Bâtiment à énergie positive
Introduction
Produire plus d'énergie que l'on n'en consomme, ceci est le principe d'un bâtiment à énergie positive. Il convient de travailler sur deux axes à la fois pour arriver à un tel bâtiment : d'abord, la réduction des besoins afin d'obtenir un bâtiment à basse consommation, ensuite la réponse à ces besoins par des énergies renouvelables. En effet, au rythme de consommation actuel, les réserves prouvées d'énergie fossile sont de 40 années pour le pétrole, 63 pour le gaz, 218 pour le charbon et 71 pour l'uranium. Et si on tenait compte de l'augmentation annuelle de la demande (supposée égale à 2%/an), dans 50 ans l'ensemble des réserves prouvées sera épuisé. C'est pour cela que l'on a un grand intérêt à développer ce type de constructions.
I) Comment procéder?
- Réduire les besoins:
- Isolation
Il convient tout d'abord de reduire les pertes par les parois. Pour ce fait la mesure la plus connue est l'isolation (augmentation de la resistance thermique des parois) c'est à dire augmenter l'épaisseur et la qualité des isolants (expl: la laine de verre ou la laine de roche) avec des conductivités thermiques très faibles (de l'ordre de 0.03W/m².K):
- Reduire les ponts thermiques:
Les ponts thermiques sont des ruptures dans l'isolation d'un bâtiment. Un moyen efficace de les supprimer, ou du moins de les réduire est " l'isolation par l'extérieur ". Le dessin ci-dessous l'illustre. Cette méthode est peu utilisée en France mais bien connue pour les autres pays.
Il existe aussi des rupteurs de ponts thermiques qui sont des pièces isolantes (généralement en polystyrène) qui viennent s'intercaler au moment de la construction entre le mur et les plancher par exemple.
- construire compact
Plus un bâtiment est compact, plus il est performant. On mesure la compacité avec le rapport surface déperditive (mur, toit, etc.) sur volume à chauffer : ratio S/V. Plus ce rapport est grand, plus il y a de surfaces déperditives, plus il y a de pertes par les parois. La forme la meilleure est la sphère : c'est le volume géométrique qui a le rapport le plus petit. Ainsi plus le bâtiment ressemble à une sphère, moins il y a de pertes. C'est pourquoi à volume égal : un immeuble consomme moins que plein de petites maisons individuelles. Le graphique ci-dessous illustre la compacité de géométries types. Pour un bâtiment de 1000 m², il convient de ne pas dépasser un ratio S/V de 0,65 (soit +12% par rapport à une sphère).
- Reduire les deperditions par les vitrages: Les fenêtres constituent un véritable gouffre énergétique en hiver malgré le fait qu'elles sont nécessaires dans un bâtiment (!) pour le confort, pour bénéficier des apports solaires,... La résistance thermique d'une fenêtre est en effet 10 fois plus faible que celle d'un mur. Plusieurs conseils pour réduire les pertes par les fenêtres:
- Privilégier les ouvertures sur les façades orientées sud.
- Eviter les menuiseries métalliques : le métal est conducteur. Privilégiez le bois ou les composites bois-lièges, etc.
- Maximiser l'épaisseur de la lame d'air : le double vitrage est constitué de 2 vitres de verre (de 4mm chacun par ex.) entre lesquels est enfermée une lame d'air (de 16 mm par ex.). C'est la lame d'air qui rend ce type de vitrage plus isolant que le simple vitrage. C'est pourquoi le triple vitrage (3 vitres, 2 lames d'air) est encore plus isolant. On peut aussi changer le gaz entre les vitres : l'argon, le krypton sont moins conducteurs que l'air, le vide aussi est un excellent isolant.
- Utiliser des vitrages peu émissifs : les vitres peu émissives sont revêtues de couches ultra minces (comme sur les verres anti-reflets !) dont l'épaisseur est astucieusement calculée pour arrêter les infrarouges. Or les infrarouges, c'est la chaleur. Les couches sont totalement invisibles à l'œil nu. Optez toujours pour ce genre de vitrage.
- Utiliser de bonnes fermetures nocturnes : la nuit, il fait toujours plus froid et on a pas besoin de regarder par la fenêtre... Fermez donc les volets pour augmenter la résistance thermique des ouvertures et limiter ainsi les pertes.
- Modifier la température interne et externe des parois:
En effet la loi interdit de chauffer à plus de 19°C, car si la température intérieur augmente, les déperditions augmentents aussi. On consomme 15% d'énergie en plus pour chaque degrès supplémentaire.
Il convient également d'utiliser des "espaces tampons", ce sont des locaux non-chauffés en contact d'un côté avec l'extérieur et de l'autre avec votre logement, ce que l'on appelle un "local non chauffé". Par exemple : vérandas, celliers, ... La température de ce local sera plus élevé que celle de l'extérieur donc finalement moins de pertes.
On peut également enterrer le bâtiment.Par exemple, toute la façade nord où nous n'aurions pas mis d'ouvertures pourra être enterrée car la température du sol à quelques mètres sous-terre est constante toute l'année et égale à 12°C environ en France : en hiver moins de pertes, en été plus de fraicheur.
- Se protéger des vents:
- Jouer sur la forme des bâtiments en minimisant les surfaces au vent dominant en inclinant par exemple le toit de leur côté.
- Placer les entrées et ouvertures sur les surfaces protégées du vent.
- Eviter les ouvertures sur chaque côté des bâtiment pour réduire les courants d'air (Les courants d'air sont peut-être favorables pour le rafraichissement en été mais ils sont beaucoup plus défavorables en hiver)
- Utiliser des sas.
- Systèmes de ventilation adaptés
En France, on utilise communément la VMC (Ventilation Mécanique Controlée). Ce système de ventilation extrait l'air du logement. L'air neuf arrive par les petites bouches d'aération placées sur les fenêtres : c'est de l'air froid qui rentre et par ces bouches, on entend les bruits de l'extérieur. La solution internationalement adoptée pour résoudre les problèmes de ventilation est la ventilation double flux. Par rapport à la VMC, on double le nombre de conduits d'air : un pour l'extrait toujours et un pour l'air neuf ce qui permet de supprimer les bouches d'aératino sur les fenêtres. De plus, un échangeur permet de faire passer la chaleur de l'air extrait sur l'air neuf, de ce fait, on ne chauffe pas de l'air pour l'expulser dehors. Il est également possible de combiner le double flux avec le préchauffage de l'air neuf dans une véranda ou dans un puit provençal.
