréables et contribue à l'amélioration de
l'acoustique vis-à-vis des bruits aériens.
Au niveau de la santé, les matériaux isolants se
trouvent parfaitement confinés à l'intérieur des
parois ce qui supprime le risque de propagation
de fibres vers l'intérieur (fibre minérale, ouate,
chanvre…) et la qualité de l'air intérieur s'en
trouve améliorée.
LES ESSENTIELS DU
Numéro 6 - Avril 2009
Source photo : Benjamin Sevessand – Énergie Positive
Pérennité du bâtiment
ÉTANCHÉITÉ À L’AIR DES BÂTIMENTS BOIS
PRINCIPAUX POINTS DE FUITE
Le DTU 31.2 relatif à la construction bois recense les principaux points de fuites que représentent les liaisons entre les
parois verticales et horizontales (lisse basse, plancher intermédiaire et toiture), les menuiseries extérieures et les
coffres de volets roulants, le passage des gaines, câbles et fluides au travers des parois.
Le tableau ci-dessous présente quelques cas courants rencontrés dans une construction bois, et propose des solutions
adéquates. Des produits spécifiques comme scotchs, colles, manchons… pour réaliser les jonctions et donc la continuité du système d’étanchéité à l’air existent et sont généralement distribués par les fabricants de membrane.
✔
✘
La mise en œuvre des membranes de type
pare-vapeur ou frein vapeur constitue un
élément clef du système d’étanchéité à l’air. Il
faut donc en assurer la continuité, en jointoyant
les lés avec les scotchs et colles adéquats
selon le support. Ces produits performants
doivent être mis en place rigoureusement
(éviter les plis, les déchirures, etc.) et à la juste
quantité au bon endroit.
© Wigwam
© Wigwam
Jonction des membranes
Une des continuités les plus délicates à réaliser se
situe entre le mur ossature bois et la dalle béton,
puisqu’il s’agit de deux matériaux qui ne travaillent
pas de la même manière. Un surplus de membrane frein-vapeur devra par exemple être prévu
pour redescendre sur la dalle et être fixé à l’aide
d’une colle ou d’un apprêt plus ainsi qu’un scotch
adéquat.
© Wigwam
© Wigwam
Raccord dalle / mur
Le produit lui-même doit être performant
(classement AEV) et sa pose doit être réalisée
de manière à couper les ponts thermiques,
assurer l’étanchéité à l’eau à l’extérieur et
l’étanchéité à l’air à l’intérieur.
© Siga
© Wigwam
Menuiserie
Le nombre de pénétrations entre l’extérieur et
les parties chauffées du bâtiment doit être limité.
Par exemple, le boîtier électrique et les systèmes
techniques (eau chaude sanitaire, ventilation)
peuvent être placés dans un local chauffé si
possible, et l’utilisation d’un vide technique est
recommandée (en paroi et plafond).
© Proclima
© Wigwam
Passage de gaine
14 - 15
ÉTANCHÉITÉ À L’AIR DES BÂTIMENTS BOIS
DÉMARCHE À SUIVRE…
PA R O L E D ’ E X P E R T
Une volonté du maître d’ouvrage
L’exigence en termes d’étanchéité à l’air doit être exprimée par le client dès la phase de
programmation du bâtiment. Ainsi chaque acteur du projet connaît dès l’amont l’objectif à
atteindre en fin de chantier et peut y associer les moyens nécessaires : compétences, coût,
produits, etc.
Marika Frenette
Architecte Wigwam
à Nantes
En phase conception : élaboration d’un carnet de détails
L’architecte doit pouvoir identifier une ligne continue représentant le système d’étanchéité
à l’air sur les plans et coupes du bâtiment. Il élaborera ensuite, en concertation avec les
entreprises, un carnet de détails représentant la solution retenue à chaque point singulier,
en veillant particulièrement aux endroits où plusieurs corps d’état interviennent.
Comment doit-on aborder cette nouveauté en France ?
Un trait de crayon continu doit
pouvoir être tracé sur toutes
les coupes du bâtiment autour
du volume chauffé et donc
étanche à l’air.
« La construction en bois et les bâtiments exigeants
en termes de performance thermique sont des
nouvelles manières de construire en France, alors
qu’elles sont déjà courantes et répandues dans
d’autres pays (Canada, Suède, Allemagne). Les
méthodes, les produits et la formation des intervenants pour l’étanchéité à l’air existent et sont
appliqués depuis plus de 20 ans. Il ne s’agit donc
pas d’innover, mais d’adapter ces ressources au
marché français et d’accompagner les acteurs. »
En phase construction : suivi de chantier de qualité
L’ensemble des entreprises jouant un rôle dans la mise en place du système d’étanchéité
à l’air : charpentier, menuisier, couvreur, électricien, plaquiste… doit être sensibilisé à cet
enjeu pour le prendre en compte lors de la réalisation de ses travaux. Une des entreprises,
le charpentier par exemple, peut prendre en charge cette mission de suivi, afin de s’assurer
de l’utilisation correcte des produits choisis et de leur bonne mise en œuvre.
Réception du bâtiment et pérennité du système d’étanchéité à l’air
Dans une démarche qualité un test d’infiltrométrie (cf. page 17) est réalisé en cours puis
en fin de chantier pour vérifier si l’exigence souhaitée en début de projet est respectée.
Dans un objectif de construction durable, il est important que le système soit pérenne et
efficace dans le temps. Il peut donc être intéressant de réitérer ce test, tous les cinq ans,
afin d’apporter des corrections si nécessaire.
IDÉES REÇUES : VENTILATION ≠ ÉTANCHÉITÉ À L’AIR
La ventilation du bâtiment assure une bonne qualité de l’air intérieur aux occupants et les
prises d’air à l’extérieur sont dimensionnées pour ce renouvellement précis. Rendre
l’enveloppe d’un bâtiment étanche à l’air consiste à éliminer toutes fuites et pénétrations
d’air parasites. Une bonne étanchéité à l’air contribue donc au fonctionnement au plus
juste du système de ventilation prévu.
LES ESSENTIELS DU
Numéro 6 - Avril 2009
Quels acteurs doivent prendre part à la
conception et mise en œuvre de l’étanchéité à l’air ?
« Par transposition, on a conservé le mode d’allotissement défini pour la construction traditionnelle sur
les projets bois. Or, cela amène à décortiquer les
parois entre beaucoup d’intervenants, ce qui rend
plus complexe la réalisation d’une bonne étanchéité
et ceci dès l’amont du projet pour l’architecte. Dans
les pays où cela s’effectue depuis longtemps, le
charpentier supervise cette mission globalement
pour ne pas prendre de risque sur la pérennité,
entre autres structurelle, de son bâtiment.
De plus, un bâtiment étanche à l’air contribuera au
bon fonctionnement de la ventilation et donc à un
air intérieur sain pour les occupants. »
ÉTANCHÉITÉ À L’AIR DES BÂTIMENTS BOIS
LE TEST D’INFILTROMÉTRIE
Le test d’infiltrométrie a pour but de mesurer les fuites et pénétrations d’air parasites au travers des surfaces en
contact avec l’extérieur ou un local non chauffé. Il peut être réalisé en cours de chantier (bâtiment hors d’eau et hors
d’air) avec une recherche des fuites d’air pour apporter les corrections nécessaires et en fin de chantier, pour vérifier
si le bâtiment atteint les exigences fixées (obtention du label BBC-Effinergie par exemple).
Ce test peut également être réalisé dans des bâtiments existants pour détecter les fuites d’air à colmater, autour des
menuiseries par exemple, et servir d’outils pour un diagnostic de qualité de l’air intérieur.
Principe de la mesure
Les tests d’infiltrométrie sont réalisés conformément à la norme européenne EN 13829. Afin
de tester uniquement l’enveloppe du bâtiment,
le système de ventilation est obturé temporairement. Une fausse porte « soufflante » est encastrée
dans une ouverture extérieure, et le bâtiment est
mis en dépression à 50 Pa (vent d’environ
30 km/h simultanément sur toutes les faces du
bâtiment) pour la recherche des fuites. Le taux
de renouvellement d’air par les fuites est
ensuite obtenu par une séquence de mesures en
dépression puis en surpression, avec des paliers
entre 20 et 70 Pa.
Résultat de la mesure
Principe du test d’étanchéité à l‘air : la porte soufflante et le flux d’air engendré par le ventilateur sont représentés en rouge. Les
flèches bleues, allant de l’extérieur vers l’intérieur, représentent les fuites détectées lorsque le bâtiment est mis en dépression.
Étanchéité à l’air,
réglementation et labels
La réglementation thermique française RT 2005
prend en compte la valeur d’étanchéité à l’air du
bâtiment dans les calculs de consommation énergétique. Une valeur par défaut est prise, sauf dans
le cas d’une mesure effectuée en fin de chantier.
OÙ TROUVER
LES DIAGNOSTIQUEURS ?
Le site internet du collectif Effinergie
(www.effinergie.org) recense les sociétés
aptes à faire des tests en vue de l’obtention
du label. D’autre part, il existe un réseau
des entreprises de thermographie et d’infiltrométrie : Aactime (www.aactime.com)
Maison individuelle
Q4
(en m3/h/m²)
RT2005 (valeur cible *)
BBC-Effinergie
Passif
n50
(en vol/h)
Deux unités sont principalement utilisées pour
exprimer le résultat du test : n50 en vol/h pour une
différence de 50 Pa, et Q4Pa-Surf en m3/h/m² de paroi
froide selon la réglementation française pour une
différence de pression de 4 Pa. La seconde unité
permet de prendre en compte la quantité de fuite
d’air par mètre carré de parois froides, en lien
avec le calcul réglementaire RT 2005.
Logement collectif
Q4
(en m3/h/m²)
n50
(en vol/h)
0,8
5 3,1
1,2
5 2,6
0,6
5 0,16
5 2,3
1
5 0,28
5 2,2
0,6
0,6
Bâtiment tertiaire
Q4
(en m3/h/m²)
n50
(en vol/h)
5 2,8
1,2
pas d’exigences
5 0,26
0,6
Pour l’obtention du label BBC, il est demandé d’être meilleur de 0,2 m3/h/m² en Q4 que la valeur cible de la RT 2005.
Pour un bâtiment passif, l’ensemble des fuites des parois ramené en un seul endroit ne doit pas dépasser la taille
d’une carte bleue pour une maison individuelle.
(*) La valeur cible est entrée dans la feuille de calcul thermique lorsqu’une procédure qualité est réalisée. Dans les autres cas, la
valeur par défaut prise en compte est de 1,3 m3/h/m² en Q4 pour les maisons individuelles et de 1,7 pour m3/h/m² en Q4 pour les
logements collectifs et le tertiaire.
Les équivalences entre Q4 et n50 sont données à titre indicatif, en se basant sur des compacités moyennes de 1,4 pour des maisons
individuelles, 2,5 pour le logement collectif et 2,3 pour les bâtiments tertiaires (source : CETE Lyon)
16 - 17
LE CONFORT D’ÉTÉ
La construction bois répond bien aux exigences thermiques d’hiver. Mais pour gérer le confort d’été, des stratégies
spécifiques doivent être mises en place, notamment pour limiter les apports solaires.
Tout comme le confort d'hiver, le confort d'été d'un
bâtiment vise au maintien d'une température
intérieure souhaitée. Plusieurs facteurs sont à
prendre en compte dès la conception pour gérer le
confort d'été:
La forte résistance thermique globale de la paroi
peut diminuer de 2 à 4° C la température intérieure.
Les surfaces vitrées jouent un rôle prépondérant.
Pour éviter les surchauffes en été elles ne devront
pas dépasser 20 à 25 % de la surface habitable.
Bien orientées, équipées de protection solaire
(brise-soleil, stores réfléchissants extérieurs) elles
ont une influence de 2 à 4° C.
La ventilation par surventilation nocturne est un
élément essentiel du confort d’été. Elle peut ainsi
diminuer la température intérieure de 2 à 5° C.
Contrairement à une idée reçue, l'inertie du
bâtiment est le facteur le moins influent, de 1 à 3°
C. La faible inertie des constructions à ossature
bois peut être un atout car elles bénéficient d'une
très forte réactivité thermique.
Facile à chauffer en hiver, il y sera également plus
facile et surtout plus rapide d'y abaisser la température intérieure en été. Différents systèmes de
rafraîchissement peu énergivores peuvent être mis
en place : VMC double flux avec puits provençal,
plancher hydraulique chauffant/rafraîchissant,
emplois de matériaux à changement de phase.
D’autres stratégies pour éviter les surchauffes :
concevoir... une lame d’air plus large permettant
une sur-ventilation du bardage bois et de la toiture,
ou encore de couvrir la toiture ou les façades d’une
végétalisation.
QUELLES EXIGENCES ?
Le référentiel du label BBC Effinergie ne prévoit pas d’exigence supplémentaire par rapport à la réglementation thermique en matière
de confort d’été. Les solutions choisies pour
un bâtiment basse consommation doivent
donc être au moins aussi performantes que
pour un bâtiment conforme à la RT2005.
UNE MENUISERIE PERFORMANTE…
Afin d'opter pour une menuiserie performante au
plan thermique (le meilleur compromis entre gain
solaire maximal et déperditions minimales),
plusieurs coefficients sont à prendre en compte :
• Le coefficient Uw (W/(m².K)) (w pour window)
caractérise la performance de l’ensemble de
l’ouvrant. Il doit être inférieur à 1,7 W/(m².K)
pour un bâtiment basse consommation et inférieur à 1 W/(m².K) pour un bâtiment passif. Ce
coefficient résulte de la somme pondérée
entre :
- Le coefficient Ug (W/(m².K)) (g pour glass) qui
caractérise la performance du vitrage ;
- Le coefficient Uf (W/(m².K)) (f pour frame) qui
caractérise la performance du châssis. Il est
d’environ 2 W/(m².K) pour les châssis bois,
7 W/(m².K) pour les châssis aluminium ou
acier et 4 W/(m².K) s’il y a rupteur de ponts
thermiques ;
- Le coefficient ψ (W/(m.K)) qui représente les
faiblesses thermiques dues aux intercalaires
du vitrage.
• Le facteur solaire g (ou s).
Le facteur solaire d’une baie vitrée, exprimé
en % est la proportion de l’énergie solaire qui
entre à l’intérieur d’un bâtiment comparée à
l’énergie reçue à l’extérieur de la baie vitrée.
Une baie ayant un facteur solaire élevé permet
ainsi, en hiver, de bénéficier des apports
solaires, alors qu’une baie ayant un facteur
solaire bas permet, en été, d’éviter les surchauffes.
D’autre part, pour éviter les ponts thermiques de
mise en œuvre, il faudra privilégier une pose
dans l’axe de l’isolation, réduire le linéaire de
châssis, et prévoir d’isoler le pourtour des menuiseries.
PA R O L E D ’ E X P E R T
Quelles sont les solutions les plus efficaces pour le confort
d’été en construction bois ?
Les réponses apportées par la conception bioclimatique sont maintenant bien connues. Orientation des bâtiments et des parties vitrées,
protections solaires, inertie du sol, permettent de limiter les risques de
surchauffe.
Hubert Fèvre
Gaujard Technologies à Avignon
Les conditions estivales sont particulières. Une toiture peut atteindre
plus de 60° C en plein soleil.
Nous devons imaginer pour le confort d'été des solutions qui tirent parti
de la forte amplitude journalière, de l'excellente isolation du bâtiment
bois et de la faible masse thermique qui les caractérisent.
Les isolants d'origine végétale en fibre de bois et cellulose, denses,
apportent un déphasage satisfaisant qui ralentit la progression de
l'onde de chaleur dans la paroi et évite qu'elle n'atteigne l'intérieur du
bâtiment aux heures les plus chaudes de la journée.
Le bâtiment bien isolé, avec des matériaux qui assurent un déphasage
et une conception adéquate, répond déjà en partie au confort d'été.
LES ESSENTIELS DU
Numéro 6 - Avril 2009
Il faut alors amortir l'amplitude de variation de température sur le cycle
de 24 heures. La masse thermique nécessaire pour atténuer l'amplitude journalière de température se situe dans les premiers centimètres
de parement intérieur. Une étude thermique poussée nous a montré
que pour le confort d'été seuls les 6 premiers centimètres de masse
rapportée sur un plancher bois sont réellement utiles.
L'effusivité du parement en contact avec l'air intérieur est un facteur
important. C'est la capacité du matériau à échanger une quantité
importante de calories avec le milieu extérieur. Un matériau effusif
donne une impression de froid au contact avec la main (en hiver).
La surventilation nocturne prévue dès la conception du bâtiment, permet
de tirer parti des heures les plus fraîches de la journée pour évacuer les
calories. Là encore effusivité, répartition et surfaces importantes des
masses thermiques jouent un rôle majeur.
ANALYSE DE CYCLE DE VIE
DES CONSTRUCTIONS BOIS
L’Analyse de cycle de vie (ACV) ou écobilan évalue l’impact environnemental d’un produit (exemple : un matériau de
construction) ou d’un système (exemple : un bâtiment). Cette analyse va de l'extraction des matières premières
jusqu'au traitement en fin de vie (mise en décharge, incinération, recyclage, etc.) du produit. Ce cycle de vie est souvent
qualifiée de « berceau au tombeau ».
Cette méthode permet d’identifier les points sur lesquels un produit ou un
système peut être amélioré et sert également à comparer l’empreinte environnementale de différents produits ou systèmes entre eux.
Plusieurs normes (cf. page 27) dans la série des ISO 14000 (Management
environnemental) encadrent le marquage, les déclarations environnementales (ISO 14020) et l’analyse de cycle de vie (ISO 14040).
La norme ISO 14025 par exemple définit les principes à respecter pour
effectuer une déclaration environnementale basée sur une ACV. La norme
française NF P01010 en est une déclinaison dans le domaine des produits
de construction et définit la méthode pour réaliser les Fiches de déclaration
environnementale et sanitaire (FDES, en accès libre sur le site
www.inies.fr). Cette méthode aboutit à l’évaluation de dix indicateurs
d’impacts, comme la consommation des ressources, la pollution de l’air et
de l’eau, la production de déchets, etc. Les aspects confort et santé sont
également pris en compte (radon, COV…) mais ne sont encore mentionnés
que rarement dans les FDES.
Une dizaine de produits dérivés du bois y sont recensés: poutre lamellé-collé,
menuiserie, panneau isolant en fibre de bois, contreplaqué…
Afin de pouvoir comparer différents produits ou systèmes, il est nécessaire
de définir une unité commune selon la fonction remplie : l’unité fonctionnelle. Par exemple, pour le système d’un mur ossature bois, ce serait
d’assurer la fonction de mur porteur sur 1 m² de paroi pendant une durée de
vie typique (DVT) de 50 ans. À cela peuvent s’ajouter d’autres fonctions
comme une exigence d’isolation thermique ou acoustique.
Et le bois…
Le bois est connu pour être une ressource
renouvelable qui ne s’épuise donc pas contrairement aux ressources fossiles, dès lors qu’il
est prélevé dans des forêts en croissance et
gérées durablement. D’autre part il a un effet
bénéfique sur le potentiel de réchauffement global
puisque durant sa phase d’utilisation, il permet
de stocker une importante quantité de carbone
(entre 12 et 30 tonnes pour une maison individuelle(1)). Il faudra en revanche prêter une attention
particulière à l’origine des bois pour pouvoir
comptabiliser les effets environnementaux dus
au transport entre le lieu de sylviculture, l’industrie
et le chantier de construction.
Le matériau bois a de multiples usages :
construction, panneau, papeterie, bois énergie,
etc. ce qui lui permet d’avoir un cycle de vie en
plusieurs phases et de valoriser les déchets en
fin de vie. Par exemple, lors des phases de
transformation du bois (sciage, fabrication des
poutres, etc.), des déchets sont générés et
peuvent être réutilisés sur place en source
d’énergie pour le séchage du bois ou le chauffage des locaux.
La filière de réutilisation et de recyclage du bois
est rendue complexe par l’ajout au matériau
brut de divers traitements, finitions, colles et
fixations. Ces produits modifiés doivent donc
répondre au plus près à l’usage qui en est fait.
À une échelle plus globale, le système constructif
bois répond bien aux exigences environnementales, puisqu’il permet de construire des bâtiments performants thermiquement.
(*) source : Tackle Climate Change, Arno Frühwald - Université de Hambourg
18 -19
ANALYSE DE CYCLE DE VIE DES
CONSTRUCTIONS BOIS
L’EXEMPLE DU GREEN-OFFICE
© photo Minergie - cuendet
Green-Office est le premier bâtiment administratif de Suisse à avoir obtenu le très exigeant label Minergie P-Eco. Celuici ne prend pas seulement en compte l’énergie utilisée lors de son exploitation, mais également celle consommée pour
la fabrication de ses composants et de sa construction.
Un choix de matériaux judicieux
Les matériaux ont été choisis en fonction de leur
impact sur l’environnement et de leur transformation. Le sapin blanc, utilisé pour la structure, vient
des environs de Fribourg et le bardage extérieur
est constitué de lames verticales de la même
essence. Les lames ont été préalablement exposées au soleil à une certaine altitude et arrosées
avec de l’eau contenant un champignon qui accélère le vieillissement. Avec cette technique les
lames ont été mises en œuvre pré-grisées. Les
murs et cloisons intérieurs sont recouverts d’un
enduit à l’argile. Les isolants thermiques, en
papier recyclé et en fibre de bois, proviennent de
matières entièrement renouvelables.
Les calculs effectués montrent que Green-office a
consommé deux fois moins d’énergie grise pour
sa mise en œuvre que s’il avait été exécuté avec
des matériaux traditionnels.
LES ESSENTIELS DU
Numéro 6 - Avril 2009
Une enveloppe performante
Une bonne compacité permet de limiter les
déperditions thermiques. Un soin particulier a
été apporté à l’enveloppe du bâtiment : une
surisolation permet d’atteindre des valeurs U
très performantes au niveau du plancher du
rez-de-chaussée (U=0,10 W/m2K), de la toiture
(U=0,10 W/m2K) et du mur (U=0,11 W/m2K), et
les fenêtres en bois sont munies d’un triple
Un équipement adapté
Une ventilation mécanique contrôlée double flux
assure un bon renouvellement d’air. L’air frais est
aspiré par un puits canadien et passe à travers
un échangeur de chaleur où il est préchauffé. Des
capteurs solaires thermiques assurent la production
d’eau chaude sanitaire et un petit poêle à bois
suffit pour faire l’appoint de chauffage.
Des appareils à faible consommation électrique,
des interrupteurs centralisés et des détecteurs
de présence aident à économiser l’énergie électrique.
Le bâtiment est doté de toilettes sèches afin
d’éviter le gaspillage – les copeaux de bois
remplacent la chasse d’eau et un système de
dépression permet d’éviter les mauvaises
odeurs. Les eaux de pluie de la toiture plate sont
récupérées et alimentent les robinets des
vasques et du lave-vaisselle.
KWh
13´984´000
14´000´000
12´000´000
Énergie primaire consommée en
kWh pour construire, chauffer et
éclairer le bâtiment pendant 30 ans.
9´785´000
10´000´000
8´606´000
8´000´000
chauffage
6´000´000
4´000´000
2´000´000
électricité
1´634´000
construction
0
11.7 %
MINERGIE-P-ECO
- matériaux éco
- chauffage pellets
- électricité éolienne
61 %
MINERGIE-P
70 %
MINERGIE
100 %
Bâtiment standard
Standard Gebäude
- matériaux standards
- chauffage pompe à chaleur
- électricité swiss mix
© lutz-architecte.ch
Le bâtiment est entièrement construit en bois, à
l’exception de la dalle basse et des murs du soussol. Le système constructif est une structure en
poteaux-poutres en bois lamellé-collé. La plupart
des éléments ont été préfabriqués en atelier, ce qui
a permis un temps de montage de cinq jours seulement.
vitrage. L’étanchéité à l’air a été testée deux
fois : lors de la mise hors d’eau, hors d’air et
lors de la réception du bâtiment, avec un résultat
n50 de 0,4 vol/h.
composition toiture (valeur U 0,10 W/m2K):
© photo minergie - cuendet
gravier 50 mm
natte de protection
étanchéité bicouche
panneau particules 19 mm
ventilation 140-200 mm avec pente 1%
panneau de fibre de bois mi-dur, diffusant, 15 mm
ossature bois blc 80/460 mm / isolation cellulose
panneau trois plis 27 mm
composition façade (valeur U 0,11 W/m2K):
lambris vertical sapin blanc prépatiné
lattage horizontal 40 mm
lattage vertical 40 mm
panneau de fibre de bois mi-dur, diffusant, 15 mm
ossature bois blc 80/300 mm / isolation cellulose
panneau osb 15 mm
isolation fibre de bois 100 mm
plaques de plâtre armé de fibres 15 mm
crépi argile
composition plancher 1er et 2ème étage:
huile minérale
chapes teintées dans la masse 55 mm/ chauffage au sol
couche de séparation
isolation phonique 2 x 18 mm
béton léger 100-115 mm
couche de séparation
dallettes ciment 45 mm
solivage bois blc 120/400 mm
composition plancher rez (valeur U 0,10 W/m2K):
© minergie - cuendet
huile minérale
chapes teintées dans la masse 55 mm/ chauffage au sol
couche de séparation
isolation phonique 10 mm
© lutz-architecte.ch
lé d'étanchéité bitumineux avec toile de jute
panneau osb 22 mm
ossature bois blc 80/460 mm / isolation cellulose
panneau aggloméré lié au ciment 28 mm
Maître d’ouvrage et architecte : Conrad Lutz architecte sarl, Givisiez
Ingénieur bois : Ing bois SA
Lieu : Givisiez, Suisse
Année de construction : 2007
Surface utile : 1 255 m²
Exigence Minergie P : 25 kWhep/m²SRE/an *
Indice pondéré Minergie-P, réalisé : 9,1 kWhep/m²SRE/an
* SRE = surface de référence énergétique, c'est-à-dire la surface chauffée
PA R O L E D ’ E X P E R T
Que faut-il concevoir différemment pour un bâtiment « éco »
(par rapport à un bâtiment performant thermiquement) ?
Conrad Lutz
Architecte à Fribourg
en Suisse
« Le bâtiment éco, par rapport à un bâtiment
performant thermiquement, est constitué de
matériaux ayant un faible impact environnemental.
Avant la construction de notre bâtiment, nous
avons fait différents calculs avec des matériaux
dits "traditionnels" ou des matériaux nécessitant
peu d'énergie grise, la différence peut varier d'un
facteur de 1 à 3. Le Green-Office, réalisé avec
des matériaux dits "traditionnels" comme des
murs en béton en façade, une isolation en polyuréthane, des barrières-vapeur, des fenêtres en
matériaux synthétiques, etc., aurait consommé
2 millions de kW/h. L'utilisation de matériaux
écologiques comme le bois non traité en
façade, le crépis en argile naturel, des isolants
à base de fibre de bois, des peintures naturelles… a réduit la consommation d'énergie
grise à moins de 1 million de kW/h. Cette économie entre les deux variantes correspond à
100 ans de consommation de chauffage pour
ce même bâtiment (consommation annuelle
10 000 kW/h). Ce message doit être diffusé
auprès du public, il faut être vigilant quant aux
choix des matériaux. »
20 - 21
EXEMPLES DE RÉALISATIONS
BÂTIMENT TERTIAIRE À BUSSY-SAINT-MARTIN
© Alto Ingénierie
1 : Bardage
2 : Lattage
3 : Pare pluie
4 : Ossature bois + isolant laine minérale 60 mm
5 : OSB3 9 mm
6 : Ossature bois + isolant laine minérale 145 mm
7 : OSB3 12 mm
Le bâtiment de bureaux d’Alto Ingénierie, situé dans une ZAC de Seine-etMarne, s’inscrit dans une démarche qui vise à satisfaire les objectifs
traditionnels de qualité (qualité architecturale, qualité d’usage, qualité
d’ambiance, qualité technique) en limitant l’impact environnemental du
bâtiment. Pour cette opération, Alto Ingénierie a voulu mettre en place une
démarche environnementale en cohérence avec son activité de conseil
environnemental dans les opérations de construction de bâtiment.
Une attention particulière est portée sur la gestion de l’énergie et du
confort hygrothermique car l’objectif est d’obtenir un label de certification
Passivhaus. L’étanchéité à l’air de l’enveloppe a donc été réalisée avec
soin afin d’atteindre l'objectif mesuré de 0,6 vol/h sous 50 Pa. Pour cela, il
a été explicitement demandé aux entreprises de s’engager sur la qualité
de leur intervention vis-à-vis de l'étanchéité de l'enveloppe. Deux
tests d’infiltrométrie seront réalisés par la maîtrise d’ouvrage.
Lors de ces tests, les entreprises des différents lots doivent être présentes et s'engagent à corriger dans
les règles de l'art les défauts d'étanchéité identifiés liés à leurs travaux respectifs.
LES ESSENTIELS DU
Numéro 6 - Avril 2009
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3
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Une ventilation naturelle nocturne assure le confort d’été et est associée à
une circulation d’eau rafraîchie dans les émetteurs (eau rafraîchie par
circulation dans les sondes géothermiques, sans mise en marche de la
pompe à chaleur).
FICHE D’IDENTITÉ
Architecte : AA Feraru
Maîtrise d’ouvrage : Alto Ingénierie via SCI Laeca
Entreprise bois : Charpentes du Gatinais
Lieu : Bussy St Martin (77)
Années de construction : 2008-2009
Surface : 1 115 m²SHON
Système constructif : mur en ossature bois ; plancher bois massif
Label visé : Passivhaus
Étanchéité à l’air : > à 0,6 vol/h
Besoins de chauffage (estimation) : < 15 kWh/m2SHON/an
Consommation en énergie primaire (estimation) : 45 kWhep/m2SHON
Umur = 0,16 W/(m2.K)
© CNDB
SALLE COMMUNALE À SAVIGNY-LE-SEC
Le bâtiment communal de Savigny-le-Sec assure trois fonctions principales : une salle à usages multiples, un dojo et des ateliers municipaux.
L’ensemble de ces fonctions sont réunies dans un volume compact de
forme très simple, largement ouvert au sud, modérément à l’est et à
l’ouest et faiblement ouvert au nord.
La majeure partie du bâtiment est préfabriquée en atelier et assemblée
sur place. Il s’agit d’une construction mixte où chaque matériau est
employé là où il assure le meilleur compromis entre solidité, durabilité,
impact environnemental et économie d’énergie. Ainsi, le béton est utilisé
en fondations enterrées, en longrines et en prémurs pour la paroi verticale nord. Le bois est utilisé dans toutes les autres parois : mur, plancher
et toiture. Il permet d'apporter à l'enveloppe ses qualités isolantes.
L’insufflation de ouate de cellulose entre montants est complétée par un
doublage par l'extérieur en panneau de fibres de bois isolant supprimant
ainsi tous les ponts thermiques. Le plancher bois, sur un vide sanitaire
FICHE D’IDENTITÉ
Architecte : Topoiein Studio
Maîtrise d’ouvrage : Commune de Savigny-le-Sec
Entreprise bois : Les charpentiers de Bourgogne
Lieu : Savigny-le-Sec (21)
Année de construction : 2008
Surface : 680 m²SHON
Système constructif : Dalle et ossature bois, plancher bois-béton
Système constructif bois : volume bois : 358 dm3/m2SHON
abondamment ventilé, est réalisé par des poutres en I formant un caisson
généreusement rempli de ouate de cellulose en vrac.
Le plancher haut illustre également cette mixité de bois et de béton : le
bois en planches clouées sert de support à la dalle de compression en
béton. Au-delà de ses qualités mécaniques et environnementales,
chaque matériau est employé pour ses qualités thermiques. Ainsi, le
système constructif bois offre une forte isolation thermique tandis que le
béton apporte la masse nécessaire au confort acoustique du bâtiment.
1 : Bardage ajouré 32/63 mm
2 : Contre lattage 27/40 mm
3 : Lattage 27/40 mm
4 : Pare pluie fibres de bois 60 mm
5 : OSB3 10 mm
6 : Ossature bois + cellulose insufflée 220 mm
7 : Pare-vapeur
8 : Plaque de plâtre armé de fibres de cellulose
12,5 mm
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Niveau visé : Effinergie, sans labellisation
Étanchéité à l’air : Q4 = 0,28 m3/h/m² ; n50 = 0,81 vol/h
Besoin de chauffage (estimation) : 23 kWh/m2SHON/an
Consommation d’énergie primaire (estimation) : ≈ 40 kWh/m2SHON/an
Umur = 0,13 W/(m2.K)
22 - 23
MAISON POUR LA PLANÈTE À MEYTHET
1 : Panneau fibres-ciment 8 mm
2 : Lattage 50/70 mm
3 : Pare pluie fibres de bois 35 mm
4 : Ossature bois + isolant fibres de bois 120 mm
5 : Ossature bois + isolant fibres de bois 160 mm
6 : OSB3 15 mm
7 : Ossature bois + isolant fibres de bois 100 mm
8 : Lattage 15 mm
9 : Plaque de plâtre 13 mm
1
La Maison pour la Planète est un bâtiment de bureaux visant à accueillir
l’ONG Prioriterre. La conception a pu être réalisée grâce au programme
européen INTERREG IIIA franco-suisse. Ont ainsi participé au projet, l’école
d’ingénieurs de Genève et un architecte spécialisé dans les bâtiments très
basse consommation.
L'ambition de ce projet va bien au-delà de la seule performance énergétique. Ainsi, une attention particulière a été portée à l’analyse de l’impact
environnemental des matériaux pour chacune des phases de la construction
et de la vie du bâtiment, à savoir la conception, la réalisation, la maintenance, l’adaptation et la déconstruction. Seuls ont donc été retenus ceux
qui présentaient un moindre impact en matière de consommation d’énergie
et en termes d’émissions de gaz à effet de serre. Pour la première fois en
Haute-Savoie, un bâtiment a été conçu en associant la très haute performance énergétique et l’analyse du cycle de vie des matériaux. La Maison
pour la Planète sera ainsi labellisée MINERGIE-P-ECO®. Un suivi est
programmé pour s’assurer de l’évolution des consommations en phase
d’utilisation.
La conception de ce bâtiment de 633 m² de surface utile est basée sur des
principes de construction simples, à partir de matériaux et d’équipements
facilement disponibles sur le marché, ce qui en fait un bâtiment reproductible dans tous ses principes et pour
tout type d’usage. La mise en œuvre de ce
chantier a nécessité le recours à
LES ESSENTIELS DU
Numéro 6 - Avril 2009
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9
des d’entreprises innovantes, n’ayant pas peur de remettre en cause leurs
habitudes de travail. La consultation d’entreprises s’est faite sous forme d’appel à candidatures.
FICHE D’IDENTITÉ
Architecte : Beauquier Architectes
Architecte associé : Conrad Lutz
Maîtrise d’ouvrage : Ville de Meythet
Entreprise bois : Dunoyer
Lieu : Meythet (74)
Année de construction : 2008/2009
Surface : 742 m²SHON
Système constructif : Poteaux poutres
Label visé : Minergie P ECO
Étanchéité à l’air : < 0,6 vol/h
Besoins de chauffage (estimation) : < 15 kWh/m2SRE/an
Consommation d’énergie primaire (estimation) : < 30 kWh/m2SRE/an
Umur = 0,10 W/(m2.K)
LOGEMENTS SOCIAUX À LA TERRASSE
1 : Bardage
2 : Lattage
3 : Pare pluie
4 : Ossature bois + isolant fibres de bois 120 mm
5 : MDF 16 mm
6 : Ossature bois + isolant fibres de bois 200 mm
7 : Pare vapeur
8 : Lattage 30 mm
9 : Plaque de plâtre 13 mm
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© Vincent Rigassi
1
Implantés dans une zone à climat rigoureux, ces six logements HLM à la
Terrasse, dans l'Isère, prévoyaient en 2006 une consommation énergétique de 50 kWh/m²/an. L'implantation des logements en deux blocs a
conduit à privilégier une solution passive permettant de se passer d'une
chaudière collective et d'un réseau de chaleur entre blocs de logements.
Les surchauffes estivales sont réduites par différents dispositifs, à savoir
le tampon thermique de la toiture froide, l'isolation thermique extérieure
en fibre de bois forte densité, ayant une capacité thermique élevée,
propriété permettant d'assurer une meilleure isolation à la chaleur.
Dans ce programme, situé dans une commune où la température diurne
en hiver peut descendre en dessous de -20° C, les menuiseries extérieures sont en bois, équipées d'un triple vitrage, apportant une isolation
complémentaire. De manière à ne pas risquer de détérioration de l'étanchéité à l'air, celle-ci est assurée par un pare-vapeur posé en continu sur
les montants d'ossature et écarté du parement intérieur par un contrelattage bois. Ceci permet en outre d'y passer les différents réseaux,
£électrique et hydraulique.
L'étanchéité à l'air a fait l'objet d'un lot spécifique qui comprenait
également une session de formation théorique et pratique sur chantier
pour les principaux corps d'état concernés.
© Vincent Rigassi
Les éléments structuraux et d'enveloppe sont en ossature bois isolée en
fibres de bois de faible densité entre montants et doublée d'une isolation
extérieure en fibres de bois de moyenne densité supprimant les ponts
thermiques. Ceci apporte une performance thermique très élevée autorisant
une régulation par un système de ventilation à double flux avec récupération de chaleur. Une pompe à chaleur fait l'appoint pour le chauffe-eau
à préchauffage solaire.
FICHE D’IDENTITÉ
Architecte : Vincent Rigassi
Maîtrise d’ouvrage : Pluralis (Société d’Habitation des Alpes)
Entreprise bois : Royans Charpente
BET structure : Gaujard Technologies
Lieu : La Terrasse (38)
Surface : 328 m²SHON
Année de construction : 2008
Système constructif : Ossature bois
Label : Minergie P
Objectif d’étanchéité à l’air : < 0,6 vol/h sous 50 Pa
Besoins de chauffage (estimation) : < 11,9 kWh/m2SRE/an
Consommation d’énergie primaire (estimation) : 19,5 kWh/m2SRE/an
Umur = 0,14 W/(m2.K)
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© Plans Séquences Architectures
CENTRE HÉBERGEMENT “LITS HALTE SOINS SANTÉ” À MARSEILLE
Le projet de “Lits halte soins santé” à Marseille a pour vocation de proposer
des chambres, une infirmerie, un restaurant, des salles de soin, le tout
24h/24h à des SDF en besoin mais ne justifiant pas une hospitalisation.
Le bâtiment est composé de murs porteurs en ossature bois de section
45/145 mm, avec panneaux de contreventement de 16 mm. Les cavités
des murs ossature bois sont remplies par insufflation d’un isolant en ouate
de cellulose. Un complément d’isolation en fibre de bois sur la face extérieure des murs permet d’augmenter le déphasage de la paroi et donc
d’améliorer le confort d’été.
Les parois verticales en ossature bois sont « perspirantes », c'est-à-dire
qu’elles régulent non seulement les échanges thermiques mais aussi les
échanges hygrométriques avec l’extérieur. Ces parois améliorent sensiblement le confort des usagers et la pérennité des performances thermiques
des parois.
FICHE D’IDENTITÉ
Architecte : Plans Séquences Architectures
Maîtrise d’ouvrage : Alliance Immobilière
Entreprise bois : Charpente Azuréenne
BET structure : Gaujard Technologies
Lieu : Marseille (13)
Année de construction : 2008
Système constructif : Ossature bois
Niveau visé : THPE Enr
Étanchéité à l’air : pas de test effectué
Besoin de chauffage (estimation) : 53 kWh/m²SHON/an
Consommation d’énergie primaire (estimation) : 275 kWh/m²SHON/an
Umur = 0,15 W(m².K)
LES ESSENTIELS DU
Numéro 6 - Avril 2009
Les planchers du R+1 et du R+2 sont en bois massif contrecollé (KLH)
d’une épaisseur de 162 mm, sur lesquels est coulé un plancher rafraichissant. La toiture est composée de caissons d’une hauteur de 300 mm,
remplis de ouate de cellulose insufflée.
1 : Bardage ajouré 40/40
2 : Lattage 27/40
3 : Pare pluie
4 : Isolant fibres de bois 60 mm
5 : MDF 16 mm
6 : Ossature bois + cellulose projetée 145 mm
7 : Pare vapeur
8 : Lattage 30 mm
9 : Plaque de plâtre 13 mm
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LES LOGICIELS
LES LOGICIELS D’AIDE À LA CONCEPTION POUR DES BÂTIMENTS BASSE CONSOMMATION ET PASSIFS
Les logiciels réglementaires sont en cours
d’évolution mais n’intègrent aujourd’hui pas
toujours très bien les nouvelles solutions qui
émergent pour les bâtiments basse consommation et passifs. Les architectes et bureaux
d’études peuvent donc avoir recours à des
outils d’accompagnement à la conception tels
que PHPP (Passive House Planning Package),
élaborée par le Passivhaus-Institut de
Darmstadt en Allemagne, et qui existe en
version française. Conçu sous un format Excel il
est relativement facile à prendre en main et les
données peuvent être affinées au fur et à
mesure de l’avancement du projet. L’influence
d’un paramètre (vitrage, ventilation, isolation,
etc.) sur la consommation globale peut être
instantanément analysée.
Lorsque l’équipe comprend un bureau d’étude
thermique, il pourra alors travailler avec des
outils précis en simulation dynamique (ComfiePleiades, Designbuilder…), pour affiner l’ensemble du bâtiment, en concertation avec
l’architecte.
LES LOGICIELS POUR RÉALISER UNE ACV D’UN BÂTIMENT
Plusieurs logiciels existent pour évaluer l’impact
d’un bâtiment dans son ensemble :
ELODIE, logiciel développé par le CSTB, permet
d'exploiter directement les FDES présentes
dans la base INIES. Pour les produits non présents dans cette base, l’utilisateur peut gérer
sa propre base de données. Il permet actuelle-
ment de tenir compte des matériaux de
construction mais pas encore des consommations dues à l’exploitation du bâtiment.
EQUER est un outil d'évaluation de la qualité
environnementale des bâtiments (12 paramètres environnementaux), ayant pour but d'aider
les acteurs à mieux cerner les conséquences
de leurs choix. Il est associé au logiciel de
simulation thermo-dynamique ComfiePleiades, et permet donc de tenir compte de
toutes les phases de vie du bâtiment :
construction, exploitation et fin de vie.
POUR EN SAVOIR +
Normes :
Performance thermique
et enveloppe :
DTU 31.2, annexe 3 sur l’étanchéité à l’air
Analyse de cycle de vie :
ISO 14040 et 14044 : Management environnemental - Analyse du cycle de vie - Principes,
cadre, exigences et lignes directrices.
ISO 14021 : Marquage et déclarations environnementales de type II (Autodéclaration environnementale du fabricant).
ISO 14024 : Marquage et déclarations environnementales de type I (Exemple : label Ange
bleu, Ecolabel européen, Nature plus…).
ISO 14025 (version projet) : Marquage et déclarations environnementales de type III. Cette
déclaration doit être basée sur une ACV.
NF P01010 (2004) : Norme française définissant
le contenu et le mode de réalisation de la Fiche
de Déclaration Environnementale et Sanitaire
(FDES).
Sites Internet :
Documents techniques :
Effinergie : www.effinergie.org
Minergie France : www.minergie.fr
La maison passive France :
www.lamaisonpassive.fr
Base FDES : www.inies.fr
La performance énergétique : enjeux et
solutions pour la construction bois (Abibois, en
partenariat avec Atlanbois), à télécharger sur le
site www.abibois.com
Organismes pouvant attribuer
des aides :
ADEME : www.ademe.fr
ANAH : www.anah.fr
ANRU : www.anru.fr
PUCA: http://rp.urbanisme.equipement.gouv.fr/puca/
Conseils régionaux
Logiciels :
Pleiades + Comfie, EQUER : www.izuba.fr
PHPP : www.lamaisonpassive.fr
Elodie : http://ese.cstb.fr/elodie/
Designbuilder : www.batisim.net/
Détermination et calcul des ponts thermiques
linéiques et intégrés des constructions en bois,
CSTB et FCBA, à télécharger sur :
www.rt-batiment.fr/fileadmin/documents/
RT2005/publications/maisons_ossatures_bois.pdf
Lignatec 16/2003 : Minergie et construction
bois, Lignum, à commander auprès de
www.lignum.ch
Maison basse consommation - guide de
conception et de mise en oeuvre pour la
maison à ossature bois.
www.cndb.org
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À PROPOS DU CNDB
À PROPOS DE SKOGSINDUSTRIERNA
(COMITÉ NATIONAL POUR LE DÉVELOPPEMENT DU BOIS)
(LA FÉDÉRATION DES INDUSTRIES FORESTIÈRES SUÉDOISES)
Le CNDB est l’organisme national de promotion du bois.
La Fédération des industries forestières suédoises - Skogsindustrierna -
Il assure la promotion et la valorisation du matériau bois et contribue à une
est un organisme de promotion des industries de papier et de bois.
plus grande notoriété de l’ensemble de la filière bois.
Son rôle est de favoriser une plus grande utilisation des produits à base
Association à but non lucratif créée en 1989 et régie par la loi de 1901,
de bois et elle s'associe, à ce titre, à d'autres organismes nationaux
le CNDB regroupe les fédérations professionnelles nationales et les
partout en Europe pour promouvoir des campagnes de promotion générique
interprofessions régionales de la filière bois. Il est soutenu par les pouvoirs
du bois et pour diffuser de l'information concernant les multiples atouts
publics qui s’associent à son action.
de ce matériau, notamment dans la construction.
Construire en bois,
un choix durable
Confort acoustique
du bâtiment
Performance thermique
et économies d’énergie
Construction bois
et sécurité incendie
Revêtements
extérieurs en bois
Brochures téléchargeables sur le site www.bois.com
Cette collection est une publication conjointe du CNDB (Comité national pour le développement du bois) et de la Fédération
des industries forestières suédoises (Skogsindustrierna) réalisée dans le cadre de la campagne “Le bois, c'est essentiel !”,
avec le soutien financier du Ministère de l’Agriculture et de la Pêche, et de France Bois Forêt.
Publication éditée par le CNDB et la Fédération des industries forestières suédoises (Skogsindustrierna) - CNDB RCS Paris B 392 632 055 - Rédactrices en chef : Bettina Horsch et Delphine Saint Quentin, Wigwam, Nantes - Comité de rédaction : CNDB et
Skogsindustrierna - Conception, maquette, mise en page : ICOM – RCS Toulouse B 393 658 760 - © CNDB : schémas pages 11 et 12 et pages 20 à 26 – Couverture : Centre de soins de suite et de réadaptation au Bourget (93) © Hervé Abbadie (photographe)
et Bruno Hubert et Michel Roy (maîtres d’œuvre) – 25681208 – icom-com.fr - Document imprimé par imprimerie Rochelaise Nouvel R, entreprise Imprim’vert®, procédé CtP avec des encres à base végétale - Papier Condat Silk 250 g et 170 g
PEFC/10-31-1240.
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