sensibilisez ecoconstruction by Stéphanie Baltardive

écoconstruction

SENSIBILISEZ

Avec la participation de : ADEME, GRAINE AQUITAINE

Fiche Ecoconstruction : L'

ENERGIE

EN SAVOIR PLUS 1- Qu'est ce que l'énergie?............................................................................................................. 5 2- D'où vient l'énergie? ...................................................................................................................7 3- les différentes sources d'énergie ..............................................................................................7 4- Comment utilise-t-on l'énergie? ................................................................................................9 Les énergies finales................................................................................................. .............9 Les enjeux actuels ...............................................................................................................11 5 – comment mesure-t-on l'énergie?...........................................................................................29 6 – les sources énergétiques et équipements pour s'éclairer? ................................................34 7 - Sources énergétiques et équipements pour chauffer ou rafraîchir nos habitations........ 44 Chauffer ...............................................................................................................................44 Rafraîchir .............................................................................................................................77 8 - Sources énergétiques et équipements pour chauffer notre eau sanitaire......................... 87 9- Sources énergétiques et équipements pour assurer l’entretien et la cuisine, pour écouter de la musique, regarder la télévision, surfer sur internet,... .....................................................89 10- Performance énergétique dans l’habitat........................................................................... 102 Engagement et réglementation......................................................................................... 102 Concepts et labels .............................................................................................................107 Vers un habitat économe ...................................................................................................112

IDEES DE SEANCES 1- Qu’est-ce que l’énergie ? .......................................................................................................140 2- D’où vient l’énergie ?............................................................................................................... 145 3- Les différentes sources d’énergie..........................................................................................146 4- Comment utilise-t-on ces sources d’énergie ?..................................................................... 149 5- Comment mesure-t-on l’énergie ?..........................................................................................163 6 - Sources énergétiques et équipements pour s’éclairer....................................................... 164 7- Sources énergétiques et équipements pour chauffer ou rafraîchir nos habitations ....... 165 8 - Sources énergétiques et équipements pour chauffer notre eau sanitaire........................166 9 - Sources énergétiques et équipements pour faire assurer l’entretien et la cuisine, pour écouter de la musique, regarder la télévision, surfer sur internet, ….................................... 168 10- Performance énergétique........................................................................................................168

Avec le concours

Avec le concours Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

La consommation mondiale d’énergie augmente en moyenne de 2% par an.

Consommation énergétique en France (Source ADEME)

Logement 29%

40%

Travail Déplacements 15%

16%

Production bien et services

Nous sommes donc directement à l’origine d’au moins 60% de l’énergie que nous consommons chaque jour. Les 40 % restants représentent l’énergie nécessaire à la production de biens et de services. Là aussi nous pouvons agir. Pour cela vous pouvez consulter le dossier ECOCONSOMMATION (concepts d’énergie grise et de bilan énergétique). Dans ce dossier ECOCONTRUCTION, nous abordons la consommation d’énergie dans l’habitat, c’est-à-dire à la maison, à l’école, au travail, … Concernant les déplacements, vous pouvez consulter le dossier ECOMOBILITE. Quant aux enjeux mondiaux, aux phénomènes d’iniquité et aux comportements à développer, c’est dans le dossier ECOCITOYENNETE que vous puiserez vos informations et idées de séances.

Pour s’éclairer, chauffer ou rafraîchir une habitation, chauffer l’eau de notre douche, faire fonctionner nos appareils ménagers, audiovisuels, informatiques, il nous faut …de l’énergie bien sûr ! Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

« La consommation domestique d'énergie s'accroît » Consommations à la maison (source : CEREN, ADEME 2006) 69% pour le chauffage, 12% pour l’éclairage, ventilateurs, appareils électroménagers et audiovisuels, 12% pour la production d’eau chaude 7% pour la cuisson.

Un bâtiment consomme de l'énergie

.... Parce qu'il a des besoins à satisfaire

La consommation moyenne, toutes sources d’énergie confondues, est de 20,8 MWh/an par résidence principale, soit 229,5 kwh/m²/an (ou 1,9 tep/an/logement). Multipliée par 30,8 millions de logements, la demande moyenne énergétique des ménages depuis 30 ans correspond au tiers de la consommation totale d’énergie en France. Elle a donc des incidences majeures sur l’environnement : émissions dans l’air de gaz polluants ou à effet de serre et autres impacts liés au mode de production de l’énergie …(Source : IFEN) Le secteur de l’habitat et plus généralement du bâtiment en France se retrouve donc le plus gros consommateur d'énergie parmi tous les secteurs économiques, avec 70 millions de tonnes d'équivalent pétrole. Soit 43 % de l'énergie finale totale consommée et 1,1 tonne d'équivalent pétrole consommée annuellement par chacun d'entre nous. Cette énergie consommée entraîne l'émission de 120 millions de tonnes de CO2 représentant 25 % des émissions nationales et 32,7 millions de tonnes de carbone. Cette quantité est du même ordre de grandeur que celle des déchets de chantiers de bâtiments ou des déchets des ménages. C'est aussi une demi-tonne de carbone émise dans l'atmosphère chaque année par chacun d'entre nous. Toutes ces valeurs devront être divisées par quatre en 2050. (Source : ADEME)

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Face à cette consommation, 3 gros enjeux :

1. La lutte contre le changement climatique :Depuis deux siècles, les émissions de certains gaz polluants liés aux activités humaines ont intensifié le phénomène naturel de l'effet de serre et conduit à un réchauffement de la température sur terre. Ce phénomène risque d'avoir d'importantes conséquences sur le climat et les écosystèmes de la planète. La communauté internationale s'est donc mobilisée pour limiter les concentrations dans l'atmosphère de gaz à effet de serre, avec pour objectif de diviser par deux les émissions à l'échelle mondiale avant 2050.C'est dans ce contexte qu'en 2003, le gouvernement français a annoncé qu'il retenait, sur la même période, un objectif de division par 4 des émissions de gaz à effet de serre dans notre pays.

2. La sécurité d'approvisionnement :La France est aujourd'hui très dépendante de combustibles fossiles importés. Or, les réserves fossiles mondiales ne sont pas inépuisables. Ainsi, selon certains experts, si l'on conservait le niveau actuel de consommation, les réserves de pétrole encore disponibles dureraient seulement 40 ans ! S'ajoute à cela le risque de voir flamber les prix de ces ressources et de pénaliser ainsi la compétitivité de l'économie. Que dire du développement des pays émergents …

3. La

préservation de la santé humaine et de l'environnement : Outre leurs conséquences globales sur l'effet de serre, la production et la consommation d'énergie ont des incidences locales sur l'environnement. Elles ont notamment un impact de mieux en mieux connu sur la qualité de l'air et la santé humaine, mais aussi parfois sur les paysages et les éco-systèmes. (Source : ADEME)

Quelques chiffres … -

La consommation énergétique dans les logements et les bureaux a augmenté de 30 % ces 30 dernières années en France. La consommation des français en électricité a été multipliée par 7 en 30 ans. Un ménage français dépense en moyenne par an 2 400 euros pour s’éclairer, se chauffer, faire fonctionner les appareils électroménagers, se déplacer… Les estimations sont difficiles, mais l’épuisement des ressources de pétrole (environ 40 ans de réserves connues), de gaz naturel (60 ans) et de charbon (200 ans) est déjà prévu. En moyenne, l’énergie nécessaire pour chauffer, éclairer ou alimenter les équipements dans une classe, correspond au rejet dans l’atmosphère d’environ 4 000 kg de CO2 par an (suffisamment pour gonfler 4 montgolfières de 10 mètres de diamètre). Le projet de loi d'orientation sur l'énergie propose de réduire de 2 % par an d'ici 2015 et de 2,5 % d'ici 2030 l'intensité énergétique française, c'est-à-dire le rapport entre consommation d'énergie et croissance économique. Un chauffage de 17°C et une bonne isolation permettent d’économiser 1/3 de l’énergie utilisée.

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EN SAVOIR + 1 - QU’EST-CE QUE L’ÉNERGIE ? (Sources : ADEME, Hespul, Wikipedia, www.cite-sciences.fr)

L'énergie (du grec : ενεργεια, energeia, force en action) est la capacité d'un système à produire un travail entraînant un mouvement, de la lumière ou de la chaleur. C'est une grandeur physique qui caractérise l'état d'un système et qui est d'une manière globale conservée au cours des transformations. L’énergie ne doit pas être confondue avec les ressources fossiles ou minérales qui la produisent (cf. chapitre ). Chaque objet se définit par une certaine quantité de matière, la masse. Il possède également une certaine quantité d’énergie. Energie et masse sont deux caractéristiques différentes du même objet ; Albert Einstein l’a résumé dans sa célèbre formule « E=Mc² ». L'énergie ne peut ni se créer ni se détruire mais uniquement se transformer d'une forme à une autre (principe de Mayer) ou être échangée d'un système à un autre (principe de Carnot). C'est le principe de conservation de l'énergie. (cf. chapitre ) Petits rappels : (+ cf. chapitre  pour compléments)

ENERGIE (Wh) = PUISSANCE (Watts) x TEMPS (heure)

L’énergie à travers l’histoire … Après avoir exploité sa propre force, puis celle des esclaves, des animaux et de la nature (les vents et les chutes d'eau), l'homme a appris à exploiter les énergies contenues dans la nature et capables de lui fournir une quantité croissante de travail mécanique par l'emploi de machines : machines outil, chaudières et moteurs. L'énergie est alors fournie par un carburant ou énergie fossile. Pour ce faire, l’homme vola aussi le feu, peut-être allumé par la foudre. Ensuite, il sut faire jaillir une étincelle de deux cailloux choqués l’un contre l’autre puis de deux bâtons frottés l’un contre l’autre. Ce fut l’un des premiers convertisseurs inventés par l’homme, transformant un mouvement en chaleur. Comme l'énergie est nécessaire à toute entreprise humaine, l'approvisionnement en énergie est devenu une des préoccupations majeures des sociétés humaines. Jusqu’en 1800 environ, les besoins énergétiques des sociétés restent assurés quasiment totalement par les énergies renouvelables. Avec l’essor de la population, ceci finit par poser d’ailleurs des contraintes fortes sur le bois : la surface de forêts en France est deux fois plus faible en 1850 qu’en 2000. Les usines sont localisées le long des cours d’eau (énergie mécanique) et à proximité de forêts (chauffage et vapeur). Environ un quart des terres agricoles sont consacrées à la production de céréales pour les animaux de trait et de transports, ce qui en font les premiers biocarburants ! C’est seulement au dix neuvième siècle que l’utilisation des énergies fossiles (et fissile) se développe, d’abord avec le charbon, puis avec le pétrole au début du vingtième siècle et enfin le gaz et le nucléaire dans la seconde moitié du vingtième siècle.

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Cette « révolution énergétique » qui permettra la révolution industrielle, fait exploser les besoins d’énergie de nos sociétés : un habitant d’une société technologique consomme 115 fois plus d’énergie que celui d’une société dite primitive, et 9 fois plus que celui d’une société agricole avancée. Exemple : un Grec de l'antiquité possédait en moyenne 5 esclaves. Un ménage moderne avec un compteur électrique de 6 kW possède l'équivalent énergétique de 36 esclaves. Malgré les chocs pétroliers de 1973, 1977, 1979, etc., cette consommation d’énergie ne fait que s’accélérer. La consommation mondiale d’énergie est ainsi passée de 6 à 10,2 milliard de tonnes équivalent pétrole entre 1973 et 2002, soit une hausse de plus de 70%.

Source : AIE

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2 - D’OÙ VIENT L’ÉNERGIE ? On trouve de l’énergie dans tous les objets, petits ou grands, de l’atome à l’étoile, et pour la plus grande partie à l’état très condensé. L’énergie correspond à ce qu’il faut fournir ou enlever à un système matériel pour le transformer. Dès qu’une modification intervient sur n’importe quelle partie de l’Univers, on peut affirmer que de l’énergie s’est manifestée sous trois formes : chimique, mécanique, électrique. L’énergie thermique (chaleur) est une phase intermédiaire et dégradée. L’énergie vient d’abord du rayonnement solaire. Celui-ci entretient la vie sur Terre, participe à l’élaboration des végétaux (photosynthèse) et des êtres vivants (consommation des végétaux ou des herbivores) qui, après des millions d'années, se sont minéralisés pour la plupart ou sont devenus tourbe, lignite, charbon, pétrole ou gaz naturel. Le Soleil réchauffe sol, océans et atmosphère, d’où vent, pluie, vagues et toutes énergies qui en découlent. Par ailleurs, la Terre a sa propre source d’énergie, activité interne sous forme de chaleur contenue sous la croûte terrestre.

3- LES DIFFÉRENTES SOURCES D’ÉNERGIE (= éléments d’origine naturelle qui fournissent de l’énergie)

(sources : ADEME, IFEN, CEREN,

WIKIPEDIA)

Les formes d’énergie disponibles dans la nature avant toute transformation sont appelées énergies primaires.

L’énergie solaire L'énergie solaire est l'énergie que dispense le soleil par son rayonnement, directement ou de manière diffuse à travers l'atmosphère. L’énergie solaire qui arrive chaque jour sur la terre représente à peu près 12 000 fois la consommation d’énergie de l’ensemble de la planète !

L’énergie éolienne L’énergie éolienne (du grec Eole, dieu du vent) est l’énergie du vent. L'énergie éolienne est une forme indirecte de l'énergie solaire, puisque ce sont les différences de températures et de pressions induites dans l'atmosphère par l'absorption du rayonnement solaire qui mettent les vents en mouvement.

L’énergie hydraulique L'énergie hydraulique est l'énergie mise en jeu lors du déplacement ou de l'accumulation d'un fluide incompressible telle que l'eau douce ou l'eau de mer. L’énergie hydraulique est une manifestation indirecte de l’énergie du soleil : sous l’action du soleil, l’eau s’évapore des océans et les nuages se déplacent au gré des vents. Des abaissements de température au-dessus des Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

continents provoquent la condensation de la vapeur d’eau. La pluie et la neige (les précipitations) alimentent ainsi l’eau des rivières et des lacs.

L’énergie de la biomasse La biomasse est la masse totale (quantité de matière) de toutes les espèces vivantes présentes en un milieu naturel donné. Le terme énergie de la biomasse désigne donc l'énergie solaire transformée par les plantes chlorophylliennes utilisées soit directement (bois de chauffage), soit après transformations (cf. chapitre ci-après).

Les énergies fossiles Les énergies fossiles sont des matières combustibles issues de sources naturelles extraites du sol, formées grâce au processus de fossilisation. Au cours des temps géologiques, moins de 1 % de la matière organique (biomasse) a été enfouie dans le sol, ou a sédimenté au fond des lacs et des océans. Des réactions chimiques ont formé un hydrocarbure liquide (le pétrole) et gazeux (le gaz naturel). Le charbon (à ne pas confondre avec le charbon de bois) s’est formé un peu de la même façon que le pétrole, mais il provient des forêts marécageuses. Le pétrole est une huile minérale. Le mot vient du latin petraoleum «huile de pierre». On le trouve principalement dans le sous-sol par forage, mais en certains endroits, on le trouve à même le sol où il affleure. Il s'agit d'une importante source d'énergie. Le gaz naturel : Il existe plusieurs formes de gaz naturel, se distinguant par leur origine, leur composition et le type de réservoirs dans lesquels ils se trouvent. Néanmoins, le gaz est toujours composé principalement de méthane et issu de la désagrégation d'anciens organismes vivants. Le charbon est la source d'énergie fossile la plus abondante et la mieux répartie dans le monde. Le charbon s'est formé il y a plus de 280 millions d'années à partir de végétaux engloutis par les eaux lors de bouleversements géologiques importants. Il existe différents types de charbon (l'anthracite, la houille, la lignite, la tourbe) qui n'ont pas tous le même pouvoir énergétique.

L’énergie marémotrice Il s’agit de l’énergie générée par les mouvements de la mer tels la houle (le mouvement des vagues), les marées (causées par l’effet conjugué des forces de gravitation de la Lune et du Soleil) et les courants marins.

L’énergie géothermique L’énergie géothermique est fournie par la chaleur interne de la Terre. Cette chaleur se propage vers la surface et échauffe des nappes d’eau situées de quelques centaines à environ 3000 mètres de profondeur.

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L’uranium C'est un métal lourd radioactif de période très longue (4,5 milliards d'années pour l'uranium 238 et 700 millions pour l'uranium 235). L'isotope U-235 est le seul élément fissible naturel. Sa fission libère de l’énergie. Cette énergie est environ un million de fois supérieure à celle des combustibles fossiles pour une même masse de combustible mise en jeu. De ce fait, c'est aujourd'hui la matière première initiale pour toute l'industrie nucléaire (cf. chapitre suivant). L'uranium naturel est présent dans pratiquement tous les milieux naturels : roches et eau. Il y a en effet 3 mg d'uranium par mètre cube d'eau de mer, ce qui représente 4,5 milliards de tonnes d'uranium dans les océans. L'uranium est présent dans tous les types d'eau : le Rhône en charrie en effet près de 29 tonnes environ chaque année. Cet uranium provient du ruissellement des pluies sur les Alpes. L'extraction de l'uranium de l'eau est techniquement possible, mais non rentable en 2006. L'uranium est répandu dans toute l'écorce terrestre, notamment dans les terrains granitiques et sédimentaires. La concentration d'uranium dans ces roches est de l'ordre de 3 g/tonne. À titre d'exemple, un jardin carré de 20 m de côté contient, pour une profondeur de 10 m, environ 24 kg d'uranium. À l'époque géologique actuelle, la chaleur interne de la Terre provient principalement de la désintégration de corps radioactifs, notamment l'uranium 238 et 235 (et quelques autres)

4- COMMENT UTILISE-T-ON CES SOURCES D’ÉNERGIE ET QUELS SONT LEURS ENJEUX ? (sources : Observ’er, Cité des sciences, Wikipedia, ADEME, ASDER, CLER, HESPUL

S'éclairer, se chauffer, produire du mouvement, transformer la matière... les utilisations de l'énergie par les hommes sont multiples. Mais l'énergie est rarement disponible sous une forme directement utilisable, il faut la convertir. Les premiers convertisseurs utilisés par l’homme sont biologiques : les muscles, en brûlant du glucose, produisent du mouvement. Viennent ensuite les convertisseurs artificiels comme le moulin à eau. Les convertisseurs modernes, quant à eux, exigent la mise en œuvre d’un savoir scientifique complexe : le moteur à explosion convertit l’énergie chimique en mouvement ; le réacteur nucléaire libère, par la fission, l’énergie du noyau et la convertit en chaleur.

Pour les besoins de l'Homme, on recense cinq formes principales d'utilisation des énergies que l’on peut appeler énergies finales.

Les énergies finales ● L’énergie musculaire L'énergie musculaire est tellement fondamentale qu'elle est totalement oubliée. Pourtant, directement pour chacun de nous, elle couvre : les gestes et les mouvements, les déplacements, le travail manuel, en liaison directe avec le cerveau, le contrôle et la commande des outils et des systèmes industriels, … y compris tous les actes quotidiens ou périodiques qui contribuent au maintien de l'existence de l'humanité !!! Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

Mais l'Homme a su capter pour ses besoins cette énergie musculaire fournie par les animaux : cheval, bœuf, chameau, éléphant, etc.

● L’énergie calorifique (ou thermique) D'abord limitée à la cuisson des aliments, leur conservation et pour son chauffage l'Homme l'a rapidement développée pour la fonderie des métaux, la forge, la distillation, …

● L’énergie mécanique Elle est à la base de la voile, des moulins à vent et à eau, des ressorts et des contrepoids des mouvements d'horlogerie, de l'arc, des courants de marées ou des vagues produites par le vent … Mais les énergies mécaniques modernes prennent naissance dans l'utilisation des autres formes d'énergies (thermique, électrique). L'énergie mécanique est l'énergie d'un système emmagasinée sous forme d'énergie cinétique et d'énergie potentielle mécanique. C'est une quantité conservée en l'absence de frottement ou de choc. L'énergie cinétique (aussi appelée dans les anciens écrits vis viva, « force vive ») est l’énergie que possède un corps du fait de son mouvement (vitesse du solide sur une distance parcourue) Un exemple simple est celui d'un corps terrestre tenu en hauteur (et donc possédant une énergie potentielle de pesanteur du fait de sa hauteur) qui, une fois lâché, transforme cette énergie potentielle en énergie cinétique quand sa vitesse augmente lors de sa chute.

● L’énergie électrique La plus récente des formes d'énergies utilisées quotidiennement par chacun de nous : éclairage et chauffage, électromagnétisme (électroaimants, moteurs), communications : (vidéo, télécommunication, informatique, contrôle/commande, …), arc électrique (soudure), le métro, le TGV, …(cf. enjeux électricité ci-après)

● L’énergie chimique Mal connue, elle est pourtant partout : le feu, les explosions (moteur, dynamite, etc.), l'effet voltaïque (les piles), la pile à combustible, …

En fait les choses sont un tout petit peu plus compliquées. Des étapes nombreuses et parfois très complexes peuvent être nécessaires pour passer de la source d'énergie fondamentale à la forme sous laquelle elle va être utilisée par l'Homme, pour ses besoins. Exemple de l'hydroélectricité L'électricité produite par les turbines des barrages provient d'une suite très particulière de phénomènes : 1 - Cette forme d'énergie prend sa source fondamentale dans les réactions de fusion nucléaire du soleil. 2 - Les rayonnements émis par ces réactions nucléaires atteignent les hautes couches de l'atmosphère qui laissent principalement passer les infrarouges, le spectre des rayons visibles et les ultraviolets. 3 - Ces rayons ont une action climatique aux effets multiples : évaporation en surface des océans, variations de pressions créant les vents qui emportent les nuages, refroidissement des masses d'air au contact des reliefs montagneux, déclenchement des précipitations. 4 - Les eaux de ruissellement sont collectées en fond de vallée par des barrages édifiés par l'Homme. 5 - La chute d'eau actionne des turbines en pied de barrage, produisant l'électricité. On constate que l'énergie fondamentale de la réaction nucléaire du soleil produit de l'énergie calorifique, transformée en énergie mécanique puis en énergie électrique. Mais la chute d'eau est provoquée par la pesanteur créée par la source fondamentale de la gravitation universelle.

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Les enjeux actuels ● Les enjeux des stocks énergétiques Les combustibles fossiles constituent une ressource pratiquement non renouvelable, puisqu’ils sont consommés 100 000 fois plus vite qu’ils ne sont constitués par la nature. Les réserves des énergies fossiles sont donc épuisables. Les combustibles fossiles constituent les principales sources d’énergie primaires utilisées dans le monde, puisqu’ils fournissent plus de 95 % de l’énergie utilisée dans le monde (cf. graphique cidessous).

(Source : Energy Information Administration / Department Of Energy) Les estimations des réserves mondiales d'énergies fossiles varient en fonction des découvertes, de l'évolution des techniques et de l'économie qui rend plus ou moins rentable l'exploitation des gisements. Le pétrole est la première source d'énergie mondiale. Il fournit près de la moitié de la demande totale en énergie primaire. Pourtant jusqu'au début des années 1950, le pétrole n'occupait qu'une place limitée dans le paysage énergétique mondial (sauf aux Etats-Unis). Produit facile à manipuler, transporter ou stocker, le pétrole va rapidement supplanter le charbon. Les années 60 marquent véritablement le début de l' "ère du pétrole" du fait de la croissance continue des besoins énergétiques, de la découverte d'importants gisements, notamment au Proche-Orient, et de coûts de production très faibles. Après les chocs pétroliers des années 70, la demande connaît une forte baisse, mais un contre-choc, en 1983, provoque une réduction de moitié des prix du pétrole et la demande repart à la hausse (+ 2,4% de 1986 à 1989). Aujourd'hui, le pétrole représente près de 37% de la consommation mondiale. Ainsi, les réserves sont estimées à près de 140 milliards de tonnes ce qui représente, au rythme actuel de production, plus de 40 années de réserves. Ces données, relatives aux réserves prouvées, représentent la quantité d'hydrocarbures que l'on estime pouvoir récupérer avec une certitude raisonnable dans les conditions économiques et technologiques existantes. Cette estimation est donc continuellement réévaluée en fonction des nouvelles découvertes et de l'amélioration des techniques d'extraction. (+ cf. dossier ECOMOBILITE) Pour le gaz naturel, 70 ans de consommation mondiale au rythme actuel sont d'ores et déjà comptabilisés. Et 200 ans de consommation sont prévus grâce à des gisements aujourd'hui identifiés, mais qui ne pourront être exploités que si les coûts sont rendus économiquement admissibles par les progrès technologiques. De 1970 à 2000, les réserves mondiales de gaz ont été multipliées par 4 pour atteindre 158 000 milliards de m3 au 1er janvier 2001. Actuellement, les réserves totales prouvées de gaz naturel dans le monde sont situées pour 34% au Moyen-Orient et pour 36% en Europe Orientale et en Russie (chiffres 1999). Le gaz naturel est la troisième source d'énergie la plus utilisée dans le monde avec près de 25% de la consommation mondiale. Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

Moteur essentiel du développement économique au XIXème siècle, le charbon a marqué la première révolution industrielle. Ainsi, entre 1800 et 1900, la consommation mondiale de charbon a connu une progression annuelle moyenne de +4,3%. Au début du 20ème siècle, le charbon était l'énergie fossile dominante, aujourd'hui il a été supplanté par le pétrole mais reste très présent puisque le charbon représente près de 34% de la consommation mondiale. Le charbon, quant à lui, est le combustible fossile qui a les réserves les plus importantes. On estime qu'elles sont de l'ordre de 509,5 milliards de tonnes. Ces réserves concernent le charbon qualifié d'anthracite et le bitumeux. La majeure partie de ces réserves est localisée aux Etats-Unis (21,9%), en Inde (14,3%), en Chine, (12,2%) et en Australie (9,3%). Au rythme actuel d'extraction et sans nouvelles découvertes, l'industrie charbonnière a encore 230 ans d'activité en perspective. Concernant les ressources en uranium connues aujourd'hui, incluant celles raisonnablement accessibles, on estime qu’elles sont supérieures à 4 millions de tonnes d'uranium. Si l'on considère les besoins actuels pour le parc électronucléaire mondial - qui consomme annuellement environ 50 000 tonnes d'uranium naturel - les ressources conventionnelles représentent environ 50 ans d'approvisionnement. L'ajout des ressources additionnelles estimées conduit à un total supérieur à 6,3 millions de tonnes ce qui repousse encore la perspective d'épuisement, même dans l'hypothèse d'une demande en continuelle croissance et sans tenir compte de la mise au point de nouveaux combustibles encore plus performants ainsi que de nouveaux réacteurs. (cf. enjeux de l’électricité ci-après) L'analyse détaillée des ressources en uranium montre une bonne répartition entre pays producteurs et zones géographiques avec en particulier un risque géopolitique faible pour deux des trois pays recelant les ressources les plus importantes (Australie et Canada). L'estimation des ressources - dites spéculées - repose principalement sur les relevés géologiques effectués avec les techniques d'exploration actuelles, et leurs extrapolations. Elle chiffre à plus de 10,5 millions de tonnes ces réserves.

● Les enjeux liés à la combustion des énergies fossiles Que ce soit pour se déplacer (cf. dossier ECOMOBILITE), pour produire des objets (cf. dossier ECOSONSOMMATION), chauffer nos habitations ou produire de l’électricité (cf. enjeux liés à la production de l’électricité ci-après), l’utilisation des énergies fossiles implique la problématique de la combustion. Aujourd'hui, l'utilisation par l'humanité de quantités considérables de combustibles fossiles est à l'origine d'un déséquilibre important du cycle du carbone, ce qui provoque une augmentation de la concentration de gaz à effet de serre dans l'atmosphère terrestre et, par voie de conséquence, entraîne des changements climatiques (cf. dossier ECOMOBILITE). Par ailleurs, les énergies fossiles émettent aussi du dioxyde de soufre et de l'oxyde d'azote, éléments responsables notamment des pollutions acides.

● Les enjeux liés à la production d’électricité Petits rappels concerna électrique Dans l’Histoire : Électricité est un mot provenant du grec êlektron signifiant ambre jaune. Les anciens Grecs avaient découvert qu’en frottant l’ambre jaune, celui-ci produisait une attirance sur d’autres objets et, parfois des étincelles. Ils ont donc appelé cette force électricité. Une période d'observation commence au XVIIe siècle où l'on apprend à créer de l'électricité statique. Monsieur Du Fay dit Charles-François de Cisternay, en 1733 découvre les charges positives et négatives, observe les interactions entre ces charges. Mais c'est Coulomb qui énonce les premières lois physiques.

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En 1799, Alessandro Volta invente la pile électrique et en 1868 le belge Zénobe Gramme réalise la première dynamo. En 1879, Thomas Edison présente sa première ampoule électrique à incandescence. Une centrale hydraulique de 7 kW est construite la même année à Saint-Moritz, puis, en 1883, Lucien Gaulard et John Dixon Gibbs créent la première ligne électrique. En 1889, une ligne de 14 km est construite dans la Creuse, entre la Cascade des Jarrauds, lieu de production, et la ville de Bourganeuf. L'électricité se développe alors progressivement pendant le XXe siècle, d'abord dans l'industrie, l'éclairage public et le chemin de fer avant d'entrer dans les foyers. Différents moyens de production de l'électricité se développent …. Qu’est-ce que l’électricité et le courant électrique : C'est le mouvement des charges électriques dans la matière qui est à l'origine de l'électricité. Un courant est dit continu lorsqu'il s'écoule continuellement dans une seule direction. Le sens du courant électrique est par défaut le sens conventionnel du courant : du pôle + vers le pôle -. En réalité, les électrons circulent de la borne négative vers la borne positive. Le courant continu est produit par l'activité chimique d'une batterie ou d'une pile dans un circuit électrique fermé. C'est le cas par exemple dans une lampe électrique. Un courant est dit alternatif lorsqu'il circule alternativement dans une direction puis dans l'autre à intervalles réguliers appelés cycles. Il est produit par la rotation d'un alternateur. C'est le cas par exemple dans les centrales électriques. L'électricité est produite grâce à une turbine et un alternateur (= un générateur). 1/ Une énergie en mouvement (eau) ou sous pression (vapeur d'eau) fait tourner une turbine. 2/ La turbine fait tourner l'axe sur lequel est fixé le rotor de l'alternateur, composé d'une série d'électroaimants. 3/ L'interaction entre les électroaimants mobiles du rotor et les bobines de fils de cuivre fixes qui composent le stator de l'alternateur produit un courant électrique. 4/ L'électricité est consommée au moment même où elle est produite car elle ne se stocke pas. (Pour compléments : http://www.edf.com/html/panorama/electricite/intro.html ) Moyens de production : La méthode la plus courante pour produire de grandes quantités d'électricité est donc d'utiliser un générateur, convertissant une énergie mécanique en une tension alternative. Cette énergie d'origine mécanique est la plupart du temps obtenue à partir d'une source de chaleur (vapeur), issue elle-même d'une énergie primaire, telles les énergies fossiles, pétrole, nucléaires ou une énergie renouvelable, l'énergie solaire. On peut également directement utiliser une énergie mécanique, l'énergie hydraulique ou l'énergie éolienne. Cependant, la source n'est pas forcément mécanique, on peut penser aux piles ou aux panneaux solaires photovoltaïque par exemple. Notre production française d’électricité est assurée à 87% par le nucléaire et à 13% par l'hydraulique et l'éolien. (source : DGEMP / Observatoire de l'énergie Juin 2008) Consommation : L'électricité représente environ un tiers de l'énergie consommée dans le monde. En France, en 2004, la consommation électrique moyenne était de 1200 kWh / habitant. Pour un couple avec 2 enfants, cette consommation moyenne se situe entre 2500 et 3100 kWh (hors chauffage). Comme le montre le graphique ci-dessous, notre consommation est croissante :

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Origine de l'énergie consommée dans les logements

(Source : ministère chargé de l'Industrie (DGEMP), d'après Ceren.) Les enjeux liés à la combustion des énergies fossiles Comme le montre le graphique ci-dessous, la production d’électricité au niveau mondial reste essentiellement assurée par les énergies fossiles.

Production mondiale d'électricité 2006

Géothermie 0,3% Eolien 0,6% Biomasse 1,1% Déchet non renouvelables 0,2% Hydraulique 16,6% Nucléaire 15% Fossile 66,2%

(source : Observ’er, EDF)

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En France, lors de pics de consommation aux heures de pointe ou lors de vagues de froid (chauffage électrique) ou de grande sécheresse (fonctionnement des climatiseurs), ce sont les centrales thermiques à flamme qui produisent le complément d'électricité nécessaire. 28 unités de production sont en exploitation en France aujourd'hui. 3 unités actuellement en arrêt seront remises en service en 2008. Elles sont mises en service environ 1 000 à 1 500 h par an et 12 min suffisent aux plus performantes pour commencer à produire. (Par comparaison, les 58 réacteurs nucléaires fonctionnent chacun environ 6 000 h par an). (source : EDF) Environ 75 % de la production française d'électricité d'origine thermique à flamme est assurée par 6 régions : (Observatoire de l'Energie - 2004) • • • • • • •

Lorraine = 19,2 % Provence-Alpes-Côte d'Azur = 14,7 % Île-de-France = 12,5 % Haute Normandie = 11,6 % Nord-Pas-de-Calais = 10,4 % Pays de la Loire = 6,9 % l'ensemble des autres régions = 24,7 %

La localisation des centrales

Par conséquent, la production d’électricité est donc en partie responsable des émissions de gaz à effet de serre et de la pollution atmosphérique même si en France, les enjeux liés à la production d’électricité sont plutôt les enjeux du nucléaire (cf. ci-après)

Centrale thermique fonctionnant au charbon en Allemagne.

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Les enjeux liés à l’énergie nucléaire En France, plus de 80 % de l’électricité est produite par 58 réacteurs nucléaires d'Électricité de France (EDF) répartis sur 19 sites (34 tranches de 900 MWe, 20 tranches de 1 300 MWe et 4 tranches N4 de 1 500 MWe) auxquels s'ajoute le réacteur à neutrons rapides Phénix (230 MWe) appartenant au CEA et dont la finalité est la recherche. En janvier 2005, l'âge moyen des centrales françaises en fonctionnement est de 19 ans (à partir de leur mise en service industriel).

(source : EDF)

. (source : DGEMP-DIREM 2008)

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Or, au-delà de la problématique des stocks d’uranium (cf. ci-avant), la production d’électricité par le biais de centrales nucléaires entraîne d’autres enjeux. Ne dégageant pratiquement pas de gaz à effet de serre, elle apparaît comme une réponse pertinente. Cependant, la généralisation de l’utilisation du nucléaire pose certains problèmes spécifiques : -

risques d’accidents très graves (Tchernobyl…) et impossibilité de garantir une sécurité absolue en cas de troubles insurrectionnels ou de conflits militaires ;

dangers persistants dus aux déchets* que l’on ne sait pas encore traiter convenablement et au démantèlement des centrales hors service ;

risques de détournement des applications civiles à des fins militaires.

La polémique ne cesse de rebondir : les écologistes allemands sont parvenus à interrompre la mise en place de centrales nucléaires dans leur pays ; par contre, un récent prix Nobel français, Georges Charpak a publié en 1997, un plaidoyer convaincant en faveur de l’énergie nucléaire. * compléments En effet, un des principaux inconvénients, pour l'environnement, de l’énergie nucléaire est la production de déchets radioactifs. Or, bien que la quantité de déchets nucléaires soit nettement moins importante que celle des autres types de déchets (moins de 1kg par habitant et par an, contre 800kg de déchets industriels et 2200kg de déchets ménagers par habitant et par an), leur dangerosité est importante. Aujourd'hui, en France, les déchets de différentes natures sont séparés des matières énergétiques par retraitement et font l'objet d'un confinement et d'un entreposage. La stratégie de traitement-recyclage choisie par la France permet d'extraire des combustibles usés environ 96% de matières énergétiques réutilisables, dont 95% d'uranium et 1% de plutonium (soit un potentiel énergétique important), les 4% de déchets ultimes étant composés de produits de fission et d'actinides mineurs. 90% des déchets radioactifs sont peu ou moyennement radioactifs et deviennent inoffensifs en moins de 300 ans. Le choix de leur mode de gestion a été fait il y a déjà plusieurs années par la mise en place, à l'échelle industrielle, de centres de stockage de surface gérés par l'Andra. Pour les 10% restants, responsables de 95% de la radiotoxicité totale, et constitués notamment des déchets issus du traitement du combustible usé, le choix d'un mode de gestion industriel n'a pas encore été arrêté. La situation actuelle consiste à les entreposer dans des conditions de sûreté et de contrôle très strictes mais compte tenu de leur radioactivité importante qui peut perdurer sur des milliers d'années, la problématique reste entière.

Les enjeux liés à l’énergie hydraulique La production d’électricité à partir de l’énergie hydraulique représente dans le monde près de 17% de la production totale et le graphique ci-dessous montre que c’est la première énergie renouvelable utilisée pour cette production (près de 90%). En France, c’est la 2ème source de production d’électricité.

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Production mondiale d'électricité d'origine renouvelable-2006

Géothermie 1,70% Eolien 3,50% Biomasse 5,70% Solaire 0,20% Hydraulique 89% Energie marine 0,02%

(source : Observ’er, EDF)

L'hydroélectricité est considérée comme une énergie propre et inépuisable.

(source : guide ADEME)

Cependant des impacts environnementaux peuvent être très importants, surtout lors de la mise en place de structures souvent lourdes permettant la récupération d'énergie hydraulique. Ces impacts varient avec le type et la taille de la structure mise en place : ils sont faibles s'il s'agit d’exploiter les chutes d’eau naturelles, les courants marins, les vagues, mais ils deviennent très importants s'il s’agit de créer des barrages et des retenues d'eau artificielles.

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Centrale hydroélectrique de Ybbs-Persenbeug en Autriche

L’Homme construit des barrages depuis des milliers d'années pour maîtriser les crues, produire de l'énergie hydraulique, assurer l'approvisionnement en eau potable, alimenter l'industrie ou irriguer les champs. Au fur et à mesure de la croissance démographique et du développement économique, la taille et le nombre des barrages augmentent pour fournir de l'électricité ou permettre l’irrigation des 30 à 40 % des 271 millions d'hectares irrigués dans le monde. Cette multiplication du nombre et de la taille des barrages soulève depuis quelques années des questions liées à l’impact social et environnemental de ces ouvrages car ils fragmentent les rivières, transforment les bassins versants, ont un impact négatif sur la faune et la flore* et obligent 40 à 80 millions de personnes a déménager…. Depuis quelques années, à mesure que le parc de barrages mondiaux vieillit, que les changements climatiques potentiels risquent de modifier le régime hydrologique mondial et que le terrorisme international s’intensifie, la sécurité des barrages devient d’actualité. Concernant le bilan en gaz à effet de serre des systèmes hydroélectriques est nettement positif. Il faut néanmoins tenir compte qu’il faut plusieurs années avant que le CO2 dépensé lors de sa construction soit compensé par l’électricité produite. Toutefois, certaines recherches émettent des doutes sur le bilan en gaz à effet de serre des systèmes hydroélectriques. L'activité bactériologique dans l'eau des barrages, surtout en régions tropicales, relâcherait d'importantes quantités de méthane (gaz ayant un effet de serre 20 fois plus puissant que le CO2). À ce jour, près de la moitié des fleuves dans le monde compte au moins un grand barrage (hauteur supérieure à 15m). Selon la Commission internationale des grands barrages (CIGB). * Par le passé, les barrages construits ont conduit au dépeuplement des rivières en espèces migratrices (anguilles, saumons,...). En adoptant des mesures compensatoires telles que des échelles à poissons, la situation des rivières européennes tend à s'améliorer lentement.

Les enjeux liés à l’énergie solaire photovoltaïque Grâce à l’énergie solaire, c’est-à-dire grâce au flux des photons (particules de lumière) sur la surface terrestre, on peut fabriquer de l’électricité. Principe de fonctionnement du photovoltaïque

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Une cellule photovoltaïque est composée de matériaux semi-conducteurs. Ceux-ci sont capable de transformer l'énergie fournit par le soleil en charge électrique donc en électricité car la lumière du soleil excite les électrons de ces matériaux. Le silicium est le principal composant d'une cellule photovoltaïque. Le silicium est l'élément le plus abondant dans la croûte terrestre après l'oxygène, soit 25,7 % de sa masse. Il n'existe pas à l'état libre mais sous forme de composés : sous forme de dioxyde, la silice (dans le sable, le quartz, la cristobalite, etc . . .) ou de silicates (dans les feldspath, la kaolinite, etc.). Il est utilisé depuis longtemps sous forme d'oxyde de silicium amorphe (silice ou SiO2) comme composant essentiel du verre.

Schéma de fonctionnement d'une cellule photo-électrique. (source : ECONOLOGIE.com)

Technologies disponibles sur le marché. Les modules actuels se distinguent en fonction du type de silicium qu'ils utilisent : - silicium monocristalin : les capteurs photovoltaïques sont à base de cristaux de silicium encapsulés dans une enveloppe plastique. - silicium polycristalin : Les capteurs photovoltaïques sont à base de polycristaux de silicium, moins coûteux à fabriquer que le silicium monocristalin, mais qui ont aussi un rendement un peu plus faible. Ces polycristaux sont obtenus par fusion des rebuts du silicium de qualité électronique. - silicium amorphe: les panneaux "étalés" sont réalisés avec du silicium amorphe au fort pouvoir énergisant et présentés en bandes souples permettant une parfaite intégration architecturale. Les constructeurs de cellules. Les cinq plus grandes firmes fabriquant des cellules photovoltaïques se partagent 60% du marché mondial. Il s'agit des sociétés japonaises Sharp et Kyocera, des entreprises américaines BP Solar et Astropower, et de l'allemande RWE Schott Solar. Le Japon produit près de la moitié des cellules photovoltaïques du monde. Applications de l'énergie électrique solaire Le premier domaine à avoir utilisé cette énergie est le domaine spatial. En effet, quasiment toute l'énergie électrique des satellites est fournie par le photovoltaïque (certains satellites auraient des petits moteurs stirling). Actuellement les principaux domaines d'utilisation sont les habitations isolées mais aussi pour des appareils scientifiques tels que des sismographes. Mais le petit capteur de votre machine à calculer est également une cellule photovoltaïque ! Avantages - Energie électrique non polluante à l'utilisation et s'inscrit dans le principe de développement durable, - Source d'énergie renouvelable car inépuisable à l'échelle humaine,

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- Utilisables soit dans les pays en voie de développement sans réseau électrique important soit dans des sites isolés tels qu'en montagne où il n'est pas possible de se raccorder au réseau électrique national. Inconvénients - Coût du photovoltaïque est élevé car il est issu de la haute technologie, coût dépend de la puissance de crête, le coût actuel du watt crête est d'environ 3,5€ soit environ 550€/m² de cellules solaires, - le rendement actuel des cellules photovoltaïques reste assez faible (environ 10% pour le grand public) et donc ne délivre qu'une faible puissance, - marché très limité mais en développement - production d'électricité ne se fait que le jour alors que la plus forte demande se fait la nuit, - le stockage de l'électricité est quelque chose de très difficile avec les technologies actuelles (coût des batteries très élevé), - durée de vie : 20 à 25 ans, après le silicium "cristallise" et rend inutilisable la cellule, - pollution à la fabrication : en effet, divers traitements du sable permettent de purifier le silicium qui est alors chauffé et réduit dans un four. Le produit obtenu est un silicium dit métallurgique, pur à 98% seulement. Ce silicium est ensuite purifié chimiquement et aboutit au silicium de qualité électronique qui se présente sous forme liquide. Par la suite, ce silicium pur va être enrichi en éléments dopant (P, As, Sb ou B) lors de l'étape de dopage, afin de pouvoir le transformer en semi-conducteur de type P ou N. - la production des cellules photovoltaïques nécessite de l'énergie, et on estime qu'une cellule photovoltaïque doit fonctionner environ 2 à 3 ans suivant sa technologie pour produire l'énergie qui a été nécessaire à sa fabrication (retour énergétique du module) - de même en fin de vie : le recyclage des cellules pose des problèmes environnementaux. Les enjeux liés à l’énergie éolienne Certaines éoliennes permettent de transformer l'énergie mécanique du vent en énergie électrique : on les appelle des aérogénérateurs.

Schéma d'une éolienne de type aérogénérateur.

Comme toute production électrique, la capacité de production énergétique d'une éolienne s'exprime en kilowatts (kW) voire en mégawatts (1 MW équivalant à 1000 kW). Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

Cette faculté qu'à une éolienne à produire cette énergie est définie par sa puissance nominale. A conditions égales, de deux éoliennes, celle fournissant le plus d'énergie sera celle dont la puissance nominale est la plus élevée. La puissance nominale indicative de chaque éolienne correspond à la quantité d'énergie que celleci pourra produire, en 1 heure, dans des conditions optimales. Exemple : une éolienne d'une puissance optimale d'1 MW et fonctionnant à plein régime pourra ainsi générer toutes les heures une énergie équivalant à 1 MW (soit une production électrique annuelle de 8760 MW). Une éolienne destinée à la production d'énergie d'un seul foyer dispose généralement d'une puissance nominale ne dépassant pas les 10 kW. Quant aux aérogénérateurs de plus grande envergure, ils affichent le plus souvent une puissance nominale d'1 ou 2 MW. Certaines éoliennes (notamment celles installées en pleine mer) peuvent fournir une consommation de 5MW/h et ainsi alimenter en électricité (chauffage inclus) une ville de 5000 habitants (250 de ces gigantesques éoliennes suffiraient à remplacer avantageusement une centrale nucléaire). - Impacts sur la santé : La nacelle de l’éolienne comporte une génératrice électrique. Elle produit donc comme tout appareil électrique (électroménager, téléviseur, téléphone portable, lignes électriques, …), un champ électromagnétique. Mais ce champ est négligeable et peu susceptible d’avoir des effets sanitaires sur les hommes ou sur les animaux. Par ailleurs, depuis plus de 20 ans au niveau mondial, aucun riverain ou visiteur de parc n’a été blessé ou tué. La plupart des grandes éoliennes résistent à des conditions extrêmes (vents de 180 km/h voir 250 km/h pendant 5s) et sont fabriquées avec des matériaux composites extrêmement légers et résistants. - Le bruit : Les éoliennes anciennes produisent un bruit de 55 dB à leur pied (bruit d’une machine à laver). A 250m, on descend en dessous de 50dB et une grande éolienne ne doit pas être construite à moins de 500m des habitations (moins de 35 dB). - Impacts sur la faune : Les éoliennes, selon certains, pourraient constituer pour la migration des oiseaux un obstacle mortel. En effet, les pales en rotation sont difficilement visibles par mauvais temps ou la nuit. Les oiseaux peuvent alors entrer en collision avec celles-ci. Plus le parc éolien est dense, plus ce risque est grand. Cependant, aucune étude sérieuse ne semble actuellement avoir démontré la réalité du danger pour les oiseaux. La LPO (Ligue de Protection des Oiseaux) se montre favorable au développement de parcs éoliens si ceux-ci sont construits en suivant ses recommandations : pas sur les couloirs de migration, pas sur les sites de nidification, pas dans les zones en présence d’espèces menacées. - Impact esthétique : affaire de goût avec cependant l’avantage d’avoir un réseau de raccordement enfoui contrairement aux pylônes électriques. - Impact foncier : la crainte de dépréciation du foncier et de l'immobilier à proximité des parcs éoliens peut être légitime mais certaines études montrent que l'éolien n'a que peu d'influence sur les cours de l'immobilier à l’heure actuelle. Par ailleurs, les propriétaires fonciers reçoivent souvent un paiement pour l’utilisation de leur terrain, ce qui augmente leur revenu ainsi que la valeur du terrain. (Les loyers sont autour de 1 500 à 2 000 € par MW). - Impact sur l’ombrage (pour les cultures notamment) : entre 5 et 12h/an ! - Autres impacts : Il s’agit d’une forme d’énergie indéfiniment durable et propre. Elle ne nécessite aucun carburant. Elle ne crée pas de gaz à effet de serre (sauf si l'on considère que ce type d'énergie est intermittent et nécessite l'utilisation de centrales thermiques constamment au ralenti afin de réguler les variations imprévisibles de la production éolienne). Chaque mégawatt-heure d’électricité produit par l’énergie éolienne aide à réduire de 0,8 à 0,9 tonne les émissions de CO2 Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

rejetées chaque année par la production d’électricité d'origine thermique. Lorsque de grands parcs d’éoliennes sont installés sur des terres agricoles, seulement 2 % du sol environ est requis pour les éoliennes. La surface restante est disponible pour l’exploitation agricole, l’élevage et d’autres utilisations. La propriété des aérogénérateurs par des particuliers et la communauté permet aux gens de participer directement à la conservation de notre environnement. Selon EDF, « [...] l'énergie éolienne se révèle une excellente ressource d'appoint d'autres énergies, notamment durant les pics de consommation, en hiver par exemple. » Les éoliennes permettent au travers de la taxe professionnelle de participer au développement local avec une contribution annuelle de l'ordre de 10 000 € par MW (ce chiffre peut varier en fonction des communautés de communes concernées). Certaines communes rurales peuvent ainsi revivre et assurer des travaux pour lesquels elles s'endettaient jusque là. Elle ne produit pas de déchets toxiques ou radioactifs car une éolienne est constituée principalement de métal et de matière plastique. Une éolienne est en grande partie recyclable car construite en acier. Après son temps de fonctionnement (environ 20 ans), elle est entièrement démontable. On peut même si besoin retirer la fondation en béton. Elle n'aura laissé aucun produit contaminant autour d'elle et pourra être facilement remplacée. - Limites : l’énergie éolienne est une énergie intermittente nécessitant appoint ou stockage (cf. chapitre sur les piles, accumulateurs et batteries ci-après). De plus, l'énergie éolienne, exige énormément de surface et des sites idéalement ventés.

Les enjeux liés à la distribution d’électricité Les pylônes soutiennent différents types de câbles : les conducteurs, qui transmettent l'énergie électrique ; le câble de garde qui protège la ligne contre la foudre, et les haubans qui sont les câbles d'ancrage assurant la résistance mécanique du support. Un faisceau de conducteurs est un groupe de deux, trois ou quatre conducteurs ; leur écartement constant est assuré par une entretoise. Les faisceaux permettent de réduire les pertes par effet couronne, le bruit audible et les interférences radio sur les lignes à haute tension. Ils optimisent ainsi le transport de l'électricité : par exemple, quatre petits conducteurs de 3 cm de diamètre sont aussi efficaces qu'un seul conducteur de 46 cm de diamètre, qui serait en outre beaucoup plus lourd. Les pylônes à haute tension comportent trois faisceaux de conducteurs, un par phase de courant.

Les conducteurs

L'entretoise-amortisseur

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(source : Hydroquébec.com)

Pourquoi y a-t-il autant de fils sur les pylônes ? Le courant alternatif produit par les centrales et transmis sur les lignes à haute tension est divisé en trois parties, ou phases. Chaque phase comprend entre un et quatre fils, ou conducteurs, selon le niveau de tension. Lorsqu’il y a plus d’un conducteur dans une phase, on parle alors d’un faisceau de conducteurs. Ce courant dit triphasé favorise le transport plus stable de l’électricité et occasionne moins de pertes d’énergie. Pourquoi les câbles électriques ne sont-ils pas droits ? Entre deux immenses pylônes, on voit bien que les fils qui transportent le courant s’inclinent vers le sol. S’ils étaient droits, les pylônes risqueraient de s’effondrer ! Les fils sont courbés pour que la force nécessaire à les maintenir en place soit moins grande ; autrement, il faudrait que les pylônes soient encore plus robustes… et plus coûteux. C’est facile de soulever un dictionnaire en le prenant dans nos mains, car toute la force qu’on exerce est concentrée à la verticale. Si vous êtes deux qui tentez de le soulever avec une corde, c’est une autre histoire. À mesure que l’objet monte, la force horizontale augmente… si on tire trop fort, on risque d’attirer notre partenaire vers nous. Les lignes électriques sont-elles dangereuses pour la santé ? La question fait débat depuis le début des années 80. La circulation du courant dans une ligne électrique crée autour de celle-ci des champs magnétiques à très basse fréquence. Ceux-ci peuvent créer à l’intérieur de l’organisme des champs et des courants électriques, avec d’éventuels effets biologiques et sanitaires. Des études épidémiologiques ont montré qu’il pouvait exister une association entre une forte exposition à ces champs et la leucémie de l’enfant, mais la Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

cause de cette association n’est pas établie. Des études de laboratoire sur l’homme et l’animal n’ont pas montré d’effets de façon reproductible. De plus, sous une ligne haute tension, les champs magnétiques atteignent au maximum 20 microteslas, nettement moins que les limites d’exposition quotidienne recommandées par l’Union Européenne (100 microteslas pour le public, 500 microteslas pour les travailleurs). Mais en 2001, un rapport publié par le Centre International de Recherche sur le Cancer (CIRC) a classé les champs magnétiques à très basse fréquence dans la catégorie des agents « peut-être cancérogènes pour l’homme »… Tout en recommandant de nouvelles recherches « pour aboutir à des informations plus concluantes ». Face à ces incertitudes, les opposants aux lignes haute tensions demandent l’application du principe de précaution. Autre enjeu : la biodiversité. Certaines zones traversées par les lignes sont riches en faune et en flore. Ainsi, dans l’aire d’étude du projet de ligne franco-espagnole, on a dénombré 176 espèces d’oiseaux, dont 53 sensibles aux lignes : elles peuvent les heurter soit pendant un vol migrateur soit pendant leurs déplacements locaux. Il existe cependant des moyens de réduire les risques dans ce domaine, notamment grâce à des spirales de couleur posées sur les câbles pour signaler leur présence aux oiseaux migrateurs. Faut-il enterrer les lignes ? L’une des solutions de rechange prônées par les opposants aux lignes aériennes est l’enfouissement des câbles dans le sol. Une option qui a l’avantage de préserver le paysage et de protéger les lignes des intempéries (les tempêtes de 1999 avaient endommagé un millier de pylônes, privant des millions de personnes d’électricité). En 2002, RTE (Réseau de Transport d’Electricité), l’organisme chargé du réseau français, s’est engagé à enterrer un quart des nouvelles lignes haute tension de 63 000 et 90 000 volts (environ 375 km sur un total de 1 500 km prévus sur trois ans). Problème : dans le cas des lignes à très haute tension (400 000 volts), l’enfouissement coûte cher – au minimum 10 fois plus que les lignes classiques – et il reste pour l’instant limité à des distances de quelques kilomètres. De plus, cette technique n’est pas sans conséquences pour l’environnement : travaux importants, emprise au sol allant jusqu’à 14 mètres, gêne pour l’agriculture… Cette solution séduit néanmoins l’opinion : un sondage réalisé début 2003 à la demande de l’Observatoire de l’Energie montre que 62 % de la population française est prête à accepter une « légère augmentation de sa facture d’électricité » pour financer l’enfouissement des lignes.

Les enjeux liés à la production des accumulateurs et batteries Les piles et accumulateurs sont des dispositifs électrochimiques : ils transforment l'énergie d'une réaction chimique en énergie électrique. Dans une pile les réactifs sont introduits à la fabrication, quand ils sont épuisés on doit remplacer la pile par une neuve. Une pile est donc utilisable une fois. Un accumulateur (ou pile rechargeable) est utilisable plusieurs fois en le rechargeant (cf. chapitre ). Une batterie est un assemblage de piles ou d'accumulateurs. La pile a été inventée par le savant italien Alessandro Volta en 1800. Cette date constitua un tournant pour le siècle, mais également pour l’histoire de l’électricité. La pile de Volta est en effet la première source d’électricité qui permet d'avoir dans un circuit du courant continu. Elle doit son nom à sa forme originelle, un empilement régulier de disques de cuivre et de zinc séparés par un carton imprégné d’eau salée. Les disques de cuivre et de zinc sont appelés électrodes de la pile et la solution de sel, l’électrolyte. Ce sont les réactions chimiques entre ces différents composants qui vont donner naissance à de l’électricité. Principe

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Sur le graphique de droite, on peut voir le fonctionnement d'une pile électrochimique. Dans le récipient de gauche, une tige de zinc est plongée dans du sulfate de zinc (Zn2+). Dans le récipient de gauche, on a plongé du cuivre dans le sulfate de cuivre (Cu2+). Il y a alors une réaction qui dégage des électrons. Le trajet de ce flux passe du zinc, qui est l'anode, jusqu'à l'appareil. Ensuite, il continue pour arriver à la cathode qui est le cuivre dans ce cas. Pour ce qui est du pont salin, son rôle est de permettre aux ions de passer d'un bord à l'autre. Mais il existe de nombreux types de piles (salines, alcalines…) qui possèdent tous des caractéristiques propres en matière de performance et de prix mais surtout, en terme de "potentiel toxique" et donc de risques pour la santé et l'environnement. Car les piles sont un concentré de substances chimiques de toxicité variable : plomb, zinc, mercure, lithium, manganèse, cadmium, nickel... Production La fabrication d’une pile réclame 40 fois plus d’énergie qu’elle ne pourra en restituer. De plus cette fabrication est extrêmement polluante. Par ailleurs, 10 à 15 % des piles jetées sont neuves ou contiennent encore 50 % d'énergie. Consommation En France, chaque année : – plus de 900 millions de piles vendues en 2006 dont 25 millions de piles rechargeables, selon l’Observatoire des piles de l’ADEME, – une consommation (appareils high-tech et nomades, jouets, équipement de la maison…), en augmentation (+ 20 % entre 2005 et 2006). – la consommation moyenne par foyer : 60 piles/an Fin de vie 70 % des piles ne sont pas recyclés (= qui finissent dans la nature, à la décharge ou sont incinérées avec les ordures ménagères). Or, après usage, lorsque les piles sont jetées n'importe où, ou qu'elles sont mises en décharges non aux normes, les boîtiers s’altèrent par oxydation et des métaux lourds s'en échappent et se mêlent aux eaux usées, pénètrent le sol puis les nappes phréatiques. Ainsi 95% du mercure des lixiviats (jus) des décharges de déchets ménagers proviennent des piles. Incinérées, ce sont leurs composants toxiques qui se dégagent dans les fumées ou restent dans les cendres. Ces Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

composants toxiques, très persistants dans le temps, pénètrent plus ou moins rapidement et directement les chaînes alimentaires, exposant l’homme à une intoxication lente mais certaine. Les métaux lourds absorbés s'accumulent spécifiquement dans différents organes (les reins, le foie et même le cerveau) et provoquent des troubles divers et variés propres à chaque métal (dérangements intestinaux, troubles de l’audition et de la vue, du métabolisme osseux, du système nerveux… certains sont cancérigènes).

Une pile bouton au mercure jetée dans la nature pollue 1m3 de terre et 1 000m3 d'eau pendant 50 ans. Quant aux déchets que l’on met à la poubelle ils sont soient incinérés soit conduits dans des sites d’enfouissement. Or, l’incinération des piles produit un gaz extrêmement toxique que l’on nomme dioxine qui se répandra dans l’atmosphère engendrant ainsi une très grave pollution de l’air. Les cendres, déchets ultimes de cette combustion, renfermeront une très forte concentration de métaux lourds (mercure (Hg), cadmium (Cd), lithium (Li), manganèse (Mn)…) qui eux pollueront le sol et les nappes phréatiques. La France dispose pourtant de sites de traitement (6 sites pour le traitement des piles, un site pour les accumulateurs au nickel-cadmium et 4 pour les accumulateurs au plomb) d'une capacité théorique supérieure à la totalité des quantités mises sur le marché. Les différentes techniques utilisées pour le recyclage sont hydrométallurgique (Eurodieuze, Récupile), pyrométallurgique (Citron, Valdi) ou thermique (Duclos environnement, MBM). L'hydrométallurgie : après un broyage des piles usagées, la poudre composée de manganèse, de zinc, de potasse, de graphite et de mercure est "attaquée" avec de l'acide sulfurique ou de la soude. A la suite de diverses opérations –selon les procédés- de filtrage, broyage, mise en circuit dans un champ électrique, électrolyse, cémentation, on récupère des produits réutilisables. Pour une tonne de piles usagées : 130 kg de ferrailles (réutilisées en aciérie), 300 à 350 kg de zinc et 300 à 350 kg de manganèse, ainsi que le mercure résiduel sont récupérés avec ce procédé. Le traitement pyrométallurgique/thermique : les piles usagées sont introduites dans un four qui va permettre de séparer les métaux par condensation (grâce aux différentes températures d'évaporation des métaux) et par différence de densité. Les métaux sont récupérés dans les fumées par lavage et traitement physico-chimique. Pour une tonne de piles usagées, le procédé pyrométallurgique permet de récupérer 150 kg de zinc, 350 kg d'alliage fer/manganèse et 40 kg de laitier (résidu de métaux) ainsi que le mercure résiduel récupéré grâce à des systèmes de condensation et de lavage de gaz. Les composants métalliques sont récupérés et valorisés, les composants chimiques sont soit détruits dans des installations adaptées, soit réutilisés pour la fabrication d'autres piles, soit recyclés dans l'industrie chimique. Ainsi, ce sont près de 4 500 tonnes de zinc (pour faire des gouttières pluviales entre autres), 5 500 tonnes de manganèse (réutilisé par exemple pour des peintures anti-rouille), 10 à 12 tonnes de mercure (dans des applications industrielles spécifiques) environ qui pourraient être réutilisées si toutes les piles étaient recyclées ! Sans parler du noir de carbone pour faire des revêtements routiers, de l’acier, qui après remise en fusion, va permettre de fabriquer, par exemple, des carrosseries de voitures et du plomb et du cadmium qui sont réutilisés pour fabriquer de nouvelles batteries. Certes, le recyclage des matériaux contenus dans les piles doit être encore amélioré pour dépasser les 65% de matières valorisées. Ce pourcentage est variable actuellement selon le type de pile (et donc de composant) et aussi selon la méthode utilisée. Mais des recherches en cours visent à atteindre, comme pour les batteries au plomb ou les accumulateurs Ni-Cd, plus de 75% de valorisation en poids. Mais pour les recycler, il faut les collecter !

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Il apparaît clairement que des efforts sont faits au niveau législatif pour prendre en compte la gestion et le retraitement des piles usagées. Mais le processus est très lent et bien que les capacités de recycler soient améliorées, le taux de piles collectées reste trop insuffisant en France : 32% en 2004. Pourtant, la Communauté Européenne a adopté une directive en 1991 qui prévoit la collecte des piles contenant du plomb, du cadmium et du mercure. Puis, en 1999, elle a adopté une nouvelle directive qui interdit la mise sur le marché de piles contenant plus de 5 ppm (particule par million) de mercure. Elle travaille actuellement sur une directive obligeant à la collecte de toutes les piles avec un objectif de collecte et de recyclage de 75% par rapport à celles jetées. La France a devancé ces nouvelles obligations avec le décret de 1999 qui rend obligatoire la collecte de toutes les piles depuis 2001. Ainsi, les revendeurs de piles grossistes ou détaillants ont désormais l'obligation de procéder à la collecte des piles usagées rapportées par les consommateurs en vue de leur recyclage.

Les enjeux globaux liés à la production d’électricité Considérons 100 unités d’énergie. La transformation de la source d’énergie jusqu’à la production d’électricité entraîne une perte d’énergie de près de 60 unités. Pour être acheminée dans les foyers, les industries, etc., l’électricité est transportée dans les câbles électriques. Si l’on prend en compte ce transport, 63 unités auront été perdues au total, et 37 unités environ seront réellement utilisées. Ainsi, pour chauffer un logement à l’électricité, des énergies fossiles ou de l’uranium ont été puisés à plusieurs centaines de mètres sous terre et à des milliers de kilomètres de chez nous, puis transformés en énergie électrique (par combustion ou par réaction nucléaire). L’électricité a ensuite été acheminée jusqu’à notre domicile et enfin reconverti en chaleur !

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5- COMMENT MESURE-T-ON L’ÉNERGIE ? L'énergie est un concept créé par les humains pour quantifier les interactions entre des phénomènes très différents ; c'est un peu une monnaie d'échange commune entre les phénomènes physiques.

ENERGIE (Wh) = PUISSANCE (Watts) x TEMPS (heure)

Les unités de mesure ● L’unité légale utilisée pour l’énergie est le joule (J) : travail produit par une force de 1 newton dont le point d’application se déplace de 1 mètre dans la direction de la force. 1 kilojoule (kJ) = 1 000 J (10³ J) 1 mégajoule (MJ) = 1 000 kJ 1 gigajoule (GJ) = 1 000 MJ 1 tétrajoule (TJ) = 1 000 GJ 1 petajoule = 1 000 TJ 1 exajoule (EJ) = 1 000 PJ Exemple : La consommation d’énergie finale dans l’Union Européenne en 1998 = 40,2 EJ. ● Le newton (symbole : N) est l'unité SI (système international) de force, nommé ainsi en l'honneur d'Isaac Newton pour ses travaux en mécanique classique. Un newton est la force capable de communiquer à une masse de 1 kilogramme une accélération de 1 m/s² (ce qui peut se lire Un newton est la force capable de communiquer à une masse de 1 kilogramme une augmentation de vitesse de 1 mètre par seconde chaque seconde, ou encore de 3,6 kilomètres par heure par seconde) Cette unité dérivée du système international s'exprime en unités de base comme étant le (kg x m) / s2. Le système international impose d'écrire le nom de l'unité avec une minuscule et le symbole (N) avec une majuscule. On utilise un dynamomètre pour mesurer les forces. ● L’énergie qui est fournie à un système durant une unité de temps pour effectuer un travail est la puissance. La puissance est exprimée en Watt (W) : puissance d’un système énergétique dans lequel est transférée une énergie de 1 joule pendant 1 seconde. ● On trouvera cependant plus fréquemment des données en Watt heure (Wh), ou même en kilo Watt heure (kWh), soit 10³ Wh. Le watt heure corresponde à l’énergie produite pendant une heure par u système d’une puissance de 1 Watt, soit 3600 joules ou 3,6 kJ. Ex : 1 kilo-Watt-heure (kWh) = la consommation : - d’1 lampe halogène de 500 Watts pendant 2 heures - de 5 ampoules de 100 Watts pendant 2 heures - de 25 lampes basse consommation (de 20 W) pendant 2 heures. C’est aussi l’énergie dépensée par un cycliste qui pédale pendant 10 heures, par une personne qui escalade une montagne de 3 600 mètres. ● L’unité de volume la plus utilisée concernant la consommation de pétrole est le baril, soit 159 litres de pétrole. ● Une tonne de pétrole correspond en moyenne à 7,3 barils de pétrole. Pour la consommation de chaque forme d’énergie, on utilise un coefficient d’équivalence avec la consommation de pétrole : le kilogramme équivalent pétrole ou la tonne équivalent pétrole (tep). Elle vaut, par définition, 41,868 GJ, ce qui correspond au pouvoir calorifique d'une tonne de pétrole. Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

la kilotonne équivalent pétrole (ktep) : 1 ktep = 1 000 tep ; la mégatonne équivalent pétrole (Mtep) : 1 Mtep = 1 000 ktep = 1 000 000 tep. Exemple : La production d’énergie primaire d’origine renouvelable s’élève en France métropolitaine à 18 Mtep en 2007. La tep correspond approximativement à : - 1 tonne de pétrole, soit 7,3 barils - 1,5 tonne de charbon - 1 000 m³ de gaz - 2,2 tonnes de bois bien sec - 11 628 kWh d’électricité -

GPL : 1 tonne = 1,095 tep Essence : 1 tonne = 1,048 tep Fioul lourd : 1 tonne = 0,952 tep Lignite : 1 tonne = 0,405 tep Bois : 1 stère = 0,147 tep Plaquette forestière : 1 tonne = 0,4 tep Électricité : 1 MWh = 0,222 tep

● Dans les applications grand public, et notamment dans le domaine de la nutrition, on exprime fréquemment l'énergie en calories ; la calorie est en toute rigueur l'énergie qu'il faut fournir pour faire chauffer un gramme d'eau de un degré Celsius, mais les nutritionnistes nomment par simplification « calorie » ce que les physiciens nomment « kilocalorie ».

Les unités électriques PUISSANCE en Watts (W) = tension en Volts (V) x intensité en Ampères (A) Moyen mnémotechnique « tension » pensez à la « pression à la sortie du robinet » et « intensité » pensez au « débit du robinet »

● L'ohm (symbole Ω qui vient de la lettre grecque « Oméga ») est l'unité dérivée de résistance électrique du système international (SI).C'est la propriété d'un matériau à s'opposer au passage d'un courant électrique.

Autres unités de mesure ● Le degré Kelvin (°K) est l'unité de mesure de température (énergie thermique). 0° Kelvin correspond à la température du 0 absolu. Le degré Celsius (°C) est égal à l'unité Kelvin (K) dans l'échelle Celsius. 1°C = 1°K + 273.15 Le degré Fahrenheit (°F) est l'unité de mesure de température utilisée dans les pays anglosaxons.

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1 °C = (1°F - 32) / 1.8, Exemple: 60°F Conversion Celsius-Fahrenheit : °F = (°C x 1.8) + 32

(60

32)

1.8

15.55°C

● Le lumen (du latin, lumière) est l’unité dérivée du système international utilisée pour le flux lumineux, ou puissance lumineuse. En physique, son symbole est lm. ● Le lux est une unité de mesure de l'éclairement lumineux. Il caractérise le flux lumineux reçu par unité de surface. Un lux est l'éclairement d'une surface qui reçoit, d'une manière uniformément répartie, un flux lumineux de un lumen par mètre carré.

Les appareils de mesure ● Le wattmètre est un appareil qui mesure la puissance électrique consommée par un récepteur ou fournie par un générateur électrique.

● Un multimètre (également appelé contrôleur universel) est un ensemble d'appareils de mesures électriques regroupés en un seul boîtier, généralement constitué d'un voltmètre, d'un ampèremètre et d'un ohmmètre.

● Le compteur électrique sert à mesurer la quantité d'énergie électrique consommée dans un lieu : habitation, industrie... Il est utilisé par les fournisseurs d'électricité afin de facturer la consommation d'énergie au client. À l'origine ces appareils étaient de conception électromécanique, ils sont remplacés dorénavant par des modèles électroniques. L'unité d'énergie habituellement utilisée pour la consommation électrique est le Kilowattheure (kWh).

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Compteur électrique électromécanique utilisé en France

Compteurs électriques électroniques utilisés en France

● Le thermomètre est un appareil qui sert à mesurer des températures. Pour mesurer la température de l’air, on utilise un thermomètre à alcool ou un thermomètre numérique. Les thermomètres modernes à mercure et à alcool furent inventés par le physicien allemand Daniel Gabriel Fahrenheit ; celui-ci proposa également la première échelle de températures à être adoptée assez largement (elle porte son nom), dans laquelle 32 °F est le point de fusion de la glace et 212 °F est le point d'ébullition de l'eau sous pression atmosphérique normale. Depuis, différentes échelles ont été proposées, dont l'échelle centésimale, ou Celsius, conçue par l'astronome suédois Anders Celsius et utilisée dans la plupart des pays : 0 °C est le point de fusion de la glace et 100 °C est le point d'ébullition de l'eau sous pression atmosphérique normale.

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Thermomètre à alcool et thermomètre numérique

● Un luxmètre est un capteur permettant de mesurer simplement et rapidement l'éclairement réel, et non subjectif. L'unité de mesure est le lux.

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6- SOURCES ÉNERGÉTIQUES ET ÉQUIPEMENTS POUR S’ÉCLAIRER Un peu d’histoire (source : Wikipedia, http://dspt.club.fr/La_lampe.htm, RECYCLUM)

● Le soleil, bien avant l’apparition du premier homme sur la Terre, voilà à peu près 4 milliards d’années inondait déjà de lumière notre planète. Depuis, notre globe tourne autour du soleil en 365 jours 6 heures 9 minutes, tout en tournant sur lui-même et en cela il nous implique des "horaires d'éclairage" variables suivant les saisons. D'ailleurs, de nos jours, l'instauration de l'heure d'été et de l'heure d'hiver reste une contrainte économique dans laquelle la part énergétique due à l'éclairage n'est pas négligeable. ● Par la suite, les hommes ont développé différentes techniques au sein de l’habitat afin de pouvoir profiter de la lumière naturelle du soleil : -

l’atrium romain puis le patio

les fenêtres (XIIe s) en parchemin, toile huilée, vélin, mica avant de pouvoir être au XIVe siècle en verre ou en cristal

les jeux de miroirs (Antiquité puis miroir de verre au Moyen-âge)

Atrium romain

● Les flammes issues de la combustion des matériaux disponibles directement dans la nature (bois, bouse, tourbe...) ont permis aux hommes de s’éclairer dès le coucher du soleil. Cette technique constitue encore aujourd'hui une source d'éclairage pour les populations qui n'ont pas accès d'autres technologies (cf. dossier ECOCITOYENNETE). Des tripodes, braseros et autres améliorent la luminosité par rapport à un foyer disposé à même le sol.

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● Très tôt après la découverte du feu, on trouve la trace du plus vieux système d'éclairage: la lampe à huile. Les plus anciennes lampes à huile étaient constituées d'une simple pierre évidée dans laquelle une mèche trempait. On estime à 20 000 ans avant J.-C. la datation de ces lampes, il est alors probable qu'elles furent utilisées par les hommes des cavernes préhistoriques.

Lampe à huile romaine en terre cuite

Les progrès de l'éclairage touchent beaucoup de monde. Le perfectionnement des lampes à huile vise à obtenir un plus grand pouvoir éclairant et aussi à améliorer la stabilité de la flamme. Afin d'éviter les battements, on réalise un écoulement constant, suivant le principe des vases communicants en plaçant le réservoir à la hauteur de la flamme - et non plus en dessous - c'est le vase de Mariotte. La lampe à huile a toujours connu deux difficultés : • •

la peine que peuvent avoir les huiles, toujours trop visqueuses, à monter dans la mèche par capillarité la propension de la mèche à charbonner et à s'éteindre.

Les progrès vont être déterminants à la fois dans la mécanique et dans l'amélioration des mèches et brûleurs. On employait surtout des huiles de plantes très cultivées comme le colza, le navet ou l'œillet. G. Carcel invente un système d'horlogerie qui actionne une pompe horizontale assurant une bonne stabilité de la flamme. En 1784, la lampe d'Argand possède sa forme définitive pour l'éclairage domestique. Ce sont Argand et le pharmacien Quinquet qui assurent la commercialisation de leurs lampes. La technique des lampes à huile arrive à saturation. ● La lampe à huile se complexifia jusqu'au XVIIIe siècle lorsque apparut l'huile de paraffine tirée de la houille et, plus tard du pétrole. Le pétrole, huile enfin fluide, permettant une excellente montée du carburant vers la mèche par capillarité, provoque l'extinction de facto de la lampe à huile. C’est la naissance de la lampe à pétrole (vers 1850), encore largement utilisée aujourd’hui à travers le monde.

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Lampe à pétrole pour l’éclairage domestique

Lampe-tempête

● C'est alors que la bougie stéarique vient envahir les habitations en raison de son faible prix. Son inventeur se nomme Eugène Chevreul. Bien sûr avant lui la bougie de cire était connue, et malgré son éclairage relativement brillant, son prix restait trop élevé, pour pénétrer dans les foyers. ● C'est aussi au XVIIIe siècle que l'éclairage au gaz connu en Chine depuis longue date, parvint en occident. Ceci grâce au principe de la distillation de la houille dans une enceinte close, dû à l'Ecossais William Murdoch et au français J.-P.Minckelers en 1792, qui rend la lampe au gaz véritablement utilisable. C'est après l'année 1800 que ces différentes techniques se font face. En 1820, on assiste réellement à la production industrielle de gaz par distillation de la houille, proposée par William Murdock. C'est à cette date que le gaz apparaît à Londres. En 1829 la rue de la Paix est la première rue de Paris à être alimentée au gaz. Nul doute que les études théoriques menées entre 1800 et 1850 en photométrie et en combustion, avec l'apparition du gaz, influent favorablement sur l'évolution technique des lampes. ● La lampe à acétylène (ou lampe à carbure) est un moyen d'éclairage portable. Elle a été conçue par le français Henri Moissan en 1892. La source lumineuse est la flamme de combustion du gaz acétylène, celui-ci résultant de la réaction de l'eau sur le carbure de calcium tous deux contenus dans la lampe. Ce type de lampe est encore utilisé par les spéléologues et les cataphiles. Bien que sérieusement concurrencée par les éclairages à diodes LED (cf. ci-dessous), elle est restée pendant longtemps le système d'éclairage offrant à la fois autonomie (~6 heures), puissance et faible coût d'utilisation.

Lampe à acétylène

● Avant le XIXe siècle, la lumière artificielle avait toujours été produite par une flamme. (L'éclairage à la chaux, inventé vers 1820, fut surtout utilisé pour l'éclairage des scènes de théâtre, mais la trop forte température requise en rendait l'utilisation difficile pour de petites lampes.)

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Vers la fin du XIXe siècle, plusieurs inventeurs ont tenté de développer une alternative efficace en chauffant des matériaux à des températures plus faibles, mais en utilisant des raies spectrales (parties lumineuses du spectre) pour simuler une lumière blanche. Un manchon à incandescence, ou manchon Auer, est une gaine de tissu incombustible imprégnée d'oxydes de terres rares, dont on entoure la flamme d'un bec de gaz afin d'en accroître l'éclat. Les manchons à incandescence ont été utilisés à partir de la dernière décennie du XIXe siècle pour éclairer les rues des villes, principalement en Europe et en Amérique du Nord, ainsi que les phares maritimes. Ils sont toujours utilisés dans les lampes de camping ou de chantier à essence, à pétrole (lampes à pression) ou à gaz (méthane, butane, propane ou mélange de ces gaz). Par sa forte puissance lumineuse, le manchon incandescent est, aujourd'hui encore, seul à pouvoir concurrencer l'éclairage électrique lorsque le réseau est inexistant ou défaillant. Les premiers manchons donnaient une lumière verdâtre et n'étaient pas très constants dans leurs résultats. Au début, pour produire un manchon à incandescence, du coton était tissé en un filet ressemblant à un petit sac, et imprégné de nitrates solubles de ces métaux. Lors de la première utilisation, le coton brûle et les nitrates sont convertis en nitrites qui fusionnent ensemble pour former une sorte de grille solide. Avec la chaleur, les nitrites se décomposent pour donner les oxydes, dont la température de fusion est très élevée. Ils sont solides mais fragiles. Dans les premiers manchons, le coton moisissait rapidement, à cause de la nature corrosive et acide des nitrates de métaux. Ce phénomène fut réduit par la suite par le trempage des manchons dans une solution d'ammoniaque pour neutraliser l'excès acide. Plus tard, les manchons à incandescence furent fabriqués à partir de nitrocellulose ou de collodion, plutôt que du coton ordinaire, car on pouvait en produire des fils extrêmement fins. Ils étaient convertis en cellulose avant d'être chauffés (car ces matériaux sont très inflammables) en les trempant dans du sulfite d'ammonium. Il fut découvert que le manchon à incandescence pouvait être vendu préconsumé en le renforçant par immersion dans une solution de collodion : le manchon se trouvait ainsi enrobé d'une fine couche de vernis qui brûlait lorsque le manchon était utilisé pour la première fois. De nos jours, les manchons à incandescence disponibles dans le commerce sont toujours vendus dans leur forme de fabrication d'origine, non préconsumés. Les manchons à incandescence sont ordinairement pourvus d'un fil d'amiante destiné à les attacher au bec de la lampe, mais du fait de la réputation cancérigène de l'amiante, celui-ci est souvent remplacé de nos jours par un fil d'acier ou parfois de céramique.

Manchon à incandescence, monté ici sur une lampe à pression à pétrole

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On utilise de l'oxyde de thorium (en mélange avec environ 1 % d'oxyde de cérium) pour augmenter la capacité d'éclairage du gaz à flamme - dans des lampes à décharge des tentes, dans des caravanes ou dans des roulottes. 37

Aujourd’hui La principale source énergétique pour s’éclairer est l’électricité. En France, en 1999, l'éclairage représente en moyenne 30% de la facture énergétique des immeubles de bureaux.

Les lampes électriques : ● La lampe à arc : Une lampe à arc est un système procurant de la lumière à l'aide d'électricité sous forme d'un arc électrique. Ce type d'éclairage avait été mis au point et amélioré par de nombreux inventeurs suite à la découverte de l'arc électrique par Humphrey Davy vers 1809. Les lampes à arc équipaient les installations de forte puissance comme les phares en remplacement des lampes à pétrole ou à gaz. Les lampes à arc sont utilisées par tous les projecteurs de cinéma et pour l'éclairage de scène. Les émissions musicales TV, les shows d'artistes utilisent des projecteurs rotatifs appelés scanners et des projecteurs de poursuite équipés de lampes à arc sous ampoule en quartz. C'est le coté ponctuel et puissant de la source qui est intéressant pour l'exploitation optique. Leur durée de vie est de 500 à 1000 heures. Pour l'éclairage, les lampes à arc ont été remplacées par les lampes à décharge basse ou haute pression qu'on voit sur les routes et les stades (cf. ci-après). ● Les lampes à incandescence : reprenant le principe physico-chimique de l’incandescence déjà découvert et mis en pratique avec les manchons à incandescence (cf. ci-dessus), la lampe à incandescence produit de la lumière en portant à incandescence un filament. Cette application de l'électricité est une des plus simples et n'a que peu évolué en plus d'un siècle et demi. Les inventeurs et découvreurs des principes de la lampe à incandescence sont : - 1878, Joseph Swan pour la lampe à filament de carbone - 1879, Thomas Edison pour le principe du vide dans l'ampoule - 1906, Carl Auer von Welsbach pour le filament d'osmium et tungstène - 1909, William Coolidge pour le filament de tungstène ductile - 1911, Irving Langmuir pour le bobinage des filaments et l'emploi d'un remplissage gazeux. Le filament résistant, traversé par un courant électrique, est porté à incandescence par effet Joule. L'ampoule en verre, remplie de gaz inertes (1/3 azote et 2/3 argon) est indispensable pour éviter la destruction rapide du filament par combustion et limiter la sublimation du tungstène.

Lampe à incandescence à filament de tungstène

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● Les lampes halogènes sont des lampes à incandescence. Cependant, elles possèdent en plus des propriétés remarquables. Dans les lampes à incandescence classiques, le filament de tungstène s'évapore peu à peu, déposant un voile noir sur la surface interne de l'ampoule ; l'efficacité lumineuse diminue. Dans les lampes halogènes, on a ajouté pour la première fois en 1959, en plus des gaz de remplissage habituels, des halogènes, iode ou brome, qui captent les atomes de tungstène avant qu'ils n'atteignent la paroi de verre, puis se déposent sur le filament : c'est le cycle régénérateur halogène. Cette réaction halogène-tungstène s'opère d'autant mieux que la température est élevée. Ce qui explique la forme des ampoules, courtes et fines, épousant au plus près le filament. Mais plus de chaleur, dans un petit volume, exige une enveloppe de verre capable de résister à plus de 600 °C à une pression de deux à trois atmosphères. La pression gazeuse est obtenue en plongeant, lors du remplissage, les ampoules dans de l'azote liquide. Seule la silice à quartz parvient à supporter ces contraintes (température de ramollissement vers 1020 °C). Cependant l'ampoule ne doit pas être touchée afin d'éviter tout dépôt de graisse qui en se cristallisant rende l'ampoule poreuse. Afin de pallier ce problème, des verres à double enveloppe ont été créés, ne nécessitant moins de précautions. Les lampes à halogène présentent l'inconvénient majeur d'être très gourmandes en électricité. Elle fut inventée en 1959 par Edward G. Zubler et Frederick Mosby, employés de General Electric. ● La lampe à décharge : Une lampe à décharge est une lampe électrique constituée d'un tube ou d'une ampoule en verre remplie de gaz ou de vapeur métallique, sous haute ou basse pression, au travers duquel on fait passer un courant électrique, il s'en suit une production de photons donc de lumière. La couleur de la lumière émise par luminescence, par ces lampes dépend du gaz utilisé : - Le néon donne une couleur rouge - Le mercure s'approche du bleu tout en produisant une quantité d'ultraviolet importante - Le sodium rayonne dans le jaune. Souvent on le mélange avec du néon pour rendre la lumière orangée - Le xénon (récemment employé pour l'éclairage des automobiles) est le gaz qui permet de s'approcher le plus possible du blanc pur. L'idée d'employer la fluorescence pour l'éclairage remonte à la deuxième moitié du XIXe siècle avec Becquerel qui recouvrit l'intérieur des tubes à décharge avec différentes poudres fluorescentes. Ces lampes fluorescentes primitives ne trouveront pas d'application pratique du fait de leurs intensités lumineuses insuffisantes. Ce n'est qu'en 1895 que Thomas Edison inventera une lampe fluorescente à partir d'un tube à rayon X dont la surface interne de l'ampoule est enduite de tungstate de calcium. Cette substance convertit une partie des rayonnements X en lumière blanche bleutée avec une efficacité lumineuse trois fois supérieure à celle des lampes à filament de carbone de l'époque, ce pour une durée de vie bien plus longue. Ces performances auraient pu propulser cette lampe sur le marché de l'éclairage... Seulement le problème est que le rayonnement X produit par cette lampe enverra au cimetière un employé d’Edison. La technologie des tubes fluorescents s'est donc développée selon le schéma de Becquerel, à partir de tubes à décharge sous basse pression. L'invention du tube au néon par Georges Claude au début du XXe siècle a marqué le début de l'utilisation commerciale de tubes de couleur (rose et jaune) employant un revêtement fluorescent. Les teintes saturées obtenues ne permettaient certes pas l'usage de ces sources pour l'éclairage domestique ou autre que publicitaire. Cependant, il fut découvert que l'emploi simultané de tubes à vapeur de mercure, émettant une lumière bleue (inventé par Cooper-Hewitt en 1901), avec des tubes de Claude permettait l'obtention d'une lumière blanche de qualité relativement médiocre. De plus, ces lampes utilisaient des bains de mercure comme électrodes, ce qui donne lieu, comme on le sait aujourd'hui, à un très faible rendement de la source du fait de l'énergie considérable qu'il faut pour extraire les électrons des électrodes... Une innovation majeure verra le jour en 1973 avec l'introduction par Philips de mélanges ternaires de silicates et d'aluminates dont les propriétés générales sont bien supérieures à celles des halophosphates. En plus d'une efficacité lumineuse pouvant dépasser les 80 lm/W avec une qualité de lumière grandement accrue, la résistance de ce type de matériaux à la décharge Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

électrique permit la réduction du diamètre des tubes de 38 mm à 26 mm (T8) puis à 16 mm (T5) et même moins. Cette réduction des dimensions des lampes permit la conception de luminaires plus compacts avec un meilleur contrôle optique de la lumière émise. Aujourd’hui, les lampes fluorescentes contiennent un mélange d'argon et de vapeur de mercure à basse pression et pas forcément de néon comme le langage populaire le laisserait croire. La lumière visible est produite par deux processus successifs : - L'ionisation du mélange gazeux sous l'effet d'un courant électrique génère une lumière dans la gamme des ultraviolets, donc invisible mais très énergétique. Les conditions de décharges sont optimisées pour qu'un maximum (60-70%) de la puissance consommée soit rayonnée dans les deux raies de résonance du mercure à 184,9nm et 253,7nm. - Ce premier rayonnement est ensuite converti en lumière visible, moins énergétique (la différence donnant de la chaleur), à la surface interne du tube par un mélange binaire ou ternaire de poudres fluorescentes. La géométrie de ces lampes ainsi que les moyens d'excitation du plasma de mercure peuvent prendre différentes formes selon les besoins : - Les tubes linéaires sont, de loin, les lampes fluorescentes les plus utilisées. La longueur de ces tubes varie de quelques centimètres à plus de deux mètres selon la puissance. Chaque extrémité est pourvue d'une électrode composée d'un filament de tungstène doublement ou triplement bobiné et enduit d'un revêtement d'oxydes de baryum-strontium-calcium pour une injection optimale du courant d'électrons dans la décharge électrique. Ces électrodes fonctionnent alternativement comme une cathode ou une anode selon le sens du courant (alternatif). La géométrie de ces électrodes varie d'un modèle de lampe à un autre et ceux dont la puissance dépasse les 100 W ont des électrodes conçues avec deux sondes supplémentaires afin de pouvoir collecter le fort courant ionique lors de la phase anodique.

Deux classes de lampes à usage général se distinguent. D'une part, il y a les lampes à très bon rendu des couleurs employant une poudre fluorescence à base de silicates et d'aluminates, souvent nommées lampes à "trois bandes" en référence à leur spectre d'émission. D'autre part, il existe sur le marché des lampes à bas prix employant encore des halophosphates. Ces dernières ont une efficacité moindre et une qualité de lumière trop faible pour un emploi en dehors de l'éclairage industriel. Hormis cette gamme classique de lampes, il existe des sources à rayonnement ultra-violet (les tubes "lumière noire") : les tubes UVA et UVB pour le bronzage et le traitement de certains matériaux et les tubes UVC pour la stérilisation. Ces dernières lampes ne sont pas pourvues de poudre fluorescente et leur ampoule est fabriquée soit en quartz, soit en verre à faible teneur en oxyde de fer afin d'assurer une bonne transmission des UV générés par le plasma de mercure. Les puissances des tubes linéaire est normalisée. Longueur Puissance 1,5 m 58 W 1,2 m 36 W 0,9 m 30 W 0,6 m 18 W

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- Les lampes fluocompactes :

Comme leur nom l'indique, ces lampes sont compactes grâce au pliage en deux, trois, quatre ou six d'un tube fluorescent dont le diamètre est compris entre 7 et 20 mm. En raison du faible diamètre du tube, seules des poudres fluorescentes à trois bandes sont employées. La forme compacte du tube à décharge pose aussi un problème de dissipation thermique et plusieurs moyens sont employés pour limiter la pression de vapeur saturante de mercure afin de rester au régime optimum de fonctionnement. Certaines lampes emploient des amalgames de mercureétain ou mercure-bismuth, alors que d'autres sont pourvues d'appendices froids où le mercure se condense. La première fut créée par Philips (annoncée en 1976, introduite en 1980), puis Osram (1981) suivis par les autres fabricants. La conception de cette nouvelle génération de lampes a été motivée par l'accroissement des coûts énergétiques suite aux deux chocs pétroliers des années 1970. Ainsi, les premières lampes fluocompactes introduites par Philips étaient conçues pour remplacer les lampes à filament directement dans leurs luminaires. Cependant, l'intégration du ballast ferromagnétique posa un sérieux problème de poids et de volume qui limita les applications de ces lampes à économie d'énergie. Ce n'est que vers le milieu des années 1980 que les premières lampes fluocompactes à alimentation électronique seront mises sur le marché. Avec un meilleur rendement et des dimensions réduites, ces lampes se sont de plus en plus intégrées dans le paysage de l'éclairage domestique. Il faut également signaler l'émission de rayonnement haute fréquence dans une sphère de trois mètres autour de l'ampoule, ce rayonnement est potentiellement nuisible pour le corps humain, et son intensité est d'autant plus forte que l'on s'approche de l'ampoule. Quant à la rumeur d'émission d'UV, celle ci est fausse car la couche fluorescente de la lampe absorbe les UV et ré émet de la lumière visible (morceaux de spectre continu). Ces ampoules consomment 5 fois moins d'énergie et durent 10 fois longtemps que les ampoules à filament d’où leur appellation de lampes basses consommation. ● Les lampes à Led (light emitting diode) ou Del (diode électro-luminescente) : (Source : RECYCLUM)

Il s’agit de composants électroniques émettant des photons lorsqu'un courant électrique parcourt la jonction (type : silicium).

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Composées de souvent plusieurs diodes électroluminescentes haute luminosité, d'une durée de vie très importante (50 000 heures) les lampes à diodes commencent à remplacer les lampes à incandescence dans l'éclairage portatif et pour la signalisation. Leur coût encore élevé, la nécessité de l'emploi d'alimentation électrique spécifique (courant continu de basse tension) et leur rendement lumineux encore modeste limitent encore leur démocratisation face aux lampes à filaments. On trouve des lampes dans l'éclairage public, industriel, commercial, dans l'éclairage domestique, dans l'agriculture, les dispositifs de signalisation et de secours, les loisirs (éclairage festif). ● Consommation En 1999 en France, on évalue la consommation de l’éclairage à 40 TWh par an, tous secteurs d’activités confondus. 12 % sont imputables à l’industrie, et 63% aux activités tertiaires. Cela représente 11,9% (tous secteurs confondus, y compris résidentiel) de l’électricité produite ! Les consommations se répartissent ainsi : - Résidentiel : 10 TWh (25%) - Industrie : 5 TWh (12,5%) - Collectivités locales (dont éclairage public) : 5 TWh (12,5%) - Commerces : 8 TWh (20%) - Bureaux : 5 TWh (12,5%) - Santé : 3 TWh (7,5%) - Enseignement, sport, culture, loisirs : 3 TWh (7,5%) - Cafés, hôtels, restaurants : 1 TWh (2,5%) En dépit d'encouragements aux économies d'électricité et d'une notable amélioration de l'efficience énergétique de 1999 à 2004, la consommation finale continue à augmenter en Europe. Les lampes basses consommation sont de plus en plus utilisées, mais l'éclairage extérieur se développe. Selon le Centre commun de recherche (CCR) de l'UE, de 2005 à 2006, la consommation a augmenté dans l'UE-25 dans tous les secteurs et notamment dans le tertiaire où l'éclairage (de jour souvent) est le premier postes de consommation électrique, 175 TWh consommés par an et 26% de consommation électrique totale du secteur tertiaire. (+ 15,8 %). Les lampes consomment individuellement plutôt moins, mais elles sont de plus en plus nombreuses depuis 50 ans.

● Impacts environnementaux Fabrication et recyclage Les lampes et tubes d’éclairage contiennent souvent des terres rares et des métaux lourds particulièrement toxiques et éco-toxiques (mercure en particulier, volatile et pouvant être sublimé si les lampes sont cassées lors de la collecte/recyclage). L'éclairage public contribue aussi indirectement à l'effet de serre, générant environ 110 gr de CO2 par kWh consommé. La législation européenne oblige depuis 2007 les vendeurs et fabricants à assurer le recyclage des lampes usagées et des composants électroniques associés, en fin de vie ou d'utilisation. Pour plus d’info sur le recyclage des lampes : http://www.recylum.com/leslampes.htm Nuisances et pollution lumineuses : L'éclairage artificiel nocturne peut troubler les rythmes biologiques en déréglant les horloges internes, de l'Homme, comme de la faune et de la flore. Lorsqu'il est mal conçu ou mal contrôlé, il peut être : - source de nuisances (« lumière intrusive » chez les riverains, grésillements gênants, gêne pour l'observation astronomique, la circulation ou la navigation aérienne (lasers, canons à lumière) Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

- source de risque et de danger ; d’incendie, d'électrocution, d'accident suite à éblouissement ou de déclenchement de crises d'épilepsie sous certains éclairages stroboscopiques, etc.) - source de pollution lumineuse, avec des impacts immédiats ou différés pour l'environnement nocturne. (L’expression pollution lumineuse est utilisée à la fois pour désigner la présence nocturne anormale ou gênante de lumière et les conséquences de l'éclairage artificiel, nocturne, sur la faune, la flore, la fonge (le règne des champignons), les écosystèmes ou parfois des effets suspectés ou avérés sur la santé humaine. La notion de pollution lumineuse -light pollution en anglais- est récente : apparue dans les années 1980, elle a évolué depuis. Cette notion a originellement été portée par des astronomes nord-américains puis européens et par leurs organisations représentatives (Association française d’Astronomie en France, darksky.org en Amérique du Nord), puis par d’autres acteurs confrontés à une dégradation rapide de l’environnement nocturne ; écologues, aménageurs, énergéticiens, médecins, universitaires, juristes, éclairagistes, agences impliquées dans le champ du développement durable se sont inscrits dans ce nouveau champ d'étude et de travail.) Autres impacts environnementaux : Les dépenses d’énergie de l’éclairage, à 100% d’origine électrique, ont d’importantes conséquences environnementales de par le mode de production de cette ressource énergétique (cf. chapitre ). Par ailleurs, certains équipements, tels les lampes à incandescence et plus particulièrement les lampes halogène participent aux émissions de gaz à effet de serre, et contribue au changement climatique.

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7- SOURCES ÉNERGÉTIQUES ET ÉQUIPEMENTS POUR CHAUFFER OU RAFRAÎCHIR NOS HABITATIONS

Chauffer nos habitations (sources : Wikipedia, www.radiateur.org)

ADEME,

HESPUL,

ASDER,

CREAQ,

www.ideesmaison.com

, http://www.dutry.com/lire/histoire.html,

Généralités

Le chauffage est utilisé notamment, pour maintenir ou améliorer des conditions d'ambiances vivables pour les êtres vivants dans les espaces clôts constituant des lieux de vie (bâtiments, habitacles de moyens de transports, piscines, etc.). Dans ce cas, l'objectif du chauffage est d'améliorer le confort thermique de l'espace chauffé. Par extension, le terme chauffage désigne aussi le système destiné à assurer le chauffage.

ATTENTION : Il est indispensable dans une démarche d’ECOCONSTRUCTION d’empêcher le froid de rentrer avant de chauffer l’habitat. Cf. chapitre 10 La chaleur La chaleur, c’est de l’énergie qui résulte du mouvement des particules de la matière. Il s’agit donc d’énergie cinétique qui va de pair avec la vie, même si des particules d’une matière jugée « morte » peuvent également se mouvoir et produire de la chaleur. En tous cas, tout ce qui est parfaitement froid est tout à fait inerte. Monsieur Kelvin a été le premier à constater que le «zéro absolu», température à laquelle tout mouvement de matière disparaissait, correspondait à une température de -273 °C. En établissant qu’une telle température équivalait à 0 Kelvin (K), il a élaboré son propre système de mesure de la température, basé sur le zéro absolu. La glace fond donc à une température de 273 K, tandis que l’eau bout à 373 K. Tous ceux qui se frottent les mains pour se réchauffer savent que ce frottement produit de la chaleur. Dans la matière, la chaleur est dégagée par un frottement identique entre particules de matière en mouvement. En ce qui concerne les liquides et les gaz dont les particules se meuvent librement, la chaleur résulte de la collision fortuite de particules. Dans les solides, par contre, les particules quasiment liées les unes aux autres peuvent, rien qu’en vibrant, produire un frottement interne, et donc de la chaleur. La combustion est l’exemple le plus typique de réaction chimique « exothermique », autrement dit d’un échange entre particules qui produit de la chaleur. Dans ce cas, la collision entre particules déclenche une véritable explosion, qui décompose les particules en fragments plus petits. Ces fragments se lient ensuite à d’autres particules, c’est-à-dire des atomes d’oxygène. Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

Lorsque 2 objets ont la « même » chaleur, cela signifie qu’ils ont la même température, la température représentant l’intensité de chaleur. La température permet donc de mesurer directement le mouvement interne de particules. Cependant, ces deux objets, même s’ils présentent un volume ou poids identique, ne renferment pas nécessairement la même quantité de chaleur. L’énergie calorifique était jadis exprimée en calories, 1 calorie équivalant à la chaleur nécessaire pour augmenter de 1°C la température d’un gramme d’eau pure à 15°C, sous pression atmosphérique. Aujourd’hui, l’énergie calorifique est plutôt exprimée en Joules, 1 cal. étant égale à 4,185 Joules (J). Le Joule est également une unité de mesure du travail ou du mouvement, le pendant mécanique de la calorie. La quantité de chaleur accumulée par deux objets de même température et de poids ou volume identique dépend de la capacité de la matière qui constitue ces objets à capter de la chaleur. Ainsi, 1 mètre cube de stéatite peut emmagasiner une chaleur équivalant à 3.000 KJ par degré Celsius supplémentaire. Pour une même augmentation de température, un mètre cube de pierre réfractaire n’emmagasine que la moitié de cette chaleur. (1.430 KJ)

Le confort thermique La notion de confort thermique est le plus souvent appliquée à l'être humain, bien qu'elle puisse s'appliquer à tout être vivant. En effet, la vie - et spécialement l'activité métabolique assurant les fonctions vitales - n'est possible que dans une certaine plage de température, qui varie d'une espèce à l'autre. Il existe cependant des conditions d'ambiance optimales qui seront ressenties par l'individu comme celle d'un état de confort thermique. Sur un plan physique, le confort thermique correspond à un état d’équilibre thermique entre le corps humain et les conditions d’ambiance. Il dépend de la sensibilité (aspect psychosociologique), de l’habillement, du métabolisme et de l’activité physique de chaque individu, d'une part, mais aussi de la température de l’environnement (air, parois), des mouvements d’air, et de l’humidité, d'autre part. Au delà d'une certain niveau de déséquilibre, l'individu va ressentir de l'inconfort, notamment parce qu'il va devoir réagir pour réduire ce déséquilibre. Tout être vivant dégage de la chaleur, cependant certains sont capables de réguler leur température corporelle par des moyens physiologiques, les homéothermes (cas de l'être humain) et d'autres non (les hétérothermes ou poïkilothermes). Les premiers disposent donc d'une meilleure capacité de survie (capacité d'adaptation) alors que les seconds peuvent difficilement s'adapter. Le corps d'un individu va chercher à rétablir l'équilibre par différentes réactions demandant un certain effort : des réactions comportementales et des réactions physiologiques. La thermorégulation comportementale comprend le changement de posture, d'activité, de vêtement, la régulation collective (exemple du rafraîchissement des ruches, ou de l'utilisation de abris). La thermorégulation physiologique, accessible uniquement aux êtres homéothermes, comprend notamment frissons, transpiration, vasodilatation, vasoconstriction, etc. L’adaptation du comportement de l’individu aux conditions d’ambiance tend à donc réduire l’inconfort, ce qui est aujourd’hui décrit par l’approche du « confort adaptatif ». Le confort thermique (équilibre thermique) est souvent associé au confort hydrique (équilibre hydrique) sous le terme de confort hygrothermique.

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Les besoins de chauffage

Les déperditions thermiques

La température ambiante

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La propagation de chaleur Un transfert thermique, appelé plus communément chaleur, est un transfert d'énergie microscopique désordonnée. Cela correspond en réalité à un transfert d'agitation thermique entre particules, au gré des chocs aléatoires qui se produisent à l'échelle microscopique. L'exemple le plus courant de situation mettant en jeu un transfert thermique est le système constitué de deux corps en contact et ayant des températures différentes. Le corps le plus chaud cède de l'énergie sous forme de chaleur au corps le plus froid. Il y a transfert thermique entre les deux corps. Il peut se produire des transferts thermiques vers un système dont la température reste constante, par exemple dans le cas d'un changement d'état physique (exemple : la fusion de la glace à 0°C sous la pression atmosphérique). L'étude de ces transferts s'effectue dans le cadre de la discipline thermodynamique en s'appuyant sur les deux premiers principes. À la différence de la thermodynamique, la thermocinétique fournit des informations sur le mode de transfert en situation de non équilibre ainsi que sur les valeurs de flux de chaleur. Exemple de transfert thermique : Soient deux objets A et B indéformables dans un système parfaitement isolé thermiquement et mécaniquement, ayant les caractéristiques suivantes : Objet A Volume VA Température TA Masse mA Chaleur spécifique cpA

Objet B Volume VB Température TB Masse mB Chaleur spécifique cpB

Dans ce cas, le sens du transfert thermique est gouverné par la différence de température entre les deux corps. L'expérience montre que c'est le corps chaud qui cède de l'énergie au corps froid de façon à ce que, à l'équilibre, les températures des deux corps soient identiques.

On distingue 3 modes de propagation de la chaleur : rayonnement, convection. La plupart du temps ces modes sont mélangés.

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conduction ou par

Le rayonnement : La chaleur par rayonnement la plus connue est celle du soleil. Très présente lorsque le soleil brille, elle disparaît aussitôt qu'un nuage s'interpose. Il ne reste alors plus que la chaleur de l'air. La chaleur par rayonnement est aussi de la lumière infrarouge (IR). Les corps directement exposés aux rayonnements IR voient leur température augmenter.

RAPPEL : La lumière rouge possède la plus grande longueur d'onde de toutes les lumières visibles telles qu'elles apparaissent dans l'arc-en-ciel. La chaleur par rayonnement s'appelle lumière infrarouge parce que sa longueur d'onde est légèrement supérieure à celle de la lumière rouge. De l'autre côté du spectre visible se trouve l'ultraviolet, dont la longueur d'onde est un peu plus courte que la lumière violette et qui appartient dès lors à la famille des rayons X et des rayons radioactifs.

La chaleur par rayonnement est donc une lumière invisible, mais ce n'est là qu'un hasard. Si nous étions comme les animaux nocturnes ou les carnassiers, nos yeux se seraient développés pour voir cette lumière. On peut également photographier la chaleur par rayonnement à l'aide d'un filtre spécial.

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NB : Il s’agit de cette technique lorsque l’on parle de « Thermographie infrarouge aérienne appliquée aux déperditions thermiques des bâtiments » (cf. chapitre )

La conduction est le mode de transfert de chaleur provoqué par une différence de température entre deux régions d'un même milieu ou entre deux milieux en contact sans déplacement appréciable de matière ( = transfert de chaleur d'un corps à un autre par contact direct). C'est en fait l'agitation thermique qui se transmet de proche en proche, une molécule ou un atome cédant une partie de son énergie cinétique à son voisin. L'agitation moléculaire du plus chaud se transmet au plus froid. Cet échange est plus grand si le corps froid est un bon conducteur thermique (métal).

Deux pierres de température différente placées l'une à côté de l'autre finissent par être à la même température. Les particules de la pierre plus chaude communiquent leurs vibrations à la pierre plus froide. C'est ce qu'on appelle la conductivité thermique.

La convection : Lorsqu'on verse de l'eau dans une casserole chaude, le phénomène est quelque peu différent. L'eau qui entre en contact avec les parois de la casserole se réchauffe d'abord par conduction. Les particules chaudes sont activées de manière à devenir plus légères que les particules froides. Elles vont monter alors que les particules froides vont descendre pour être chauffées à leur tour. Ainsi, les deux types de particules se mélangent automatiquement. C'est ce qu'on appelle la convection. La traduction littérale de con-vection est « bouger ensemble » : c'est en quelque sorte un flux de particules qui bougent plus ou moins dans la même direction. Ce phénomène ne s'observe que dans les gaz et les liquides, étant donné que les particules doivent pouvoir se mouvoir. La convection consiste à transmettre la chaleur grâce au flux qui naît des différences de densité, elles-mêmes engendrées par les écarts de température. En effet, les particules froides bougent moins, elles sont donc plus serrées et donc plus lourdes que les particules chaudes, très mobiles, plus éloignées les unes des autres et par conséquent plus légères. La convection thermique est en quelque sorte un mot compliqué pour décrire l'air chaud qui monte et l'air froid qui descend. C'est d'ailleurs ce phénomène qui a permis à l'homme de faire ses premiers pas aéronautiques avec la montgolfière. Le chauffage par convection est donc le chauffage par air chaud : l'air chaud envoyé dans la partie inférieure d'une pièce montera automatiquement et ce faisant, il transmettra sa chaleur aux particules froides d'une part, par rayonnement et d'autre part, par conduction. S'ajoute à cela le mélange pur et simple de ces particules. La température moyenne de la pièce est donc supérieure à la température d'origine et inférieure à la température de l'air chaud produit. On cite parfois l'eau et l'air comme « moyens de transport » de la chaleur de convection. En effet, la circulation de l'eau dans les radiateurs d'un chauffage central repose également sur le principe Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

de la convection. À la différence près que le transfert de chaleur se fait par réchauffement de l'air. Bref, on pourrait sans problème remplacer le terme « chaleur de convection » par « chaleur de l'air ». On observe également ce phénomène de convection lorsque de l'air froid entre en contact avec un corps chaud solide, comme un poêle : le transfert thermique par conduction et par rayonnement engendre un réchauffement des particules de l'air les plus proches de la surface du poêle, lesquelles se font plus légères et montent. Un flux d'air permanent refroidit ainsi tout objet chaud. Contrairement à la chaleur par rayonnement et à la conduction, la chaleur de l'air est donc une forme indirecte de transfert thermique. En d'autres termes, la chaleur d'un convecteur n'est pas transmise directement à notre corps, mais indirectement par l'intermédiaire de l'air de la pièce.

La production et l’émission de chaleur (appareils et énergies consommées) : Le chauffage d'ambiance est destiné à assurer une température déterminée et/ou le confort dans un lieu clos ou ouvert. Le système peut être à : - Chauffage central : La production thermique centralisée est privée (individuelle ou collective) ou provient d'un réseau public (chauffage urbain). Il comprend en outre une distribution et des émetteurs de chaleur. - Chauffage individuel : L'installation peut-être composée d'une production thermique avec une distribution et des émetteurs de chaleur ou d'émetteurs de chaleurs individuels.

Hier … L'homo habilis, ou homme habile, conçut les premiers outils. Il découvrit également l'usage du feu il y a entre 2,4 et 1,5 millions d'années. Le feu était essentiel à la fois pour préparer les aliments et maintenir à distance les animaux sauvages. Quant au chauffage, c'est probablement un réfrigérateur qui aurait été le bienvenu, car l'homo habilis habitait en Afrique tropicale. Pendant 1,5 million d'années, l'homme a profité de la chaleur par rayonnement du feu. Il utilisait des pierres pour le maîtriser ou comme ustensiles de cuisine. Les habitants des cavernes auront certainement apprécié la chaleur accumulée dans les parois rocheuses qui continuait à rayonner bien longtemps après que le feu avait été réduit pour la nuit. Plus l'homme maîtrisait les techniques de construction, plus il domptait le feu dans des foyers en pierre, qui conservaient mieux la chaleur. Dès la fin des beaux jours, le foyer devenait le centre de la maison. On y mangeait, on s'y reposait après la chasse et les travaux d'extérieur. Aujourd'hui encore, au plus profond de notre subconscient, le foyer est l'endroit le plus sûr au monde. Sans le feu, l'homme préhistorique n'aurait jamais survécu aux climats rigoureux. Sans la chaleur par rayonnement du feu, personne ne serait allé vivre dans des pays froids comme la Finlande. Différents modes de chauffage central ou chauffage d’appoint ont été par la suite développés : - La cheminée : Depuis que les hommes ont maîtrisé le feu, ils se sont naturellement réunis autour de petits foyers, en plein air ou dans des grottes. Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

Puis leurs habitations furent construites avec une disposition des cheminées qui tient compte de la structure du bâtiment. Elles sont souvent sur les pignons ou les murs de refend préservant la bâtisse du feu, avec une souche dépassant du toit, une disposition tenant compte des vents dominants pour ne pas refouler la fumée. Suivant le système constructif lié au pays il est fait une mise en système des conduits à fumée depuis le foyer : les conduits sont séparés ou se rejoignent avec une sorte de siphon à un conduit commun. Les cheminées sont placées dans une organisation étudiée des pièces comme le montre le logis seigneurial. La cheminée était au cœur de la vie traditionnelle un lieu de convivialité : cuisine à l'âtre, chauffage. La cheminée est la base du fumoir qui permit de conserver les aliments. La salle de la maison rurale était dite « chambre à feu », les notaires y commençaient leurs inventaires. En France, les premières cheminées attestées archéologiquement apparaissent à la période galloromaine et non à la période médiévale comme on l'a longtemps cru. En France au XVIIIe siècle, la cheminée se généralise comme un élément de luxe (le Château de Chambord en possède 365). En 1783, des subdélégués font remarquer lors d'enquêtes sur la consommation du bois que les habitants aisés des villes ne se contentent plus d'une cheminée unique dans leur logement mais en utilisent dans plusieurs appartements (partie d'étage ou étages complets attribués à une personne, à un type de séjour dans un immeuble), augmentant d'autant les besoins en bois de chauffage, ce qui contribuait à la déforestation, suscitant le problème dans la construction de se procurer des pièces massives de charpente. Puis au XIXe siècle s'étendit (depuis l'Angleterre) l'usage du charbon de terre, la houille, en remplacement du bois comme combustible. Cela fit passer l’équipement de la maison de l'âtre ouvert au poêle fermé brûlant du charbon avec évacuation des gaz et vapeurs nocives vers la cheminée refermée par un tuyau. Le système de récupération de la chaleur ponctuelle du foyer et de sa répartition dans les pièces des immeubles a commencé à être développé communément au début du XXe siècle et il est l’ancêtre du chauffage central qui a beaucoup bénéficié de la mise au point des chaudières dans la période du fioul économique. - Le poêle : C'est un appareil de chauffage clos, dans lequel on enferme le combustible, avec évacuation des gaz par un tuyau, et qui chauffe la pièce par rayonnement de son enveloppe. Les combustibles sont le bois et le charbon. La combustion est réglée par une clé sur le conduit à fumée ou, et c'est préférable, en diminuant l'arrivée d'air par fermeture du cendrier. Employé depuis la nuit des temps, il est aussi appelé poêle à inertie lorsqu'il est très massif (cf. chapitre ). Un de ces ancêtres est sûrement l'hypocauste, le poêle russe ou encore plus récemment le poêle alsacien en faïence. Un hypocauste est le nom donné au système de chauffage par le sol utilisé à l'époque romaine et gallo-romaine surtout dans les thermes romains. Ce principe de construction était déjà connu des Grecs du IVe siècle av. J.-C. On en a retrouvé des vestiges à Olympie datant du Ier siècle av. J.-C. Mais ce sont les Romains qui le perfectionnèrent dans leur utilisation intensive dans le caldarium des thermes. On en retrouve aussi dans les riches maisons particulières. Un grand foyer, le praefurnium, était situé à l'extérieur des constructions et l'air chaud produit était envoyé par des canalisations sous les sols dont les dalles reposaient sur des petits piliers de briques (pilettes). En général la hauteur du vide ainsi créé pour la circulation de l'air chaud était d'environ 40 à 60 cm. On estime que la température obtenue dans les pièces ne pouvait pas dépasser 30 degrés. Dans les thermes, pour obtenir une plus forte chaleur, on intégrait également dans les murs des tuyaux de terre cuite (tubuli), qui évacuaient la fumée des foyers (intégrés au bâtiment) et l'air chaud circulant dans l'hypocauste.

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Hypocauste de la villa suburbaine de Vieux-la-Romaine, Basse-Normandie

L'apparition au XIXe siècle des premiers poêles en fonte et leur diffusion à grande échelle contribue fortement à l'amélioration des conditions de vie des populations. Grâce à la production en série, qui en fait l'un des produits phare de l'industrialisation, il devient accessible au plus grand nombre et remplace rapidement le feu ouvert, offrant de meilleur rendement, efficacité et autonomie, et diminuant le risque d'incendie. Le poêle, installé dans la pièce commune, est souvent le point de ralliement de la famille, contrairement au chauffage central qui plus tard renforcera l'individualisation. Bien qu'il demande de l'entretien et produise de la poussière, il améliore le confort par le chauffage continu, qui permet également de chauffer l'eau et les aliments, ainsi que les conditions sanitaires et de santé, dont l'effet est notamment de réduire la mortalité infantile. Les grandes entreprises industrielles (telle que Godin, Chaboche, Nestor Martin, et bien d'autres), rivalisent d'innovations techniques et de qualités esthétiques.

Un poêle De Dietrich à l'église de Fouday (Alsace)

La chaufferette : petit appareil de chauffage (souvent portable) permettant de se réchauffer. Autrefois, c'était une petite boîte, on la remplissait de braises tirées de la cheminée, on posait les pieds dessus puis on se recouvrait les jambes d'une couverture pour que la chaleur monte également le long des jambes. Cela permettait d'avoir chaud lors des veillées d'hiver, en pelant les aulx, oignons, noix ou en triant les champignons ramassés dans la journée. Il existe des chaufferettes en bois doublé de fer à l'intérieur, en fonte, en fer, en laiton ou cuivre. Il en existe même de poche : cela permettait d'avoir chaud aux mains en les gardant dans les poches.

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La bouillotte : récipient étanche servant à contenir de l'eau chaude, généralement utilisé pour tenir une personne au chaud, notamment lorsque celle-ci est dans son lit ou malade. Elle peut être utilisée simplement pour réchauffer le lit avant de se coucher. Les bouillottes modernes sont généralement faites en caoutchouc, les anciennes bouillottes étaient en métal, voire en vessie de porc.

La bassinoire : On la remplissait des braises tirées de la cheminée, puis on passait l'objet à l'intérieur des draps du lit pendant quelques instants afin de réchauffer le lit juste avant de se coucher les soirées fraîches d'hiver.

NB : une simple brique enveloppée de linge permettait aussi de réchauffer un lit.

Le bois, puis le charbon ont été les principales ressources énergétiques utilisées par nos ancêtres, cependant, sous la Révolution, il existait des chauffages à crottin d'animaux ruraux (cheval, vache). Enfin, il y a environ une cinquantaine d'années, nous nous sommes mis à chauffer logements et lieux de travail avec de l'air chaud. Nous inspirant du principe des montgolfières, nous chauffons des appareils métalliques qui produisent de l'air chaud et presque pas de chaleur par rayonnement. Ces convecteurs nous réchauffent, certes, mais leur chaleur est d'une toute autre qualité. Pour bien évaluer cette évolution après 1,5 millions d'année de chaleur par rayonnement, il nous faut mieux comprendre l'influence des différents types de chaleurs sur notre organisme.

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Aujourd’hui … Tout appareil de chauffage réchauffera l'air de la pièce ; il n'existe donc pas d'appareil qui affiche 100 % de chaleur par rayonnement.  Type de chauffage On appelle appareils de chauffage par rayonnement ceux qui produisent entre 50 et 100 % de chaleur par rayonnement. Étant donné qu'il n'existe pas encore de méthodes de test standards, ces valeurs peuvent varier considérablement. Les poêles à accumulation ainsi que les murs chauffants génèrent entre 50 et 75 % de chaleur par rayonnement, selon les méthodes de test.

Par rayonnement : ...plus de parois chaudes et d’inertie et moins d'air chaud

Les appareils à convection produisent donc minimum 50 % d'air chaud.

Par convection : ... moins de parois chaudes, plus d'air chaud

 Type d’appareils

Il existe plusieurs types d’appareils de chauffage : ● les appareils indépendants qui produisent et émettent la chaleur ● les appareils producteurs/générateurs qui produisent seulement de la chaleur couplés aux appareils émetteurs qui émettent juste la chaleur ● Les appareils indépendants : - Les radiateurs électriques : Les radiateurs électriques fonctionnent par effet Joule : un courant électrique passe dans des résistances qui s'échauffent, chauffant ainsi le milieu environnant. On trouve différents types de radiateurs électriques :

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- Le convecteur, qui chauffe l'air par ses résistances, l'air chaud remonte et se diffuse dans la pièce ; parfois les résistances sont recouvertes de céramique ou il est fait usage d'un fluide tel que l'eau ou l'huile pour augmenter l'inertie thermique.

(source : www.stiebel-eltron.fr)

- Le radiateur rayonnant, qui consiste en une résistance portée à haute température et qui chauffe les objets environnants par rayonnement.

(source : www.stiebel-eltron.fr)

- Le radiateur soufflant : il se comporte comme un convecteur traditionnel : l'air entre par le bas de l'appareil, se réchauffe au contact de la résistance et ressort par le haut. Pour chauffer rapidement la pièce, un ventilateur accélère la diffusion d'air chaud. En mode "soufflant", la circulation d'air est inversée : l'air entre par le haut de l'appareil et ressort par le bas. Les appareils de ce type assurent souvent la fonction de sèche-serviette. - Le radiateur à accumulation : il emmagasine, dans un bloc accumulateur constitué de briques réfractaires à haute densité, la chaleur produite par le courant électrique pendant les heures creuses EDF. La chaleur emmagasinée est restituée par rayonnement dans la journée, aux heures de tarif électrique plus élevé, suivant les besoins. On distingue les radiateurs à accumulation statique compensée, sans dispositif de ventilation, et les radiateurs à accumulation dynamique, qui comportent une circulation d'air pulsé : un ventilateur situé dans le bas de l'appareil et contrôlé par un thermostat d'ambiance accélère la diffusion de l'air. Cette fonction permet ainsi de régler avec précision la température des pièces. La gestion est assurée par un organe de régulation jour/nuit. En cas de grand froid, l'allumage des résistances pour un chauffage diurne est automatique.

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(source : www.stiebel-eltron.fr) Le planchers ou plafonds rayonnants électriques : Le plancher rayonnant électrique est composé de câbles électriques chauffants incorporés, reposant sur un isolant thermique servant à orienter le flux de chaleur vers le local à chauffer. Une chape flottante (désolidarisée thermiquement et mécaniquement du bâti) assure la diffusion de la chaleur. La température du sol est limitée à 28 °C.

(Source : Climamaison)

Le plafond rayonnant électrique est composé d'un film chauffant collé sur un panneau isolant thermique. Ce « panneau chauffant » est placé au-dessus de plaques en plâtre spécifiquement conçues pour cet usage. Il se caractérise par une température moyenne de surface inférieure à 35 °C.

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(source : www.stiebel-eltron.fr)

Les cheminées et les poêles : A part pour quelques modèles (poêles de masse ou poêles à pellets), il s’agit généralement de chauffage d’appoint, d’ambiance. -

Les cheminées

Le foyer d'une cheminée était à l'origine constitué d'un socle en pierre situé à l'aplomb du conduit de fumée. De tels foyers existent encore et on continue à en construire: ce sont des cheminées à foyer ouvert. L'avantage d'un foyer ouvert est le plaisir des sens : visuel du feu, crépitement, odeur. Mais il est peu performant comme moyen de chauffage au bois car il y a une grosse déperdition de chaleur par le conduit de fumée.

Pour pallier l'inconvénient calorifique d'un foyer ouvert dans une cheminée existante, on met en place un insert de cheminée, afin d'optimiser votre chauffage au bois.

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Si on souhaite créer une cheminée, on positionne un foyer vitré en fonte ou en acier que l'on habille par la suite. Il s'agit alors d'une cheminée à foyer fermé.

Poêle à fioul

(Source : Deville)

Poêle à pétrole

(TECTRO)

(DEVILLE)

Points forts : - Montée en température : ultrarapide. - Les poêles électroniques disposent d'un système de régulation censé assurer le maintien de la température au niveau sélectionné. Ils disposent par ailleurs d'une soufflerie qui diffuse l'air chaud. Points faibles : - Émissions de gaz à surveiller : dioxyde de carbone (CO2) et surtout monoxyde de carbone (CO). C'est un risque majeur en cas de dysfonctionnement ou de mauvaise combustion. Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

- Humidification de l’atmosphère

Poêle au gaz (gaz naturel, butane, propane) Il existe des appareils mobiles, souvent dotés de roulettes et fonctionnant au moyen d’une bouteille de gaz liquide (butane ou propane) ou des appareils fixes reliés au réseau de gaz naturel.

(vieux modèle disparu du marché)

(EKTOR)

Récemment, de nouveaux appareils associant la combustion du gaz et l’accumulation de chaleur sont proposés sur le marché.

(Alpina)

On distingue trois types de poêles à gaz : Les poêles à infrableu Un brûleur en inox percé de nombreux trous permet la diffusion de flammes bleues. Il diffuse une chaleur douce, conviviale et reposante. La chauffe se fait de façon instantanée à l’allumage, par convection et rayonnement.

Les poêles à infrarouge La combustion du gaz a lieu à la surface d’une briquette en céramique réfractaire percée de trous. Ce dispositif assure la répartition parfaite de l'arrivée du gaz. Ce type de poêle diffuse une chaleur douce mieux répartie que l’infrableu, qui ne dessèche pas l’atmosphère et donc préserve la qualité de l’air. La chauffe se fait de façon instantanée à l’allumage, par convection et rayonnement. Les poêles à catalyse La combustion du gaz se fait cette fois à basse température et sans flamme. Ceci empêche la formation d’oxyde de carbone. Un panneau en fibres de céramique recouvrant toute la surface assure une chaleur homogène et constante diffusée par rayonnement. C'est le poêle de chauffage par excellence pour son confort de chauffe et de sécurité d’utilisation, grâce à un réglage multiFiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

positions et à un thermostat pour certains modèles. Le poêle à catalyse possède également une autonomie importante pouvant aller jusqu'à 120 heures suivant les modèles.

Poêle à bois (cf. comparatif entre les différentes ressources énergétiques ci après pour compléments sur les différentes sortes de combustibles « bois ») Poêle à bûches Coût d’un poêle classique : 2 à 5 000 €. Rq : de nombreux modèles peuvent brûler le bois mais également le charbon.

(Deville)

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(Invicta)

Poêle à granulés de bois

(source : www.granulesdebois.net)

(Pyros)

Ils offrent de bons rendements (80%), une autonomie de 1 à 7 jours et de nombreuses options (thermostat, programmation, télécommande, etc.) Leur coût : de 2 à 5 000 €. Inconvénients : l’achat de granulé est plus onéreux en sac que en vrac. Attention, pour le fonctionnement de la vis sans fin alimentant le poêle en combustible, de l’électricité est nécessaire ainsi que pour le fonctionnement de la ventilation pour l’apport d’air et la régulation ….

Les poêles de masse : Un poêle de masse (ou foyer de masse) est une technique de chauffage qui compte sur des matériaux lourds pour diffuser l'énergie thermique lentement et également dans une construction. L'une des particularités de ce type de technique est la combustion totale du bois, empêchant ainsi la dissémination de particules en suspension dans l'air. Employé depuis la nuit des temps, ce principe de chauffage est aussi appelé poêle à inertie. Si l'un de ses ancêtres est sûrement l'hypocauste des Romains, il évolue à travers les poêles russes, autrichiens, suédois ou encore plus récemment le poêle alsacien en faïence… Partout la même recherche : chauffer mieux en consommant moins de bois (qui venait à manquer vers le XVIIIe siècle). Depuis les années 1980, plusieurs modèles sont développés en Finlande sous l'égide de Heikki Hyytiainen et au Canada où des organisations de constructeurs réalisent régulièrement des tests afin de faire évoluer l'efficacité du système. Il faut noter qu'à l'inverse des russes, autrichiens ou suédois, les finlandais n'ont jamais cessé d'utiliser le chauffage par poêle de masse même quand le pétrole était bon marché. Cette expérience ininterrompue a permis d'engendrer beaucoup d'expérience. En raison de ses multiples avantages, tels que le confort de sa chaleur par rayonnement ou l'économie importante de combustible, et poussé par le vent de l'écologie, ce système de chauffage se répand désormais même sous des latitudes où le climat est plus clément. Le principe du poêle de masse est de stocker dans la masse qui le constitue l'énergie d'une flambée afin de la restituer régulièrement et progressivement sur une longue durée. Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

Généralement, une flambée d'une à deux heures permet de chauffer pendant vingt deux heures environ, ce qui permet à son utilisateur de ne faire qu'une flambée par jour. Selon la masse du poêle, les flambées sont plus nombreuses et réparties en deux ou trois fois par jour. Plus la masse est faible, plus le nombre de flambée sera important. Les matériaux utilisés peuvent être de plusieurs sortes : briques réfractaires haute densité, briques réfractaires courantes, briques simples, briques de terre crue (BTC), terre, argile et toute la gamme des pierres (suivant les régions grès, granit, stéatite, etc.). Les pierres volcaniques sont privilégiées, car plus à même d'encaisser les chocs thermiques répétitifs. Il existe plusieurs familles de poêles de masse. Le circuit des fumées détermine cette famille. •

•

Le finlandais : Composé d'un foyer principal, d'un goulet d'étranglement donnant sur une seconde chambre de combustion/détente, les gaz sont d'abord mis sous pression et butant sur la dalle de fermeture du haut, ils sont forcés de redescendre dans la canaux de fumée jusqu'en bas du poêle. Ce faisant, les gaz perdent petit à petit leur chaleur qui est transmise aux murs latéraux. Cette circulation « anormale » des gaz vers le bas a donné le nom de poêle de masse à contre courant (contraflow). La particularité de ces poêles est leur connexion au conduit de cheminée au point le plus bas et le moins chaud du poêle. Un avantage pour la pérennité de la connexion. Le suédois : Composé de plusieurs chicanes verticales forçant les gaz à descendre et à monter, a inspiré les finlandais. Ceci dit, le dessin suédois n'a jamais été aussi abouti que le schéma finlandais. Une des raisons étant que les Suédois ont abandonné le chauffage au bois quand le pétrole était bon marché. Le russe/ l'autrichien: Généralement assez massif; les chicanes sont plutôt horizontales. Ce dessin permet des bancs chauffants de grande longueur sur lesquels les gens dormaient.

Ils permettent de chauffer confortablement une maison toute l’année. Placée au centre de celle-ci, dès la construction ou non, ils rayonnent lentement une chaleur douce. Ils coûtent entre 5 et 15 000 k€ mais évitent l’investissement d’un système de chauffage central.

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(TULIKIVI)

(FINOVEN)

(HIEMSTRA)

(KACHELÖFEN)

- Les appareils producteurs/générateurs de chaleur : Les chaudières : Une chaudière est un réservoir contenant un fluide et muni d'un système de chauffage. Son but est de produire et stocker de l'énergie thermique dans ce fluide et d'utiliser cette énergie dans un autre lieu. Le fluide chauffé est transporté à l'aide de tuyauteries jusqu'au lieu d'utilisation. Généralement une chaudière fonctionne en circuit fermé, le fluide chaud sort par une tuyauterie fixée sur sa partie haute et revient par une autre tuyauterie fixée sur sa partie basse après avoir circulé et s'être refroidi. Le fluide est qualifié de caloporteur. Les chaudières peuvent utiliser différents combustibles et/ou énergies :(bois, charbon, fioul,gaz, électricité...) Pour les chaudières utilisant un combustible, la circulation des gaz de combustion peut être naturelle (par convection naturelle) ou forcée (ventilateur) au fioul au gaz (gaz naturel, butane, propane) à bois (cf. comparatif entre les différentes ressources énergétiques ci après pour compléments sur les différentes sortes de combustibles « bois ») - la chaudière à bûches Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

(source : www.climamaison.com)

Les appareils modernes dit "turbo" et à "flamme inversée" permettent d’atteindre des rendements supérieurs à 80%. Les chaudières sont raccordées à des circuits de chauffage central classiques et couplées à un ballon tampon (ou d’hydro-accumulation). Confort et autonomie sont ainsi optimisés. Leur coût : 5 à 10 000 € (hors radiateurs). Les chaudières automatiques à bois, raccordées au système de chauffage (radiateurs ou plancher chauffant), offrent le même degré de confort qu’une chaudière fuel moderne et fonctionnent grosso-modo de la même manière avec une autonomie de 1 an. La principale différence et contrainte est le stockage beaucoup plus volumineux. Le combustible est transporté automatiquement jusqu’au brûleur, puis s’enflamme grâce à un allumage électrique. Une régulation de l’amenée du combustible et de l’air primaire et secondaire permet d’adapter la puissance, d’obtenir une combustion complète et donc d’optimiser les rendements : plus de 90%. Cela induit une consommation modérée de bois, une très faible production de cendre, ainsi qu’une usure et un encrassement du corps de chauffe réduite. Le décendrage s’effectue automatiquement, reste à vider bac à cendre 2 à 3 fois dans l’hiver. Un entretien annuel doit être effectué par un professionnel. Afin d’améliorer les performances et le confort, on utilise de "petits morceaux de bois" - les granulés de bois ou le bois déchiqueté - comme un combustible fluide. Ainsi les appareils automatiques s’allument et s’alimentent automatiquement... plus de contrainte de chargement !

- la chaudière à granulés de bois (ou pellets) Aujourd’hui, les chaudières à granulés offrent le même confort que les chaudières fonctionnant avec d’autres combustibles comme le fioul, le gaz, … Elles peuvent être entièrement automatisée et asservie à un module de commande électronique qui vous permettra de réguler très précisément votre chauffage. Différents éléments permettent d’adapter le régime de votre chaudière aux conditions extérieures, à vos souhaits, toujours dans un souci de rentabilité, d’économie et de confort L’alimentation en granulés peut se faire de manière manuelle ou par un système de vis sans fin.

(source : www.granulesdebois.net)

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Certaines chaudières sont équipées d’une cuve de stockage pour les granulés sur le côté. Ce mini silo d’une capacité de 150 à 500 kgs leur procure une autonomie pouvant aller jusqu’à plus d’un mois.

(source : www.granulesdebois.net)

Attention : comme pour les poêles à pellets, l’alimentation de la chaudière nécessite de l’électricité. Les livraisons s’effectuent par soufflage. Un camion citerne équipé d’un tuyau de 20 à 30 m se raccorde directement au raccord du silo. Celui-ci peut être textile ou maçonné, de préférence à proximité de la chaudière et jusqu’à 20m. Il doit contenir 5 à 10 m3 de granulé pour satisfaire aux besoins d’une année. Une vis sans fin et/ou un système d’aspiration alimente ensuite la chaudière. L’investissement moyen pour un système complet (hors radiateurs) est 16 000 €. - la chaudière à bois déchiqueté Les livraisons s’effectuent par camion benne, soit directement dans un silo enterré via une trappe, soit au sol puis avec reprise pour un silo de plain pied. Le silo maçonné de forme carré est accolé à la chaufferie qu’il alimente par vis sans fin. Sa contenance de 25 à 100 m3 nécessite généralement plusieurs livraisons annuelles. L’investissement moyen pour un système complet (hors radiateurs) varie en fonction du coût du silo, de 20 à 30 000 € pour un particulier.

Remarques : Il existe des chaudières dites "semi-automatiques" avec une trémie attenante remplaçant le silo. L’autonomie est réduite (1 à 7 jours) mais l’investissement aussi (8 à 10 000 €). Des chaudières automatiques à bois de très grande puissance peuvent alimenter des immeubles voir des quartiers entiers !

Les pompes à chaleur : La pompe à chaleur ou PAC est un équipement à technologie frigorifique produisant de la chaleur à partir d’un milieu naturel où l’énergie est « pompée » et abondante : air, eau de nappe, eau de mer, eau de rivière sol, sous-sol, … Les PAC ou pompes à chaleur sont donc de plusieurs type : PAC air-air, PAC air-eau, PAC sol-eau, PAC eau-eau, … La pompe à chaleur ou PAC est constituée d’un circuit fermé et étanche dans lequel circule un fluide frigorigène à l’état liquide ou gazeux selon les organes qu’il traverse. Ces organes sont au Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

nombre de quatre : l’évaporateur, le compresseur, le condenseur et le détendeur. Pour simplifier, on peut dire que la pompe à chaleur prélève un peu de chaleur du sol du jardin, de l’air environnant ou de l’eau d’une nappe, augmente son niveau de température et restitue une chaleur à une température plus élevée dans le logement. La PAC est l’élément central d’installations de géothermie ou d’aérothermie et fait donc parti de systèmes dits à énergie renouvelable mais attention une alimentation électrique intégrée est obligatoire. Principe : Le sol ou l’eau souterraine possède donc une quantité de chaleur renouvelée sans cesse grâce au rayonnement solaire et à la capacité thermique du sous-sol. Puiser de la chaleur pour la transférer dans un autre milieu est un principe bien connu des industries frigorifiques. Principe selon lequel un fluide frigorigène, à l’intérieur d’un circuit frigorifique, lorsqu’il est compressé ou détendu, permet : • •

D'absorber de la chaleur « du sol », en se vaporisant dans l’évaporateur (l’évaporateur est le dispositif extérieur dans le cas d’une pompe à chaleur), De restituer de la chaleur absorbée en se condensant dans le condenseur (le condenseur est la partie chaude, qui va céder des calories dans la pièce ou l’immeuble à chauffer).

L’énergie mécanique nécessaire au déplacement du fluide frigorigène et à ses changements d’état, est apportée par un compresseur, lui-même fonctionnant à l’électricité. Ce cycle est appelé cycle frigorifique

Les pompes à chaleur permettent de diviser par 2 à 4 le coût de l'électricité, en fournissant de 2 à 4 kWh pour 1 kWh consommé (ce rapport est appelé COP : coefficient de performance). Pour une même pompe, le COP varie du simple au double selon la température extérieure (cas des pompes air/air ou air/eau) et la température délivrée. On ne peut donc préciser le gain correspondant. PAC AIR/AIR : La pompe à chaleur récupère la chaleur de l’extérieur et la transfère à un niveau de température plus élevé dans l'air ambiant du logement. La pompe à chaleur est généralement installée en extérieur. Attention car le COP ou le rendement chute cruellement quand la température extérieure descend en dessous de –5°C. Selon les régions, la température extérieure de base en hiver peut atteindre –15°C comme à Strasbourg, et il est donc indispensable soit d’opter pour du matériel de qualité prévu pour, soit prévoir un appoint complémentaire : résistance élec, bois, …, qui ne sera sollicité que lorsque les températures deviendront négative (inf. à 0°C). Les rendements des pompes à chaleur air/air sont donc d’autant plus faibles que la température extérieure chute et est négative.

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Le COP de 3 n’est atteint qu’à partir de 7°C par exemple, alors qu’il chute à 1,5 voire moins pour des températures négatives. PAC AIR/EAU : La pompe à chaleur récupère la chaleur de l’extérieur et la transfère à un niveau de température plus élevé dans le circuit d'eau chaude de l'installation du chauffage. La pompe à chaleur est généralement installée en extérieur. Le COP chute quand la température extérieure descend vers des températures extérieures faibles et inférieures à zéro. Un appoint complémentaire : élec, bois, …, sera sollicité lorsque les températures deviendront négative (inf à 0°C). La pompe à chaleur équipe généralement tout un logement (groupe de pièces) et se présente sous la configuration d’un système centralisé avec une unité extérieure qui absorbe les calories de l’air, et les transmet avec la puissance du compresseur en chaleur à un circuit d’eau chaude. Les pompes à chaleur génèrent de l’eau dite à basse température, soit voisine de 50°C au maximum. De ce fait, elles sont particulièrement adaptées à des circuits basse température comme les planchers chauffants. A contrario, alimenter avec seulement une pompe à chaleur un circuit de radiateurs communément calculé à 70°C poserait des problèmes de manque de chauffage aux températures extérieures les plus froides. Un complément par résistance électrique, bois, ou chaudières fioul ou gaz est alors nécessaire pour écrêter les pointes hivernales. PAC EAU/EAU : La pompe à chaleur eau/eau utilise comme source de prélèvement l’eau de nappe phréatique. Même en hiver, la température se situe entre +10°C et +12°C, température suffisante pour alimenter une PAC pour le chauffage d’une maison, d’un immeuble. Il faut savoir que de très nombreux immeubles situés dans des zones des plus froides, comme par exemple à Strasbourg où la température extérieure de l’air est prise à –15°C, utilisent cette technique avec captage et rejet dans la nappe phréatique, et ce depuis de nombreuses années, avec des rendements et COP très intéressants (COP sup. à 3). Le fonctionnement en climatisation utilise également l’eau de nappe, qui avec un cycle inverse de la pompe à chaleur, provoque un léger réchauffement de l’eau de nappe en été. Avec des rendements excellents, et bien supérieurs aux rendements obtenus avec une technologie AIR/EAU ou AIR/AIR. Du côté de la maison ou de l’immeuble, la pompe à chaleur se raccorde sur un circuit de chauffage à basse température avec des émetteurs types planchers chauffants, radiateurs basse température, … Il n’est pas indispensable de remonter la température d’eau chaude des circuits de chauffage si les émetteurs sont dits à basse température, car les COP, coefficients de performance, sont encore très bons du fait du niveau de température de l’eau dans lequel on puise les calories. L’installation de la PAC s’effectue dans un local technique, (cave et sous-sol par exemple). Il est nécessaire de creuser deux puits, un de captage et un de rejet, ou bien un puits regroupant captage et rejet d’eau. Dans le premier puits, dit puits d’aspiration, la PAC pompe l’eau pour absorber ses calories et dans le second, dit puits de restitution, elle rejette l’eau refroidie (et réchauffée en été) dans la nappe. PAC SOL/EAU : La pompe à chaleur sol/eau fonctionne avec un réseau de tubes inaltérables dans lequel circule un fluide frigorigène (nocifs pour l’environnement) ou de l’eau glycolée. Ce réseau est enterré horizontalement dans le jardin (capteurs horizontaux) ou est disposé verticalement (capteurs verticaux) Les calories du sol sont absorbées, et, une fois transférées via le compresseur de la pompe à chaleur, sont restituées dans la maison à chauffer, le plus souvent dans un circuit de plancher chauffant basse température ou des radiateurs basse température. Les PAC en France : Année Sol / Sol et Sol / Eau Eau / Eau Air / Eau Air / Air Total

2002

2003 2004 2005 5 400 6 800 7 800 7 700 3 600 4 900 5 400 4 400 4 700 5 600 12 000 Données non représentatives 12 100 13 700 17 300 25 200

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2006 9 600 8 850 35 050 53 500

Le chauffage solaire Il peut sembler paradoxal de vouloir faire du chauffage solaire, en effet, c’est en général lorsqu’il y a le moins de soleil que le besoin de chauffage se fait le plus ressentir. Cependant le chauffage solaire reste intéressant pour les périodes de mi-saison où les journées sont relativement belles et les nuits encore fraîches. Il existe deux grands types de systèmes solaires combinés (chauffage et eau chaude)avec des variantes permettant de s’adapter à la majorité des cas. La première famille de chauffage solaire est conçue sur le principe de l’hydroaccumulation. Le soleil n’étant pas présent toute la journée, l’idée consiste à stocker la chaleur produite par les capteurs dans un volume d’eau tampon, dans lequel on vient puiser lorsque cela est nécessaire. Cette énergie est ensuite distribuée dans le circuit. Les progrès de la recherche (régulation et stockage de l’énergie dans les ballons), permettent de voir apparaître aujourd’hui des systèmes performants avec des modules compacts et dont le volume est acceptable (de 500 à 2000 l). La seconde famille, généralement utilisée dans un projet neuf ou une réhabilitation lourde, utilise la dalle du plancher chauffant comme émetteur de chaleur mais aussi comme élément de stockage d’énergie (pas de stockage hydraulique). Ces systèmes utilisent un schéma hydraulique plus simple, mais font appel à une régulation plus évoluée. Ainsi, le Plancher Solaire Direct est le système de chauffage solaire actuellement le plus développé en France. Lorsque le soleil brille, le liquide antigel est réchauffé dans les capteurs. Le stockage de l’énergie s’effectue ensuite : –

soit dans le ballon tampon

–

soit directement dans la dalle. L’émetteur de chaleur est de préférence à basse température (plancher ou mur chauffant). Dans le cas du Plancher Solaire Direct, une épaisseur de dalle de 12 à 15 cm est préconisée pour augmenter la capacité de stockage. Un système de régulation, composé d’organes couramment utilisés dans les installations de chauffage classiques et ne demandant aucun entretien spécifique, est adapté à chacun des systèmes. Un circuit en dérivation permet de chauffer le ballon d’eau chaude sanitaire.

Les capteurs solaires pour du chauffage

On compte environ 1 m² de capteur pour 7 à 10 m² de plancher chauffant, soit 10 à 20 m² pour une maison individuelle, selon sa taille et sa situation géographique. Il est préférable que les capteurs soient plein Sud (± 45 °) et inclinés entre 45° et 60° (minimum 30° d’inclinaison). Ils peuvent être intégrés dans l’architecture de la maison ou placés sur un châssis. Ils ne nécessitent aucun entretien. Un système d’appoint permet de pallier les insuffisances du rayonnement solaire. Il peut être totalement indépendant de l’installation solaire : cheminée, poêle à bois, convecteurs électriques, etc..., mais il peut aussi être intégré au système solaire. Ainsi, la régulation peut gérer la mise en route et l’arrêt de l’appoint, en fonction de l’ensoleillement, de la demande de chauffage ou d’eau chaude sanitaire. Dans ce cas on utilise une chaudière classique (fioul, gaz, bois, électrique). Cette régulation cherche en permanence à optimiser l’énergie solaire. Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

Schéma d’un chauffage solaire avec plancher direct

Les appareils émetteurs :

Les radiateurs : La chaleur produite par un appareil générateur de chaleur (chaudière, panneaux solaires, PAC, …) est emmagasinée grâce à différents types de matériaux : fonte, aluminium, acier etc. puis restituée uniformément via la carrosserie du radiateur. Les radiateurs en fonte (très lourds et chauds)

radiateur en fonte

Les radiateurs en acier (lourds et chauds)

(ORNIS)

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Les radiateurs en aluminium (légers et tièdes)

Le plancher chauffant La dénomination "plancher chauffant" (ou "chauffage par le sol") vient du fait que la chaleur est émise par le sol pour une répartition idéale. Pour cela, on utilise des conduites d'eau ou des câbles chauffants qui serpentent le plancher en diffusant la chaleur. A l'instar du radiateur rayonnant, la chaleur est d'abord transmise aux objets proches qui à leur tour transmettent la chaleur au reste de la pièce.

• • • • • •

le plancher chauffant diffuse une chaleur bien répartie qui couvre l'ensemble de la pièce de plancher au plafond il convient à tout type de pièce, même les grands volumes d'un point de vue esthétique/décoration, le plancher chauffant remplace avantageusement un chauffage par radiateur dans la mesure où les murs ne sont plus encombrés il faut bien faire attention au type de revêtement posé sur le plancher chauffant car tous ne sont pas compatibles : par exemple la moquette peut se décoller sous l'effet de la chaleur, l'idéal étant un sol carrelé de par l'étendue et l'inertie de la surface chauffante, le contrôle de la température est parfois inefficace grâce aux techniques employées aujourd'hui et au plancher chauffant dit "basse température", on ne constate plus d'effet "jambes lourdes"

En général, il faut compter entre 35 € et 70 € par m2, hors chape.

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Les bouches de soufflage d’air chaud Une bouche de soufflage représente un élément terminal qui assure la fonction de soufflage d'air dans une pièce, ou un volume. La bouche de soufflage a également pour fonction d'orienter l'air par des ailettes pour lui donner une direction. Si la direction se trouve profondément modifiée, on parle plus de diffuseur de soufflage qui diffusera plus et "projettera" moins l'air. La bouche de soufflage est en conception aluminium, plastique, ou autre. Elle peut être équipée d'un registre de réglage de débit permettant un équilibrage de la distribution d'air par rapport aux autres bouches. Dans l'habitat, et dans le cas de la VMC, on parle de bouche d'entrée d'air, très souvent localisée dans les menuiseries extérieures des salles de vie. (cf. chapitre )

(Leroy merlin)

(Poujoulat)

Enjeux et comparatif entre les différentes sources énergétiques pour le chauffage L’énergie a de nombreux usages dans un logement, mais parmi ceux-ci, le chauffage prédomine. Elle représente en 2004, tous usages confondus, 15% des dépenses des ménages consacrées au logement, ou 3,7% de leurs dépenses totales. Le chauffage est une activité qui a un impact environnemental important : les usages « résidentiels et tertiaires » représentaient en 2001 en France 20% des émissions de gaz à effet de serre (cause du réchauffement climatique), et le chauffage des habitations et lieux de travail représente 75% de ces 20%, donc 15% du total. Le principal gaz émis est du CO2, puisque 58% de l’énergie totale utilisée est d’origine fossile (gaz, fioul et charbon). Dans un établissement scolaire, le chauffage est responsable de la majorité des émissions de GES (Gaz à Effet de Serre). Par ailleurs, le chauffage des logements émet dans l’atmosphère des gaz précurseurs d’ozone (oxydes d’azote, composés organiques volatiles non métalliques (COVNM), et monoxyde de carbone), des particules (de diamètre de 1 à 10 µm - PM10, PM2,5 et PM1) et des gaz acidifiants (oxydes de soufre SOx, oxydes d'azote NOx, ammoniac NH3). Il est responsable de 25% des émissions nationales de COVNM et de 29% de celles de monoxyde de carbone (CO). Le secteur résidentiel est à l’origine en 2004, de 20% des PM 10 émises au niveau national, 32% des PM2,5 et 53% des PM1. Les impacts sanitaires de ces dernières sont majorés, car plus fines, elles pénètrent plus profondément dans les voies respiratoires. Les émissions augmentent en moyenne de 1% par an depuis 1990 avec l’accroissement de la consommation énergétique de l’ensemble des résidences (+13% entre 1990 et 2003). Cela Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

s’explique en partie par l’évolution démographique (+6%) et celle du nombre de logements (+14%). Cette tendance est aggravée par deux facteurs : • •

l’importance grandissante des surfaces à chauffer : +0,5% par an par logement en moyenne entre 1992 et 2003 (32 m² à 39 m² par personne entre 1990 et 2004) ; l’élévation de la température moyenne hivernale des logements (+2°C en 25 ans). (source : IFEN)

Cet impact est en partie sous le contrôle des individus : chacun règle à sa guise la température de son domicile et peut donc décider de limiter son impact personnel. Baisser de 1°C la température fait baisser la consommation de 7 à 10%. (cf. dossier ECOCITOYENNETE). Le choix de la source d'énergie de chauffage a également un impact environnemental important.

Le fioul Les chaudières modernes (à haute pression et/ou à condensation) ont fait d'énormes progrès en terme de consommation, mais le coût d'installation, la nécessité de stockage, l'entretien, la pollution (1,5 fois plus d'oxyde de carbone, 3 fois plus d'oxyde d'azote et 8 fois plus d'oxyde de soufre qu'une chaudière à gaz naturel) font de cette énergie un choix obsolète, en tout cas pour les constructions neuves. A performance égale, les chaudières fioul sont assez nettement plus chères que les chaudières gaz. De plus, la montée du prix du pétrole se répercute beaucoup plus durement sur le fioul, moins taxé que le gazole. En octobre 2006, le prix du fioul atteint presque celui de l'électricité en tarif de nuit. Opter pour un tel système en construction neuve ou en rénovation lourde n'est assurément pas rentable au vu de l'investissement nécessaire et de l'évolution certaine des prix du pétrole. Le gaz naturel (méthane) Son prix a augmenté et va continuer à le faire. Pour autant, si votre logement peut-être relié au réseau, c'est encore une énergie intéressante du point de vue du compromis investissement/coût d'exploitation/confort. Il évite l'investissement d'une cuve de stockage. Toutefois, sa réputation de propreté ne doit pas faire oublier qu'il s'agit d'une énergie fossile dont la combustion participe à l'effet de serre. Le gaz propane Le gaz propane (livré en cuve) a maintenant un coût d'utilisation comparable à l'électricité (donc encore plus élevé que le fioul), ce qui rend le choix de cette énergie peu opportun. L'électricité De même, il ne faut pas s'attendre à une baisse à terme des prix de l'électricité du fait de la libéralisation des marchés. Les nouveaux entrants qui concurrenceront l' "opérateur historique" n'auront pas accès au nucléaire et la production d'électricité à l'aide de centrales thermiques va directement suivre les prix des énergies pétrolières. En janvier 2005 par rapport au prix TTC français, l'électricité est 20% plus chère en Belgique, 40% plus chère aux Pays Bas, +50% en Allemagne et en Irlande, +80% au Danemark. Le mode de chauffage le plus polluant ! Dans le pays phare de l'électricité nucléaire, l'accent est mis au tout électrique et notre consommation électrique ne fait qu'augmenter. La part de l'électricité nucléaire est passée de 78,3% en 2002 à 83,4% en 2004. Mais l'électricité nucléaire (à priori 0%CO2) ne suffit pas à alimenter tous les convecteurs les jours d'hiver et EDF doit alors allumer les centrales thermiques. Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

Or il faut 3,5 fois plus de fioul, de gaz ou de charbon pour alimenter une centrale qui chauffera un logement à l'électricité que si le logement était directement équipé d'une chaudière brûlant ce même fioul ou gaz. Donc 3,5 fois plus de CO2 émis. (rendement des centrales électriques nucléaires ou thermiques = 33% + pertes dans les lignes électriques=11%). L'Ademe a publié en 2005 une note restée bien discrète différentiant le contenu en CO2 de chaque kilowattheure électrique, selon les usages faits de l'électricité. Il en ressort que chaque kWh électrique consommé en période de chauffage produit 180g de CO2 et jusqu'à 260g les années à hiver froid, cette pollution par contribution à l'effet de serre étant bien évidemment à ajouter aux déchets nucléaires. A titre de comparaison un kWh de chauffage émet : 200 g de CO2 s'il est produit par une chaudière gaz 280 g de CO2 s'il est produit par une chaudière fioul 900 g de CO2 s'il était produit par une seule centrale thermique au charbon alimentant un convecteur électrique D'après les prévisions de l'ADEME, la contribution CO2 d'un kilowattheure électrique pour le chauffage passera à 300 grammes en 2010. Même s'il est très propre à la maison, le chauffage électrique (dit "à effet Joule") reste le plus cher et le plus polluant ... et le sera de plus en plus. Rappelons que le chauffage électrique est interdit au Danemark et que dans certains cantons suisses, il n'est autorisé que si le promoteur immobilier réussit à démonter qu'il ne peut pas utiliser un autre mode de chauffage. Le bois Le bois fait partie des bioénergies. C’est une énergie renouvelable, sous réserve que les prélèvements soient inférieurs à l’accroissement forestier. C’est le cas en Europe, où les forêts grandissent chaque année depuis un siècle. Brûler du bois n’émet pas de gaz à effet de serre : le CO2 émis lors de la combustion est absorbé par les végétaux en croissance, s’intégrant au cycle naturel du carbone.

C’est une énergie disponible avec 3 sources principales : 1 Le bois issu de la forêt (1/4 du territoire en France et dans le Rhône, en développement constant et sous-exploitée) ; 2 Les résidus des entreprises de transformation du bois (la moitié d’un arbre coupé devient des sous-produits dont une part importante reste encore à valoriser) ; 3 Le bois récupéré, provenant des déchetteries (élagage, emballage, palette, ...) s’il n’est pas souillé (traitement, peinture, ...). Le bois est une énergie économique : jusqu’à 6 fois moins cher que le fioul ou le gaz naturel. C’est également une énergie génératrice d’activité locale : 4 fois plus d’emplois créés que le gaz Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

ou le pétrole, permettant également l’entretien des espaces verts et des forêts. Aussi la pose d’appareils de chauffage au bois permet de bénéficier d'un crédit d'impôt de 50% en fonction de critères de rendement et respect de norme. Depuis les années 2000, les poêles et inserts de cheminées ont fait d'énormes progrès en terme de rendement qui peut atteindre jusqu'à 90% alors que le rendement maximum n'était que de 50% avec les poêles et inserts des années 1980 / 1990. De plus, les appareils modernes réduisent considérablement les émissions de dioxyde de carbone et suppriment la pollution par le souffre. Ils sont équipés d'une chambre de post-combustion et d'un ventilateur extracteur piloté par sonde pour contrôler le niveau d'oxygène nécessaire. Il n'y a plus de phase de ralenti, donc plus de formation de goudron. Enfin, le développement du combustible bois sous forme de granulés ou de plaquettes permet de s'affranchir du chargement des bûches.

Les différentes formes de « bois énergie » Les bûches : forme très utilisée et qui participe au charme du feu, mais qui demande beaucoup de manutention. Les longueurs usuelles des bûches sont : 20 cm ; 25 cm ; 30 cm ; 33 cm ; 40 cm ; 50 cm ; 1 m. La tolérance sur la longueur par rapport à la cote commerciale nominale est de + ou 5 %. Sa capacité calorifique est de 1500 à 2000 kWh/stère – Tarifs de 30 à 80 euros le stère

Le bois déchiqueté : Egalement appelées “plaquettes”, ces fragments de bois de la taille d’un morceau de sucre sont obtenus par broyage de produits issus de l’activité forestière et paysagère (branches, houppiers, rémanents...) ou industrielle (palettes non souillées...). Afin d’assurer un bon fonctionnement avec des chaudières automatiques, il faut impérativement un combustible adapté, c’est à dire bien sec (humidité<25%) avec une granulométrie constante (en moyenne : 3x2x1cm). Le séchage du bois peut s’effectuer avant ou après le broyage : soit par séchage de 1 à 2 ans en perches, puis broyage du bois sec ; soit par broyage du bois vert et séchage en tas pendant 3 à 6 mois sous abri aéré (au printemps pour l’hiver). Ce combustible local et économique nécessite beaucoup de place pour le stockage. Il convient donc à des bâtiments collectifs ou individuels, et peut être auto-produit en louant un broyeur.

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Les briquettes : sciure agglomérée permettant des rendements supérieurs aux simples bûches.

Les granulés de bois (ou pellets) : obtenus par compression et agglomération de forme. Grâce à leur densité d’énergie élevée et leur grande facilité de livraison et de stockage, les granulés s’avèrent être un combustible optimal pour les systèmes de chauffage entièrement automatiques. Les granulés de bois sont des cylindres pressés d’un diamètre de 6 mm environ et d’une longueur de 5 à 30 mm et sont composés à 100 % de résidus de bois secs naturels. Leur unité de mesure est le kilo, 1 m3 de granulés correspondant à un poids d’environ 650 kg. La capacité calorifique du granulé bois est importante : 4700 kWh/tonne (environ 5 kW/Kg). Son prix moyen est de 270 euros/tonne. La livraison des granulés est effectuée par camion-citerne, qui remplit directement le silo. Lors de l’achat, contrôlez impérativement la qualité des granulés. Seuls les fabricants contrôlés conformément aux normes garantissent la qualité des granulés. NB : 2 kg de granulés = environ 1 litre de fioul 3 m3 d’espace dans le silo à granulés =1000 litres de fioul

Quelques chiffres ... unité unités/tonne énergie/unité prix/unité prix/kWh [5]

Bûche stère [1] 2 1700 kWh 50€ 0,03€

Plaquette MAP [2] 4 900 kWh 20€ 0,02€

Granulé tonne [3] 1 4700 kWh 200€ [4] 0,04€

[1] 1m3 de bûche de 1m de long ou 0.7m3 en bûche de 33cm [2] 1M3 Apparent de Plaquette [3] = 1,5m3 de granulé [4] livrée en vrac ; 300€ en sac [5] pour particuliers du Rhône ; granulé sac et gaz naturel : 0,05€ ; fioul : 0,06€ ; élec : 0,11€

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Le solaire Le Système solaire combiné (parfois dénommé « Combi solaire ») est une installation utilisant le rayonnement solaire pour couvrir une partie des besoins de chauffage et d’eau chaude sanitaire. (cf. chapitre ). La surface des capteurs mise en œuvre dans un système solaire combiné est généralement comprise entre 10 et 20 m2. L'apport solaire dépend de la surface des capteurs et des besoins de chauffage de la maison. La part de chauffage assurée par le soleil sera d'autant plus importante que la maison est bien isolée. De même, les capteurs devront être inclinés entre 45 et 60° (minimum 30°) pour bien bénéficier du soleil rasant d'hiver. Pour utiliser le solaire pour chauffer sa maison, il est donc déconseillé d'intégrer le capteur dans des toits peu pentus (cas du midi de la France).

Voici trois exemples pour une maison isolée selon les normes de réglementation thermique 2000 et dont les capteurs sont orientés au sud (+/- 20°) et inclinés à 45°. Exemples de maisons (isolées selon la réglementation thermique Apports solaires obtenus 2000) 4600 kWh d'économie, soit 110 m2 habitables à Marseille, 13 m2 de capteurs, 4 personnes 50% 150 m2 à Strasbourg, 18 m2 de capteurs, 6 personnes 6400 kWh, soit 30% 110 m2 à Grenoble, 16 m2 de capteurs, 4 personnes 5500 kWh, soit 40% Moins de soleil dans le Nord ... mais plus d'économies : c’est l’adéquation entre les besoins et l’ensoleillement disponible qui détermine la productivité des capteurs solaires. Ainsi, même si le pourcentage d’économie d’énergie est plus élevé dans le sud que dans le nord, la quantité d’énergie économisée ne sera pas plus importante que dans le Nord et l'Est de la France.

Prix des énergies en Euros TTC, mai 2006 énergie

électricité électricité (effet gaz fioul (effet joule) thermopropane domestique dynamique, (cuve) pompe à chaleur) coût du 0,106 / 0,06 / 0,04 0,075 à 0,077 kilowattheure (1) 0,064 0,11 (3) frais annuels typiques 104 195 104 195 240 (abonnement, location) (1)

gaz bois naturel (bûches)

0,044

bois (granulés vrac)

0,022 0,044 0,046

solaire

0,00

117

tarif "jour" et "nuit" pour l'électricité (avec abonnement double tarif), TVA et taxes locales inclues. Les autres tarifs sont basés sur une capacité calorifique de 14000 kWh/tonne pour le propane, de 10570 kwh/tonne pour le fioul (0,68 €/litre, densité 0,84), de 1700 kWh/stère pour le bois de chêne et de 5000kWh/tonne pour le bois en granulés (230€/t). Prix du gaz naturel indiqué pour la zone 2 et l'abonnement B1. Rendement des chaudières non pris en compte.

(2)

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Prix des énergies en Euros au 11 juillet 2008 en € TTC/kWh utile sur une base de 25 000 kWh/an, hors installation). • • •

fuel : 0,14€/kWh (1,05€ TTC le litre, 10 kwh/l, 75% de rendement du système de chauffage) bois : 0,12€/kWh (briquettes à 400€ TTC la tonne, 4,5 kwh/kg, rendement poële moderne 75%) électricité : 0,09€/kWh (prix pondéré heures pleines (0,11€) 2/3, heures creuses (0,07€) 1/3, rendement 100%) gaz : 0,07€/kWh (tarif GDF particuliers réglementé B1, rendement installation 75%)

Capacité énergétique de différents combustibles Combustible

Pouvoir calorifique inférieur PCI (supérieur PCS) Emission de CO2 par rapport à PCI (PCS) en kWh/kg en kg/kWh 8,14 (8,41) 0,350 (0,339) 10,08 kWh/l (10,57) 0,312 (0,298) 10,42 kWh/m3 (11,42) 0,200 (0,182)

Houille Fuel domestique Gaz naturel Propane (à 0,51 12,90 kWh/kg (14,00) kg/l)

0,240 (0,220)

Le Pouvoir Calorifique Inférieur (PCI) des combustibles est la quantité totale de chaleur dégagée par la combustion. Il concerne les chaudières conventionnelles. Le Pouvoir Calorifique Supérieur (PCS) est égal à la somme du PCI et de la chaleur latente dans la vapeur d'eau produite par la combustion. Il concerne les chaudières utilisant la technique de la condensation. Par convention, le rendement d'une chaudière est le rapport entre la chaleur émise et le PCI correspondant au combustible consommé. C'est pourquoi le rendement des chaudières à condensation dépasse généralement les 100%.

Rafraîchir (sources : Wikipedia, Ekopedia, ADEME, CREAQ, “Fraîcheur sans clim’” de Thierry Salomon et Claude Aubert)

ATTENTION : Il est indispensable dans une démarche d’ECOCONSTRUCTION d’empêcher la chaleur de rentrer avant de rafraîchir l’habitat. Cf. chapitre .

Hier … Les régions chaudes ont développé des techniques de ventilation et de rafraîchissement naturelles. Ainsi, dans l'architecture locale, les maisons sont orientées de 20 à 30° par rapport aux vents dominants pour favoriser un écoulement plus régulier de l'air, permettant une ventilation efficace des habitations. De plus, les moucharabiehs des pays arabes combinent protection solaire et aération nocturne. Le jour, les grilles en bois à claire-voie, fermées, laissent passer la lumière mais pas le soleil. Le soir, la partie ouvrante des grilles est relevée sur les trois côtés du balcon, facilitant la pénétration de l'air et la création d'un courant d'air. Ce dernier est rafraîchi par évapotranspiration de l'eau de la qolla, une jarre poreuse que l'on dépose à cet endroit.

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Moucharabiehs (Source : Fraîcheur sans clim, le guide des alternatives écologiques)

En Iran, des techniques élaborées sont utilisées depuis de nombreux siècles. Les maisons et les réservoirs d'eau sont rafraîchis par des tours à vent ou badgir ( attrape-vent en persan), qui captent les vents au-dessus des toits. Ce sont en général des cheminées rectangulaires d'environ trois mètres sur cinq et d'une quinzaine de mètres de haut. La partie supérieure de la tour comporte des ouvertures verticales qui, dépassant au-dessus des toits, "attrapent" en altitude les vents plus rapides et moins chargés de sable. La partie inférieure s'ouvre dans la pièce à rafraîchir. Les flux descendants et les flux ascendants sont canalisés séparément à l'intérieur de la tour. Ce système de tours en adobe favorise ainsi les courants d'air, il évacue l'air chaud au profit de l'air frais venant du jardin ou du sous-sol et crée de la fraîcheur en accélérant l’évaporation de l’eau des bassins. Des dispositifs similaires existent dans l’architecture vernaculaire des zones arides et chaudes de l’ensemble du Moyen-Orient, depuis l’Egypte jusqu’au Pakistan, selon des variantes adaptées aux climats et aux modes de construction (badgir d’Irak et d’Iran, malquaf d’Egypte, bargil des Émirats Arabes Unis, mangh du Pakistan...). Ils ne nécessitent aucune autre énergie que celle du vent pour rafraîchir les constructions.

Exemple

cheminée

ventilation

traditionnelle

leYazd

iranien

(Source : CSTB)

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Les différents principes de rafraîchissement ● La ventilation Ventiler, c’est rechercher un meilleur confort en mettant de l’air en mouvement. En mettant l’air en mouvement lorsqu’il fait très chaud, les dames espagnoles, grâce à leur élégant éventail, remplacent rapidement l’air proche de leur visage, saturé en vapeur d’eau, par un air moins humide, plus agréable. En même temps, le déplacement de l’éventail augmente la vitesse de l’air au contact de la peau, qui passe alors à 1 ou 2 m/s, ce qui augmente les échanges par convection et de l’évaporation de la sueur. Celle-ci s’accompagne d’un transfert de chaleur de la peau vers la vapeur d’eau et crée une sensation de refroidissement du visage. On peut ventiler en brassant l’air d’une pièce avec un simple ventilateur ou bien en renouvelant l’air intérieur grâce à un apport d’air venant de l’extérieur. Dans le 1er cas, on réalise un simple brassage de l’air. Lors de grosses chaleurs, il s’agit de se rafraîchir en facilitant l’évaporation de la sueur sur la peau, et donc l’évacuation de la chaleur corporelle : c’est l’effet ressenti en agitant devant le visage un éventail ou un journal. Pour procurer en été une sensation de rafraîchissement agréable, la vitesse de l’air doit se situer entre 0,2 mètre par seconde (début de la sensation de courant d’air) et 0,8 mètre par seconde (vitesse à laquelle des feuilles de papier peuvent être déplacées). Utile pour rafraîchir, le brassage d’air n’assure donc pas le renouvellement hygiénique de l’air et n’abaisse pas sa température. On parle de renouvellement lorsque l’on remplace l’air intérieur par de l’air « neuf » pris à l’extérieur (cf. partie « santé, confort, hygiène »). Pour que cette ventilation rafraîchisse, il faut évidemment que la température de l’air qui pénètre soit inférieure à celle de l’air intérieur : ce n’est souvent pas le cas aux heures les plus chaudes de la journée. Le renouvellement de l’air peut s’effectuer de façon naturelle (ouverture des fenêtres, dispositifs architecturaux favorisant la mise en mouvement de l’air), ou par un équipement nécessitant de l’énergie comme une ventilation mécanique contrôlée - VMC (cf. chapitre ), un extracteur de salle de bains ou une hotte de cuisine. L’air frais introduit peut être soit directement de l’air extérieur lorsqu’il est plus frais que l’air intérieur –c’est le principe de la ventilation nocturne-, soit de l’air préalablement rafraîchi par

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contact avec une masse plus froide – c’est par exemple la technique du « puits provençal » (cf. chapitre ). ● Principe du rafraîchissement par évaporation ou rafraîchissement adiabatique Evaporer l’eau pour lutter contre la chaleur : nous le faisons, comme les animaux et les plantes (évapotranspiration), chaque fois que nous transpirons. Dans certains pays chauds, on utilise aussi l’évaporation de l’eau pour rafraîchir les maisons. Une technique naturelle d’une remarquable efficacité. Il y a des siècles, les Egyptiens utilisaient déjà ce procédé. Explications : Le passage de l’eau de l’état liquide à l’état gazeux exige de l’énergie et même beaucoup d’énergie : il en faut 7 fois plus pour faire passer 1 gramme d’eau sous forme liquide à l’état de vapeur, que pour l’amener de 20 à 100°C. Lorsqu’on fait chauffer de l’eau, cette énergie est fournie par une source de chaleur (gaz, électricité ou bois). Lorsque de l’eau s’évapore sans apport de chaleur, elle prend l’énergie nécessaire dans l’air environnent, qui se refroidit. Différentes techniques, plus ou moins sophistiquées, permettent de rafraîchir l’air ambiant selon ce principe, grâce à des brumisateurs ou à des évaporateurs. (Cf. matériels ci-après). Ce système présente de nombreux avantages : - Le renouvellement constant de l'air améliore le bien-être des occupants, car il permet l'évacuation efficace des odeurs et des fumées. - L'eau n'est pas stockée (elle ne circule pas en circuit fermé), cela exclue tout risque de légionellose. - L'air entrant est filtré, il est donc propre et sain. - Les rafraîchisseurs d'air par évaporation n'assèchent pas l'air, ce qui procure une meilleure sensation de confort par rapport à d'autres systèmes de rafraîchissement. - Les coûts d'investissement et d'exploitation sont faibles. - Ce système est écologique: il n'utilise aucun réfrigérant (très polluant en général). Il n'a besoin que d'eau potable pour fonctionner. Le système présente également certains inconvénients: - L'humidité apportée dans les locaux habités peut provoquer une gêne si elle met du temps à s'évacuer. - Le système fonctionne moins bien lorsque le climat extérieur est chaud et humide (climats tropicaux). En effet, si l'air est déjà chargé en hygrométrie sa capacité à évaporer l'eau est donc à abaisser la température de l'air s'en trouve réduite.

● Produire du froid avec une machine frigorifique : la climatisation La climatisation consiste à refroidir (ou éventuellement chauffer dans le cadre d’une climatisation réversible) l’air intérieur par une machine frigorifique permettant le contrôle de la température désirée. Une climatisation refroidit donc l’air ambiant sans contrôle sur le taux d’humidité : si la température intérieure atteint le point de rosée, l’installation génère des condensats qui doivent être évacués. NB : une installation d’air conditionné contrôle à la fois la température (par chauffage et/ou rafraîchissement) et l’hygrométrie de l’air ambiant (par humidification ou déshumidification). Ce type d’installation est plutôt réservé aux processus industriels nécessitant une ambiance bien déterminée ou aux locaux tertiaires. Principe : dans votre réfrigérateur, un fluide évacue la chaleur de l’intérieur vers l’arrière de celuici, c’est-à-dire l’évaporateur (la plaque froide à l’intérieur du réfrigérateur) vers le condenseur (la grille chaude au dos). Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

Un climatiseur fonctionne exactement de la même manière : un circuit rempli d’un gaz spécial, appelé fluide réfrigérant, capte la chaleur de la pièce à climatiser au niveau de l’évaporateur, puis la rejette au-dehors par le condenseur placé à l’extérieur. Un climatiseur est donc une pompe à chaleur air/air (cf. chapitre précédent « se chauffer ») transférant de l’énergie depuis l’air intérieur vers l’air extérieur. Dans certaines installations, le fonctionnement inverse est possible : ces appareils peuvent prendre de la chaleur à l’extérieur pour réchauffer le logement. L’évaporateur devient le condenseur et le condenseur l’évaporateur. La fonction de refroidissement se double d’une fonction de chauffage et l’on parle alors de climatisation réversible. Pour qu’un climatiseur fonctionne, il faut compresser et mettre en mouvement le fluide réfrigérant, brasser l’air dans la pièce à climatiser et ventiler pour refroidir le condenseur extérieur : toutes ces fonctions consomment de l’électricité. L’électricité ne sert donc pas à produire directement du froid (ou de la chaleur) mais à permettre un transfert de chaleur afin de rafraîchir (ou de chauffer).

(source : « Fraîcheur sans clim’ ») Plusieurs systèmes permettent de produire et de distribuer du froid (cf. matériels ci-après). Ils consomment nettement plus d’énergie électrique que dans les systèmes précédemment présentés et génèrent bruit et émissions croissantes de gaz (HFC) au fort pouvoir réchauffant. La climatisation dans le domaine de l’habitat représente ainsi 2% de la contribution à l’effet de serre (Source : Climax, 2004)

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(source : « Fraicheur sans clim’ »)

Les différents matériels de rafraîchissement ● Les ventilateurs brasseurs d’air : Ils agissent non en refroidissant l’air de la pièce dans laquelle ils fonctionnent mais rafraîchissent le corps en favorisant l’évaporation de la sueur sur la peau. Des petits ventilateurs que l’on pose sur une table à ceux à grandes pales des plafonds, la variété des modèles est considérable.

Seuls les ventilateurs de plafond sont capables de brasser efficacement tout l’air d’une pièce. Présents dans presque tous les lieux publics et dans de nombreuses pièces de vie dans les pays méditerranéens, on peut s’étonner qu’ils soient aussi rares chez nous : ils sont pratiquement silencieux et occupent peu de place. ● Les rafraîchisseurs d’air : Les brumisateurs ou humidificateurs : Il faut veiller à choisir des humidificateurs dits parfois « à vapeur froide » (bien qu’en réalité il ne s’agisse pas de vapeur mais de fines gouttelettes) fonctionnant en général par ultrasons. La brumisation est d’autant plus efficace que l’air est plus sec au départ.

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brumisateur/ventilateur (source : Hygienis)

La gare de Marseille équipée de brumisateurs (source : « fraicheur sans clim’ ») Les rafraîchisseurs par évaporation : Un rafraîchisseur-évaporateur fonctionne exactement selon le même principe qu’un drap mouillé suspendu devant la fenêtre. L’air à rafraîchir est aspiré par l’appareil à l’aide d’un ventilateur intégré et traverse une membrane spongieuse ou finement alvéolée maintenue constamment humide. Cela provoque l’évaporation d’une partie de l’eau qui imprègne la membrane, et donc un net rafraîchissement de l’air qui sort de l’appareil. Consommant environ 10 fois moins d’électricité que les climatiseurs classiques et ne comprenant pas de liquide frigorigène, ces appareils sont beaucoup plus économiques et écologiques. Assez répandus dans certains pays, ils ont été jusqu’à présent très peu utilisés en France où ils sont vendus sous le nom de « rafraîchisseurs d’air ». il en existe de deux types : les appareils mobiles, que l’on place à l’intérieur de la pièce à rafraîchir, et les appareils « de fenêtre », encastrés dans un mur et utilisant directement l’air extérieur. Ces derniers sont préférables, car ils utilisent de l’air sec et renouvellent l’air de la pièce. L’inconvénient des rafraîchisseurs par évaporation est d’être peu efficaces lorsque l’air extérieur est humide. Ainsi, si l’air aspiré par l’appareil est à 40°C, avec un taux d’humidité de 20%, l’air à la sortie ne sera plus qu’à 23°C soit une diminution de 17°C. Avec un air à 60% d’humidité, l’abaissement de température n’est plus que de 5,5°C. Les rafraîchisseurs par évaporation ne prétendent pas abaisser la température de l’air intérieur dans les mêmes proportions qu’un climatiseur classique, mais le léger abaissement de température qu’ils permettent d’obtenir, accompagné d’une augmentation de l’hygrométrie peut être suffisant pour améliorer sensiblement le confort d’une pièce moyenne. Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

(source : CONVAIR)

(source : www.crit.archi.fr)

Certains modèles de fontaines d’intérieur (encore difficile à trouver en France) sont des moyens méconnus de rafraîchir par évaporation. Leur principe est de faire ruisseler de l’eau le long d’une surface généralement métallique ou parfois sur de la pierre.l’eau, présente dans un bac situé à la base de la fontaine, est amenée à l’aide d’une petite pompe immergée en haut de la surface sur laquelle elle ruisselle. Le tout fonctionne en circuit fermé. L’évaporation (et donc le rafraîchissement) est d’autant plus important que la surface de ruissellement est grande. Elle est encore augmentée si l’on crée, par un ventilateur, un courant d’air en direction de la fontaine.

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(source : PRIMEVERE PARIS)

Les climatiseurs : Le climatiseur domestique se présente sous plusieurs formes. Les appareils monoblocs réunissent en un seul appareil la fonction de captation et d’évacuation de la chaleur. On peut les encastrer dans un mur ou les installer sur l’appui d’une fenêtre. Ces appareils sont classiquement utilisés en milieu urbain et ornent bruyamment les façades des grandes villes dans le monde entier. Un autre modèle d’appareil monobloc est mobile, mini d’un tuyau d’évacuation de la chaleur. Ces appareils ont pour avantage leur mobilité et leur simplicité d’installation mais pour inconvénient majeur l’obligation de laisser une fenêtre partiellement ouverte pour évacuer la chaleur par le tuyau : entre l’air chaud qui pénètre par la fenêtre et celui que l’on évacue, le bilan est médiocre et leur rendement effectif assez faible. Une variante plus efficace consiste à aménager dans une fenêtre une trappe de sortie pour le tuyau. Les appareils split system sont constitués de deux parties : une unité placées à l’extérieur (comprenant le condenseur, le compresseur et un ventilateur) et une unité nommée souvent « diffuseur » placée directement dans le local à refroidir (comprenant l’évaporateur et un autre ventilateur). Ces deux unités sont reliées entre elles par des tuyauteries isolées dans lesquelles circule un fluide frigorigène. Les appareils split présentent de nombreux avantages sur les monoblocs. Le compresseur étant à l’extérieur, seul le bruit du ventilateur brassant l’air rafraîchi subsiste dans la pièce climatisée. Le condenseur étant également à l’extérieur, la chaleur interne peut être évacuée par les murs, comme peut le faire un climatiseur « window » nécessairement moins isolé que la paroi où il est inséré. Lorsque l’on a plusieurs pièces à climatiser, il est possible de relier un seul équipement extérieur à plusieurs cassettes intérieures : on parle de climatiseur multisplit.

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(source : « fraicheur sans clim’ »)

Le plancher chauffant-rafraichissant est un système de chauffage et de climatisation de l'habitat qui présente l'intérêt d'utiliser une pompe à chaleur réversible pour produire indifféremment du chaud en hiver et du frais en été. La température de ce type de plancher doit disposer d'une régulation afin de ne jamais atteindre le point de rosée lors du fonctionnement froid en été. Ce type d'installation de chauffage et de climatisation peut être couplé avec un plafond rafraichissant qui présente les mêmes avantages pour augmenter encore le confort. Face à la multiplication des étés chauds, le taux d'équipement en climatiseurs est en augmentation. Ainsi, même si le taux de pénétration de la climatisation dans le secteur résidentiel en Europe n'est que de 1 à 5 %, la progression du taux d'équipement est rapide. Les ventes de climatiseurs ont en effet augmenté de 20% en France en 2003 et l’on estime que dans le secteur tertiaire, la consommation électrique liée à la climatisation pourrait progresser de 30% entre 2005 et 2010. Ces chiffres sont encore largement inférieurs à ceux du Japon, pays dans lequel 85 % des logements sont équipés d'un climatiseur individuel et presque 100% des bureaux. Cette évolution induit une forte augmentation de la consommation d’énergie. Ainsi, dans l'Est de la région PACA, en été à 13h, la climatisation représente 40% de la consommation d'énergie. De telles augmentations des appels de puissance électrique lors des pics les plus chauds nécessitent de multiplier les centrales de production d'électricité. (source : ADEME PACA)

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8 - SOURCES ÉNERGÉTIQUES ET ÉQUIPEMENTS POUR CHAUFFER NOTRE EAU SANITAIRE (source : ADEME)

Les besoins en eau chaude La consommation d’eau chaude d’un volume déterminé s’exprime normalement en mètres cubes par an. Encore faut-il savoir à quelle température. Par exemple, pour une eau fournie à 50°C (au puisage), à partir d’eau froide à 10°C, soit une élévation de température de 40°C, la consommation énergétique est de 46,5 kWh/m3. Ainsi au lieu d’exprimer les besoins en m3, il est plus simple de les traduire en kWh/an.

Les différents matériels ● Le chauffe-eau instantané Un chauffe-eau instantané est un appareil générateur d'eau chaude sanitaire qui chauffe l'eau au moment de la demande. Sa puissance est suffisante pour absorber les débits de pointe, toute l’eau froide étant réchauffée au moment où elle est soutirée. Cela conduit à prévoir une puissance d’échange et de production de chaleur importante avec de fortes variations à prévoir dans le temps en fonction de la répartition des périodes de soutirage. Un chauffe-eau instantané peut être au gaz ou électrique et présente l'avantage de prendre peu de place tout en permettant à l'installation de ne jamais manquer d'eau chaude. Un délai d’obtention d’eau chaude est nécessaire (30 secondes et plus) et des variations de températures peuvent survenir en fonction du débit.

(source : SAUNIER DUVAL)

● Le chauffe-eau à accumulation Principe de l’accumulation : Ce dispositif est doté d’un ballon de stockage ou ballon à accumulation comportant un thermostat réglé à 60 °c et une isolation thermique limitant les déperditions afin d’obtenir une eau chaude immédiatement disponible dès l’ouverture du robinet. Le stockage représente la totalité de la consommation journalière. Les avantages : Le confort est accru : l’eau chaude est disponible instantanément. Economie d’eau et d’énergie : l’eau « accumulée » ne doit pas être montée en température instantanément. Le délai d’obtention de l’eau chaude est réduit (moins de 5 secondes). Lors de variation de débit la température de l’eau est stable. Les inconvénients : Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

Le manque de place et les risques de développement bactériens font que ces solutions sont de moins en moins utilisées en collectifs. Les systèmes existants : - Le cumulus électrique Un cumulus électrique est un réservoir d'eau muni d'un système de chauffage électrique, avec une résistance et un thermostat de régulation. Sa cuve isolée lui permet de garder l'eau à température constante. Il est composé d'une cuve émaillée protégée de la corrosion. Une injection de mousse permet une isolation entre cette cuve et l'enveloppe extérieure. La cuve est pourvue d'une anode anticorrosion en magnésium ou en titane. Le réservoir est toujours sous pression. Par effet thermique, l'eau chaude se situe dans la partie supérieure du chauffe-eau, d'où elle est puisée. L'eau froide qui la remplace arrive dans la partie

inférieure du chauffe-eau, et monte progressivement à mesure qu'elle chauffe. Le chauffage de l'eau peut être continu, et régulé par un thermostat, ou uniquement effectué pendant les heures creuses, pour bénéficier d'un prix de l'électricité inférieur d'environ 40%. Les résistances. La résistance blindée ou thermoplongée : Celle-ci est en contact direct avec l'eau qu'elle réchauffe. Si cette dernière est calcaire, le tartre se dépose petit à petit sur la résistance. Son entretien devient alors régulier et plus coûteux.

La résistance stéatite : Celle-ci est par une enveloppe. Elle n'est pas en direct avec l'eau et apporte une plus fiabilité dans le temps. Elle existe en blocs et monobloc. Ce type de offre l'avantage de pouvoir être sans vidanger l'installation.

protégée contact grande multirésistance changé

(source : Leroy-Merlin)

- Le chauffe-eau solaire (cf. chapitre ) - le chauffe-eau thermodynamique (cf. chapitre ) - les systèmes mixtes servant au chauffage et à la production d’eau chaude : Il s’agit de ballon de stockage couplé à une chaudière à bois, fuel, gaz, solaire ou électricité thermodynamique.

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NB : la possibilité de solutions intermédiaires existe : matériels semi-instantanés ou à semiaccumulation. Il s’agit de petits ballons tampon (15l, 30 l maxi) capable d’absorber les variations de température de soutirage. Ces dispositifs sont intéressants comme production d’appoint (complémentaire) et/ou en cas de stockage trop éloigné des points de soutirage (robinets).

9 - SOURCES ÉNERGÉTIQUES ET ÉQUIPEMENTS POUR ASSURER L’ENTRETIEN ET LA CUISINE, POUR ÉCOUTER DE LA MUSIQUE, REGARDER LA TÉLÉVISION, SURFER SUR INTERNET, … (sources : ADEME, WIKIPEDIA, Perseüs Ecoénergie, ENERTECH)

L’électricité est une vraie mère poule pour nos légumes, qu’elle garde à la bonne température. Pour regarder la télévision, mettre en route la machine à laver, et tous les autres usages où elle est irremplaçable, l’électricité est dite « spécifique ». Même si cela peut surprendre, dans l’ensemble des logements construits en France depuis vingt ans, le poste le plus important de la facture énergétique n’est pas le chauffage comme on le croit souvent mais l’électroménager qui peut être jusqu’à deux fois plus coûteux que le chauffage. C’est une des conclusions de la campagne de mesures CIEL - Consommations Individualisées d’Electricité dans les Logements - qui a permis le suivi pendant un mois de la consommation de 874 appareils dans 114 logements de Soane et Loire, étude menée par le Cabinet Conseil Olivier Sidler dans le cadre du programme SAVE de la Communauté Européenne. Cette étude a permis notamment une hiérarchisation des appareils selon leur consommation d’électricité spécifique correspond aux consommations électrodomestiques et de l’éclairage, à l’exclusion de toutes les applications thermiques comme le chauffage, l’eau chaude sanitaire ou les usages en cuisine et à l’exclusion des applications informatiques (ordinateurs - écrans imprimantes ...) Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

D’après le graphique ci-dessus, on observe que le premier poste de consommation spécifique d’électricité d’un logement est toujours la production de froid ménager. Il représente un tiers de la consommation, soit environ 1000 kWh/an. Vient en second l’éclairage avec environ 15 % ainsi que les sèche-linge (500 kWh/an), Puis la consommation électrique des chaudières murales et celle de la VMC (plus de 300 kWh/an). Lave-vaisselle, lave-linge, téléviseurs viennent bien après. Enfin, les appareils considérés comme les plus consommateurs dans l’esprit des utilisateurs (fers à repasser, etc) sont situés en fin de classement. A noter aussi le niveau de consommation élevé des aquariums.

(source Perseüs Ecoénergie )

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Les appareils électroménagers

Le réfrigérateur Avant l’invention des réfrigérateurs, on stockait la glace découpée l’hiver sur les étangs dans une glacière. Il s’agissait d’un trou fermé par un couvercle isolant dans lequel on alternait des couches de paille, ou de sciure de bois, et de glace. Comme l’air froid descend, le trou restait froid et la glace se conservait jusqu’à l’été. Des inventeurs tentèrent de fabriquer de la glace à la fin du XVIIIe siècle et au début du XIXe. Edmond Carré invente, en 1850, le réfrigérateur à eau et acide sulfurique. Mais la première véritable tentative d’utilisation industrielle de la réfrigération date de 1851 : James Harrison, un imprimeur écossais émigré en Australie, avait acheté une entreprise de presse. Alors qu’il nettoyait des caractères à l’éther, il remarqua que le liquide refroidissait fortement le métal en s’évaporant. L’éther est un liquide à faible point d’ébullition. Harrison eut l’idée de comprimer l’éther gazeux avec une pompe pour le transformer en liquide, puis de laisser l’éther liquide revenir à l’état gazeux en provoquant un refroidissement. Il mit ce système en œuvre dans une brasserie australienne où le gaz froid d’éther était pompé dans des tuyaux qui circulaient dans le bâtiment. Harrison utilisa le même principe pour fabriquer de la glace en faisant passer dans de l’eau les tuyaux refroidis par l’éther gazeux. Mais il fit faillite en 1860 : la glace naturelle qu’on importait par bateau d’Amérique restait moins chère. Le réfrigérateur a été inventé en 1876 par Carl von Linde. Mais d’autres inventeurs s’attribuent cette paternité, parce que cette technologie a mis du temps à se développer. Une des premières utilisations de la réfrigération domestique a eu lieu au domaine de Biltmore à Asheville, Caroline du Nord, États-Unis, autour de 1895. Le premier réfrigérateur fabriqué industriellement est le Domelre, en 1913 par Fred W. Wolf de Chicago. Le réfrigérateur à absorption de gaz, qui se refroidit par l’utilisation d’une source de chaleur, a été inventé en Suède par Baltzar von Platen en 1922. Plus tard il a été fabriqué par Electrolux et Servel. Aujourd’hui il est utilisé dans les maisons qui ne sont pas reliées au réseau électrique et dans des camping-cars.

Le fer à repasser Des casseroles en métal remplies de charbon de bois ont été utilisées pour lisser les tissus en Chine au Ier siècle av. J.-C.. À partir du XVIIe siècle, en Europe, on commence à employer des outils en fonte de forme triangulaire et munis d'une poignée que l'on chauffe dans un feu. Par la

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suite, on utilisa une boîte en fer remplie de charbons chauds périodiquement aérés à l'aide d'un soufflet attaché. Ce type de fer était en vente aux États-Unis au moins jusqu'en 1902. Dans le monde industrialisé, ces conceptions ont été remplacées par le fer électrique, chauffé au moyen d'une résistance électrique. La partie métallique, appelée semelle, n'est plus faite de fer mais d'aluminium, plus léger. L'élément de chauffe est commandé par un thermostat qui maintient la température souhaitée. L'invention du fer à résistance électrique est attribuée à Henry W. Seeley de New York en 1882. La même année, un fer utilisant un arc de carbone a été présenté en France, mais il fut jugé trop dangereux. Le premier fer utilisant un thermostat est apparu dans les années 1920.

Fer à charbon

Fer à (ouvert)

charbon

L’aspirateur Le premier système de nettoyage utilisant le vide pour aspirer la poussière était manuel. Il s'agit du Whirlwind, inventé à Chicago en 1869 par Ives W. McGaffey. Cette machine légère et compacte était toutefois difficile à utiliser car il fallait tourner une manivelle tout en la poussant sur le sol. Breveté le 25 juin 1869, cet appareil était vendu pour 25 $, un prix très élevé pour l'époque. On ne sait pas quel fut le succès du Whirlwind, mais la plupart des appareils ayant été vendus à Chicago et à Boston, on peut penser que la plupart ont été perdus dans le grand incendie qui ravagea Chicago en 1871. Seuls deux exemplaires nous sont parvenus, dont l'un se trouve au Hoover Historical Center (en Ohio). L'aspirateur motorisé a été inventé en 1901 par Hubert Cecil Booth, un ingénieur britannique. Celui-ci avait remarqué que le nettoyage des sièges de trains par époussetage serait avantageusement remplacé par un système qui aspirerait la poussière au lieu de la faire s'envoler ailleurs. Après avoir essayé lui-même d'aspirer la poussière d'un des sièges à travers un mouchoir, il a mis en pratique le procédé dans un appareil connu sous le nom de Puffing Billy. Cet encombrant système devait être tracté par des chevaux devant le bâtiment à nettoyer, la succion étant provoquée par un moteur à essence. Trop contraignante, l'invention de Booth n'a pas connu de réel succès.

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En 1905, Griffith's Improved Vacuum Apparatus for Removing Dust from Carpets (« Appareil à vide amélioré de Griffith pour enlever la poussière des tapis ») est breveté par Walter Griffiths. Il s'agit d'un nouveau système manuel facilement transportable, facile à ranger et qui peut être utilisé par une seule personne. L'opérateur doit presser un système de soufflet qui aspire la poussière via un tuyau flexible et amovible auquel plusieurs embouts peuvent être attachés. Il s'agit du premier aspirateur domestique comparable aux aspirateurs actuels. En 1906, James Murray Spangler, concierge de Canton dans l'Ohio, invente un aspirateur électrique à partir d'un ventilateur, d'une boîte et d'une taie d'oreiller. Le modèle de Spangler intègre également une brosse rotative pour décoller plus facilement la poussière. Breveté en 1908, le système est vendu à l'entreprise de son cousin William Hoover : Hoover Harness and Leather Goods Factory ; qui le nomme balai à succion mécanique. Hoover reste l'un des leaders mondiaux de l'aspirateur, si bien que le mot est passé dans le langage courant (en Angleterre, on appelle hoover l'aspirateur tandis que « passer l'aspirateur » se dit couramment to hoover). Resté un bien de luxe jusqu'à la seconde guerre mondiale, l'aspirateur s'est aujourd'hui généralisé dans les pays développés. De nouvelles versions sont automatiques et autonomes (charge sur secteur, etc.)

(sèche-cheveux de 1900) Le sèche-cheveux Inventé à la fin du XIXe siècle, le sèche-cheveux est d'abord utilisé dans les salons de coiffure. En 1886, le coiffeur français Alexandre Godefroy met au point une sorte de bonnet relié à un tuyau flexible qui projette sur les cheveux l'air chaud provenant d'une cuisinière à gaz. Le modèle manuel est inventé en 1926 par un ingénieur de Calor, Léon Thouillet. Il s'appelle alors la « douche électrique à air chaud et froid ». Dans les années 1950 et 1960, un ingénieur de Moulinex, Jean Mantelet, décide de changer la forme du sèche-cheveux en s'inspirant de celle d'une perceuse électrique.

La machine à laver Le premier brevet relatif à une machine à laver semble avoir été pris le 28 mars 1797 par l'Américain Nathaniel Briggs dans le New Hampshire. En 1830 apparaissent, en Angleterre, les premières machines à laver mécaniques, et, en France, on présente à la Foire de Paris de 1920 la première machine à laver à moteur électrique. En 1937 est inventée la première machine Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

automatique par Bendix. Les années 1950 voient apparaître les premières machines combinées, où l'essorage est obtenu par la force centrifuge au sein du tambour.

lavoir

Machine à laver manuelle (On distingue le bac avec son agitateur, la manivelle d'entraînement, et, séparés, les deux rouleaux de caoutchouc destinés à essorer le linge)

Autre machine du même fabriquant, datant de 1930. Elle est dotée d'un moteur électrique et d'une cuve métallique, mais reste fonctionnellement équivalente au modèle précédent.

Machine à laver aux États-Unis. L'installation semble dater des années 1940 ou 1950

Machine à laver Constructa, datant des années 1950.

Ces machines se sont généralisées en occident durant la seconde moitié du XXe siècle et ont contribuées à supprimer l'usage des lavoirs où les blanchisseuses lavaient le linge dans l'eau froide et dans des positions qui devenaient vite pénibles.

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Le lave-vaisselle La première mention d'une machine lavant la vaisselle remonte à 1850 ; Joel Houghton dépose un brevet concernant une machine semi-automatique. Les lave-vaisselles modernes descendent d'un modèle imaginé par Josephine Cochrane en1886, semi-automatique lui aussi. Les premiers éléments électriques sont ajoutés en 1920. Cet appareil domestique est devenu un équipement courant dans les années 1970.

Le sèche-linge Il semble que les premiers systèmes d'activation du séchage du linge soient apparus dès le XVIIIe siècle. En France, on lit dans le Moniteur du 3 février 1802 qu'un « citoyen Pochon fera l'expérience d'un ventilateur, propre à dessécher le linge et toute espèce d'étoffe en moins de deux heures, dans la plus mauvaise saison. » Ce ventilateur était un fût cylindrique percé de fentes, actionné manuellement au moyen d'une manivelle au-dessus d'un feu. On doit l'invention du sèche-linge moderne à l'américain J. Ross Moore. Celui-ci, originaire du Dakota du Nord, cherchait un moyen de faire sécher le linge lors des hivers rigoureux de cette région. Après plusieurs essais, il finit par mettre au point un sèche-linge électrique automatique en 1935. L'année suivante, suite à des difficultés financières, il devra céder son invention à la Hamilton Manufacturing Company qui débutera la production en série de l'invention dès 1938.

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La cafetière Vers 1800, le français Jean Baptiste de Belloy, archevêque de Paris invente le système de la percolation du café et de la première cafetière (appelée aussi le dubelloire ou la débelloire). La cafetière est composée de deux récipients empilés, séparés au milieu par un compartiment où l'on place le café. On verse l'eau bouillante dans la partie supérieure de la cafetière ; le café s'infuse lentement et passe dans le récipient inférieur. En 1825 apparaît la cafetière à dépression de type Cona. Composée de deux globes superposés et fixés à un support, elle fonctionne à pression d'air. La partie inférieure, la boule, contient l'eau et la partie supérieure, la tulipe, reçoit la mouture. À l'aide d'un brûleur, l'eau chauffe et s'évapore créant une surpression dans le globe inférieur. L'eau chaude (85 °C) monte à l'étage supérieur par le tube de la tulipe plongé dans la boule et se mélange à la mouture. À ce moment, on arrête la source de chaleur puis, la pression diminuant, l'eau infusée redescend par dépression dans le récipient inférieur par le tube de la tulipe sur lequel est placé un filtre. Le brevet est déposé par la française Jeanne Richard en 1837 en faisant référence aux travaux de l'allemand Loeff. Plusieurs brevets se succèdent en apportant diverses améliorations (Louis François Boulanger (France, 1835), Mority Platow et James Vardy (Angleterre, 1839), Mme Vassieux (France, 1841). En 1844, Louis Gabet invente le siphon balancier. Il sépare les deux récipients qui sont placés l'un à coté de l'autre (en céramique pour l'eau, en verre pour le café) ; l'eau est transférée dans un tube de l'un vers l'autre par effet siphon. Lorsque l'eau est transférée dans le deuxième récipient, son poids s'alourdit et déclenche un balancier qui éteint ainsi automatiquement le brûleur au bon moment. Un système similaire est développé parallèlement par l'écossais James Napier, ingénieur naval et grand inventeur. Il diffère du système précédent par l'absence de mécanisme pour éteindre la flamme. C'est ce système qui fut utilisé en Grande-Bretagne. La cafetière va s'étendre aux États-Unis. En 1866, William Edson améliore le système en construisant une cafetière en un seul tenant, proche des cafetières italiennes. Elle est composée d'une chambre haute et d'une chambre basse reliées par un tube. Sous l'effet de la pression, l'eau monte au travers du tube, puis le café s'infuse et, lorsque la pression diminue, retourne dans le fond. Cette cafetière a l'avantage d'être peu coûteuse et sans risque. En 1868, Julius Petsch (Hanovre) et Stephen Buynitzky (SaintPetersbourg) déposent un brevet sur une cafetière du même type que Edson à ceci près, que le compartiment supérieur est sur pivot ; lorsque l'eau rentre dedans, le compartiment bascule à cause de sa forme asymétrique. La flamme est éteinte et l'eau s'écoule dans le réservoir du bas. Lorsque l'eau s'est écoulée, le réservoir bascule de nouveau et va actionner un marteau qui frappera une sonnette pour signaler que le café est prêt. Puis, il y eut une succession de cafetières en essayant d'améliorer le système et les matériaux (introduction du pyrex). Par exemple, dans les années 1895, on voit apparaître les premières cafetières à pression de vapeur appelées cafetières italiennes (ou moka). L'eau est cette fois-ci portée à ébullition (100 °C) et la vapeur traverse le filtre puis se condense pour laisser infuser le café et redescendre en bas. La cafetière napolitaine a ceci de particulier qu'on la retourne dès que l'eau a atteint la température voulue. Il ne s'agit pas à proprement parler d'infusion, mais de lixiviation. Le filtre en papier, lui, est inventé en 1908 par Melitta Bentz et va révolutionner la préparation du café. Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

Inventée par l'Italien Caliman en 1933, la cafetière à piston (en anglais : French press) fait son apparition ; généralement en verre et en métal, cette cafetière porte en son centre un piston dont l'extrémité du bas est munie d'un disque de métal troué servant de filtre. Après avoir déposé la mouture au fond de la cafetière, on verse l'eau frémissante et on laisse reposer deux minutes, environ. En exerçant une pression, le filtre s'enfonce jusqu'au bas, séparant le café du marc. Quant à la machine à expresso, elle trouve ses origines dans le XIXe siècle mais a surtout été améliorée par l'italien Achille Gaggia en 1948. La machine à expresso utilise le principe de la percolation sous haute pression. De l'eau frémissante traverse rapidement une fine mouture contenue dans un filtre métallique. Cependant, la cafetière classique que la plupart des gens utilisent a supplanté toutes ces méthodes. La première cafetière automatique à filtre Mr. Coffee fut introduite en 1972. Elle combine les deux aspects d'infusion et de percolation avec une chambre où l'eau est chauffée par des résistances électriques.

Le grille-pain On admet généralement que le premier grille-pain électrique fut mis en vente par la General Electric Company en 1909, sous le nom de brevet D-12. Il existe cependant quelques controverses sur ce point : il existe par exemple une publicité de la Pacific Electric Heating Company pour sa marque Hotpoint datant de 1917 qui prétend : « Vous ne le savez peut-être pas, mais le premier grille-pain était un Hotpoint. C'était il y a 12 ans. » (Perhaps you didn't know that the very first toaster made was a Hotpoint. That was 12 years ago.) Cette publicité daterait le Hotpoint de 1905, la même année de l'invention par Albert Marsh du fil de Nichrome. Ce fil pouvait supporter une chaleur intense pendant un temps suffisamment long et fut à l'origine du développement du grille-pain électrique. Le grille-pain qui éjecte le pain au bout d'une durée de cuisson préalablement choisie fut breveté par Charles Strite en 1919. En 1925, à partir d'une version redessinée du grille-pain de Strite, la Waters Genter Company commercialisa le Toastmaster, le premier appareil pouvant griller les deux tranches du pain en même temps, régler la cuison sur un minuteur et éjecter le pain. Parmi les récents développements du grille-pain, on peut citer la possibilité de griller du pain congelé, de ne griller qu'une seule face (utile par exemple pour certaines pâtisseries), des leviers séparés pour ne griller que deux ou quatre tranches ou des fonctions de maintien au chaud afin de réchauffer un morceau de pain sans le griller.

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La hotte aspirante La première hotte aspirante de cuisine a été produite par Faber en 1963. Depuis tous les grands fabricants d'électroménager en ont à leur gamme. Le robot-ménager, la sorbetière, la yaourtière, le cuit-vapeur, machine à pain, rasoir, …

ETC …ETC …ETC…

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Les appareils audiovisuels

La télévision La télévision est un moyen de diffuser par un courant électrique (ligne) ou par une onde (voie hertzienne), de manière séquentielle, les éléments d'une image analysée point par point, ligne après ligne. À l'origine, un mécanisme permet l'exploration d'un ensemble de cellules photoélectriques (mosaïque). Plus tard, le balayage (scanning) de la mosaïque s'effectue par un mince faisceau d'électrons (analyse cathodique) et la première mosaïque composée d'éléments de sélénium est décrite, en 1877, par George R. Carey (Boston, États-Unis). Inspiré par le Pantélégraphe de Caselli (1856), le principe du balayage apparaît en 1879, dans un projet de « télectroscope » de Constantin Senlecq, notaire dans le Pas-de-Calais : un mécanisme de pantographe explore la face arrière d'un verre dépoli sur lequel est projetée l'image d'un objet. En 1884, l'ingénieur allemand Paul Nipkow dépose un brevet de « télescope électrique » (Elektrische Teleskop). Un disque, percé à sa périphérie de trous disposés selon une spirale centripète, analyse en tournant les brillances d'une ligne de l'image transmise par un objectif. Le décalage des trous permet de passer d'une ligne à l'autre. Dans ces divers cas, le caractère réversible de chacun des procédés doit assurer la reproduction de l'image. En 1891, Raphael Eduard Liesegang publie l'ouvrage : Beiträge zum Problem des electrischen Fernsehens (Contribution sur la question de la télévision électrique). L'ouvrage R.W. Burns, Television, an international history of the formative years, The Institution of Electric Engineers, London, 1998 ne mentionne pas Liesegang mais il dit que Rosing (cité ci-dessous) reconnaît sa dette envers lui. En 1907, le russe Boris Rosing dépose un brevet qui propose d'utiliser un tube cathodique perfectionné en 1898 par Ferdinand Braun, pour reproduire une image analysée par des moyens électromagnétiques. L'année suivante un Anglais, Campbell-Swinton, propose l'utilisation du tube cathodique à l'analyse et à la reproduction de l'image. Aucun de ces projets ne mentionne la reproduction du mouvement. Ces projets conduisent un Russe émigré aux États-Unis, Vladimir Zworykin, à déposer en 1923 un brevet de télévision « tout électronique » (all electronic), alors qu'en Grande Bretagne Logie Baird obtient une licence expérimentale en 1926 pour son televisor. Les années 1930 allaient alors être marquées par des tentatives diverses d'émissions en Europe (surtout la BBC en Grande-Bretagne) et aux États-Unis mais la bataille entre les différentes licences et techniques utilisées d'une part et la Seconde Guerre mondiale d'autre part, allaient retarder l'avènement de la télévision comme média populaire. Les États-Unis, sortants grands gagnants de la guerre, furent les premiers à imposer une normalisation technique qui permit une progression rapide des stations d'émission et une progression fulgurante du parc de récepteurs (30 000 en 1947, 157 000 en 1948, 876 000 en 1949, 3,9 millions en 1952)."L'année 1949 est [alors] celle de l'explosion. La grille des programmes de l'automne abonde en émissions en tous genres, annonciatrices de ce que nous pouvons voir à l'écran aujourd'hui : fictions comiques et dramatiques, théâtre, films, sport et, bien sûr, variétés et jeux de connaissance générale richement dotés". En 1957, le pape Pie XII proclama que Claire d'Assise était la sainte patronne de la télévision.

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La chaîne Hi-Fi Une chaîne haute-fidélité (ou chaîne Hi-Fi) Les premières « chaînes » conçues pour le grand public sont les chaînes stéréo, qui se sont développées avec la naissance du disque microsillon 33 tours. L'arrivée du Compact Disc ou CD, au début des années 1980, marque la fin des disques vinyles en même temps qu'elle permet de fabriquer des chaînes haute-fidélité moins encombrantes et de meilleure qualité en termes de rapport signal-bruit. L’apparition de nouvelles techniques de compression et de codage, la commercialisation de nouveaux supports (Laserdisc, DVD, minidisc, Super Audio CD) ont conduit les fabricants à proposer des équipements adaptés à ces innovations. Les chaînes haute-fidélité se présentent alors soit de manière compacte, un seul boîtier regroupant tous les éléments à l'exception des enceintes, soit sous la forme d'éléments séparés qui peuvent être de marques différentes. Dans les années 2000, l'émergence de l'électronique numérique a donné lieu à de nouvelles déclinaisons de la chaîne haute-fidélité, sous la forme de mini-chaînes équipées de connecteurs USB pour brancher un baladeur MP3 ou sous la forme de « stations d'écoute » destinées aux baladeurs MP3. Mais ces produits ne répondent pas tous aux critères très sévères de la haute fidélité. Plusieurs constructeurs, comme Cabasse, Focal ou Triangle Industries, proposent aujourd'hui des équipements haut de gamme pour satisfaire les plus exigeants des audiophiles.

Le magnétocope et le lecteur DVD Les premiers magnétoscopes furent commercialisés en 1954 par la société RCA. Ces premiers magnétoscopes enregistraient les signaux vidéo longitudinalement (comme les magnétophones) sur une bande magnétique de 2 pouces et consommaient une quantité astronomique de bande. Ces magnétoscopes avaient une vitesse de défilement de bande de 9 mètres par seconde ! En 1956, la société Ampex a résolu le problème de la consommation de bande en enregistrant les signaux vidéo de manière transversale par rapport au défilement de la bande en utilisant des têtes vidéo tournantes, ce qui permit de réduire considérablement la consommation de bande en ramenant le défilement de celle-ci à 38 centimètres par seconde. Ces magnétoscopes révolutionnaires furent mis au point par une équipe de seulement six personnes : Charles Ginsburg, Charles Anderson, Ray Dolby, Shelby Henderson, Alex Maxey, et Fred Pfost. L'enregistrement se faisait en noir et blanc. En 1959, la société Toshiba a innové en enregistrant les signaux vidéo de manière dite « hélicoïdale » avec une seule tête tournante. En 1964, cette technologie fut améliorée par Philips qui ajouta une deuxième tête tournante. En 1968, le procédé fut intégré aux magnétoscopes grand public en utilisant des bandes magnétiques de ½ pouce. Cette technique d'enregistrement des

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signaux vidéo sera conservée pour tous les magnétoscopes professionnels et grand public fabriqués par la suite. Né en 1995, le DVD s’est imposé à la place de la cassette VHS, et cela pour plusieurs raisons : • • • •

•

facilité d’utilisation et souplesse d’usage : pas de rembobinage contrairement aux cassettes, possibilité d’accéder directement à un point précis du film, chapitrage, accès à des bonus ; possibilité de voir le film en différentes langues avec ou sans sous-titrage. qualité de l’image très supérieure, et surtout stabilité de cette image : les images sur VHS sont très vite dégradées après seulement quelques lectures ; on peut y stocker sept fois plus de données que sur un CD (soit 4,7 Go ou 4,38 Gio), et plus encore si le DVD est en double couche ; le prix des graveurs et des consommables vierges (le DVD en lui-même) est peu élevé ; la simplicité de fabrication, comparativement à un magnétoscope et ses consommables, en font des instruments moins dispendieux, plus fiables et plus robustes que leurs prédécesseurs ; le gain d’espace, s’il n’est pas une raison fondamentale de l’essor du DVD, n’en reste pas moins un avantage fondamental pour l’utilisateur ayant une grande collection de DVD.

Le DVD a marqué le début d’une nouvelle ère dans le cinéma à la maison. Au temps de la VHS, l’amateur cinématographique ne trouvait généralement que le film lui-même sur la cassette et, plus rarement, des bonus en nombre très restreint. De plus, il peut goûter sur le même support à la version originale et à la version dans sa langue, avec ou sans sous-titrage. Désormais, on peut trouver en plus du film qui est d’assez bonne qualité, des bandes-annonces, des making-of, des entrevues et même parfois des jeux. On trouve aussi sur support DVD des concerts musicaux, des séries télévision, des vidéo-clips, des spectacles d’humoristes, des séances de gym, etc.

L’ordinateur 1980)

(Un ordinateur personnel IBM PC 5150 des années

En 1936, la publication de l'article fondateur de la science informatique (en)On Computable Numbers with an Application to the Entscheidungsproblem par Alan Mathison Turing allait donner le coup d'envoi à la création de l'ordinateur programmable. Il y présente sa machine de Turing, le premier calculateur universel programmable, et invente les concepts de programmation et de programme. Peu avant la seconde guerre mondiale apparurent les premières calculatrices électromécaniques, construites selon les idées d'Alan Turing. Les machines furent vite supplantées par les premiers calculateurs électroniques, nettement plus performants. Le premier ordinateur fonctionnant en langage binaire fut le Colossus, conçu lors de la 2e guerre mondiale, il n'était pas Turing-complet bien qu'Alan Turing ait travaillé au projet. À la fin de la guerre, il fut démonté et caché à cause de son importance stratégique. L'ENIAC, créé en 1945, est le premier ordinateur entièrement électronique construit pour être Turing-complet. Le mot ordinateur fut introduit par IBM France en 1955. François Girard, alors responsable du service publicité de l'entreprise, eut l'idée de consulter son ancien professeur de lettres à Paris, Jacques Perret, afin de lui demander de proposer un mot caractérisant le mieux possible ce que l'on appelait vulgairement un calculateur (traduction littérale du mot anglais « computer »). Ce dernier proposa « ordinateur », un mot tombé en désuétude désignant anciennement un Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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ordonnateur, voire la notion d'ordre ecclésiastique dans l'église catholique (ordinant). Le professeur suggéra plus précisément « ordinatrice électronique », le féminin ayant pu permettre, selon lui, de mieux distinguer l'usage religieux de l'usage comptable du mot.

Les consoles de jeux vidéo Le début de l’histoire du jeu vidéo est relativement flou compte tenu du fait que la notion même de jeu vidéo n’est pas précisément cadrée et constitue l’objet de débats entre spécialistes. Selon la définition que l’on accepte du jeu vidéo, son histoire peut commencer aux alentours de 1950 avec l’idée de Ralph Baer ou bien 1952 avec OXO, 1958 avec Tennis for Two ou encore 1962 avec Spacewar, qui est la date la plus communément admise. Pong quant à lui est le premier jeu dont le gameplay a été suffisamment accrocheur et addictif pour lui faire connaître le succès auprès du grand public. Si Pong n’a pas inventé le jeu vidéo, il a donné le coup d’envoi à l’industrie vidéoludique. Celle-ci connaît une croissance explosive et fébrile aux États-Unis jusqu’en 1983 où elle subit un krach qui la fait migrer vers le Japon. C’est là qu’elle voit sa renaissance, notamment grâce à la NES de Nintendo et au jeu Super Mario Bros. en 1985 qui inaugure une nouvelle philosophie dans la conception des jeux vidéo : plus riches et ouverts à tous les publics. Depuis, le secteur du jeu vidéo est en croissance continue, et à partir de 2002 son chiffre d’affaire mondial dépasse celui du cinéma.

10 - PERFORMANCE ÉNERGÉTIQUE DANS L’HABITAT (Sources

: CLER, ASDER, www.outilssolaires.com, « Fraicheur sans clim’ » de Thierry Salomon et Claude Aubert, HESPUL, CSTB, ADEME, www.performance-energetique.fr; www.logement.gouv.fr; www.constructionsdurablesaquitaine.com, www.assohqe.org, www.negawatt.org, www.eole.org, »Guide pour le montage de projets de petite hydroélectricité » de l’ADEME, AJENA )

Engagements et réglementation Pour une amélioration énergétique de l'ensemble des constructions, plusieurs engagements ont été pris par la France : ● A l’échelle mondiale Dans le cadre du protocole de Kyoto (fév 2005), la France s’est engagée à poursuivre les efforts dans la lutte contre le réchauffement climatique avec un objectif affiché de diviser par 4 l’ensemble des consommations d’énergie dans le bâtiment d’ici 2050 (le facteur 4). Au niveau des bâtiments cela signifie que la consommation d’énergie primaire du chauffage et d’eau chaude sanitaire doit

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se rapprocher de la valeur cible de 50 kWh/m2/an, les bâtiments sont alors qualifiés de bâtiment basse énergie (voir ci-dessous). ● A l’échelle européenne Sous l'impulsion de la "Directive européenne sur la performance énergétique des bâtiments (DEPEB)," la France s’est engagée à diminuer la consommation énergétique des bâtiments de 22 % d'ici 2010. ● A l’échelle nationale - Les Réglementations Thermiques (RT) successives ont permis d’augmenter les exigences de performances énergétiques des bâtiments. La RT 2005 a été publiée le 24 mai 2006. Elle transpose la directive européenne sur la performance énergétique des bâtiments et s’applique à tous les projets de construction faisant l’objet d’une demande de permis de construire ou d’autorisation préalable déposée à compter du 1er septembre 2006. Elle fixe comme objectif principal une amélioration de la performance énergétique des bâtiments neufs d’au moins 15% par rapport à la RT 2000.Tous les 5 ans une nouvelle réglementation plus restrictive sera applicable avec un objectif d’une amélioration de la performance de 40% d’ici 2040. En effet, la réglementation actuelle (RT2005) ne permet pas encore de répondre à l’enjeu du facteur 4 (cf. graphique ci-après). La nouvelle RT 2005 reconduit également le principe de labels Haute Performance Energétique comportant 5 niveaux de performance (cf. chapitre ci-après). -

Depuis le 1er novembre, un diagnostic de performance énergétique (DPE) doit être établi au même titre que le diagnostic amiante, plomb et termites lors de la vente d'un logement afin de réduire les émissions de CO2 et contribuer aux économies d'énergie.

Ce document comprend la quantité d'énergie effectivement consommée ou estimée pour une utilisation standardisée du bâtiment ou de la partie de bâtiment ainsi qu'une classification en fonction de valeurs de référence afin que les consommateurs puissent comparer et évaluer sa performance énergétique. Sa lecture est facilitée par une estimation chiffrée en euros et par l'utilisation d'une double étiquette : une étiquette pour connaître la consommation d'énergie et une étiquette pour connaître l'impact de ces consommations sur l'effet de serre (cf. ci-contre). En outre, il est également accompagné de recommandations destinées à améliorer la performance énergétique permettant ainsi, en cas de travaux ou de remplacement d'équipements, d'optimiser les interventions pour maîtriser la consommation énergétique et contribuer ainsi simultanément à réduire les charges pour les occupants et limiter les émissions de gaz à effet de serre. Ce DPE dont la mise en place a fait l'objet d'un décret publié au journal officiel du 14 septembre 2006, doit être établi lors de la vente, au même titre que le diagnostic amiante, plomb et termites. Toutefois, il n'aura qu'une valeur informative. En effet, à la différence d'autres diagnostics, comme le diagnostic termites ou le diagnostic plomb, l'acquéreur ou le locataire ne pourra s'en prévaloir à l'encontre du propriétaire. D'une durée de validité de 10 ans, ce DPE pourra être réalisé par un professionnel indépendant dont les compétences devront être certifiées par un organisme accrédité. Un arrêté du 16 octobre 2006 définit les critères de certification des compétences des personnes physiques réalisant le diagnostic de performance énergétique et les critères d'accréditation des organismes de certification. Concernant le coût du document pour le bailleur, chaque diagnostiqueur est libre de fixer les tarifs de ses prestations. Généralement, la moyenne des prix estimés en phase expérimentale du DPE

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pour

les

ventes

était

comprise

entre

150

250

euros.

Le grenelle de l’environnement a permis d’accélérer l’amélioration de la performance énergétique des bâtiments privés et publics grâce à plusieurs arrêtés : Un premier arrêté prévoit l’obligation de réaliser un diagnostic de performance énergétique (DPE) pour les bâtiments neufs dont le permis de construire a été déposé après le 1er juillet 2007. Un deuxième arrêté stipule que les gestionnaires des bâtiments publics importants devront désormais afficher le diagnostic de performance énergétique (DPE) dans le hall d’accueil du bâtiment, de manière visible du public. Cet affichage vise à sensibiliser le public, les occupants et le gestionnaire du bâtiment sur les consommations énergétiques et les émissions de gaz à effet de serre qu’engendre le bâtiment, et sur les mesures d’économies d’énergie à prendre, notamment lors des périodes d’inoccupation du bâtiment. Un troisième arrêté prescrit la réalisation systématique, pour les bâtiments neufs de plus de 1000 m², d’une étude de faisabilité de diverses solutions d’approvisionnement en énergie de leur projet de bâtiment, avant le dépôt de la demande de permis de construire. L’objectif de cette étude est de fournir au maître d’ouvrage tous les éléments d’appréciation lui permettant de choisir le système énergétique le plus adapté, notamment au regard des objectifs de maîtrise des consommations d’énergie, d’emploi des énergies renouvelables et de réduction des émissions de gaz à effet de serre. Enfin, un quatrième arrêté fixe des objectifs de performance énergétique à atteindre lors des travaux importants de rénovation thermique. Désormais, tout le monde, propriétaire, locataire, gestionnaire ou occupant de bâtiment public, peut connaître la consommation d’énergie et les émissions de gaz à effet de serre du bâtiment qu’il veut acheter, louer ou fréquenter, mais aussi disposer de conseils pour réduire les factures d’énergie du bâtiment et son impact sur la planète. -

Le principe des obligations et des certificats d'économies d'énergie. La mesure proposée (arrêté de sept 2006) repose sur une obligation de réalisation d'économies d'énergie imposée par les Pouvoirs Publics sur une période donnée aux vendeurs d'énergie (électricité, gaz, chaleur / froid et fioul domestique) comme EDF, Gaz de France, la CPCU... Liberté et créativité sont laissées aux vendeurs d'énergie pour choisir les actions qu'ils vont entreprendre afin d'atteindre leurs obligations. Ils peuvent amener leurs clients à réaliser des économies d'énergie en leur apportant des informations sur les moyens à mettre en œuvre, avec des incitations financières en relation avec des industriels ou des distributeurs : prime pour l'acquisition d'un équipement, aides aux travaux, service de préfinancement, diagnostic gratuit. Le champ des initiatives s'avère large et ouvert. En contrepartie du constat des investissements effectués par les consommateurs grâce à ces actions, les vendeurs d'énergie reçoivent des certificats sur la base de forfaits en kWh calculés par type d'action. Ils ont également la possibilité de réaliser des économies d'énergie dans leurs propres bâtiments et installations, à condition que ces sites ne soient pas déjà soumis à des exigences au titre de la réglementation sur les quotas d'émission de gaz à effet de serre. Les vendeurs d'énergie peuvent cependant choisir d'acheter, si cela s'avère moins coûteux, des certificats d'économies d'énergie auprès d'autres acteurs comme les collectivités territoriales et/ou les entreprises industrielles ou de services qui pourront, dans certaines conditions (produits innovants), obtenir elles aussi des certificats. Tout ce qui permet de réaliser des économies de manière démontrable pourrait a priori entrer dans le champ des certificats, lorsque le dispositif sera totalement en place : éclairage, chauffage, isolation, etc. Enfin, le bénéfice du dispositif est élargi aux énergies renouvelables pour le chauffage dans les bâtiments, sous certaines conditions spécifiques, lorsqu'elles viennent se substituer aux énergies fossiles. La mise en place du dispositif global sera progressive (première période expérimentale de 3 ans) de manière à laisser à tous les acteurs un temps « d'apprentissage ». Si les vendeurs d'énergie ne parviennent pas à remplir leurs obligations dans le temps imparti, ils devront s'acquitter d'une pénalité libératoire à verser au Trésor public.

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Pour le particulier, différentes aides financières nationales, régionales ou plus locales destinées à tendre vers de la performance énergétique dans l’habitat (principal) existent : subventions et primes de l'ANAH, crédits d’impôts, prêts bonifiés, … -

L’ADEME, l’Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie a mis en place depuis 2001, en partenariat étroit avec les collectivités locales, un réseau d'information et de conseil de proximité sur l'efficacité énergétique et les énergies renouvelables. Le réseau INFO ENERGIE est constitué de 160 espaces et compte environ 300 conseillers au service du public. Dans chaque Espace Info-Energie (EIE), des spécialistes informent et conseillent sur toutes les questions relatives à l'efficacité énergétique et au changement climatique : quels sont les gestes simples à effectuer ? Quel type d'équipement choisir ? Quelles sont les aides financières accordées ? etc. Espace Info Energie 0810 060 050 Petit film sur le travail des Espaces Info Energie de l’ADEME et sur l’outil de thermographie aérienne (cf. ci-après) sur le site http://www2.ademe.fr

Thermographie infrarouge aérienne appliquée aux déperditions thermiques des bâtiments : La thermographie aérienne permet de déterminer le niveau de déperditions de chaque bâtiment par la toiture, mais aussi par les façades (en moyenne, 30 % des déperditions thermiques d’un bâtiment s’effectuent par la toiture, 25 % par les murs, 13 % par les vitres). Les prises de vues sont réalisées grâce à une caméra thermique embarquée sur un hélicoptère ou un avion. Le survol à lieu très tôt le matin afin de ne pas être gêné par le soleil. L'opération se déroule en hiver par temps froid afin que toutes les habitations soient chauffées. Le public est accompagné dans l'interprétation et dans l'analyse par des professionnels (Ademe, espaces info-énergie ...).

Une caméra infrarouge associée à un logiciel de traitement d’image...

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... permet d’obtenir une image en deux dimensions, appelée thermogramme, de la zone contrôlée.

La couleur de chaque pixel de l’image peut être reliée à la température en faisant des hypothèses sur la valeur d’émissivité de la surface.

A Bordeaux : En collaboration avec la Ville et l’Ademe, la thermographie aérienne de Bordeaux a été réalisée par la Jeune chambre économique, de manière à identifier l’origine des déperditions des habitations particulières, ainsi que des bâtiments collectifs. C’est en décembre 2007 que les premiers clichés thermographiques par infrarouge ont été réalisés par le survol en hélicoptère d’un quartier test Grand Parc / Chartrons, avant d'être étendus à l'ensemble de Bordeaux. Pour cause d’hygrométrie trop élevée, la totalité des résultats de la thermographie ne peut être exploitée à ce jour. 9% de la ville sur une zone regroupant la partie ouest de Caudéran jusqu’aux communes limitrophes ne sont pas interprétables. Aussi ce secteur sera thermographié en novembre ou décembre prochains. www.bordeaux.fr Ce dispositif est en projet d’être étendu à l’ensemble du territoire de la CUB. Notons toutefois que ce moyen de diagnostic est coûteux et qu’il faut l’envisager plus comme un outil de sensibilisation que comme un instrument de mesure précis.

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Concepts et labels ● Le label Haute Performance Energétique, HPE 2005 Ce label volontaire vient compléter la réglementation thermique 2005 (RT2005) qui est applicable aux permis de construire déposés à partir du 1er septembre 2006. La RT2005 vise à une amélioration d’au moins 15% de la performance de la construction neuve, mais le label s‘inscrit dans une dynamique de progrès pour atteindre une amélioration d’au moins 40% en 2020. L’arrêté du 27 juillet 2006 définit le contenu et les conditions d’attribution de ce label : pour en bénéficier, un bâtiment doit non seulement être performant d’un point de vue thermique mais aussi faire l’objet d’une certification 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. A l’heure actuelle, ce label comprend quatre niveaux : - Le « label haute performance énergétique, HPE 2005 » correspond à une consommation conventionnelle d’énergie inférieure de 10% à la consommation conventionnelle de référence de la réglementation ; - Le « label très haute performance énergétique, THPE 2005 » correspond à une consommation conventionnelle d’énergie inférieure de 20% à la consommation conventionnelle de référence de la réglementation. - Le « label Haute Performance Energétique énergies renouvelables, HPE EnR 2005 » correspondant au critère du label HPE et où au moins 50% de la production de chauffage est réalisée par des énergies renouvelables - Le « label Très Haute Performance Energétique Energies Renouvelables et pompes à chaleur, THPE EnR 2005 » correspondant à une consommation conventionnelle d’énergie au moins inférieure de 30 % à la consommation conventionnelle de référence RT 2005 et où l’utilisation/production d’énergies renouvelables est importante.

● L’Habitat basse énergie Le concept basse énergie général vise à réduire de manière significative, la consommation d’énergie aussi bien au niveau des besoins de chauffage et d’eau chaude sanitaire, que de ventilation et d’électricité spécifique. Une réduction d’énergie d’au moins 50 % par rapport à une habitation conventionnelle neuve est, dans la plupart des pays, l’objectif d’un habitat basse énergie. Une multitude de labels foisonnent sur le marché du bâtiment. En France il n’existe qu’un label de la réglementation thermique 2005 (officielle, applicable à tous les bâtiments) qui correspond à ce concept de Bâtiment Basse Consommation, c’est le Label BBC 2005. Il correspond à une consommation conventionnelle d’énergie primaire du bâtiment pour le chauffage, le refroidissement, la ventilation, la production d’eau chaude sanitaire et l’éclairage des locaux inférieure ou égale à 50 kWh/m²/an d’énergie primaire (modulée en fonction de la zone climatique et de l’altitude). (+ cf. paragraphe ci-dessous).

● La maison passive Fortement isolée, la maison a des besoins en énergie de chauffage très faibles qui peuvent être couverts par des énergies renouvelables. La maison passive est également conçue et équipée de manière à limiter les autres consommations : eau chaude sanitaire et électricité spécifique (électroménagers, hi-fi, éclairage). Pour cela, les concepteurs de maisons passives font appel à des notions de bioclimatisme, de sur-isolation et intègrent des équipements déjà connus : puits canadien, triple vitrage, ventilation à récupération de chaleur, capteurs solaires thermiques et/ou photovoltaïques, ampoules à économie d'énergies, électroménagers peu consommateurs, etc. Originaire d'Allemagne, ce concept a été depuis les années 1990 développé en Autriche, dans les pays scandinaves et en Suisse. Dans chaque pays, il est mis en oeuvre à travers un label Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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spécifique. Mais si ces labels sont basés sur la même définition, ils diffèrent sur les critères d'attribution et notamment sur les consommations d'énergie maximales à ne pas dépasser. Le label allemand PassivHaus est attribué à des maisons dont la consommation totale en énergie n'excède pas 120 kWh/m2/an environ dont 15 kWh/m2/an seulement pour le chauffage tandis que le label suisse Minergie-P est attribué à des maisons qui ne consomment pas plus de 42 kWh/m2/an pour l'eau chaude sanitaire et le chauffage. En France, un label de ce type a été créé récemment dans le cadre de la nouvelle réglementation thermique (RT2005) grâce aux travaux de l'association Effinergie. Baptisé BBC pour Bâtiment Basse Consommation, il est attribué aux logements consommant au maximum 50 kWh/m2/an* ajusté d'un facteur 0,8 à 1,3 selon l'altitude et la zone climatique. Ainsi à Toulouse une maison passive ne doit pas consommer plus de 45 kwh/m2/an d'énergie alors qu'à Paris cette limite est rehaussée à 65 kwh/m2/an. Malgré leurs différences, les trois labels sont accessibles en France mais ils ne sont pas attribués par les même organismes. L'association Prioriterre attribue le label Minergie-P, l'institut allemand PassivHaus est le seul à attribuer le label du même nom alors que le label BBC peut être attribué par plusieurs organismes français : CERQUAL pour les immeubles collectifs, CEQUAMI pour les maisons individuelles en groupement (CMistes), CERTIVEA pour les bâtiments tertiaires (écoles, bureaux…) et PROMOTELEC pour l'individuel diffus. Sachant qu'à l'heure actuelle le parc moyen des logements français consomme 400 kWh/m2/an, les maisons passives représentent une solution intéressante pour réduire significativement les besoins énergétiques des bâtiments et les émissions de gaz à effet de serre associées comme le sous-entend l'objectif « Facteur 4 ». Mais contrairement à l'Allemagne ou à la Suisse où ces bâtiments se comptent en plusieurs milliers (10.000 en Allemagne et 7.000 en Suisse), en France leur développement est très limité. Selon l'association La Maison Passive France, il existe encore de nombreux freins à la construction très basse consommation : faible promotion par les organes de l'état (DDE, mairies, conseils généraux, Architectes et Bâtiments de France…), peu de professionnels informés et qualifiés, un système bancaire craintif, des aides confuses et complexes… Toutefois, la création d'un label officiel semble avoir d'une certaine façon « décoincé » le secteur. Même s'il est difficile de recenser les projets de manière exhaustive, plusieurs dizaines de chantiers sont en cours ou prévus que ce soit des maisons individuelles ou des logements collectifs, privés ou publics. Les deux premières maisons passives labellisées PassivHaus construites dans l'Oise par Les Airelles ont été inaugurées en avril dernier et deux autres maisons sont déjà à l'étude. Il y a quelques jours le label Minergie-P a été attribué pour la première fois en France pour une maison en Haute-Savoie. Le constructeur Maison Phenix a même présenté dernièrement un concept de maison « Basse consommation » baptisé « La Bonne Maison » qui sera proposé à la commercialisation à grande échelle dès mars 2008 et sera labellisé BBC. Même intérêt dans le secteur de la rénovation des bâtiments existants : à Mulhouse, un ensemble d'anciens immeubles privés a pu bénéficier d'un programme de rénovation qui leur a permis de réduire leur consommation en chauffage de 450 kWh/m2/an à une consommation de moins de 70 kWh/m2.an. Autre exemple dans le val-de-Marne, où une grande maison est en train d'être réhabilitée en logement social et ne consommera que 50 kWh/m2/an. (source : F.ROUSSELLABY Actu-Environnement.com – 25/10/2007) (projet du Grenelle de l’environnement d’un futur label BEPAS /maison passive correspondant à une consommation totale en énergie n'excède pas 15 kWh/m2/an) www.lamaisonpassive.fr

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● La maison à énergie positive Le bâtiment de demain sera quant à lui un bâtiment à énergie positive, c’est à dire un bâtiment qui produit plus d’énergie que ce qu’il en consomme. Il en existe déjà quelques dizaines dans toute l’Europe. (Futur label BEPOS = BEPAS + production d’énergie).

(source : HESPUL)

● Autres démarches parallèles aux démarches de performance énergétique - La maison autonome Une maison autonome est une maison énergétiquement indépendante. Elle produit elle-même la totalité de l'énergie dont elle a besoin et gère l'eau qu'elle utilise. - La maison bioclimatique Appelé aussi solaire thermique passif, l'objectif de l'architecture climatique est la recherche de la meilleure adéquation entre la conception et la construction d'une habitation; et le climat et l'environnement dans lequel il est implanté. La conception concerne la disposition des différentes pièces, la construction concerne les matériaux utilisés et leurs caractéristiques propres. Le but général est donc d'utiliser au mieux l'énergie solaire afin de consommer moins d'énergie tout en conservant un confort équivalent. Les maison bioclimatiques retiennent bien sûr le climat, mais requièrent l'utilisation d'arbres à feuilles caduques comme masques estivaux, d'éventuelles plantes grimpantes pour éviter que le soleil direct ne touche les murs en été, utilisent le sol environnant comme masse de stockage thermique via des puits canadiens ou des lits de gravier, et utilisent l'énergie-bois locale comme une solution de chauffage complémentaire : en gros une maison bioclimatique utilise la vie comme une composante active des limitations de ses besoins en énergie et d'émission de gaz à effet de serre. NB : Toutes n'utiliseront pas forcément des matériaux sains pour leur construction. Pourtant le "bio" de "bioclimatique", en plus de faire référence à l'environnement vivant de la maison, fait aussi bien référence à l'usage de matériaux de construction et d'aménagement dit "bio, autrement appelés "sains". (cf. ci-dessous "maisons saines") Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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Un exemple de maison bioclimatique: Les rayons du soleil d'hiver (jaune) chauffent la maison en hiver à travers les baies vitrées. En été, les avancées du toit empêchent les rayons du soleil estival (orange) de darder directement sur les vitres. (source : EKOPEDIA)

(+ cf. le bioclimatisme ci-après) - La maison saine La maison saine est avant tout une maison dont les matériaux (tous naturels) sont choisis pour leur faible impact supposé sur leurs habitants (par opposition aux maisons conventionnelles présupposées "malsaines"). Il vaut mieux séparer les concepts 'bioclimatique' et 'sain' car la dimension énergétique n'est que très peu prise en compte dans les maisons saines, dans lesquelles des concepts ésotériques peuvent entrer en ligne de compte : tracés régulateurs, fengshui, ou encore d'autres aspects physiques avérés tels que la protection électromagnétique, le géomagnétisme. NB : Certaines maisons saines peuvent être des gouffres énergétiques, inversement certaines maisons climatiques seront considérées comme "malsaines" et non écologiques par de nombreux tenants de l'habitat "sain"! (cf. matériaux sains dans dossier « santé, confort, esthétisme ») - La maison « écologique » Sous cette appellation, on retrouve souvent un mixte de maison visant la performance énergétique par des concepts bioclimatiques et l’utilisation d’énergies renouvelables notamment, et utilisant en plus des matériaux sains. - La Haute Qualité Environnementale – HQE Cette démarche a été créée et est développée par l’association HQE (www.assohqe.org) depuis fin 1996 avec pour finalité de fournir aux acteurs du bâtiment des référentiels et des méthodes opérationnelles. HQE® est une marque déposée dont l’association HQE détient la licence exclusive pour la France. Pour l’habitant, la HQE® apporte un plus pour : - la santé : qualité de l’air intérieur, qualité de l’eau au robinet, bonne hygiène des locaux - le confort : températures et humidité, recherche de la lumière naturelle et qualité de la lumière électrique, lutte contre le bruit et les mauvaises odeurs, - les économies de charges d’habitation, chauffage, électricité, entretien, - la valeur patrimoniale des immeubles et leur capacité d’adaptation. Pour la planète et la collectivité, la HQE® contribue : – à bien gérer les ressources naturelles : réduction des prélèvements de matières premières, gestion des eaux pluviales et des espaces collectifs – à économiser l’énergie sous toutes ses formes, – à lutter contre le réchauffement climatique, – à réduire les pollutions émises par les logements : pollution de l’air, eaux usées, tri des déchets. Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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à une bonne insertion dans le site, pour un paysage urbain de qualité au maintien et au développement de la diversité biologique, par une bonne gestion des espaces extérieurs pendant le chantier, à une réduction des nuisances pour les riverains.

La HQE, c’est 14 cibles pour aider les Maîtres d’Ouvrages à structurer leurs objectifs : MAITRISER LES IMPACTS SUR L’ENVIRONNEMENT EXTERIEUR

CREER.UN.ENVIRONNEMENT INTERIEUR SATISFAISANT

ECO-CONSTRUCTION

CONFORT

1. Relations des bâtiments avec leur environnement immédiat 2. Choix intégré des procédés et produits de construction 3. Chantier à faibles nuisances

8. Confort hygrothermique 9. Confort acoustique 10. Confort visuel 11. Confort olfactif

ECO-GESTION

SANTE

4. Gestion de l’énergie 5. Gestion de l’eau 6. Gestion des déchets d’activité 7. Gestion de l’entretien et de la maintenance

12. Qualité sanitaire des espaces 13. Qualité sanitaire de l’air 14. Qualité sanitaire de l’eau

Pour garantir la bonne application de cette démarche, il est possible, dans certains secteurs, d'en demander la certification. Une offre apparaît depuis quelques années (marque NF) et d'autre part de l'Association HQE (marque Démarche HQE®). Sont actuellement concernées : - les maisons individuelles du secteur diffus, édifiées par des constructeurs engagés dans cette démarche. Marque "NF Maison individuelle - Démarche HQE®" délivrée par CEQUAMI. - les opérations de logement collectif ou individuel groupé, avec la marque "NF Logement Démarche HQE®", ou la certification "Habitat & Environnement", délivrées par CERQUAL. - les opérations des secteurs tertiaires du Bureau et de l'Enseignement (extension en cours à d'autres secteurs), avec la marque "NF Bâtiments tertiaires - Démarche HQE®" délivrée par CERTIVEA.

● La démarche « négawatts » Cette démarche proposée par l'association négaWatt (www.negawatt.org) s’appuie sur : -

la sobriété énergétique dans nos usages individuels et collectifs de l’énergie, pour supprimer les gaspillages absurdes et coûteux l’efficacité énergétique de nos bâtiments, de nos moyens de transport, dans nos équipements et moyens de production afin de réduire les pertes, pour mieux utiliser l’énergie et en augmenter les possibilités. et un recours affirmé mais maîtrisé aux énergies renouvelables. par définition inépuisables, décentralisées et à faible impact sur notre environnement.

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Vers un habitat économe ● Les ressources énergétiques propres et renouvelables Une énergie renouvelable est une source d'énergie dont le gisement se reconstitue en permanence à un rythme au moins égal à celui de la consommation. Le géothermique n'est pas selon cette définition renouvelable. Mais la quantité de chaleur disponible l'est à l'échelle de l'humanité. Ce qui suscite deux remarques : • la renouvelabilité est dépendante des conditions de consommation et de reconstitution : ainsi, au Moyen Âge, le pétrole, la tourbe, et le charbon étaient des énergies renouvelable car la production (par la terre) excédait la consommation humaine. Inversement, le bois n'est plus actuellement une énergie renouvelable dans certains pays, qui en consomment largement plus que ce que leurs forêts produisent. • comme il n'existe pas d'entité capable de rendre disponible de l'énergie à partir de rien, il n'existe pas au sens propre, d'énergie renouvelables ; par contre, il existe des réservoirs d'énergie qui, à l'échelle de l'humanité, apparaissent inépuisables dans un état donné de la technique, et qui sont exploités par des processus naturels pour réalimenter des sources d'énergie. Le principal étant le soleil, et, éventuellement, la terre (en tant que réservoir de chaleur et d'énergie cinétique de rotation).  Le concept d'énergie renouvelable est directement lié à une idée d'énergie "non polluante", mais il en est en toute rigueur distinct : le fait qu'une énergie se reconstitue n'implique pas que les déchets d'exploitation de cette énergie disparaissent. De même une énergie renouvelable peut être d'exploitation difficile et risquée. On peut considérer dans l'état actuel de leur utilisation les sources suivantes d'énergie comme étant globalement renouvelables (même si localement elles peuvent être consommées à un rythme excédant leur renouvellement): L’Union Européenne cherche à promouvoir les énergies renouvelables. En France, la loi d’orientation sur l’énergie publiée en juillet 2004 transpose la directive européenne qui, à l’horizon 2010, fixe à 21% le taux d’électricité devant être produite à partir de sources renouvelables, et à 12% celui de l’énergie totale. Notre pays en est loin : seuls 12,9 % de l’électricité et 5% de l’énergie produites sont « vertes ».

 Le bioclimatisme (cf. maison bioclimatique ci-avant) N’ayant à leur disposition qu’une gamme très réduite de matériaux et de technologies, nos anciens savaient compenser cette simplicité par une remarquable et intuitive compréhension du climat. Une démarche bioclimatique se développe sur trois axes : capter la chaleur, la transformer/diffuser et la conserver. Trouver un équilibre entre ces trois exigences, sans en négliger aucune, c'est suivre une démarche bioclimatique cohérente. Dans les régions chaudes (de type méditerranéen par exemple), un quatrième axe fondamental doit être pris en compte : se protéger de la chaleur et l'évacuer. Cet axe, a priori contradictoire avec les précédents, est la base d'une conception bioclimatique bien comprise. - Capter la chaleur Le verre laisse passer la lumière mais absorbe les infrarouges et va, en conséquence, piéger la chaleur du soleil à l'intérieur de la maison. Ce phénomène est aussi appelé "effet de serre". La lumière du soleil sera convertie en chaleur par les surfaces opaques de la maison (les murs et/ou le sol). Lorsque cette énergie sous forme d'infrarouges va tenter de ressortir, la vitre va l'absorber et la réémettre en partie vers l'intérieur de la maison. C'est ce qu'on appelle le "solaire passif" : solaire car la source d'énergie est le soleil, passif car le système fonctionne seul sans système mécanique. une maison bioclimatique se caractérise donc par : Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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- des ouvertures de grande dimension au sud - très peu d'ouvertures au nord - peu d'ouvertures à l'est (soleil du matin) - peu d'ouvertures à l'ouest (soleil du soir) - Transformer/Diffuser la chaleur Pour convertir la lumière en chaleur, on utilise des matériaux opaques, comme une dalle ou des murs peints d'une couleur sombre. Ces éléments doivent être de teinte plutôt foncée sinon ils réfléchiraient la lumière sans la convertir en chaleur. Ils ne doivent pourtant pas être trop sombres au risque que leur surface s'échauffe énormément et atteigne des températures qui peuvent devenir dangereuses pour les occupants. Une teinte brune ou terre cuite est un bon compromis entre les performances thermiques et le rendu esthétique (le noir étant souvent très laid). Le matériau doit également être très dense et très lourd. Plus sa masse est importante, plus il pourra absorber par inertie une quantité d'énergie importante, l'objectif étant de capter pendant la journée suffisamment d'énergie pour la rediffuser pendant toute la nuit. Le mur ainsi créé est souvent appelé mur capteur (+ cf. mur Trombe ci-après). C'est le véritable radiateur de la maison; il fonctionne à basse température, un peu comme un plancher chauffant, et rayonne sa chaleur sur toute sa surface. Le mur Trombe ou mur Trombe-Michel, qui a été conçu par le Professeur Félix Trombe et l'architecte Jacques Michel, est un mur capteur. Il est composé d'un bloc de matière à forte inertie (béton, pierre, etc.) qui accumule le rayonnement solaire du jour et le restitue pendant la nuit. Devant cette paroi, on place une vitre pour créer un effet de serre pour chauffer l'air. On peut améliorer ce mur capteur, en augmentant l'absorption du mur stockeur (par exemple en le peignant en noir). Ce mur peut aussi être percé d'ouvertures pour permettre la circulation de l'air chaud. À partir du concept de base, on peut utiliser des technologies de pointe comme des doubles vitrages à faible émissivité thermique pour augmenter le rendement du mur. On peut rendre active cette technologie passive par l'ajout de ventilation motorisé sur les clapets de circulation d'air. Edward Morse breveta le concept en 1881 (US Patent 246626), mais il fut ignoré jusqu'en 1964.

(source : CRDP de Basse-Normandie)

- Conserver la chaleur Une fois captée et transformée, l'énergie solaire doit être conservée à l'intérieur de la maison le plus longtemps possible. C'est la raison pour laquelle il faut isoler conséquemment les parois. (cf. chapitre isolation ci-après) - Se protéger de la chaleur et l'évacuer Le relief et la direction des vents doivent d’abord conditionner l’implantation d’un habitat. (Une même maison peut voir sa consommation énergétique varier de plus de 30% suivant l’orientation). L’environnement végétal de la maison (ombrage des arbres à proches, pergolas, toitures et façades végétalisées, choix des espèces à feuilles caduques qui protègent en été et laissent passer la lumière en hiver,…), la nature du revêtement du sol autour de la maison, l’utilisation des Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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matériaux et couleurs des parois réfléchissants, les protections des fenêtres (stores, volets, casquettes, …), etc. sont autant de techniques permettant de se protéger de la chaleur sans consommation d’énergie. NB : Dans un pays tempéré, une maison bioclimatique peut arriver à fournir plus des deux tiers de ses besoins de chauffage uniquement grâce au soleil.

(source : guide « fraîcheur sans clim »)

Les avantages multiples de la végétation : elle crée un ombrage, protège du vent, oxygène l’air, rafraîchit par évapotranspiration, protège des poussières et fixe le carbone pendant la croissance des plantes.

(source : guide « Fraicheur sans clim »)

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● L’isolation du bâtiment

(source : AER)

Isoler, c’est : – se protéger du chaud et du froid – réaliser des économies d’énergie en réduisant les déperditions de chaleur – assurer un confort thermique et acoustique pour une maison facile à chauffer en hiver et qui reste fraîche en été. On caractérise la résistance thermique de la paroi par le coefficient R. Elle représente la somme des résistances thermiques des différents matériaux qui constituent la paroi. La résistance thermique d’un matériau est le rapport entre l’épaisseur du matériau (en m) et sa conductivité thermique (en W/m.°C).

L’isolation des toitures R = 5.5 °C.m²/W L’air chaud s’élevant par convection, c’est par la toiture que s’effectue la majorité des déperditions thermiques. L’isolation des toitures est donc une intervention prioritaire lorsque l’on décide d’isoler un logement. Mais la fonction première des toitures est d’assurer l’étanchéité à l’eau de la construction. Deux techniques d’isolation peuvent être utilisées : l’isolation par l’intérieur ou par l’extérieur. (source : ASDER)

L’isolation des murs R = 2.7 °C.m²/W Par l’intérieur

(source : ASDER)

Avantages : - réchauffement rapide de l’air intérieur - choix varié d’isolants

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Par l’extérieur Avantages : - forte inertie - réduction importante des ponts thermiques - diminution des infiltrations d’air

(source : ASDER)

Mur porteur isolant Le mur est autosuffisant thermiquement avec un dispositif de rupture du pont thermique. Avantages : - isolant naturel - forte inertie - meilleure valorisation des apports gratuits - moins de surchauffe l’été : la brique de terre cuite agit comme un climatiseur naturel qui régule la température de la maison

(source : ASDER)

L’isolation des planchers R = 2 °C.m²/W Dalles sur locaux non chauffés (source : ASDER)

Les déperditions thermiques vers le bas peuvent parfois être importantes dans une habitation et ne doivent pas être négligées, en particulier s’il existe des problèmes d’humidité dans les sols.

Les planchers sur terre-plein sont en général sains et secs car protégés des eaux de pluie par les chenaux des toitures et les fondations des murs extérieurs. Dans ce cas, de tels planchers n’occasionnent que peu de déperditions thermiques, la terre Dalles sur terre-plein ou sur vide sèche étant un médiocre conducteur de la chaleur. sanitaire, isolation par-dessus (source : ASDER)

L’isolation de ces ouvrages n’est donc pas toujours indispensable, mais peut être envisagée lorsqu’une réfection importante du plancher est prévue. L’isolation peut donc se faire sous ou sur dalle ou par chape légère. En ce qui concerne les planchers sur locaux non chauffés, une isolation est indispensable pour réduire les déperditions thermiques de l’intérieur de l’espace chauffé vers le sol. Différentes solutions peuvent être envisagées : planchers isolants en maçonnerie, planchers isolants sur structure bois, isolation sous ou sur dalle.

L’isolation des vitrages R = 0.7 °C.m²/W De par leur fonction d’ouverture et de transparence, les baies vitrées constituent les parois de l’habitation les plus vulnérables aux déperditions thermiques. L’amélioration de l’isolation thermique des vitrages est donc une des opérations à envisager prioritairement.

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Il existe trois techniques possibles : – Les survitrages : l’opération consiste à rapporter un second vitrage sur les ouvrants d’une fenêtre existante ; – Les vitrages isolants : l’opération consiste à installer des (source : ASDER) ouvrants à double ou triple vitrage, soit dans le cas d’une fenêtre neuve, soit sur des dormants anciens conservés ; – Les doubles fenêtres : en rénovation, l’opération consiste à installer une seconde fenêtre en avant ou en arrière de la fenêtre ancienne conservée. En construction neuve, deux fenêtres sont posées.

(source : EDF)

Les vitrages peu émissifs ou vitrage à isolation renforcée Les pertes de chaleur s’effectuent par trois phénomènes physiques : la conduction, la convection et le rayonnement. Les vitrages peu émissifs permettent de réduire les pertes de chaleur par rayonnement. Une fenêtre à double vitrage peu émissif comporte un revêtement spécial déposé sur la face intérieur du vitrage (Argent ou oxyde métallique à base de Titane ou Nickel). Ce revêtement joue le rôle de barrière thermique à l’intérieur du vitrage. Ainsi cela permet de réduire les pertes de chaleur de l’ordre de 30%. Principe de fonctionnement Le rayonnement solaire traverse le vitrage et réchauffe les parois de la pièce. Ces parois émettent des rayons infra rouges (chaleur) qui sont renvoyés en majorité par la couche peu émissive vers l’intérieur de la pièce.

(source : PLASTIC-HOME SAS)

Performances techniques des vitrages Le coefficient U d’un vitrage correspond à sa performance thermique : plus ce coefficient est petit, meilleure est la qualité d’isolation. (coefficient U du simple vitrage : 5,7 W/m2.K) Le coefficient U d’un vitrage peu émissif est compris entre 2,1 et 2,8 W/m2.K. Il existe des fenêtres de ce type comportant en plus du gaz argon (gaz inerte sans danger) qui remplace la lame d’air entre les deux vitrages, et qui permet une isolation thermique encore meilleure. Le coefficient U du vitrage est alors compris entre 1 à 1,7 W/m2.K. A ces coefficients il faut ajouter le coefficient des menuiseries qui varie selon leur type (bois, PVC, aluminium...)

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Sur une maison individuelle de 100 m2 avec une surface vitrée de 18 m2, les économies possibles sont résumées dans le tableau suivant : Economies d’énergies réalisées en kWh : Type de vitrage

Habitation situéeHabitation située en montagne en plaine

Simple vitrage référence 0 U = 5,7W/m².K Double vitrage 3888 kWh U = 3,2W/m².K Vitrage à isolation renforcée avec lame d’air 5599 kWh U = 2,1W/m².K Vitrage à isolation renforcée avec lame 6844 kWh d’argon U= 1,3W/m².K

0 3024 kWh 4354 kWh

5322 kWh

NB : Depuis le 1er juin 2001, toute construction neuve ou agrandissement est concerné par la RT2000. Cette réglementation impose une qualité d’isolation accrue, notamment en introduisant des vitrages à isolation renforcée. Ces vitrages font partie des solutions de référence. Les valeurs fixées comme référence pour les parois vitrées (menuiserie et vitrage) sont de 2,4 W/m2.K pour notre région. (+ cf. isolation écologique dans partie « santé, confort, esthétisme »)

 La ventilation Pendant longtemps, l’aération des logements a été négligée et laissée à la charge des conduits de cheminée et aux défauts d’étanchéité, ne laissant aucun contrôle sur la circulation de l’air et les déperditions de chaleur. L’isolation et l’étanchéité actuelle des maisons ont rendu indispensable les systèmes de ventilation. Selon la réglementation (arrêtés du 24/03/1982 et du 28/10/1983), la ventilation est une obligation légale pour tous les logements postérieurs à 1982 qu’ils soient collectifs ou individuels. L’aération doit être générale et constante et la circulation de l’air doit se faire depuis des entrées situées dans les pièces principales jusqu’à des sorties dans les pièces de service (cuisine, salle de bains…). Ventiler permet d’apporter un air neuf, d’évacuer les odeurs et polluants (cf. partie « santé, confort, esthétisme ») mais également de réguler l’hygrométrie et la température de l’habitat et d’économiser ainsi de l’énergie. La ventilation « naturelle » consiste à faire rentrer l’air extérieur par la simple ouverture des grilles d’aération ou des fenêtres. Lors des grandes chaleurs estivales, la ventilation par les fenêtres répond à deux objectifs : renouveler l’air intérieur et rafraîchir. Pour renouveler simplement l’air, ouvrir les fenêtres en grand pendant 2 à 5 minutes, plusieurs fois par jour, est suffisant, et cela évite que la chaleur extérieure ne pénètre durablement dans le logement. Pour rafraîchir on est parfois tenté de créer un courant d’air en ouvrant les fenêtres même lorsque l’air extérieur est plus chaud que l’air intérieur. Accélérant l’évacuation de la sueur, un courant d’air même un peu plus chaud que l’air de la pièce créera en effet une impression momentanée de fraîcheur. Mais l’effet à long terme sera inverse de ce que l’on recherche : l’air introduit réchauffera les murs, qui restitueront ensuite la chaleur dans la pièce. Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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Température intérieure Température extérieure

(source : CONRAD)

Ce type de thermomètre permet de savoir quel est le bon moment pour ouvrir ou fermer les fenêtres. Différentes dispositions intérieures permettent de favoriser la circulation de l’air à l’intérieur de l’habitation en provoquant un courant d’air entre des ouvertures se trouvant sur des façades opposées ou à des niveaux différents. Ce principe de « balayage » transversal des locaux est essentiel pour atteindre des niveaux de ventilation suffisants pour rafraîchir. Ainsi l’ouverture de deux fenêtres de la même façade sera beaucoup moins performante que leur ouverture sur des façades opposées : cette règle de bon sens est souvent impossible à mettre en pratique dans les logements collectifs, ce qui explique une part importante des surchauffes constatées dans ce type de logement. Lorsque la ventilation nocturne par ouverture de fenêtres opposées n’est pas possible, une solution intéressante consiste à assister la ventilation naturelle en favorisant la circulation de l’air par des dispositifs simples, tels que des « extracteurs statiques ». L’air extérieur pénètre alors par une ouverture (fenêtre, large grille d’aération), puis, après « balayage » du logement, est extrait par un conduit d’aération surmonté d’un dispositif accélérant le tirage en créant une aspiration dans le conduit d’aération. Les extracteurs statiques basés sur le principe du venturi (tuyère à cônes divergents) ou d'autres dispositifs, créent sous l'action du vent, une dépression suffisante dans le conduit d'extraction pour maintenir un débit d'air minimum. Le débit d'air extrait dépend des conditions atmosphériques extérieures.

L'extracteur statique ASTATO AS1 avec collier sur mitron terre cuite.

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Les extracteurs statiques peuvent être associés à un tirage mécanique par induction d'air asservie aux conditions climatiques (vent, température). La ventilation peut ainsi répondre aux besoins à tout moment.

Le système NAVAIR montrant l'extracteur, le conduit d'induction et le moteur. L'aide mécanique à la ventilation naturelle est asservie à un automate qui analyse les paramètres des besoins et des conditions climatiques afin de commander le moteur.

La surventilation nocturne : la température extérieure diminue régulièrement en fin de journée et durant la nuit : l’air extérieur peut alors rafraîchir très efficacement une habitation si elle est ventilée à ces moments-là. La surventilation nocturne consiste à accélérer le renouvellement de l’air par un moyen naturel ou mécanique (VMC). Pour plus de performance, la fraîcheur nocturne doit pouvoir être « stockée » dans les murs, le mobilier, ce qui suppose qu’ils aient une inertie (capacité d'un matériau à accumuler puis à restituer un flux thermique, chaleur ou fraîcheur) assez forte. Les ventilations mécaniques contrôlées – VMC : La VMC simple-flux : l’air frais venant du dehors traverse d’abord les pièces de séjour et les chambres et est évacué des pièces de service par un groupe d’extraction comportant un ventilateur.

(source : ADEME)

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La VMC double-flux : Ce système permet de limiter les pertes de chaleur inhérentes à la ventilation : il récupère la chaleur de l’air vicié extrait de la maison et l’utilise pour réchauffer l’air neuf filtré venant de l’extérieur. Un ventilateur pulse cet air neuf préchauffé dans les pièces principales par le biais de bouches d’insufflation. Cet équipement est plus coûteux qu’une VMC simple-flux mais il permet des économies de chauffage importantes : - en récupérant jusqu’à 70% (90% dans les systèmes haute performance maintenant sur le marché) de l’énergie contenue dans l’air vicié ; - en profitant de la chaleur dégagée par la cuisson ou la toilette.

(Source : ADEME)

Ventilation mécanique en toiture (Source : www.cpservices.fr)

Le puits provençal ou puits canadien : il s’agit d’une méthode ancestrale dont le principe –d’une grande simplicité- repose sur le fait que la température du sol, au-delà de 1,5 mètre de profondeur, ne varie que de quelques degrés au cours de l’année. En été, elle est donc plus basse que celle de l’air extérieur et vice et versa en hiver. L’air extérieur peut donc être refroidi ou réchauffé en permanence s’il circule avant de pénétrer dans l’habitation dans des tuyaux enterrés à cette profondeur. L’équipement nécessaire pour une maison individuelle consiste en une canalisation de forte section (par exemple en PVC de 160 à 250 mm de diamètre) placée dans le sol, à une profondeur de 1,5 à 2,5 mètres, sur une longueur d’au moins 25 à 35 mètres. L’air extérieur est insufflé dans ce tuyau par un ventilateur avant de pénétrer dans les locaux à rafraîchir ou à réchauffer. Ce parcours suffira à lui faire perdre ou gagner environ 5 à 9°C.

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(Source : HERZOG)

● La production d’eau chaude sanitaire Les consommations pour la production de l’eau chaude sanitaire représentent en moyenne 1000 kWh par an et par personne, soit environ 20% du budget énergie d’une famille de 4 personnes (maison isolée selon réglementation thermique en vigueur). En premier lieu, il faut tacher de réaliser des économies d’eau (cf. dossier l’eau, dans l’habitat)  S’assurer que la température de l’eau est inférieure à 65°C. En effet, passé cette température, l’eau, qu’elle soit calcaire ou non, a tendance à générer du tartre, ce qui a terme provoque une surconsommation de l’ordre de 10%. Par ailleurs, les trop hautes températures de consigne de l’eau chaude qui génèrent des pertes importantes au niveau du ballon. Préférer un stockage un peu plus important à une température d’environ 50°C.  La mise en place d’un chauffe-eau solaire ou d’un chauffe-eau thermodynamique permet de diviser au moins par deux cette charge. 

Le chauffe-eau solaire Le chauffe-eau solaire est l'application de l'énergie solaire la plus répandue et la plus rentable. CESI est l'abréviation de chauffe-Eau Solaire Individuel. Sa conception est simple et les économies d'énergie se retrouvent rapidement dans la consommation d'eau chaude sanitaire qui peut être assurée quasiment toute l'année. Un appoint d'énergie électrique est toutefois nécessaire, la résistance électrique ne fonctionnant que lorsque la température du ballon solaire chute. L'installation du chauffe-eau solaire donne droit à des subventions sous forme de crédit d'impôt. Il comprend des capteurs solaires (placés le plus souvent en toiture), et un ballon de stockage (installé à l'intérieur de la maison). Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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Pour relier capteurs et ballons, une tuyauterie calorifugée assure la circulation d'un liquide caloporteur.

Le chauffe-eau thermodynamique ) Il s’agit du principe de la pompe à chaleur (cf. chapitre La pompe à chaleur va récupérer les calories, les transporter vers le ballon et ainsi chauffer votre eau sanitaire. Ce ballon thermodynamique est une alternative très intéressante car son COP est de l'ordre de 4, c'est à dire pour 1kW utilisé d'électricité il va restituer 4kW de chaleur. Donc par rapport à un chauffe-eau électrique traditionnelle l'économie est de 75%.

(source : et-energie)

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● Le chauffage Les frais de chauffage sont intimement liés à la conception de l’habitation. Il convient donc dans un premier temps d’avoir un bâtiment correctement isolé (cf. chapitre isolation). Le choix de l’énergie repose essentiellement sur des critères de prix, de facilité d’approvisionnement et d’émission de gaz polluants. Le prix des énergies fossiles fluctue rapidement en ce moment. Opter pour cette solution, c’est être dépendant des aléas du cours du pétrole sur le long terme. L’électricité utilisée pour le chauffage, en plus de son coût relativement élevé n’est pas aussi “propre” qu’on peut l’entendre dire. Durant les périodes de pointes, de vieilles centrales à charbon et à fuel particulièrement polluantes sont remises en fonctionnement. Se chauffer au bois La valorisation énergétique du bois dans des chaudières modernes est une alternative qui compte de nombreux avantages : entretien de la forêt et des paysages, réduction de l’effet de serre, maintien ou création d’emplois, récupération de déchets, dynamisation de l’économie locale ... Attention toutefois au type d’appareil utilisé, à son rendement et à sa combustion (cf. chapitre ). Qu'est-ce qu'une combustion efficace et non polluante ? C’est une combustion complète : quasiment aucune fumée ne s’échappe, si ce n’est un peu de « fumée » blanche qui est en réalité de la vapeur d’eau. Quelles sont les conditions d’une combustion complète : une température de combustion supérieure à 800° C pour que tous les gaz brûlent, une deuxième arrivée d’air dans la chambre de combustion, qui va amener l’oxygène nécessaire à la combustion complète, un mélange parfait du gaz chaud et de l’air secondaire, un foyer bien fermé et de préférence revêtu d’un matériau réfractaire. Une combustion au ralenti étant toujours incomplète, il faut choisir un appareil dont la puissance est adaptée au volume à chauffer. Dans tous les cas, il faut s’orienter vers l'utilisation d'équipements performants, avec un rendement d'au moins 65 % et aux émissions réduites. (Performances label Flamme Verte étiquette apposée sur les appareils).

Une

Les systèmes combinés solaires (chauffage et eau chaude) permettent également d’utiliser de l’énergie renouvelable. Aussi appelé Combi solaire, c’est une installation qui utilise le rayonnement solaire pour couvrir une partie des besoins en chauffage et en eau chaude sanitaire. Comme son nom l'indique, le Système solaire combiné, associe chauffage de l'eau sanitaire et chauffage de l'habitat. En plus de réchauffer l'eau sanitaire, le caloporteur transmet sa chaleur au réseau d'eau de chauffage également stockée dans un ballon et toujours par le biais d'un échangeur thermique. C'est ensuite l'eau de chauffage qui circule dans les radiateurs pour réchauffer l'air ambiant. Là encore, il convient de conserver une chaudière classique pour prendre le relais en cas de besoin. En France, seul un millier de Systèmes solaires combinés sont installés et sont essentiellement des PSD (Plancher Solaire Direct). Le PSD fonctionne selon le même principe est un Combi Solaire, à la seule différence que le caloporteur passe directement dans un réseau de tubes intégrés au plancher. C'est donc la dalle qui sert de zone de stockage de l'eau réchauffée. Le PSD dispense donc de ballon d'eau de chauffage et de radiateurs. La chaudière traditionnelle reste un complément nécessaire. Géothermie et aérothermie avec systèmes de pompe à chaleur (PAC) présentent quant à eux les avantages d’exploiter les calories renouvelables du sol ou de l’air (cf. chapitre ). Avec toutefois, le besoin d’électricité pour faire fonctionner la PAC.

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● L’électricité L’électricité est une forme noble d’énergie par excellence, difficile et coûteuse à produire, et plus difficile encore à stocker. Il convient donc de la réserver aux applications où elle est irremplaçable, ce que l’on appelle l’électricité spécifique, et d’en limiter à l’inverse les usages concurrentiels, ceux pour lesquels d’autres formes d’énergie sont utilisables à meilleur compte énergétique et économique. Usages non-spécifiques – Chauffage et eau chaude sanitaire Parmi les usages non-spécifiques, on pense notamment à la chaleur basse température pour le chauffage des locaux et pour l’eau chaude sanitaire, pour lesquels la France se distingue de tous les autres pays par une très forte pénétration de l’électricité. Pourtant produire de l’électricité pour créer de la chaleur devrait conduire à limiter le chauffage électrique, voire à l’interdire, comme dans certains pays. En créant une hyper-pointe de demande au cœur de l’hiver, il oblige à disposer de moyens de production sous-utilisés et généralement peu performants (cf. chapitres ,  et ). Facteur aggravant, son coût d’investissement très bas en fait le mode de chauffage le plus accessible aux foyers modestes, mais son coût de fonctionnement très élevé, surtout en hiver (tarifs type "Tempo"), le transforme en une véritable "trappe à pauvreté". A preuve la récente mise en place des dispositifs anti-précarité pour tenter de contenir l’augmentation inquiétante des impayés d’électricité et leur cortège de misère sociale. - Climatisation Autre usage non-spécifique, pendant estival du chauffage électrique, la climatisation est en général rendue nécessaire sous nos latitudes tempérées par une mauvaise conception thermique des bâtiments, notamment dans les bureaux. On doit pouvoir s’en passer par des moyens simples comme la ventilation naturelle ou des brise-soleil sur les façades sud.

L’électricité spécifique, c’est-à-dire celle qui ne sert pas au chauffage ni à la production d’eau chaude sanitaire peut atteindre jusqu’à 30% du budget énergie d’un ménage. Une famille moyenne consomme 3 à 4000 kWh électrique s par an ; cette facture énergétique peut être réduite à 2000 kWh, en prenant quelques résolutions qui n’enlèvent rien au confort.  Maîtriser ses consommations Contrairement aux idées reçues, les appareils de grosses puissances ne sont pas les plus gros consommateurs (ils ne fonctionnent pas très longtemps). Les plus gourmands sont en effet ceux qui fonctionnent en permanence, même à faible puissance. Dans cette catégorie on retrouve les appareils de froid, l’éclairage, les circulateurs de chauffage, et les appareils en veille.

 Les appareils en veille Lorsque certains appareils ne sont pas utilisés, ils continuent pourtant à consommer de l’énergie. Cela s’appelle une veille. Tous les appareils qui sont branchés en permanence (télé en veille, magnétoscope, décodeur, horloge du four, répondeur, chaîne hi fi,...) consomment quelques watts, 24h/24, 365 jours par an ce qui représentent, à l’échelle de la France, la production d’une centrale nucléaire. Pour certains appareils comme les radio-réveils, on ne peut rien faire... Par contre, ce sont les appareils autour de la TV qui sont le plus concernés : veille de la TV, magnétoscope, décodeur Canal +, démodulateur d’antenne satellite, chaîne Hi-fi (parfois) peuvent consommer annuellement jusqu’à 900 kWh (soit 95 € ). Un magnétoscope absorbe par exemple 97 % de son énergie à l’arrêt !

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Pour éviter ce "gaspillage", le mieux est de supprimer ces veilles soit manuellement (lorsque c’est prévu), soit de brancher les appareils sur des prises multiples munies d’un interrupteur ce qui permet de couper directement l’alimentation de l’ensemble.

(source : www.economie-energie.net)

(source : www.econologie.com)

Voici à titre d’exemple les gains que l’on peut réaliser sur le poste « audio-télévisuel »

Appareils TV Magnétoscope Amplificateur individuelle Décodeur Canal + Démodulateur satellite Chaîne HiFi GAIN POSSIBLE

antenne

Veille (W) 8 à 22 4 à 30

Temps de quotidien (h) 18 23

veille Conso (kWh/an) 53 à 145 34 à 252

annuelle

1à2

7 à 14

9 à 16

72 à 128

13 à 15

85 à 99

0 à 33

0 à 277 251 à 915 kWh/an

Les autres appareils que l’on peut aussi débrancher : Appareils Micro-ondes Minitel Console vidéo Radiocassette Aspirateur de table

Veille (W) 0à9 2à7 1à8 0à4 1à4

Conso annuelle (kWh/an) 0 à 79 60 9 à 70 0 à 35 9 à 35

Les "veilles" pour lesquelles on ne peut pratiquement rien faire : Appareils Ventouse chaudière murale Refricongel Tél. sans fil Répondeur auto Téléphone Fax Table à induction Radioréveil

Veille (W) 7 à 18 0 à 30 1à6 1à6 7 à 11 8 à 18 1à4

Conso annuelle (kWh/an) 61 à 160 0 à 260 9 à 53 9 à 53 61 à 95 67 à 151 9 à 35

(Source : Cabinet Enertech / Olivier Sidler)

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 Les appareils électroménagers Il existe sur l’électroménager une classification qui permet de comparer le coût énergétique au moment de l’achat (étiquette énergie : du moins consommateur classe A++ vers le plus consommateur classe E). Le remplacement d’un vieil appareil par un appareil performant peut ainsi se rentabiliser en quelques années.

 Les appareils de froid La production de froid ménager (réfrigérateur - congélateur - surgélateur) représente un tiers de la consommation d’électricité spécifique, soit de 800 à 1000 kWh par an... -

Opter pour des appareils de classe A ou A+, beaucoup plus économiques à l’usage et souvent pas plus onéreux. Pour le même service rendu, un réfrigérateur peut avoir une consommation électrique qui varie de 1 à 5. Bannir les réfrigérateurs « Américains » qui consomment deux fois plus. Eviter les appareils combinés (réfrigérateur + congélateur), sauf s’ils ont deux compresseurs séparés. Sinon, préférer un réfrigérateur et un congélateur séparés. La consommation de l’ensemble est toujours moindre pour des volumes disponibles beaucoup plus grands. Ne pas placer le réfrigérateur dans une pièce chaude ou à proximité d’une source de chaleur (radiateur, fenêtre au sud) car cela augmente considérablement sa consommation (38 % de plus dans un local à 23 °C par rapport à un local à 18°C). Pour les congélateurs, les installer dans les pièces les plus froides, idéalement dans le garage ou dans la cave. Eviter si possible d’encastrer le réfrigérateur dans un meuble de cuisine. La circulation d’air est énormément freinée ce qui limite l’échange thermique et fait tourner beaucoup plus le compresseur. Vérifier la température intérieure du congélateur souvent trop froide (-18° suffisent) et celle de du réfrigérateur, souvent trop chaude (+5° recommandé). Vous consommerez 20% de plus si vous maintenez votre réfrigérateur à +2°C par exemple.

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Penser à dégivrer ces appareils au moins deux fois par an ou dès qu’il y a 0,5 cm de givre car le givre augmente votre consommation. Ainsi, 2 à 3 mm de givre double la consommation d’énergie pour assurer la même température dans l’appareil. Couvrir tous les plats cuisinés afin d’empêcher l’humidité de s’en échapper. Sinon vos aliments se dessécheront et il y aura formation de givre dans le réfrigérateur. Laisser la porte du réfrigérateur ouverte le moins longtemps possible lors des opérations de chargement et de déchargement. Sinon, chaleur et humidité (donc givre) pénètrent dans l’appareil et l’obligent à consommer plus. Nettoyer une fois par an la grille qui est à l’arrière du réfrigérateur. C’est par là que la chaleur extraite de l’appareil peut s’évacuer dans la pièce. Encrassée, cette grille ne peut plus bien évacuer la chaleur et l’appareil consomme plus. Vérifier le bon état des joints de la porte. Laisser toujours refroidir les aliments avant de les ranger dans le réfrigérateur ou le congélateur. Eviter de dégivrer les aliments dans le four à micro-ondes. Le faire à l’avance dans la partie de votre réfrigérateur, le rendement de ce dernier s’en trouvera amélioré ... et plus besoin du four micro-ondes ! Éviter de surcharger le réfrigérateur car l’air circulera alors moins bien, ce qui signifie une surconsommation d’énergie et une diminution de la durée de conservation des aliments.

 Le sèche-linge 1 % des foyers disposait d’un sèche-linge en 1990. C’est 40 fois aujourd’hui ! C’est un appareil qui consomme en moyenne sur un an deux fois plus qu’un lave-linge. -

Il faut donc essayer de s’en passer le plus possible, en faisant sécher le linge à l’extérieur quand le temps le permet, ou même à l’intérieur. Le linge séché à l’air s’abîme moins vite, ce qui est économique à plus long terme. Ou bien présécher le linge à l’air libre et n’utiliser le sèche-linge que pour parfaire le séchage. On divise ainsi sa consommation par 3 ou 4. Ne pas oublier pas d’ajuster la vitesse d’essorage au cours du lavage au niveau le plus élevé possible (et en fonction de la nature du linge). Plus le linge sortira sec, moins le sèche-linge consommera ! La consommation d’électricité des sèche-linge peut encore être importante pour certains modèles. Si on envisage d’acheter un appareil neuf, se référer d’abord à l’étiquette Energie : du B très économe au G pour très gourmand en électricité ( il n’existe pas actuellement de sèche-linge de classe A sur le marché français). Opter si possible pour un séche-linge à évacuation (les sèche-linge à condensation ne nécessitent pas d’évacuation mais consomment plus d’électricité). Opter impérativement pour les appareils à contrôle électronique qui arrêtent automatiquement le cycle dès que le linge est sec. Le surcoût est rentabilisé dans l’année.

 Le lave-linge Le chauffage de l’eau dans le lave-linge représente une partie importante de la consommation d’électricité. -

Opter pour un appareil de classe « A » à essorage rapide (1400 t/mn). Le linge sera plus sec en sortie, et si vous utilisez un sèche-linge, il consommera moins. La consommation en eau et en électricité de la classe A est inférieure d’un tiers à celle des lave-linge les moins économes. Concernant la consommation en eau, il existe aujourd’hui des lave-linge ne consommant pas plus de 55 litres... Pour les familles de 3 personnes ou plus, choisir une machine à laver de grande capacité (6 kg) qui permettra d’espacer les lessives. Sur les nouvelles machines, on peut régler la température ! Sélectionner les programmes à basse température (30/40°C ), c’est économiser 70% d’énergie par rapport à un lavage à 90° C.

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Éviter les lessives trop fréquentes : attendre que la machine soit remplie. Selon les fabricants, pour mettre 5 kg de linge il ne faut pas hésiter à le tasser. Le prélavage est souvent superflu, surtout avec les produits de lessive actuels. Cela évite de consommer inutilement 15% en eau et en électricité. Utiliser la touche Eco si elle existe pour les vêtements légèrement souillés ou les petites quantités de linge en "urgence". Encore un solide gain : la consommation diminue de 30 à 40% par lessive par rapport au cycle ordinaire ! Enfin, nettoyer régulièrement le filtre pour toujours diminuer la consommation d’énergie mais aussi augmenter la durée de vie du lave-linge.

 Le lave-vaisselle Un lave-vaisselle consomme beaucoup d’eau et d’électricité. -

Choisir les appareils qui consomment le moins d’eau possible, car la consommation d’électricité en dépend directement. Il existe aujourd’hui des lave-vaisselle consommant 15 litres et moins. Regarder aussi le niveau de consommation électrique indiqué par le constructeur et exiger des appareils de classe "A". Astuce : raccorder l’appareil sur l’alimentation eau chaude plutôt qu’eau froide, en particulier si on est équipé d’un chauffe-eau solaire. Attendre que la machine soit pleine pour la mettre en marche. Il vaut mieux nettoyer les plats à la main car ils prennent beaucoup de place. Utiliser la touche Eco et les programmes à température basse (50-60 °C). Economie jusqu’à 30 % par rapport à un lavage à 70 °C. Faire sécher la vaisselle à l’air libre et évitez d’utiliser la fonction séchage du lavevaisselle. Nettoyer régulièrement le filtre du lave-vaisselle pour augmenter sa durée de vie et diminuer sa consommation d’énergie.

 L’éclairage L’éclairage représente avec 14 %, le deuxième poste de consommation d’électricité spécifique (500 kWh par an). La performance des ampoules :

Quantité de lumière émise pour 100 W consommés (en lumens)

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Durée de vie (en heures)

Couleur de la lumière diffusée

Consommation des différents types d’éclairage : L’éclairage représente en moyenne 15% de la facture d’électricité des particuliers (hors chauffage et eau chaude) La consommation annuelle d’électricité liée à l’éclairage de votre logement est fonction du nombre de ponts lumineux de leur type et aussi de vos habitudes de vie. Elle est en moyenne de 500 kWh par an et par logement. consommation coût annuel type d’ampoule puissance consommation utile journalière (4 annuelle (330 jours) heures) halogène 500 W 2000 Wh 660 kWh 65 € incandescence 60 W 240 Wh 79 kWh 8€ fluo compact 15 W 60 Wh 20 kWh 2€ néon 12 W 48 Wh 16 kWh 1.6 €

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La classe énergétique des ampoules : Au dos des emballages de toutes les ampoules (incandescence, halogènes, fluocompactes ou néons), se trouve une classification énergétique de A à D, exactement comme pour les appareils électroménagers, "A" étant la catégorie qui consomme le moins d’énergie et "D" celle qui en consomme le plus. Les ampoules fluocompactes sont quant à elles cotées A ou B. Attention aux ampoules fabriquées en Asie du Sud Est ou en Chine : elles sont moins chères mais leur durée de vie est parfois incertaine et très réduite.

Les puits de lumière : Sur la base du concept de bioclimatisme, il est possible d’optimiser l’utilisation de la lumière naturelle et réduire ainsi ses consommations énergétiques sur le poste éclairage.

Simple ouverture dans le toit éclairant les toilettes d’un camping à Hourtin (33) (source : CREAQ)

Les fenêtres de toit ne permettent qu’une faible collecte de lumière et sont principalement privilégiées pour des raisons esthétiques (installation à fleur de toit). Le conduit de lumière, associant un dôme à un tube de transmission, est un système de collecte plus performant malgré une ouverture plus faible que pour une fenêtre de toit classique. Ce système a trois objectifs : collecter, concentrer et transmettre 1) Collecter la lumière 2) Concentrer la lumière Certains systèmes utilisent un réflecteur orienté vers le sud afin de réorienter les rayons solaires à l’intérieur du conduit. Ce système permet d’accroître la quantité de lumière capturée favorisant une intensité lumineuse accrue. Ce système de réflecteur permet d’optimiser l’utilisation de la lumière naturelle. 3) Transmettre la lumière La lumière est ensuite déviée dans un tube de transmission aux parois hautement réfléchissantes dont le diamètre varie selon les marques de 250 à 600 mm. Constitué d'aluminium recouvert d'un film multicouche à base de polymère, il possède un fort pouvoir de réflectivité. L’objectif est de transmettre la lumière avec un minimum de perte tout en conservant les spécificités de la lumière Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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naturelle. Les différents systèmes développés aujourd’hui offrent la possibilité de faire des coudes à 90° et d’atteindre des longueurs importantes (jusqu’à 12 mètres de longueur). Les principales différences entre les tubes de transmissions sont principalement en termes de nature (tube souple ou rigide) et en fonction de leurs indices de réflexion. Les différents produits commercialisés sur le marché ont des indices de réflexion allant de 85% à 99.7%. Les conduits ayant la plus faible réflexion sont les conduits souples en aluminium dont le rendement lumineux est trois fois plus faible que celui de la version rigide. Le conduit de lumière le plus réfléchissant au monde est fabriqué à base de silicium. Il permet une réflexion de 99.7%, soit seulement 0.3% de perte par réflexion. Par ailleurs la quantité de lumière transmise sera plus importante si le conduit est court et large et inversement plus le diamètre du tube sera étroit et plus la perte de lumière sera conséquente. Avec l’utilisation de tube long, une partie de l’intensité lumineuse est perdue. Afin de minimiser les pertes, une haute réflectivité du tube est cruciale. La lumière est ensuite diffusée dans toute la pièce grâce à une lentille de diffusion conçue pour le confort visuel. Le diffuseur doit être placé au plafond de la pièce à éclairer. Aujourd’hui certaines lentilles hautement performantes permettent une conservation optimum de la qualité de la lumière naturelle lors de sa diffusion.

(source : Wikipedia)

 Les piles Menée par Bio Intelligence Service, avec le soutien financier de l’ADEME, une étude a porté sur l’analyse du cycle de vie des piles, les matières premières, la fabrication, le transport, l’utilisation jusqu’à sa fin de vie. L’étude s’articulait autour de cinq indicateurs majeurs : - consommation de ressources naturelles, - impact sur le changement climatique, - pollution à l’ozone, - acidification de l’air, - pollution de l’eau. Résultats : Sur tous les indicateurs, les piles rechargeables sont nettement plus respectueuses de l’environnement que les piles jetables pour une quantité équivalente d’énergie produite (1 kWh).

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Impact sur l’environnement de la pile rechargeable/pile jetable, pour 1 kWh d’énergie produite

Un peu plus économique à l’achat, une pile jetable a, en réalité, un coût plus élevé : - sa durée de vie est plus courte, - son coût pour l’environnement est plus élevé : pas de recyclage, pas d’économie de matières premières. –

L’achat de piles rechargeables avec chargeur est rentabilisé dès la 5ème recharge. Acheter 1 chargeur + 2 piles = acheter 5 piles jetables.

Coût moyen de 4 piles jetables (R6) : 4 € Coût moyen d’une recharge + 2 piles : 15 € Utilisation de la pile rechargeable = utilisation d’environ 100 piles jetables.

 Produire son électricité Avec de l’énergie solaire L’énergie solaire grâce aux panneaux photovoltaïques permet de la production d’électricité chez soi (de manière décentralisée), ce qui diminue considérablement les pertes (pas de transport d’énergie sur de longues distances). (cf. chapitre ) Après avoir été transformée par un onduleur, de courant continu de tension variable fourni par les panneaux, en courant alternatif à fréquence, tension et synchronisme de phase, adaptés aux caractéristique du réseau, l'électricité produite par les panneaux solaires photovoltaïques est injectée sur le réseau de distribution électrique et peut ainsi être consommée immédiatement sans qu'il y ait besoin de dispositif de stockage (batteries). On se trouve alors en présence d'une mini centrale électrique dont la fonction est comparable à celle d'une centrale électrique industrielle, mais dont la puissance est un ou deux millions de fois inférieure.

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(source : Wikipedia)

Un onduleur de 2 kW (hauteur : 40 cm)

(source : www.solarsavoies.com)

La quantité d’électricité produite à chaque instant dépend de l’ensoleillement. Ainsi, on peut soit : – produire moins que ce qui est consommé dans la maison, auquel cas, EDF fournit l’appoint de courant nécessaire. – produire plus que les appareils de la maison n’utilisent, et dans ce cas, la production renvoyée sur le réseau fait tourner le compteur à l’envers. NB : Un équipement normalement raccordé au réseau peut aussi servir à assurer l'alimentation en électricité d'un site ou d'une installation en cas de panne, en ajoutant une batterie d'accumulateurs comme pour une installation autonome. Des panneaux photovoltaïques de 1 kWc (environ 9 m²) produisent environ 1100 kWh par an, soit la moitié de la consommation d’une famille économe.

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Lycée Yves THEPOT - QUIMPER

Avec de l’énergie éolienne On divise généralement les éoliennes en 4 catégories : –

le grand éolien : puissance > 350 kW

–

le moyen éolien : puissance entre 36 kW et 350 kW

–

le petit éolien : puissance entre 1 kW et 36 kW

–

le très petit éolien : puissance < 1 kW

Le petit et moyen éolien est particulièrement bien adapté (de par sa taille et sa puissance) pour l’équipement des particuliers, des exploitants agricoles, des entreprises et des bâtiments publics.

Il existe des éoliennes de toutes tailles. Plus elles sont grandes, plus elles peuvent capter l’énergie cinétique du vent et produire de l’électricité.

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Les très petites éoliennes pour bateau font moins de 60 cm pour une puissance de quelques centaines de Watts. A l’opposé, les grandes éoliennes industrielles de plusieurs MW dépassent les 80 m de diamètre. Le petit et moyen éolien correspond à des éoliennes dont les tailles sont comprises entre 3 et 30 m. Contrairement aux panneaux photovoltaïques, par exemple, la puissance des éoliennes augmente selon le carré de leur taille : lorsque l’on double le diamètre d’une éolienne, on multiplie par 4 la surface de vent balayée, et donc par 4 sa puissance de production d'énergie. Il existe de nombreuses technologies différentes d’aérogénérateurs, ayant chacune des avantages spécifiques. On en distingue principalement 3 : - Axe horizontal avec généralement 3 pales (ex : gamme Weole HORIZON) - Axe vertical type Darrieus (ex : gamme Weole VISION) - Axe vertical type Savonius (ou à godets) Les éoliennes à hélice sur axe horizontal et les éoliennes à axe vertical de type Darrieus utilisent la force de portance du vent comme le font les avions. Elles sont les plus performantes pour les fortes vitesses de vent. Les éoliennes à axe vertical de type Savonius utilisent la force de traînée du vent à la façon des roues à aube de bateaux. Elles ont un plus faible rendement énergétique. Il est possible d’installer une éolienne partout où il y a un minimum de vent. L’installation peut se faire soit sur un mât ancré dans le sol, soit sur un bâtiment (maison, immeuble, stade, château d’eau, …). Le code de l’urbanisme (Art. R421-2 alinea (c) prévoit qu’un permis de construire n’est pas nécessaire pour les éoliennes dont le mât ne dépasse pas les 12 mètres (les pâles et parties en mouvement ne sont pas prises en compte pour le calcul de la hauteur). Avant toute installation d'une éolienne, il est recommandé de connaître le potentiel de son gisement éolien. Météo France fournit des "Roses des vents" calculées sur plusieurs années, pour la plupart des cantons de France Métropolitaine. Il n’est pas nécessaire de modifier son installation électrique pour y ajouter une installation éolienne. Il est possible de choisir entre plusieurs types d’installations : - Raccordée au réseau électrique avec revente des surplus de production - Raccordée au réseau électrique avec stockage des surplus de production - Isolé du réseau avec stockage des surplus de production La vitesse du vent varie avec le temps. Une éolienne ne produit pas de l’électricité en permanence ni avec une puissance constante. Il y a donc une différence entre l’électricité produite et l’électricité consommée. Si l’installation intègre des batteries, lorsque le vent souffle fort, le surplus d’électricité est stocké pour être utilisé lorsque le vent sera plus faible. Si l’installation est raccordée au réseau via un opérateur d’électricité, celui-ci peut racheter les surplus de production et vous les revendre lorsque le vent sera plus faible. Une éolienne moderne et bien installée ne rajoute quasiment aucun bruit à celui du vent dans les arbres, poteaux ou antennes environnants. Au contraire des vieilles éoliennes de générations précédentes, les technologies récentes utilisées permettent de réduire la vitesse de rotation à l’extrémité des pales, ce qui est la première source de bruit. De plus l’installation au bout d’un mât de 12 m ou sur un toit, les isole du fait des espaces habités.

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Avec de l’énergie hydraulique Il est possible de réhabiliter/rénover des moulins et des installations de petites centrales (moins de 2 MW) en France pour un potentiel compris entre 300 et 500 MW. Il existe également des milliers de sites hydrauliques constitués surtout par des anciens moulins qui représentent un potentiel « physique » supplémentaire. Toutefois, la prise en compte des impacts environnementaux, les coûts élevés de réhabilitation pour les petits équipements et le manque d’information sur cette filière créent un contexte peu favorable à un projet de réhabilitation de microcentrale ou de petite centrale. Il existe plusieurs types de petites centrales hydrauliques : - petite centrale pour une puissance comprise entre 2 000 kW et 10 000 kW - mini-centrale pour une puissance comprise entre 500 kW et 2 000 kW - micro-centrale pour une puissance comprise entre 20kW et 500 kW - pico-centrale pour une puissance inférieure à 20kW Les deux facteurs essentiels de la récupération d’énergie disponible sont la hauteur de chute et le débit d’eau qui dépendent du site.

(source : ADEME Basse-Normandie)

(+ lire article ci-dessous)

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Et surtout n’oublions pas :

L’énergie la plus propre est celle que l’on ne consomme pas !

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IDÉES DE SÉANCES 1- QU’EST-CE QUE L’ÉNERGIE ?  Faire émerger les représentations initiales des enfants (Séance tirée du cahier d’ARIENA « 1, 2, 3, … énergies ») Principe : - Mettre à disposition des enfants des magazines présélectionnés avec photos, images évoquant l’énergie soit directement (éoliennes, centrales hydroélectriques, ampoules) soit indirectement (sportif, un thermomètre, une chaise). - Demander à chaque enfant de découper 5 photographies/images. - Demander à chaque élève de s’exprimer sur les photos qu’il a découpées : en quoi ces photos suggèrent-elles la présence d’énergie ? - Projeter les photos sélectionnées par l’enseignant, et en particulier celles qui évoquent l’énergie de manière indirecte. - Demander aux enfants s’ils pensent que ces photos représentent également l’énergie. - Faire débattre les enfants sur leur perception de l’énergie. Qu’est-ce que l‘énergie ? Sous quelles formes trouve-t-on l’énergie ? Quelles sources d’énergie connaissent-ils ?  Faire émerger les représentations initiales des enfants (Séance CREAQ) - Trouver des photos représentant des scènes de vie quotidienne, des centrales électriques (nucléaires, thermiques, hydrauliques, éoliennes, solaires), des appareils de chauffage, d’éclairage, … - Constituer des groupes d’élèves. (Cycle 2)

Observe la photo et trouve les objets en rapport avec l’énergie NOM ou DESSIN de l’objet en A quoi sert-il ? rapport avec l’énergie Fils électriques

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Transporter de l’électricité

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(Cycle 3) En observant la photo, listez : ce qui consomme de l’énergie : …………………………………………………. ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ce qui sert à produire de l’énergie : ................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ce qui a nécessité de l’énergie pour sa fabrication : tout.............................

.............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. Il ne faut pas confondre énergie, sources d’énergie et formes d’énergie utilisables par l’Homme. L’énergie est une puissance d’action (travail mécanique ou équivalent) ; un système possède de l’énergie s’il est capable d’en mettre un autre en mouvement. Les sources d’énergie proviennent de phénomènes naturels ou sont issus de matières premières qui produisent de l’énergie : c’est le vent, le soleil, l’eau, le bois mais aussi le pétrole, le gaz, …L’électricité est une forme d’énergie nécessitant une source d’énergie pour être fabriquée.

+ notions d’énergie grise et de bilan énergétique dans dossier ECOCONSOMMATION

 Question aux élèves : « Comment percevez-vous la présence de l’énergie avec vos 5 sens ? » L’énergie est perceptible par ses diverses manifestations : - la chaleur (le soleil, un four, un moteur de voiture, …) - le mouvement (un vélo, une voiture, un oiseau qui vole, des feuilles d’arbres poussées par le vent, un objet qui tombe, …) - la lumière (du soleil, du feu, des ampoules électriques, …) Si la vue est le principal sens qui permet de déceler l’énergie, il n’est pas le seul. Les enfants peuvent utiliser leurs autres sens pour « percevoir »l’énergie : la chaleur du soleil sur la peau, la sensation du vent dans les cheveux, la sueur (mécanisme de refroidissement du corps, …)

 Sens du mot énergie (tiré de « l’énergie de notre planète bleue » ORCADES) - « Recherche dans le dictionnaire l’étymologie et les différents sens du mot " énergie" (usage courant et scientifique) » Par exemple, d’après Le Petit Robert et le petit Robert des enfants : - usage courant : "force, vigueur" ; "force et fermeté dans l’action, qui rend capable de grands effets" ; "force, vitalité physique" ; "force capable de produire du travail, de la chaleur, du mouvement" - usage scientifique : "ce que possède un système s’il est capable de produire du travail" ; "énergie chimique potentielle de l’être vivant"

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- « Essaie d’établir les liens entre le sens courant et le sens scientifique du mot "énergie" » Dans tous les cas, l’énergie sera ce qui anime, ce qui permet de faire, de réaliser ou de produire.

- « Recherche les expressions françaises dans lesquelles le mot "énergie" est utilisé. Explique le sens de chacune d’elles. » Exemples : - "une personne énergique" - "avoir beaucoup d’énergie" - "avoir de l’énergie à revendre" - "un regain d’énergie" - "un visage énergique" - "des aliments énergétiques ». On peut aussi rechercher des synonymes ou des antonymes (contraires).

L’énergie dans l’Histoire (cycle 2) (tiré de livret CIELE) Au cours de l’Histoire, l’Homme apprend à utiliser ces différentes sources d’énergie. Trouve la place des 6 vignettes.

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(cycle 3) Au cours de l’histoire, l’homme apprend à utiliser ces différentes sources d’énergie. Remets les 5 étapes cette histoire dans le bon ordre : ❍ Puis, la maîtrise du vent et des chutes d’eau fournirent les premières sources d’énergie mécanique. Bateau à voile servit le transport, moulin à vent ou à eau pour la minoterie, …. ❍Enfin, en 1843, James Joule donna son nom à l’unité qui mesure l’énergie, en 1878, Thomas Edison inventa la lampe à incandescence (l’ampoule) et quelques temps après Pierre et Marie Curie découvrent la radioactivité qui donnera naissance à l’énergie nucléaire. ❍Vint alors l’invention des machines transformant la chaleur en énergie mécanique. La première locomotive fut mise en marche sur chemin de fer par Stephenson en 1814. ❍D’abord l’Homme connut le travail musculaire. La seule source d’énergie est celle fournie par la nourriture. ❍Ensuite apparut le feu, première manifestation de l’énergie chimique résultant de la combustion du bois au contact de l’oxygène de l’air. Il permit de cuire les aliments et de se chauffer.  La petite histoire de l’énergie A raconter aux élèves : « Au commencement, l’homme sur la terre a faim, froid, peur, doit se battre pour manger, s’habiller, s’abriter, bref pour tout ! Rapidement, il fait une découverte capitale : allumer le feu. Dès lors, il peut se réchauffer, se protéger des animaux sauvages et forger des outils … Il peut chasser plus facilement et cuire ses aliments. Le bois est alors le seul combustible connu. Peu à peu l’homme maîtrise l’énergie des animaux pour cultiver la terre. Puis il découvre la force du vent et la domestique avec les moulins. Il apprend aussi à utiliser l’énergie des rivières. Grâce à toutes ces inventions, l’existence est devenue moins pénible. L’homme s’en contentera jusqu’à … la découverte de la machine à vapeur ! Là les temps modernes commencent. Ces machines ont un besoin grandissant de combustible pour fonctionner. Le bois est remplacé par le charbon, puis par le pétrole. Les travaux pénibles sont accomplis par les machines. Les inventions se succèdent et se perfectionnent. Elles ont toutes un point en commun : elles consomment de l’énergie ! Les villes grandissent, l’industrie se développe et les techniques progressent. L’ère du gaspillage commence … Aujourd’hui, nous consommons en un jour plus d’énergie que nos ancêtres en consommaient en une année ! » ● De l’énergie pour quoi faire ? (séance CREAQ) L’énergie sert à :

…………………………………………………………………………………………

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………………………………………………………………………………………….

L’énergie sert à : - se chauffer et faire fonctionner tous nos appareils électriques (TV, téléphone, …) - chauffer l’eau pour l’hygiène - se déplacer - faire cuire - faire fonctionner nos muscles - s’éclairer L'énergie est un des éléments fondamentaux de notre univers. Nous employons l'énergie pour effectuer un travail utile dans notre quotidien. L'énergie éclaire nos villes. L'énergie actionne nos véhicules, les trains, les avions et les fusées. L'énergie chauffe nos maisons, fait cuire notre nourriture, nous permet d'écouter notre musique et nous donne des images à la télévision. L'énergie actionne des machines dans les usines. Quand nous mangeons, notre corps transforme la nourriture en énergie pour effectuer un travail comme marcher, lire ou courir. Les voitures, les avions, les chariots, les bateaux et les machines transforment également l'énergie en travail. Le travail signifie déplacer quelque chose, soulever quelque chose, chauffer quelque chose, allumer quelque chose. Nous aussi, nous avons besoin d’énergie pour grandir, sauter, courir, réfléchir, travailler …

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2- D’OÙ VIENT L’ÉNERGIE ?  D’où vient l’énergie ? (tiré de « l’énergie de notre planète bleue » ORCADES version simplifiée par le CREAQ) « Observe le schéma suivant. Quelles formes d’énergie le rayonnement du soleil permet-il de créer sur Terre ? »

Corrigé : Les 5 formes d’énergie provenant du soleil sont : - la chaleur du soleil (énergie solaire) - la lumière du soleil (énergie solaire) - l’énergie du vent (l’énergie éolienne) : le soleil chauffe inégalement l’air. La différence entre les zones froides et les zones chaudes de l’air provoque d’immenses « courants d’air » : ce sont les vents - l’énergie de l’eau (l’énergie hydraulique). Le soleil chauffe la mer et les plans d’eau. L’eau s’évapore en nuages, puis retombe en pluie pour alimenter les cours d’eau et les barrages. - L’énergie des plantes (la biomasse) : le bois, les plantes et donc le pétrole, le gaz naturel, le charbon. Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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3- LES DIFFÉRENTES SOURCES D’ÉNERGIE ● Les différentes sources d’énergie à notre disposition (séance CREAQ) Grâce au soleil, l’énergie se présente donc sous plusieurs formes : le vent, le gaz naturel, le bois, le soleil, le charbon, le pétrole, l’uranium, l’eau. Essaie de les retrouver.

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 « Retour aux sources » (tiré du cahier ARIENA 1, 2, 3… énergies !)

 Les combustibles fossiles (tiré de « l’énergie de notre planète bleue » ORCADES) Objectifs : Identifier les combustibles fossiles. Expliquer le processus de formation des combustibles fossiles. Déroulement : A – « En t’aidant de la définition et du schéma suivants, cite les combustibles fossiles que l’on exploite actuellement. » D’après le Petit Robert : Fossile : "qui est extrait de la terre (minéraux) " ; " se dit des débris ou des empreintes des corps organisés dans les dépôts sédimentaires de l’écorce terrestre".

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B - Sous l’action des microorganismes du sol, les déchets végétaux et animaux se décomposent. Après des centaines de millions d’années, cette décomposition aboutit à la formation de gisements souterrains de pétrole, de charbon et de gaz. C’est pour cette raison que l’on parle de ressources "non renouvelables" : à l’échelle de l’humanité, les ressources qui existent actuellement sont en effet les seules qui sont et seront disponibles ; d’autres ne pourront se créer en l’espace de quelques siècles seulement. « En regardant le schéma, recherche pour qu’elle raison on parle de "fossiles" à propos de ces sources d’énergie. Complète ensuite les pointillés figurant sur le schéma. » Corrigé : A – le pétrole, le charbon, le gaz naturel. B – 1 déchets végétaux et animaux sédimentés au fond des marécages, des lacs et des océans ; 2 gaz naturel ; 3 pétrole ; 4 charbon Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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 Activités liées à la ressource pétrolière : (+ cf. dossier ECOMOBILITE)  Question/débat : « Quels sont les avantages et les inconvénients des panneaux solaires ? des éoliennes ? des centrales hydroléctriques ?»  Expériences des livrets « La concentration solaire » et « Le biogaz » du dossier « L’expérience ôte le doute » d’ENERGIES SOLAIRES DEVELOPPEMENT

4- COMMENT UTILISE-T-ON CES SOURCES D’ÉNERGIE ? ● L'énergie: ses formes, ses effets, ses transformations http://cm1cm2.ceyreste.free.fr/formes.html#moteurs  La particule d’énergie (tiré de « l’énergie de notre planète bleue » ORCADES) Objectif : Mettre en évidence les différentes étapes du processus de transformation de l’énergie solaire en énergie électrique. Déroulement : Remettre aux élèves, répartis en groupe de2 ou 3, le texte « l’histoire de la particule d’énergie » et les dessins de la bande dessinée découpée au préalable et mélangés (1 jeu de dessins par groupe). Consigne : « Lisez l’histoire de la particule d’énergie. Découpez l’histoire en 14 parties, chacune d’elle correspond à un dessin. Numérotez chaque partie et reportez ces numéros sur chaque dessin (dans le cadre prévu à cet effet). Vous aurez ainsi reconstitué la bande dessinée. »

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Corrigé : 1 Je suis une particule d’énergie lumineuse. Je suis née dans le soleil. 2 Pour l’instant, je traverse l’espace à une vitesse vertigineuse. 3 En arrivant tout près de la terre, beaucoup de mes amies sont arrêtées par l’atmosphère, cette couche de gaz qui entoure ta planète. Certaines rebondissent, d’autres sont absorbées ou transformées en chaleur. 4 Je passe au travers du gaz et j’arrive au sol. Accompagnée de milliards d’autres particules de lumière, j’éclaire la face de la terre tournée vers le soleil. Il fait jour ! En bas, j’aperçois un marécage. Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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5 Je choisis une plante qui a les pieds dans l’eau et je me dirige droit vers une de ses feuilles vertes. 6 Je pénètre dans la feuille car je suis très petite. Je rencontre la chlorophylle qui donne cette couleur verte aux plantes. 7 La chlorophylle nous absorbe et la plante transforme et utilise notre énergie pour fabriquer les matières organiques dont elle a besoin pour vivre et croître. Me donc, transformée en énergie chimique et prisonnière à l’intérieur de la plante. 8 Cette histoire s’est passée il y a des millions d’années et je suis restée prisonnière pendant tout ce temps ! 9 Je suis toujours tranquillement installée dans cette plante lorsqu’elle meurt et tombe dans la vase au fond du marécage. 10 patiemment, les microbes qui vivaient dans la vase commencent à se nourrir des déchets végétaux. 11 Au bout de longues années, la plante dans laquelle je me repose est transformée en charbon. Aujourd’hui, le marécage a disparu et je suis coincée avec le charbon dans le sol. 12 Mais voici les mineurs qui creusent des galeries et prennent le morceau de charbon où je dors depuis si longtemps. 13 On m’emporte dans une usine, et je sens que quelque chose se prépare. 14 Voilà, le charbon commence à brûler, et pendant qu’il se consume je suis libérée. Je me transforme en chaleur et je vais chauffer de l’eau qui se transforme en vapeur. La vapeur en s’échappant fait tourner une turbine pour fabriquer de l’électricité. Voilà, c’est la fin de mon histoire, et toi comme il commence à faire noir, tu allumes ta lampe pour relire mon histoire.

 Le soleil, source d’énergie (tiré de « l’énergie de notre planète bleue » ORCADES) Objectifs : Découvrir que la chaleur du soleil peut être captée. Comprendre le principe de l’effet de serre. Déroulement : une expérience peut être menée pour chauffer l’eau avec la seule énergie du soleil. Pour cela, il faut capter et emprisonner de l’énergie du soleil. Cette expérience doit être menée de préférence un jour de plein soleil ! Matériel à rassembler : - 2 bouteilles en verre - 2 boîtes en polystyrène pouvant contenir chacune une bouteille - 2 vitres pour couvrir les boîtes en polystyrène - 2 thermomètres - 2 bouchons en liège - 1 pot de peinture acrylique noire Préparation : Répartir le travail de préparation entre deux groupes d’élèves. - Peindre en noir les deux bouteilles (on peut aussi utiliser des bouteilles d’un vert très foncé). - Peindre en noir l’intérieur des deux boîtes en polystyrène. - Faire des orifices dans les bouchons et y introduire les thermomètres. - Choisir un lieu bien exposé au soleil et préparer une cale pour y poser une des boites. Mise en place de l’expérience : - Remplir les bouteilles d’eau. Les refermer avec les bouchons dans lesquels on a introduit les thermomètres. - Mettre les bouteilles dans les boîtes (une bouteille par boîte) et recouvrir les boites avec leur plaque de verre ; - Placer une des boîtes dans le lieu choisi. L’incliner à 45° et l’orienter vers le Sud. - Placer l’autre boîte à l’intérieur d’une pièce, à l’ombre.

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Observation : des élèves seront chargés de relever les températures et de les noter dans le tableau suivant : Temps (minutes) Température dans la Température dans la bouteille placée à bouteille placée au soleil l’intérieur à l’ombre (°C) (°C) 0 10 20 30 Exploitation : - Quelle conclusion peut-on e tirer ? - Un élève peut-il interpréter le résultat obtenu ? Cette expérience montre qu’une surface noire absorbe la chaleur du soleil et qu’avec certains matériaux (matériaux isolants et verre) on peut faire un « piège » pour l’énergie solaire. Il existe d’autres techniques pour capter l’énergie du soleil. Par exemple, on peut concentrer l’énergie du soleil en un point. On peut aussi la transformer en électricité grâce à des cellules photovoltaïques.

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 Centrales électriques (tiré du cahier ARIENA 1, 2, 3… énergies !) « Retrouve le nom de chaque centrale ». Centrale thermique (à charbon, pétrole ou gaz) Centrale hydroélectrique Centrale nucléaire Centrale géothermique Eoliennes Panneaux solaires photovoltaïques

 Si ça tourne, ça brille … (tiré du cahier ARIENA 1, 2, 3… énergies !) Objectif : Comprendre la formation de l’électricité Principe : Expérimenter la production de l’électricité à partir d’un vélo et de sa dynamo

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 Fabrique de l’électricité ! (séance CREAQ) Objectif : Comprendre la formation de l’électricité Principe : Produire de l’électricité Demander : « Connaissez-vous aujourd’hui les différentes techniques pour produire de l’électricité ? »

L’électricité existe à l’état naturel : la ……………. (foudre) Mais ce n’est qu’en 1800 que l’Italien ………………………. (Volta) découvre le moyen de produire un courant électrique : c’est la 1ère pile électrique. Quelques années plus tard, le physicien Anglais ……………………………. (Faraday) donna le principe du moteur électrique : la génératrice. Mais il faut attendre la fin du XIXème siècle pour que se répande, en Europe et aux Etats-Unis, cette énergie produite dans des centrales …………………………………… (thermiques) à charbon, puis à fuel (pétrole) puis utilisant la force de l’eau : les centrales …………………… ………... (hydauliques) Enfin, les centrales ………………………………. (nucléaires) ont fait leur apparition ; elles utilisent de l’uranium.

En France, …...% de l’électricité est produite dans des centrales nucléaires, 12% avec la force de ……. et ……..% avec des énergies fossiles. Après l’énumération des sources naturelles et des différentes centrales, expliquer qu’il y a, aujourd’hui, 2 « façons » de fabriquer de l’électricité : - par le biais d’une génératrice - par le biais de cellules photovoltaïques 1 - Une génératrice c’est : - une turbine qui tourne grâce à la force de ………… (eau), de la ……………(vapeur). ou du ………. .(vent)

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d’un alternateur composé d’un …………….……(aimant) tournant le rotor et d’une partie fixe faite de plusieurs …………….………(bobines) de cuivre : le stator.

Turbine/alternateur/distribution Fabrication d’un alternateur : Remettre aux élèves ce mode d’emploi : Fabrique une bobine : Prends le fil de cuivre et le bouchon en liège. Laisse pendre environ 15 centimètres de fil, puis enroule le autour du bouchon en faisant bien attention de toujours l’enrouler dans le même sens. Fais environ 100 tours autour du bouchon. Puis, laisse de nouveau 15 centimètres de fil. Gratte les 2 fils qui pendent sur 2 cm pour enlever le vernis isolant protecteur. Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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Raccorde les 2 fils aux cordons munis de pinces crocodiles. Teste avec le multimètre si tu arrives à fabriquer de l’électricité : - Place l’aimant devant la bobine. Observe le multimètre. Que se passe-t-il ? - Déplace l’aimant de haut en bas, à environ 1 centimètre devant la bobine, sans interruption pendant quelques secondes. Observe le multimètre et note ce qui se passe. - Fais osciller l’aimant sans interruption en dessous de la bobine. Note ce qui se passe. Refais la même expérience : - en utilisant 2 aimants - en augmentant la vitesse du mouvement d’oscillation de l’aimant - en quadruplant la taille de la bobine (soit 400 tours) Résultats Quand l’aimant est posé devant la bobine : ……………………(rien ne se passe) Quand on oscille l’aimant devant la bobine : ………………….. (on fabrique de l’électricité) Quand on oscille l’aimant dessous la bobine : ………………… (rien ne se passe) Explications L’aimant est un champ magnétique. La bobine, c’est du fil qui conduit (transporte) l’électricité. Le mouvement de l’aimant, c’est la force mécanique. Fabriquer de l’électricité revient à produire une force magnétique sur un aimant placé face à une bobine. Si les enfants veulent en savoir plus et comprendre ce qui se passe entre l’aimant et la bobine, voir explications en images sur www.edf.fr/html/ecole_energie

(source : CREAQ)

2- Utilisation de cellules photovoltaïques : En connectant de petites cellules photovoltaïques sur un multimètre, les enfants s’apercevront vite que ce matériel produit de l’électricité. Plusieurs protocoles pourront être testés : rapprocher le capteur de la fenêtre, le mettre dans le noir, …

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Cellule photovoltaïque = fine couche de silicium, minerai traité chimiquement et ayant la propriété de capter les cellules lumineuses du soleil (les photons) et de les transformer en énergie électrique + des fils conducteurs

 Distribution de l’électricité « Comment transporte-t-on l’énergie produite dans les centrales électriques jusqu’à ton logement ? » La distribution d’électricité se fait par des …………(câbles) suspendus à des…………(pylônes) métalliques et des …………(poteaux) en béton ou en métal munis d’isolateurs en céramique ou en verre. On peut ainsi toucher un pylône sans danger. Certaines lignes sont …………….(enterrées) pour ne pas dénaturer le paysage.

Complément : une partie de l’énergie est perdue par les fils électriques quand on la transporte sur de longues distances.

● Fabriquer une pile www.crdpmontpellier.fr/cd66/map66/pages/activites_scientifiques/electricite_usage_montage/la_pile.htm

 La transformation des énergies primaires : (tiré de « l’énergie de notre planète bleue » ORCADES actualisé par le CREAQ) A – Définition de l’énergie primaire : énergie brute extraite nécessitant une transformation avant d’être consommée par l’utilisateur final. « Cite les énergies primaires que tu connais ». Pétrole, gaz, charbon, uranium, bois, énergie hydraulique, énergie solaire, énergie éolienne, énergie marémotrice, biomasse, …

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B – Répartir les élèves en 5 groupes : chaque groupe complètera une chaîne horizontale de transformation (et rédigera un texte d’explication). Un élève de chaque groupe vient présenter les différentes étapes de la chaîne qu’il a étudiée et e donne une explication orale à l’ensemble de la classe. Si cette activité est trop complexe pour certains élèves, on pourra faciliter leur travail en remplissant quelques cases à l’avance. « Suis sur le schéma ci-joint les différentes étapes de la transformation du charbon. Le charbon est extrait du sous-sol. Ensuite, il est acheminé vers une centrale thermique où il est brûlé, pour fournir de la chaleur. Celle-ci actionne une turbine, qui entraîne un générateur d’électricité (il y a conversion de l’énergie thermique en électricité). L’électricité ainsi produite est transportée par un réseau de conducteurs électriques jusqu‘au consommateur. Cette énergie alimente, par exemple, un petit moteur (énergie utile) qui permet au CD d’être lu, décodé, amplifié et converti en son par les enceintes, pour que tu puisses écouter la musique.»

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Corrigé ENERGIE PRIMAIRE Charbon Pétrole brut Uranium Gaz naturel Energie éolienne Energie hydraulique

CENTRE DE PRODUCTION Centrale thermique Raffinerie

ENERGIE DELIVREE électricité

EXEMPLES

ENERGIE UTILE

SERVICE RENDU musique

Lecteur CD

essence

Automobile

Centrale nucléaire Station de traitement de gaz Aérogénérateu r (éolienne produisant de l’électricité) Centrale hydroélectrique

électricité

Réfrigérateur

Gaz liquéfié

Cuisinière

Puissance motrice Puissance motrice Production de froid chaleur

Conservation des aliments cuisson

électricité

lampe

rayonnement

éclairage

électricité

radiateur

chaleur

chauffage

déplacement

● Impacts environnementaux (Cycle 2) Entoure ce qui est mauvais pour l’environnement

(source : CIELE)

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(Cycle 3) Réécris les termes suivants dans les bonnes étiquettes : pluies acides

gaz toxiques

gaz à effet de serre

(source : ORCADES et CREAQ)

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5- COMMENT MESURE-T-ON L’ÉNERGIE ? ● Expériences à mener avec un wattmètre (à emprunter au CREAQ)

● Lire un compteur électrique (séance CREAQ) Faire mener l’enquête aux élèves à l’école et/ou chez eux (attention certains enfants n’auront pas accès à leur compteur car habitat collectif) afin de : - repérer le type de compteur

mécanique

numérique

- relever la consommation

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● Fabriquer un thermomètre [Cycles 2 et 3] http://www.lamap.fr/?Page_Id=6&Element_Id=204&DomainScienceType_Id=13&ThemeType_Id= 3

6 - SOURCES ÉNERGÉTIQUES ET ÉQUIPEMENTS POUR S’ÉCLAIRER ● L’Histoire de l’éclairage De petits exposés peuvent être demandé aux enfants quant à l’Histoire de l’éclairage. (cf. partie « en savoir + » chapitre )

● Combien d'énergie consommes-tu à l'école ? Préparation Regardez avec les élèves le chiffre inscrit sur une ampoule : exemple 60 Watt. C'est la puissance électrique nécessaire pour allumer une ampoule. Si l'ampoule est allumée pendant une heure, la consommation électrique sera : 1 heure x 60 Watt = 60 Watt-heure puis 2 heures x 60 Watt = 120 Watt-heure et ainsi de suite… Exercices de mesure 1) Comptez l'ensemble des tubes d'éclairage de l'école 2) Regardez la puissance d'un tube en demandant au personnel d'entretien de vous en prêter un. Généralement, ils sont de 35 Watts. 3) Multipliez 35 Watt par le nombre de tubes de l'école = " Total de Watt " 4) Multipliez le nombre d'heures passées en classe dans la journée par le " total de Watt " pour connaître la consommation d'électricité de l'école par journée et seulement pour l'éclairage. Faites la même chose pour connaître la consommation dans votre classe. Exemple 100 tubes x 35 Watt=3 500 Watt au total

3 500 Watt x 60 heures de classe=21 000 Watt-heure ou 21 kiloWatt-heure

● Mesurer l’éclairement de la salle de classe (séance CREAQ) « A l’aide d’un luxmètre (à emprunter au CREAQ) et de l’échelle ci-dessous, mesure si sans éclairage artificiel, la salle de classe est suffisamment éclairée pour que chaque élève puisse travailler correctement ». Valeurs indicatives de la densité de lumière

Escalier, caves, greniers Garages, couloirs, cellier Cuisine, salle de jeux, salon, salle à manger, local de travaux domestiques, salle de détente Manger, travaux de cuisine et de loisir, travaux de secrétariat et de laboratoire Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

30 lux 60 lux 250 lux 500 lux

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Hall d’entrée, salle d’eau, salle de bains, 720 lux chambre d’enfant, cellier Lire, écrire, travaux manuels, devoirs, 750 lux bricolage, dessins, maquillage Architecture, travaux précis, contrôle exact, 7000 lux différencier les couleurs

7- SOURCES ÉNERGÉTIQUES ET ÉQUIPEMENTS POUR CHAUFFER OU RAFRAÎCHIR NOS HABITATIONS  Enquêtes « Interroge des personnes âgées et demande leur comment leur logement était chauffé dans leur enfance et à l’époque de leurs parents et grands-parents. » « Demande à tes parents ou au gardien de ton immeuble de te montrer et de t’expliquer comment ton logement est chauffé l’hiver et rafraîchi l’été ».  Rafraîchir la classe ! Une bassine, une serviette éponge et un ventilateur cela suffit pour improviser un rafraîchissement par évaporation.

(source : « fraîcheur sans clim’ »)

Il suffit de remplir la bassine d’eau, d’y tremper la serviette, de la poser sur un séchoir d’intérieur ou sur le dossier d’une chaise et de laisser sa partie inférieure baigner dans l’eau. Le ventilateur, placé devant, provoquera une évaporation rapide de l’eau et donc un rafraîchissement. Il faudra évidemment remouiller la serviette de temps en temps. NB : la méthode du drap mouillé étendu devant la fenêtre ouverte ou devant un ventilateur fait aussi ses preuves. Pour remouiller le drap on peut projeter de l’eau avec une bouteille ou un pulvérisateur de jardin. Le drap peut être remplacé par une couverture qui absorbera davantage l’eau ou une ou deux serviettes de bain.

Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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8 - SOURCES ÉNERGÉTIQUES ET ÉQUIPEMENTS POUR CHAUFFER NOTRE EAU SANITAIRE ● Le principe du cumulus électrique (séance CREAQ) 1 – Demander aux enfants d’enquêter chez eux pour savoir comment leur eau chaude sanitaire est chauffée. Faire l’enquête à l’école aussi (au niveau de la restauration scolaire notamment) Classer les résultats en 2 colonnes : ceux qui chauffent leur eau avec du gaz et ceux qui chauffent avec de l’électricité. Cette dernière colonne est, en général, la plus importante. 2 – Mini-cumulus électrique : pour reproduire ce qui se passe à l’intérieur d’un ballon électrique, il suffit de prendre une résistance électrique domestique et réchauffer un volume d’eau,

ou d’utiliser et d’étudier le principe d’une bouilloire électrique. Il sera nécessaire de compléter la séance avec une séance sur l’isolation (cf. ci-après) afin de faire comprendre aux enfants que les ballons sont isolés pour conserver l’eau chaude le plus longtemps possible.

Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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cumulus électrique

[Pour expliquer le principe des chaudières gaz (instantanées ou à accumulation), vous pouvez employer un petit réchaud à gaz pour approcher ce type de combustible.]

Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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9 - SOURCES ÉNERGÉTIQUES ET ÉQUIPEMENTS POUR FAIRE ASSURER L’ENTRETIEN ET LA CUISINE, POUR ÉCOUTER DE LA MUSIQUE, REGARDER LA TÉLÉVISION, SURFER SUR INTERNET, … ● L’Histoire des équipements De petits exposés peuvent être demandé aux enfants. (cf. partie « en savoir + » chapitre ) ● Combien nos appareils consomment-ils ? (wattmètre à emprunter au CREAQ)

10- PERFORMANCE ÉNERGÉTIQUE • A-t-on besoin de beaucoup d’énergie ? (séance CREAQ) Coche ce que l’on utilisait :

machine à laver

Au temps de mes arrières-grands-parents ❍

aujourd’hui ❍

lave-vaisselle

❍

lampe halogène

❍

voiture

❍

avion

❍

Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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usines

❍

incinérateur de déchets

❍

8  Les énergies fossiles en question (tiré du cahier ARIENA 1, 2, 3… énergies !)

Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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 Du fossile au renouvelable (tiré du cahier ARIENA 1, 2, 3… énergies !)

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 Energies à venir (tiré du cahier ARIENA 1, 2, 3… énergies !)

 Expériences des livrets «L’habitat » et « L’efficacité énergétique » du dossier « L’expérience ôte le doute » d’ENERGIES SOLAIRES DEVELOPPEMENT ● Les ampoules (matériel à emprunter au CREAQ) Une ampoule halogène, une ampoule à incandescence et une ampoule basse consommation reliées chacune à un compteur permet d’apprendre à les reconnaître et comparer leur consommation.

(source : CREAQ) Allumez les trois ampoules ensemble et laissez les fonctionner pendant 30 minutes. Ensuite relevez la consommation de chaque lampe.

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L’ampoule n°1 est une ampoule ………………………………………………… L’ampoule n°2 est une ampoule ………………………………………………… . L’ampoule n°3 est une ampoule …………………………………………………………. ou …………… ………………………………………… . Consommation de l’ampoule n°1 : ……………………..Watts Consommation de l’ampoule n°2 : …………………….Watts Consommation de l’ampoule n°2 : …………………….Watts Quelle ampoule consomme le moins ? ……………………………………. ● L’isolation (séance CREAQ) On peut isoler une maison par : - …………l’intérieur………………………………ou -……………l’extérieur…………………………………….. Expérience d’isolation par l’extérieur On entoure et on recouvre une boîte de conserve avec un isolant (laine de verre ou mieux laine de mouton par exemple) et on laisse à l’air libre la seconde. On remplie ces boites avec de l’eau de la même température et on vient relever la température dans celles-ci tous les quart d’heure durant une heure.

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Durée

Aucun isolant

Avec isolant

0 minute 15 minutes 30 minutes 45 minutes 60 minutes

NB : On peut procéder également à une expérience de ce type derrière un simple vitrage, un double-vitrage ou une vitre équipée d’un film adhésif anti-chaleur (type Climalux ®)

 Expérience effet de serre (cf. dossier ECOMOBILITE) ● Chauffe-eau solaire (séance outils solaire) Si vous exposez une bassine remplie d'eau au soleil, la température de l'eau va augmenter....un peu. Mais avec quelques astuces vous pouvez chauffer l'eau à des températures beaucoup plus élevées. Un capteur solaire pour un chauffe-eau domestique utilise les mêmes astuces. Penser à une bassine remplie d'eau exposée au soleil : - Une grande partie du rayonnement solaire sera réfléchi par la surface de l'eau. Néanmoins, la température de l'eau va augmenter. - Avec l'augmentation de la température, une partie de la chaleur dans l'eau sera dissipée dans l'air et à travers les parois de la bassine.

Astuce Placer une feuille de couleur sombre sur la surface de l'eau afin d'absorber le rayonnement solaire (le noir absorbe la chaleur, le blanc la réfléchie): - La température de l'eau au contact avec la surface sombre et chaude va augmenter encore plus. - Avec l'augmentation de la température, une partie de la chaleur dans l'eau sera dissipée dans l'air et à travers les parois de la bassine.

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Astuce 2 Isoler les parois de la bassine : - L'isolation thermique va réduire les déperditions de chaleur à travers les parois de la bassine. - La température de l'eau au contact avec la surface chaude va augmenter encore plus. - Une partie de la chaleur dans l'eau sera dissipée dans l'air par rayonnement.

Astuce 3 Couvrir la bassine avec une matière transparente : - La couverture transparente va laisser passer le rayonnement solaire mais elle va empêcher le rayonnement thermique de l'eau chaude de sortir. Ce phénomène s'appelle l'effet de serre. - Les déperditions thermiques seront fortement réduites et l'eau pourrait devenir très chaude.

Expériences pratiques Cette expérience simple montre comment le soleil peut servir pour chauffer de l'eau et démontrer l'importance de l'effet de serre

1. Le matériel nécessaire pour l'expérience : - Un petit sac poubelle en plastique noir, - Un carton ordinaire (dimensions du carton utilisé : 24 x 20 x 14 cm) - Un morceau de polystyrène expansé (ou autre matière isolante) au fond du carton, - Un carreau de verre (ou de plastique) plus grand que le carton, - Un thermomètre avec possibilité de monter jusqu'à 70°C 2. La première expérience - Verser un litre d'eau dans le sac poubelle (le volume d'eau peut être plus ou moins important, mais il vaut mieux connaître la quantité utilisée pour l'expérience) - Fermer le sac autour du thermomètre et l'attacher avec du ruban adhésif en laissant très peu d'air à l'intérieur (probablement, il faudrait découper une partie du sac pour ne pas gêner la lecture du Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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thermomètre), - Placer le sac rempli d'eau sur la matière isolante à l'intérieur du carton. - Noter les variations de température quand l'ensemble est exposé au soleil (la température de l'eau dans le verre peut être comparée avec la température de l'eau dans le sac noir).

3. L'effet de serre - Placer le carreau de verre sur le carton, - Noter les variations de température de l'eau dans le sac noir (et éventuellement dans le verre), - Établir l'importance de l'effet de serre. 4. La température de stagnation C'est la température de l'eau dans le capteur (le sac noir) quand les gains dus au rayonnement solaire sont équilibrés par les déperditions de chaleur à travers les parois. Dans cette expérience la température de stagnation était de 68°C. Cette expérience montre le principe d'un capteur utilisé pour un chauffe-eau solaire. Le sac noir rempli d'eau est remplacé par un récipient à travers lequel l'eau chauffée par le soleil peut circuler afin de chauffer l'eau sanitaire dans un ballon de stockage.

● Fabriquer un four solaire : Matériel : - 1 caisse en polystyrène (type caisse de poissonnerie) - du papier aluminium - 1 barquette alimentaire en aluminium (plat cuisiné) Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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- 1 plaque de verre de la taille de la barquette alimentaire - 1 plaque de verre de la taille de la caisse en polystyrène - du soleil ! Préparation : 1 - Placez la feuille d'aluminium de façon à ce que la feuille recouvre entièrement la caisse de polystyrène. 2 - Placez la barquette alimentaire en aluminium au centre de la caisse et y mettre un aliment, comme un œuf frais. 3 - Repositionnez le papier d'aluminium de la caisse de façon à former une pyramide inversé. 4 - Recouvrir la barquette de la plaque de verre, ainsi que la caisse en polystyrène.

Utilisation : Placez le tout sur un terrain dégagé en plein soleil, orienté vers celui-ci et en n'oubliant pas de modifier sa position toute les dix minutes. Surveillez la cuisson et bon appétit. Principe : Les infrarouges des rayons du soleil sont concentrés vers l'aliment, aidés par la propriété de réflexion du papier aluminium. De cette façon, la chaleur augmente dans le "four " et chauffe l'aliment ... mais ça prend plus de temps qu'un four traditionnel.

+ Expo CUB sur ENR et chauffe-eau solaire à emprunter au CREAQ ● L’énergie éolienne (séance CREAQ) Le dieu des vents fut vénéré dans plusieurs civilisations. Dans la mythologie grecque, son nom était ………………

L'énergie éolienne, c'est l'énergie du vent. Mais d'où viennent les vents ? (écris ou dessine)

Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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Expérience dilatation de l’air

NB : pour plus de rapidité ou si eau chaude indisponible, réaliser l’expérience en chauffant directement un récipient en verre avec un petit butagaz Expérience « l’air chaud monte » Placer un serpentin en papier accroché à un fil au-dessus d’une source de chaleur (une ampoule à incandescence de 100 watts par exemple) et attendre quelques minutes. Résultat: Le serpentin tournera sur lui-même Cause: L'ampoule réchauffe l'air. L'air chaud monte et fait tourner le serpentin.

De l'action du soleil. Il chauffe la terre et l'air qui se trouve près de la surface. L'air se dilate, devient plus léger et monte. En montant, il crée une "aspiration" au niveau du sol et de l'air froid vient le remplacer. Plus haut, l'air se refroidit puis redescend. La mongolfière en est un bel exemple. Celle-ci est une boule d'air chaud qui monte. [Les enfants se poseront alors la question suivante : Si l'air chaud monte, alors pourquoi fait-il si froid dans de hautes altitudes? La réponse est bien simple. L'air chaud, en montant, se refroidit.] Le vent, c’est de l’air en mouvement.

Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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Si la Terre ne tournait pas... Les pôles reçoivent moins d'énergie que les régions ……………………… Expérience

(source : Univ Lyon)

Aux pôles, les rayons solaires effleurent la surface, alors qu'à l'équateur les rayons frappent la surface presque perpendiculairement. Le sol est plus chaud à l'équateur. L'air au-dessus de l'équateur est réchauffé par le sol et devient donc plus chaud que l'air qui se trouve au-dessus des ……………….. Si la Terre ne tournait pas, il y aurait donc une circulation d'air qui irait des pôles vers l'équateur près du sol et de l'équateur vers les pôles en altitude. Cette circulation aurait pour effet d'envoyer de l'air plus ……………………. vers l'équateur et de l'air plus ………………….. vers les pôles. Mais la Terre tourne sur elle-même, ce qui complique un peu les choses ...

La force de Coriolis La rotation de la terre fait dévier le vent vers l'est dans l'hémisphère nord et vers l’ouest dans l’hémisphère sud.

Petites video sur le site http://galileo.cyberscol.qc.ca/intermet/vent/p_vent2_corio.htm pour mieux comprendre le phénomène de Coriolis. A mettre en application si vous le pouvez.

Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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Fortes tempêtes De violentes tempêtes accompagnées de tourbillons et de pluies peuvent prendre naissance audessus des mers équatoriales. Ces vents se produisent lorsque de grosses masses d'air chauds rencontrent de grosses masses d'air froid. Ces tempêtes prennent des noms différents en fonction des lieux où elles se forment. Essaie de les retrouver. Cyclones  Ouragans  Typhons 

 au dessus de l'Atlantique  dans l'océan Indien  dans le Pacifique

Les mesures du vent On décrit un vent par sa direction et sa vitesse.  La direction du vent est la direction d'où le vent souffle. Un vent du sud signifie que l'air se déplace du sud vers le nord tandis qu'un vent du nord souffle du nord vers le sud. L'instrument qui sert à déterminer la direction du vent est nommé :  girouette  pirouette  cacahuète  La vitesse du vent peut être exprimée par différentes unités: Mètre par seconde (m/s) Kilomètre par heure (km/h) Noeud (Kt) L'instrument qui sert à mesurer la vitesse du vent est nommé :  ventomètre

 anémomètre

 thermomètre

Si on n’a pas d’anémomètre on peut regarder l’échelle de Beaufort (cf. ci-dessous) LE SAVAIS TU?  Dans l'Antarctique la vitesse du vent peut atteindre 320 km/h.  Le record de vitesse du vent au niveau du sol est de 371 km/h.  Le premier bulletin météorologique a été diffusé en Grande-Bretagne en 1936.

L’utilisation de l’énergie éolienne L'énergie éolienne est utilisée depuis très longtemps. Les voiliers, les moulins à vents sont utilisés depuis l'antiquité. Dans les deux cas l'énergie est directement convertie en mouvement : pour pomper de l'eau ou moudre le grain par exemple. énergie mécanique → énergie …………cinétique………

Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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Aujourd'hui, l'énergie éolienne est aussi convertie en électricité par un générateur. énergie mécanique → énergie ……….électrique………………

Le défaut principal de cette énergie est son intermittence. Parfois il y a du vent, parfois pas et parfois trop !

Trouve ses qualités : - ….. Elle est inépuisable (ou renouvelable) ……. - ….. Elle est non polluante……… - ………Elle est facile à captée /utilisée…..

Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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L’échelle de Beaufort Effets produits Hauteur Effets sur la mer des produits par le vagues vent (m)

Vitesse (km/h)

Vitesse (noeuds)

Vent calme Mer calme

La mer est comme un Calme, la fumée miroir 0 s'élève verticalement.

0à1

0 à 0,54

Brise très légère Mer ridée

La direction du Rides comme des vent est révélée écailles de poisson par le sens de la 0,1 fumée, mais non par la girouette.

1à5

0,54 à 2,7

Brise légère Mer ridée

On sent le vent sur Vagues courtes qui ne la figure. La déferlent pas girouette est mise 0,2 - 0,3 en mouvement. Les feuilles bougent.

5 à 11

2,7 à 5,9

Petite brise Mer belle

Feuilles et petites Très petites vagues branches constamment agitées. Le vent déploie les drapeaux légers.

11 à 19

5.9 à 10,2

Jolie brise Mer peu agitée

Soulève la Petites vagues, les sont poussière et les moutons 1 – 1,5 papiers, fait nombreux mouvoir les petites branches.

19 à 28

10,2 à 1 5

Bonne brise Mer agitée

Les arbustes en feuilles balancent. Des vaguelettes se forment sur les lacs ou étangs.

Vagues modérées, nombreux moutons, 2 – 2,5 petites vagues sur les eaux intérieures

28 à 38

15 à 2 0,5

Vent frais Mer forte

Les grandes branches bougent. Les fils électriques bougent. L'usage des parapluies devient difficile.

Des lames commencent à se former, les crêtes d'écume blanche sont 3 - 4 plus étendues

38 à 50

20,5 à 27

Grand vent Mer très forte

L'écume blanche Les arbres entiers provenant des lames sont agités. Il est déferlantes commence 4 – 5,5 pénible de marcher à être soufflée en contre le vent. traînées

50 à 61

27 à 33

Coup de vent Mer très forte

Brise les branches arbres.

62 à 74

33 à 40

Fort coup de vent Mer grosse

Dommages aux constructions légères, cheminées et tuiles emportées.

75 à 88

40 à 47,5

Tempête Mer très grosse

Arbres déracinés. Très grosses lames, la est blanche, 9 – 12,5 Graves dégâts aux mer constructions. visibilité réduite

89 à 102

47,5 à 55

Violente Tempête Mer très grosse

Lames exceptionnellement 11,5 - 16 Ravages étendus. haute, visibilité très réduite

103 à 117

55 à 63

Ouragan Mer énorme

Destructions considérables.

+ 118

+ 64

Degré de Appellations l'échelle

0,6 -1

petites Tourbillons d'embruns des qui se détachent des 5,5 – 7,5 crêtes des lames Grosses épaisses d'écume, réduite embruns

lames, traînées visibilité 7 - 10 par les

L'air est plein d'écume et d'embruns, la visibilité est nulle + 14

Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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● Construire une mini-éolienne

Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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ASTUCE : Récupérer des générateurs de ventilateurs d’ordinateurs en fin de vie plutôt que d’en acheter

(source : CREAQ) Maquette en cours d’élaboration … manque les habitations !

 Expériences du livret «L’électricité renouvelable » du dossier « L’expérience ôte le doute » d’ENERGIES SOLAIRES DEVELOPPEMENT ● L’habitat économe (séance CREAQ) LOCALISATION Quelle est la face de la maison la plus ensoleillée en hiver ? Le sud Que faut-il faire pour profiter au maximum de cette lumière ? Il faut que cette face soit la plus grande possible ZONAGE THERMIQUE Replace les pièces de la maison au bon endroit Chambre 1 - Chambre 2 - Chambre 3 - Salle de bains - Véranda (Serre) - Cuisine - Garage Séjour - Entrée

Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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Rez de chaussée

Étage Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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Garage

Entrée

Ch am br

Cuisine

Séjour

Ch am br

Serre

Rez de chaussée

SDB

Ch am br

Serre Étage

Il faut positionner les pièces de vie diurne au SUD Il faut positionner les espaces tampons au NORD

Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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VEGETATION Pourquoi la végétation est importante à prendre en compte ? La végétation à feuilles caduques située au Sud permet en été un ombrage pour éviter les surchauffes. La chute des feuilles à l’automne permet de laisser passer la lumière ISOLATION Pourquoi isole-t-on ?

En été, l’isolation fait barrière à la chaleur et au rayonnement extérieur ( limite les surchauffes ). En hiver, elle préserve la chaleur à l’intérieur APPORT SOLAIRE Comment pouvons-nous profiter de la lumière naturelle ? De larges baies vitrées apportent une quantité importante de lumière en hiver. Mais attention aux surchauffes l’été, prévoir des protections solaires.

Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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Dessine les rayons solaires en été et en hiver. Rajoute des protections solaires.

ETE HIVER

(Source : creaq)

Fiche sensibilisation à l'écoconstruction : « l'énergie »

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Fiche Ecoconstruction : L'

EAU

1 - L'EAU MATIERE INCOMPARABLE ET ELEMENT INDISPENSABLE.............................................4 En savoir +..............................................................................................................................4 Idées de séances..................................................................................................................13

2- CAPTAGE ET DISTRIBUTION

En savoir +............................................................................................................................16 Idées de séances .............................................................................................................38

3- USAGES et CONSOMMATION..............................................................................................51

En savoir +............................................................................................................................51 Idées de séances..................................................................................................................56

4- BON USAGE ET MAITRISE DE NOS CONSOMMATIONS..........................................................60

En savoir +............................................................................................................................60 Idées de séances..................................................................................................................75

NB : l’assainissement et les principes d’épuration sont développés dans le dossier ECOCONSOMMATION dans le chapitre « produits d’entretien » la notion de bassin versant, le fonctionnement des milieux humides dans le dossier ECOSYSTEME la consommation d’eau à travers la consommation de biens (agriculture, industrie) dans le dossier ECOCONSOMMATION les enjeux mondiaux, les phénomènes d’iniquité et les comportements à développer dans le dossier ECOCITOYENNETE

Avec le concours financier de

Avec le concours de

Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

1- L'EAU MATIERE INCOMPARABLE ET ELEMENT INDISPENSABLE En savoir + LES PROPRIETES DE L'EAU L’eau est amorphe : Elle n’a pas de forme précise. Elle prend celle du récipient qui la contient. Seule exception : la goutte d’eau. Posée sur une surface, elle est ronde. Plus la surface sur laquelle se forme la goutte d'eau est plate, plus la goutte est grande. Elle peut atteindre 4 mm ! L’eau est transparente : Observée en petite quantité, l’eau est incolore et transparente. Dans l’océan, quand son épaisseur est importante, elle devient bleue. Elle perçoit la lumière du soleil, en absorbe les rayons rouges et ne renvoie que les bleus. L’eau change d’état selon la température : En dessous de 0 degré, l’eau se change en cristaux plus ou moins durs (glace ou neige). Portée à ébullition (l’eau bout à 100 degrés), l’eau s’évapore et devient de la vapeur d’eau. Un peu de chimie : La formule chimique de l’eau s’écrit H2O. Une molécule d’eau se compose de 1 atome d’oxygène. Cette formule a été découverte à la fin du XVIIIe siècle par les savants Cavendish et Lavoisier. L’eau est donc un élément qui provient de la liaison dans certaines conditions de température et de pression, de deux atomes d’hydrogène et d’un atome d’oxygène. L’eau travaille : L’eau est une source d’énergie. Les moulins à eau utilisent la force de l’eau. En coulant, la rivière pousse les aubes d’une roue. La roue qui tourne actionne deux énormes pierres plates à l’intérieur du moulin. Autrefois, ces moulins servaient à moudre le blé pour faire de la farine. De nos jours, la force de l’eau est utilisée pour produire de l’électricité grâce à des centrales hydroélectriques. La tension de surface : Cette tension de surface est assez forte pour supporter le poids de certains insectes. L’araignée d’eau (ou gerris) étend ses pattes pour répartir son poids sur un maximum de surface. H2O, la molécule d'eau Rappelons que la molécule est le plus petit fragment "possible" d'un corps donné. Elle conserve donc toutes les propriétés physiques et chimiques de celui-ci. Ainsi, en ce qui concerne l'eau, atteint-on par divisions successives ce "grain" ultime : la molécule d'eau. Celle-ci a une dimension de l'ordre de 0,0000000001 mètre, soit 0,00000001 cm. La molécule n'est pas une boule. Sa forme ressemble à une tête de Mickey. Les deux petites "boules" sont des atomes d'hydrogène, la plus grosse est un atome d'oxygène. Ces atomes sont liés entre eux par des forces électrostatiques importantes.

(Source : CNRS)

La structure de la molécule d'eau Ce n'est que tardivement que la composition de l'eau fut découverte par le physicien anglais Cavendish, Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

à la fin du XVIIIème siècle. Cavendish réussit à démontrer que l'eau était formée d'hydrogène et d'oxygène. A la même époque, en France, Lavoisier réussissait l'opération inverse : faire de l'eau à partir de ces deux éléments. Chacun sait aujourd'hui que la molécule d'eau est composée de deux atomes d'hydrogène qui entourent un atome d'oxygène. La formule chimique de l'eau est donc H2O. Chaque molécule d’eau possède deux pôles chargés électriquement : un pôle chargé positivement du côté des atomes d’hydrogène et un pôle chargé négativement du côté des atomes d’oxygène. Dans une molécule d’eau, les deux atomes d’hydrogène et l’atome d’oxygène complètent leurs couches d’électrons en mettant ceux-ci en commun. Chaque atome d’hydrogène, avec un électron seulement en orbite autour de son noyau, a besoin d’un électron supplémentaire pour atteindre un état stable. L’atome d’oxygène avec ses six électrons sur la couche externe, en a besoin de deux autres pour compléter celle-ci. Lorsque ces trois atomes instables mettent en commun leurs électrons, ils forment une molécule d’eau stable. La liaison hydrogène Chaque goutte d’eau contient plusieurs milliards de molécules d’eau, reliées les unes aux autres par leurs pôles, chargés électriquement : un pôle chargé négativement (l’atome d’oxygène) et un pôle chargé positivement (les atomes d’hydrogène). En présence les unes des autres, les molécules vont se comporter comme de petits aimants : leurs pôles électriques positifs et négatifs s’attirent réciproquement et les molécules se rapprochent afin que chaque atome d’hydrogène (positif) de l’une se place près de l’oxygène (négatif) d’une voisine. Les molécules d’eau sont alors liées par ce que l’on appelle une liaison hydrogène, cette liaison étant assurée par les atomes d’hydrogène. Ainsi, l’eau n’est pas un liquide ordinaire : au sein d’une même masse d’eau, la plupart des molécules sont liées entre elles en une sorte de réseau sans cesse changeant et modulable d’une fraction de seconde à l’autre. En effet, si l’union à l’intérieur même d’une molécule, est très stable, il n’est est pas de même en ce qui concerne les liens entre les molécules. Ces dernières sont à la fois très proches et très libres, elles se lient entre elles et se défont tout aussi rapidement, elles "roulent" les unes sur les autres, changeant sans cesse leur ordonnancement. Cette liaison hydrogène est donc plus faible que celle qui soude entre eux les trois atomes de la molécule, mais cependant suffisamment forte pour expliquer les propriétés exceptionnelles de l’eau. Dans l’eau, les molécules H20 ont une telle attirance électrique les unes pour les autres qu’il arrive qu’un atome d’hydrogène de l’une soit capté par l’atome d’oxygène de l’autre. Cet échange transforme les deux molécules H2O de départ en H3O et OH ; le nombre d’atomes et de charges électriques + et – n’est plus le même de chaque côté : d’un côté on trouve OH- et de l’autre H3O+. Ces molécules modifiées s’appellent des ions et leurs propriétés s’annulent : l’eau est électriquement neutre. Propriétés chimiques de l'eau L'eau est une substance qui a une forte propension à dissoudre d'autres éléments. De ce fait, elle peut attaquer les parois d'un récipient qui la contient, sculpter des paysages. Elle peut aussi dissoudre des gaz présents dans l'air comme le gaz carbonique ou l'oxygène (oxygène dissous). Par exemple, l'eau contenue dans le corps humain sert de support à la multitude de réactions et d'échanges qui sont nécessaires à la vie. L'eau vraiment pure n'existe pas. La définition même de l'eau pure diffère suivant les usages que l'on veut en faire. Ainsi, un buveur d'eau n'aura pas les mêmes critères d'appréciation qu'un chimiste sur la qualité de l'eau. Le premier voudra une eau débarrassée des germes mais pas des sels minéraux sans laquelle elle serait imbuvable. Le second cherchera avant tout à la débarrasser de ses cations et de ses anions, mais ne se préoccupera pas, en revanche, de la présence de matières organiques. La première opération chimique réalisable avec l'eau est sa dissociation en protons H + et en ions hydroxyles OH-. La répartition entre les deux se mesure avec le pH (potentiel hydrogène). L'échelle va de 0 à 14 : plus on se rapproche de 0, plus l'eau est acide, plus on se rapproche de 14, plus elle est basique. L'eau est neutre lorsque son pH est à 7. L'eau joue un rôle très important dans toutes les réactions chimiques qui impliquent des matières chargées électriquement. Outre ses qualités chimiques propres, l'eau est un excellent véhicule, notamment pour les agents agressifs comme les acides ou le gaz carbonique. Le gaz carbonique, dans l'eau, se transforme en un acide faible qui, par la suite dissout, entre autres, le calcaire. Cependant, une élévation de température ou une aération de l'eau reprécipite le calcaire sous forme de tartre. De la même façon, l'eau des océans régule la teneur en gaz carbonique de l'atmosphère. Rq : L’eau pure est rarement présente dans le milieu naturel. En effet, la molécule d’eau peut dissoudre Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

et entraîner de multiples éléments comme les sucres et les sels minéraux (calcium, magnésium, sodium, potassium, …) essentiels à la vie végétale. Elle peut dissoudre également des substances toxiques comme le plomb, les nitrates, les pesticides … qui la polluent. Propriétés physiques de l'eau En dehors de ses propriétés chimiques, l'eau a aussi de nombreuses propriétés physiques assez particulières. Le principe de Pascal L'eau ne peut pas se comprimer, ni augmenter de volume, c'est le principe de Pascal. Si on lui fait subir une pression, elle va retransmettre cette pression subie. Or la pression d'une masse liquide est la même sur tous ses points d'application. C'est sur la base de ce principe que fonctionnent des appareils tels que les presses hydrauliques ou les systèmes de freinage hydrauliques. Le principe d'Archimède Une autre de ses propriétés est expliquée par le principe d'Archimède, qui peut s'énoncer ainsi : "Tout corps plongé dans un liquide subit une poussée vers le haut équivalente au poids du liquide qu'il déplace". Ce principe se fonde sur la réalité de la pression hydrostatique : la masse d'un corps est neutralisée par une poussée hydrostatique vers le haut. La poussée hydrostatique est toujours égale au poids de l'eau déplacée par le corps. Si le corps est plus dense que l'eau, il coule; s'il est moins dense, il flotte; si sa densité est la même, le corps reste flottant à n'importe quelle profondeur. L'application la plus courante de cette propriété est la flottaison des bateaux assurant les transports maritimes et fluviaux. Autres propriétés Une des propriétés physiques les plus particulières de l'eau est que, lorsqu'elle gèle dans les lacs, les rivières..., elle ne commence pas à geler par le fond mais par la surface. Ceci est dû au fait que la glace est plus légère que l'eau. En effet, l'eau augmente de volume en se solidifiant, sa densité va donc être moindre. La densité est le rapport de la masse par rapport au volume : − densité de la glace : 0,920 g/cm3 − densité de l'eau : 0, 997 g/ cm3. Ainsi, la glace va flotter à la surface de l'eau. On peut observer ce phénomène simplement en mettant des glaçons dans un verre d'eau, on constatera que les glaçons remontent automatiquement vers la surface. Le coefficient de compressibilité isotherme est petit mais cependant suffisant pour abaisser le niveau des mers de 40 mètres. En conséquence lorsqu'il y a de grandes décompressions atmosphériques, liées à des tempêtes, le niveau des mers remonte. La tension superficielle est aussi très élevée, ce qui permet à l'eau de s'insérer partout, dans les crevasses, les rochers... et ainsi, lorsqu'elle gèle, de faire éclater les rochers. L'eau tient une part importante dans le modelage de nos paysages. Propriétés thermodynamiques de l'eau Les propriétés thermodynamiques de l'eau sont très utilisées dans la vie courante. L'eau, un fournisseur d'énergie  Les propriétés thermodynamiques de l'eau ont commencé à être utilisées de façon empirique bien avant d'être démontrées de façon scientifique. L'énergie mécanique fournie par l'eau a été utilisée pour faire tourner les roues à eau, les moulins... Puis on va se servir de l'énergie fournie par les propriétés thermiques de l'eau. Ainsi la machine à vapeur, créée par Watt en 1769, utilise l'énergie fournie par la transformation vapeur en eau, sous l'action combinée de la chaleur et de la pression. Les premiers trains à vapeur utilisaient ce système. Les variations de température de l'eau  L'eau change d'état à une température qui dépend de la pression. L'eau se solidifie à 0 °C et devient vapeur à 100 °C. Cependant, la pression peut modifier ce rapport. Ainsi en haut de l'Everest, l'eau bout à 72 °C, la température d'ébullition décroissant avec la pression. C'est également ce qui permet aux patineurs de glisser sur la glace. En réalité, ils glissent sur une fine pellicule d'eau formée sous la pression du patin. Cette fine pellicule se solidifie immédiatement après le passage du patin. En revanche, l'eau peut rester liquide à des températures inférieures à celles auxquelles elle gèle habituellement, jusqu'à - 40 °C : c'est ce que l'on appelle le phénomène de "surfusion". Ceci est dû au Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

fait qu'il faut souvent un petit corps solide ou une bactérie pour commencer ce processus de solidification. C'est ce procédé qui est appliqué pour la fabrication de la neige artificielle dans les stations de sports d'hiver. L'eau, un très bon conducteur  L'eau est également un conducteur, propriété souvent utilisée, notamment pour le transport d'énergie. Par exemple, l'eau a une très bonne conductivité thermique, à peu près quatre fois supérieure à celle des autres liquides. La principale application de cette propriété est domestique, c'est le chauffage central. L'eau est un mauvais conducteur électrique lorsqu'elle est pure, mais lorsqu'elle est minéralisée, qu'elle contient des sels dissous, elle devient conductrice de l'électricité. C'est pour cette raison que l'installation de prises électriques dans les salles de bain est strictement réglementée en raison des risques d'électrocution que cela peut provoquer. La chaleur spécifique de l'eau est une autre de ses propriétés. L'eau peut emmagasiner de grandes quantités d'énergie, et peut ainsi fortement influer sur les écarts de température terrestre. C'est pour cela que les climats dits "continentaux" connaissent des écarts de température bien plus importants que les climats océaniques, ces derniers étant adoucis par l'influence des océans. Les trois états de l'eau L'eau existe sous ses trois états dans la nature: état gazeux (vapeur d'eau dans l'atmosphère), état liquide (eaux souterraines, rivières, lacs), état solide (glaciers, calotte glacière). L'eau, sous l'action conjuguée de la chaleur (du soleil) et de la pression (atmosphérique), change d'état, passant de celui de vapeur à l'état solide ou liquide. Lorsque l'eau s’évapore elle se retrouve dans l'atmosphère sous son état gazeux: la vapeur d'eau. La vapeur d'eau, en s'élevant dans l'atmosphère se refroidit et se liquéfie: C'est la condensation. Cette condensation est à l'origine de la formation des nuages qui sont un amoncellement de fines gouttelettes. Lorsque les gouttelettes s'agglomèrent les unes aux autres, leur poids augmente et tombent sous forme de précipitation: pluie. L'eau contenue dans les nuages peut se solidifier (solidification) et retomber sur terre sous sa forme solide: la grêle. Note: Lorsque l'eau passe de l'état de vapeur à l'état solide elle se transforme en neige. NB : Le brouillard est composé de fines gouttelettes d'eau. Ce n'est pas de la vapeur d'eau. La vapeur d'eau ne peut pas se voir. L'état de vapeur (état gazeux)  Le phénomène d'évaporation de l'eau, c'est à dire le passage de l'eau de l'état liquide à l'état de vapeur est très important. L'eau, en se transformant en vapeur, passe à l'état gazeux qui est celui du désordre maximal des molécules, ces dernières sont tellement agitées que les forces d'attraction terrestre s'exercent de façon beaucoup moins forte. Ce phénomène se produit à partir des plans d'eau, des sols humides, mais aussi dans ce qu'on appelle l'évapotranspiration, par l'intermédiaire de l'extraction racinaire de l'eau du sol et ensuite par la transpiration de cette eau par les feuilles des plantes. L'eau évaporée va transiter dans l'atmosphère sous forme de vapeur invisible où elle reste pendant huit jours en moyenne. Puis l'eau va former des nuages qui vont retomber en pluie sur les continents et les océans. Le cycle de l'eau dans l'atmosphère sous forme de vapeur est assez court mais cependant vital car c'est la vapeur d'eau qui est à l'origine des 520 km3 de précipitations que ce soit sous la forme de pluie, de neige ou de grêle, qui alimentent les réserves d'eau douce. Par rapport à la masse totale de l'hydrosphère, la vapeur d'eau ne représente qu'une toute petite quantité puisqu'elle est égale à 0,001 % de la totalité de l'eau. L'état liquide  C'est la forme de l'eau la plus répandue sur Terre. Il y a d'une part l'eau douce qui représente seulement 2,8 % de l'eau totale du globe. Dans ce faible pourcentage, les glaces polaires représentent 2,15 %, les eaux souterraines 0,63 %, les eaux de surface (lacs, fleuves et rivières) seulement 0,019 %. Reste 0,001 % pour l'atmosphère. L'eau douce contenue dans les glaciers est cependant très difficilement accessible à l'homme. Le reste, c'est à dire l'eau salée, est contenu dans les mers et des océans. Ces derniers représentent 90 % de l'hydrosphère et couvrent plus de 71 % de la surface terrestre. L'état solide  Une partie des 2,8 % d'eau douce, soit un volume de 30 100 000 km3, est stockée sous forme de glaciers ou sous forme de neige, soit 2,15 % de l'eau sur terre. En fonction de l'altitude et de la température, les précipitations se font sous forme de neige ou de pluie. La neige est seulement un stockage temporaire appelé à disparaître lors du redoux. Lorsque la température remonte, soit la neige retourne directement vers l'atmosphère par évaporation, c'est de la Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

sublimation, soit la fonte lente du manteau neigeux va permettre à l'eau de s'infiltrer dans le sol ou de ruisseler vers les rivières. Les glaciers représentent actuellement 10 % des terres émergées, ils sont surtout présents aux pôles. Les calottes glaciaires des pôles Nord et Sud sont les plus grands réservoirs d'eau douce de la planète. Les glaciers sont alimentés en surface par la neige. Ils ne sont pas immobiles mais s'écoulent lentement, emportés par leur propre poids, vers l'aval. Suivant le type de glaciers, leur vitesse de déplacement peut atteindre un mètre par jour ou par an. La masse des glaciers est très importante et, s'ils devaient fondre, le niveau des mers remonterait de près de deux cent mètres. De l’état liquide à l’état gazeux Quand l'eau passe de l'état liquide à l'état gazeux c'est la vaporisation ou évaporation. L'eau à l'état liquide passe à l'état gazeux par une ébullition. Le contraire de ce phénomène s'appelle la condensation ou liquéfaction. L'eau à l'état gazeux passe à l'état liquide par un refroidissement. De l’état solide à l’état liquide Quand l'eau passe de l'état solide à l'état liquide c'est la fusion ou fonte. L'eau à l'état solide passe à l'état liquide par un réchauffement. Le contraire de ce phénomène s'appelle la solidification. L'eau à l'état liquide passe à l'état solide par un refroidissement. De l’état solide à l’état gazeux Quand l'eau passe de l'état solide à l'état gazeux, c'est la sublimation. L'eau à l'état solide passe à l'état gazeux par un réchauffement. Le contraire de ce phénomène s'appelle la condensation en solide. L'eau à l'état gazeux passe à l'état liquide par un refroidissement. Quand l'eau passe d'un état à un autre cela s'appelle un changement d'état.

(Source : http://www.sagep.fr)

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L'EAU C'EST LA VIE

« Eau … tu n’es pas nécessaire à la vie : tu es la vie » Antoine de Saint-Exupéry Ecrivain, aviateur (1900-1944)

Indispensable à la vie et aux activités humaines, l’eau est notre bien le plus précieux. À l’origine de la vie sur la Terre, l’eau encore appelée source de vie devient de plus en plus précieuse et mérite bien actuellement son surnom d’« or bleu ». L'eau dans l'univers L'eau peut se former spontanément à partir de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène, mais seulement sous certaines conditions : − des quantités suffisantes d'oxygène et d'hydrogène ; − une température pas trop élevée (pas plus de 2 000 à 3 000 °C) ; − un rayonnement ultraviolet pas trop important. Or, ces conditions sont difficiles à réunir. En particulier, l'univers comporte 90 % d'hydrogène contre "seulement" 0,1 % d'oxygène. En l'état actuel de nos connaissances, la Terre est la seule planète du système solaire comprenant de l'eau liquide. Nous vivons donc bien sur la planète de l'eau... qui est aussi la planète de la vie. De l'univers au monde de l'eau Pour la quasi-totalité de la communauté scientifique, l'univers est né il y a quelque 15 milliards d'années, d'une extraordinaire explosion. Après ce Big Bang, un formidable chaos provoque nuages de gaz et de poussières. Et, à partir de l'un deux, la Terre se forme... Cette "apparition" date de 4,6 milliards d'années... C'est alors une grosse boule chaude d'aspect lunaire... Une météorite frappe ensuite de plein fouet la planète et crée en sa surface l'océan primitif. Cette première forme d'eau donne naissance, il y a 3,5 milliards d'années, aux premières formes de vie. Un scénario qui confère donc déjà à la Terre un caractère unique dans le système solaire. L'eau enfouie à l'intérieur du globe jaillit des volcans sous forme de vapeur. Puis la Terre se refroidit. La vapeur, en se condensant, provoque des pluies diluviennes qui ruissellent - se chargeant au passage de sels minéraux. Cette eau salée forme des océans. Pendant ce temps-là, au sein de l'atmosphère, les pluies et la vapeur constituent la première réserve d'eau douce. Celle-là même que nous puisons encore aujourd'hui... La vie dans l’eau Dans l’eau des océans, des petits éléments se sont rapprochés pour former les premières cellules. A partir de ces cellules, se sont développées les bactéries. Certaines bactéries se sont rassemblées en colonies pour former les éponges. Des algues bleues ont vu le jour. Elles ont fabriqué de l’oxygène. Nous leur devons l’air que nous respirons aujourd’hui. De nouveaux êtres sont apparus comme les coraux, les méduses, les vers, les poissons et les étoiles de mer. Puis sont venus les oursins et les poissons. Au début, les poissons n’avaient pas de mâchoires. Petit à petit, ils ont développé des mâchoires, des branchies et des nageoires. La sortie des eaux : Certains poissons ont développé des sacs d’air appelés poumons qui leur permettaient de respirer hors de l’eau. En utilisant leurs nageoires de devant, ils ont rampé hors de l’eau pour vivre sur terre. Ce sont les amphibiens qui peuvent vivre dans l’eau et hors de l’eau. Nos crocodiles actuels leur ressemblent. Nos grenouilles, crapauds et tritons en sont les lointains descendants. L'eau sur la planète La quantité d’eau présente sur Terre est considérable et notre planète est la mieux lotie du système solaire. L'eau recouvre 72 % des 509 millions de km2 de la surface du globe. On estime son volume à environ 1400 000 000 km3 soit 1 400 000 000 000 000 000 000 litres (1 km3 = 1 000 000 000 m3 = 1 000 milliards de litres). Ce qui représente un cube de plus de 1000 km de côté. Ce volume d'eau est stable. L’eau joue un rôle majeur dans les différents climats de la planète.

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L’eau chez les êtres vivants 400 millions d’années ont passé depuis la colonisation de la terre ferme par nos très lointains ancêtres et nous dépendons toujours de l’eau ! L'eau est à l'origine de la vie sur Terre... elle est indispensable à la survie des êtres vivants. Elle a, entre autre, depuis longtemps, façonné notre environnement et directement influencé le mode de vie des hommes. L’eau représente 55 à 75 % du poids du corps. Il suffit d’un manque de 1 à 2 % d’eau pour que se déclenche la soif. Lorsque ce manque en eau atteint 15 %, l’homme est en danger de mort. Au sein de notre organisme, la molécule transporte des ions et des protéines, ou intervient dans des réactions chimiques qui permettent à la cellule de fabriquer son énergie. Nos yeux sont entretenus par les larmes, les spermatozoïdes nagent jusqu’à l’ovule, … Avant sa naissance, l’embryon humain passe par une phase « aquatique » en baignant dans le liquide amniotique. A 3 jours, il est constitué de 97 % d’eau. L’eau joue un rôle primordial dans la régulation de la température interne de l’homme. L’ensemble des transformations chimiques réalisées dans le corps humain produit de la chaleur. Comme dans un moteur de voiture, notre organisme utilise une des propriétés de l’eau : sa capacité à absorber une grande quantité de chaleur. Le sang, chargé en eau, transport à la surface du corps l'excédent de calories, libéré à l’extérieur grâce à la transpiration. Sans ce mécanisme, un homme au repos augmenterait sa température de 2°C par heure ! L’eau permet l’élimination des déchets par l’urine et la sueur. Chaque jour, un flux constant de 1800l de sang (contenant 80% d’eau) est filtré par les reins : on mesure ainsi toute l’importance de boire de l’eau régulièrement. Tiraillés par la soif dès que la quantité d’eau diminue dans l’organisme, nous buvons. Plus de 35 000 litres au cours d’une vie … que nous passerons 106 jours complets à éliminer (à titre de comparaison, aller à l’école jusqu’à 16 ans ne prend que 450 jours de 24 h). Il faut donc avoir les reins solides. Chaque jour, ces derniers filtrent 12 fois l’eau libre de l’organisme (celle qui ne fait pas partie des cellules). Une grosse panne des reins et l’eau s’accumule sous forme d’œdème dans un membre, ou pire, dans le cerveau, plongeant son propriétaire dans le coma. [Boire 2 litres par jour représente près de 50 000 litres pour une personne au cours de sa vie]. Chez l’homme, la matière vivante est produite, par chimiosynthèse, grâce à une énergie d’origine chimique puisée dans la nourriture. Les végétaux, eux, utilisent l’énergie lumineuse : c’est la photosynthèse, processus dans lequel l’eau apparaît comme une véritable matière première. Les pigments végétaux captent le rayonnement solaire. Le plus fréquent, qui donne leur couleur verte aux plantes, est appelé « chlorophylle ». Cette énergie solaire permet la dissociation des atomes composant les molécules d’eau et de gaz carbonique afin de fabriquer de nouvelles molécules, dont le dioxygène et certains sucres. Ces derniers serviront à la fabrication de la matière végétale. L’oxygène de l’eau recyclé par les végétaux terrestres et marins permet la respiration de tous les organismes vivants. L’eau représente 65 % du poids d’un adulte (soit 50 l pour un homme de 70 kg), 80% du poids d’un poisson, 95% de celui d’une laitue, 60% de celui de la viande, 75% de celui d’un œuf, 97 % de celui d’une méduse. La survie de 50% des espèces d’oiseaux qui vivent ou traversent le territoire métropolitain

dépend du maintien des zones humides continentales. 30% des espèces végétales menacées en France sont associées à ces milieux.

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LE CYCLE DE L’EAU ET SES RESERVOIRS L'eau recouvre donc les trois quarts de la surface de notre planète. On la trouve partout, et sous de multiples formes : pluie, cours d'eau, mers, océans, lacs, nappes souterraines, vapeur, nuages, glaces... sans oublier toute l'eau contenue dans le sol et la végétation. Tous ces éléments participent à ce que l'on appelle "le cycle de l'eau". En effet, depuis qu'elle est apparue sur Terre, il y a quelques 4 milliards d'années, la quantité d'eau présente sur la planète, évaluée au total à 1 400 millions de km3, n'a pas changé. C'est toujours le même volume d'eau qui ne cesse de se transformer, passant par les différents états de vapeur, eau liquide et glace, pour perpétuer le cycle éternel de l'eau. Cependant, 97,2 % de cette eau est salée. L’eau douce (dont la salinité est inférieure à 3g/l) ne représente donc que 2,8 % de l’hydrosphère, dont les ¾ sont prisonniers des glaces aux deux pôles soit environ 2 % du volume total. Donc seule une petite fraction de cette quantité d’eau est disponible pour les activités humaines : les eaux souterraines 0,8 % et les eaux de surface (lacs, fleuves et rivières) 0,02 %. Reste 0,001 % pour l'atmosphère.

Les réserves d’eau de la planète Océans : ~ 1320 millions de km³ (97,2%) Calottes glaciaires et glaciers : ~ 25 millions de km³ (1,8 %) Eaux souterraines : ~ 13 millions de km³ (0,9 %) Lacs et rivières : ~127 000 km³ (0,02%) Faune, flore et humidité du sol : ~ 66 500 km³ (0,0079%) Atmosphère : ~ 13 000 km³ (0, 001%)

Petit lexique - Un fleuve est un cours d'eau qui se jette dans la mer alors qu'une rivière aboutit à une autre rivière ou à un fleuve. En France, il existe près de 550 000 kilomètres de cours d'eau (d'une largeur supérieure à 1 mètre). Les cinq grands fleuves sont la Loire, le Rhône, la Seine, la Garonne et le Rhin. Les cours d'eau sont des éléments très importants de la vie économique. Une partie d'entre eux sont navigables et servent au transport de marchandises. De nombreuses activités se servent de l'eau des rivières : eau d'irrigation pour l'agriculture, eau de refroidissement pour l'industrie, bassins pour la pisciculture, etc. En France, 40 % de l'eau potable provient des rivières. Ces activités occasionnent de multiples sources de pollution. - Les nappes souterraines sont des réserves naturelles d’eau de pluie situées sous la Terre à plusieurs dizaines, voire centaines de mètres de profondeurs. Une nappe n’est ni un lac, ni une rivière sous la terre. C’est une eau en mouvement dans une roche poreuse (sable, gravier) ou fissurée (granit, calcaire). Lorsqu'il pleut, une partie de l'eau s'infiltre dans le sol. Si le sous-sol est constitué de sable ou d'une roche poreuse, l'eau peut pénétrer dans tous les interstices et les fissures de la roche, comme dans une éponge. Dans une roche compacte, l’eau peut tout de même circuler le long des fractures. L'eau dissout Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

parfois la roche, comme le calcaire, et peut alors former, au cours d'un lent processus, des cavités de grande taille, voire des rivières ou des lacs souterrains. L'eau qui pénètre dans le sous-sol est parfois arrêtée par une roche imperméable, comme l'argile. Elle s'accumule alors au-dessus de la couche argileuse et constitue une nappe d'eau souterraine. Le niveau supérieur de cette nappe, ou niveau piézométrique, varie selon les précipitations, le débit des sources et la présence éventuelle de forages. Parfois, il existe des nappes superposées, séparées par des couches imperméables. La nappe la plus proche de la surface est appelée nappe phréatique. Ces réservoirs d'eau peuvent être gigantesques, s'étendant sur des dizaines de kilomètres et contenant plusieurs milliards de m3 d'eau. D'autres sont de petite taille et les prélèvements doivent être limités afin de ne pas les épuiser. Certaines nappes profondes sont constituées d'eau qui s'est infiltrée il y a des millions d'années, mais ne sont plus aujourd'hui alimentées par la pluie : ce sont des nappes fossiles. Elles ne sont pas considérées comme renouvelables, du moins à l’échelle humaine. Sous Paris, la nappe des Sables-verts de l’Albien à 30 000 ans d’âge et c’est aussi notre cas en Gironde (cf. chapitre suivant). Certaines roches constituent un filtre très efficace et fournissent ainsi une eau de bonne qualité. Mais si l'eau circule rapidement par de grosses fissures, elle ne peut être filtrée et risque donc d'être polluée. Ainsi, l'eau sortant des massifs calcaires n'est en général pas potable. Cependant, quelle que soit la nature de la roche réservoir, la nappe peut être atteinte par des polluants en provenance de la surface du sol : hydrocarbures, pesticides, engrais. Il est important d'éviter ce type de pollution car l'eau des nappes circule lentement et conserve donc très longtemps ces polluants. Lorsque le relief le permet, l'eau qui circule dans le sous-sol ressort à l'air libre sous forme de source. - Une source est une zone où l’eau souterraine sort de la Terre naturellement. C’est, en fait, le point de sortie à l’air libre d’une eau souterraine. On appelle aussi source la cuve d’eau présente devant le lieu d’émergence de l’eau. Une source est souvent à l’origine d’un cours d’eau. L’eau des sources provenant d’une nappe phréatique est souvent de bonne qualité car elle a été filtrée au cours de son trajet plus ou moins long dans la roche. L’alimentation de la nappe par les eaux de pluie est variable mais comme la vitesse de circulation de l’eau est souvent assez lente, cela régule ces apports irréguliers. Le débit des sources est alors assez constant, sauf en cas de sécheresse prolongée. Certaines sources sont captées juste à l’endroit où elles émergent afin que leur eau ne risque pas d’être polluée après sa sortie de terre. En région calcaire, l’eau circule dans les fissures et dans des cavités creusées dans la roche. C’est l’eau elle-même qui a dissous le calcaire. Elle peut alors former des rivières et même des lacs souterrains. Dans ce type de sous-sol, appelé « karst », l’eau se déplace rapidement. En cas de forte pluie, le débit d’une source peut augmenter brutalement quelques heures après. Comme l’eau n’est pratiquement pas filtrée, elle est facilement atteinte par les pollutions provenant de la surface du sol. - L’eau douce, c’est l’eau des rivières, lacs, nappes souterraines, sources. Contrairement à l’eau de mer, elle n’est pas salée. On peut les consommer toutes les deux après les avoir traitées et analysées afin de les rendre potable mais traiter l’eau de mer en eau potable consomme beaucoup d’énergie et revient très cher. - Les minéraux et les oligo-éléments sont des éléments que l’eau récupère au contact des sols et des roches au cours de son voyage. - Les précipitations : chutes d’eau liquides (pluie) ou solides (grêle, neige) provenant de l’atmosphère. - L’évaporation, c’est lorsque l’eau sous forme liquide se transforme en vapeur par l’action du soleil, de la chaleur et du vent. - L’évapotranspiration, c’est la quantité d’eau évaporée par le sol et la transpiration des plantes, des animaux et des hommes. La moitié de l’eau contenue dans l’atmosphère provient de l’évapotranspiration. - Les nuages : sont des amas de gouttelettes d’eau ou de cristaux de glaces microscopiques. Lorsque la condensation de la vapeur d’eau est importante, les gouttelettes grossissent, s’alourdissent et commencent à tomber. La pluie est une chute de goutte d’eau de 0,5 à 0,6 mm de diamètre. Lorsque le diamètre de ces gouttes est inférieur, on parle de bruine. Quand l’air est très sec, la pluie peut aussi Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

s’évaporer avant d’atteindre le sol. - Le cycle naturel de l’eau : L’eau effectue sur la terre un long voyage, cycle perpétuel et éternel : c’est toujours la même eau qui circule sans cesse, change de forme mais ne disparaît jamais. Pour alimenter son cycle, l’eau a besoin d’une source d’énergie. C’est le soleil qui la lui fournit. Sa chaleur permet la formation des nuages à partir de l’évaporation des eaux de surface (1000 km3 d’eau s’évaporent quotidiennement des mers et océans), l’évapotranspiration des plantes (1 ha de forêt évapore 20 à 50 tonnes d’eau par jour) et la fonte des glaciers. En altitude, sous l’effet du froid et de la pression atmosphérique, la vapeur se condense en infimes gouttelettes dans les nuages. Poussés par le vent, ils se transforment en précipitations (pluies, neige, grêle). L’eau ruisselle sur les sols imperméables (elle rejoint alors les cours d’eau et les océans) ou s’infiltre dans les terrains perméables, pour former les réserves d’eau souterraine. Le parcours d’une goutte durant ce cycle de l’eau peut durer de quelques jours à plusieurs milliers d’années selon le chemin emprunté. Le temps de résidence de l’eau est en effet lié au réservoir dans lequel elle se trouve : alors que le temps de résidence est de quelques jours dans une rivière, il peut durer de un à 17 ans dans un lac (suivant sa taille), ou encore de 1 600 à 9 700 ans dans un glacier.

L'EAU NE SE FABRIQUE PAS, NE DISPARAIT PAS ET PREND DU TEMPS POUR SE RENOUVELER. Rq : Neuf jours suffisent pour que, confrontée à une chute de température, la vapeur d’eau se condense autour d’une particule (un grain de sel, une poussière), formant une goutte, un flocon, voire un grêlon de 1 kg comme ceux tombés en 1986 au-dessus du Bangladesh. Ces précipitations ont alors 22 % de chances de tomber sur le plancher des vaches qui ne couvre, il est vrai, qu’un tiers de la surface de la Terre. En France, elles représentent 400 000 milliards de litres par an. L’eau peut alors se solidifier au sommet d’un glacier pour 8 000 ans, ruisseler une dizaine de jours sous forme de cours d’eau, ou encore pénétrer dans un sol poreux, alimentant une nappe souterraine. Ainsi, le sous-sol du Sahara contient une nappe si profonde et difficile d’accès que l’eau met 70 000 ans à se renouveler !

Idées de séances ● Mettre en évidence les propriétés de l’eau (source : FRAPNA) - La tension superficielle de l’eau : Remplir un bol d’eau et déposer à la surface une feuille de papier à cigarettes bien à plat. Puis, avec beaucoup de délicatesse poser une aiguille à coudre sur la feuille. Tapoter la feuille avec un crayon jusqu’à ce que celle-ci s’imbibe d’eau et coule. L’aiguille reste « posée » sur la surface de l’eau ; la surface de l’eau est creusée sous l’aiguille. Avec un peu de doigté, on peut utiliser un trombone et même se passer de la feuille de papier pour réaliser l’expérience. On peut aussi ajouter un à un des graviers dans un verre rempli d’eau à ras bord. L’eau ne déborde pas tout de suite. La surface de l’eau est bombée. Elle semble retenue par une « peau invisible ». - La capillarité : On peut observer ce phénomène en colorant de l’eau et en laissant un buvard ou un morceau de sucre s’imbiber (c’est le « canard » dans la tasse de café). Une autre façon pour comprendre ce qui se passe dans la terre et dans les vaisseaux des plantes consiste à placer un céleri branche dans de l’eau colorée avec l’encre bleue. Les vaisseaux et l’eau qui « monte » dans la plante sont alors visibles. - L’eau est amorphe : c’est l’occasion d’organiser un petit concours : remplir différents récipients de formes assez différentes (verre, bol, bocal, bouteille) d’une même quantité d’eau et demander aux enfants de classer suivant leur « impression » les quantités d’eau, de la plus petite à la plus grande. Poursuivre avec d’autres illusions d’optique. - Soluble ou insoluble ? Observer que certains solides « fondent » et certains liquides se diluent dans l’eau (sucre, gros sel, savon, sirop, vinaigre, encre, peinture à l’eau, …) tandis que d’autres ne sont pas solubles (sable, limaille de fer, huile, peinture à l’huile, …) Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

● L’eau, une ressource rare … (séance CREAQ) Objectif : Appréhender la quantité d’eau disponible pour nos besoins « Imagine un tonneau contenant toute l’eau de notre planète ! Relie avec des flèches les différents réservoirs d’eau de la planète aux bonnes parties et colorie les parties que nous pouvons utiliser pour notre consommation. »

rivières et lacs (0,1 %) glace (2%) mers et océans (97%) eaux souterraines (0,9%)

NB : L’expérience peut se réaliser concrètement en prévoyant des contenants de différents volumes pour bien matérialiser la faible quantité à notre disposition. ● Créer un mini-cycle de l’eau On peut créer un mini-cycle de l’eau en recouvrant d’un film plastique un saladier dans lequel on aura mis un peu d’eau et installé un petit bol vide au centre. En mettant le saladier au soleil, la chaleur évapore l’eau qui se condense sur le film plastique. Un poids léger (galet) sur le film permettra à l’eau condensée de s’écouler vers le centre du saladier et de tomber « en pluie » dans le bol. ● L’eau nécessaire à la vie - Comparer les résultats de germinations de lentilles, pois chiches, conduite avec ou sans eau. - Mettre en évidence que des fruits, légumes, feuilles, … contiennent de l’eau en les plaçant dans une poche plastique transparente que l’on laisse au soleil. Au bout d’un quart d’heure, les produits flétrissent et des gouttes d’eau apparaissent sur les parois de la pochette. - Faire le rapprochement avec les fonctions de l’eau dans l’organisme des animaux et des hommes. ● L'eau de mer est salée (Cycle 2) www.lamap.fr Objectifs : Organiser des expériences. Recueillir des données. Analyser les données, en tirer des conclusions. Rechercher des informations. ● Recueillir de l'eau de pluie (Cycle 2) www.lamap.fr Objectifs : − Faire prendre conscience aux élèves que l'eau liquide est présente partout autour de nous et qu'elle joue des rôles variés. − Leur faire décrire un certain nombre de situations dans lesquelles elle est utilisée. ● Les états de l'eau (Cycle 2) www.lamap.fr Objectif : Module de quatre séquences pour découvrir les trois états de l'eau (liquide, solide, gaz) et repérer un certain nombre de propriétés caractéristiques de ces états (surface horizontale d'un liquide...) et de ces changements d'états ● Qu'est devenue l'eau des flaques qui a disparu dans la cour ? (Cycle 2) www.lamap.fr Objectifs : − Aborder le principe de l'évaporation Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

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Sensibiliser les élèves au fait que la matière sous forme de gaz n’est pas perceptible

● L'évaporation de l'eau (Cycle 2) www.lamap.fr Objectifs conceptuels − identifier vapeur et eau liquide comme deux formes d'une même substance ; − différencier vapeur, buée, fumée, brouillard. Objectifs de démarche − apprendre à étudier quelque chose qu'on ne perçoit pas, − organiser des expériences, − organiser des recueils de données, − identifier des paramètres pertinents. ● Pluie et neige (Cycle 2) www.lamap.fr Objectifs : de connaissance − Avec « du froid » l'eau du robinet peut devenir solide et dure. − Termes scientifiques : solide, liquide, chaud, froid, eau, glace. de démarche − Apprendre à de jeunes enfants à changer de regard face à un phénomène pour passer progressivement d'une vision subjective et affective à une vision rationnelle et objective. Ce changement d'attitude s'inscrit dans le cadre d'une éducation scientifique. de savoir faire − Construire un objet, réaliser des manipulations, dessiner ce que l'on a fait. ● L'évaporation (Cycle 3) www.lamap.fr Objectif : Sensibiliser les élèves à la notion d'évaporation ● La solidification de l'eau (Cycle 3) www.lamap.fr Objectifs : − Avoir compris et retenu : la conservation de la matière dans les changements d'état de l'eau − Savoir que la température de solidification ou de fusion de l'eau est 0° Celsius − Percevoir que le changement d'état est progressif. ● Le cycle de l'eau dans la nature (Cycle 3) www.lamap.fr Objectif : Il s'agit d'intéresser les élèves au cycle de l'eau dans la nature. C'est l'occasion de réinvestir les connaissances relatives aux changements d'état de l'eau abordées au cycle 2, de réaliser des expériences sur l'infiltration de l'eau dans les sols, et de s'interroger sur les besoins en eau des végétaux. Ce module (de moins de dix séances) est découpé en 3 séquences qui peuvent se mettre en oeuvre de façon indépendante, et se répartir sur une année scolaire. ● Fiches activités n°1 et 2 et fiches exercices 1, 2, 3 et 5 de la mallette « L’eau en 3 dimensions » de l’Agence de l’Eau Adour Garonne ● Sur la trace des nuages http://cyberechos.creteil.iufm.fr/cyber7/Invitation/nuagec2/nuage.htm

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2 - CAPTAGE ET DISTRIBUTION Ce bien-être que l’eau apporte dans la vie est tellement quotidien et banal que beaucoup ont oublié les temps jadis où aller chercher l’eau, la puiser et la rapporter au foyer était une pénible tâche et un véritable travail, souvent rémunéré. Une situation encore d’actualité dans de nombreux pays … (cf. dossier ECOCITOYENNETE) L’eau, à l’état naturel, sans intervention, n’est presque plus disponible pour l’alimentation humaine. L’eau potable est le résultat de techniques très élaborées pour la produire, la distribuer et l’assainir, ainsi que le fruit du travail de plus de 70 000 hommes et femmes qui en assurent quotidiennement le service.

Avant l’adduction d’eau, Paris comptait plus de 20 000 porteurs d’eau ! Aujourd’hui, on ne dénombre pas moins de 40 000 points de captage en France et plus de 600 000 km de canalisations !!!

En savoir + ● Vos pourrez trouver des informations concernant les sujets suivants : − Qu’est-ce que l’eau potable ? − Le contrôle de la qualité de l’eau − Les ressources et les prélèvements − Les traitements − La structure générale d’un réseau d’eau potable − L’entretien des installations et le maintien de la qualité − Les acteurs de l’eau − La gestion des services des eaux − L’usager et le prix de l‘eau dans le cahier technique n°19 intitulé « l’alimentation en eau potable » réalisé par l’Office International de l’Eau sous la maîtrise d’ouvrage du Syndicat Mixte d’Etudes pour la Gestion de la ressource en Eau de la Gironde (SMEGREG), établissement public de coopération entre la Communauté Urbaine de Bordeaux (CUB) et le Conseil général de la Gironde pour le compte de la Commission Locale de l’Eau du SAGE nappes profondes de Gironde avec le concours de l’Agence de l’Eau Adour-Garonne , nov 2005

Le Pompage de l’eau (sources : Alisée et Cité des Sciences et de l’Industrie)

- La pompe à boulets : Des boulets de caoutchouc sont reliés par une chaîne. Cette chaîne est entraînée par une roue actionnée par une manivelle. La chaîne (dans son mouvement montant) entraîne de l’eau dans un tuyau. A partir d’une certaine vitesse de rotation, l’eau ne retombe pas, elle est « coincée » entre deux boulets. Les pompes à boulets sont utilisées depuis le XVIe siècle. Autrefois, les boulets étaient des morceaux de tissus noués à la chaîne. Aujourd’hui, cette pompe est encore utilisée dans les régions isolées pour tirer l’eau des puits, car elle est très facile à réparer. - La pompe péristaltique : Deux (ou trois) galets entraînés par une manivelle exercent une pression sur un tuyau de plastique souple. La manivelle entraîne ces galets dans un mouvement de rotation. Cette pompe fonctionne par déformation du tuyau qui emprisonne un petit volume d’eau et le transporte du conduit d’aspiration vers le conduit de refoulement. Cette pompe, d’invention récente (1956), s’inspire des organes tubulaires (en particulier de l’intestin), dont le contenu avance par des contractions musculaires se propageant peu à peu. Le liquide transporté n’est pas en contact avec le mécanisme de Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

la machine. Cette pompe est donc utilisée dans les laboratoires pour déplacer des liquides qui doivent rester propres (sang) ou des liquides dangereux (produits chimiques).

(source : www.cyber.uhp-nancy.fr)

- La vis d’Archimède : La vis est composée d’un tuyau en plastique transparent enroulé autour d’un cylindre incliné et actionné par une manivelle. Cette vis fonctionne en emportant des paquets d’eau. Quand la vis tourne dans le sens des aiguilles d’une montre, la première boucle du tuyau se remplit partiellement d’eau. L’eau coule ensuite dans le bas de la deuxième boucle. A chaque tour, l’eau avance d’une boucle. L’eau traverse successivement toutes les boucles en les remplissant à moitié. Une fois arrivée en haut, elle tombe de façon discontinue dans la fontaine. Le nom de cette machine rappelle que le grec Archimède de Syracuse en a peut-être été l’inventeur il y a 2 000 ans. A l’époque, elle servait à vider les cales des bateaux. Les Romains l’appelaient « coclea » (l’escargot, le colimaçon). Aujourd’hui, elle est utilisée dans les stations d’épuration ou pour transporter du sable, ou pour remplir les silos à grains. Il n’y a pas toujours de tuyau, mais souvent une vis hélicoïdale.

(source : wikipédia)

- La pompe à piston : Le levier actionne un piston qui aspire l’eau dans un cylindre transparent et la refoule vers la fontaine. Un système à deux soupapes permet d’aspirer l’eau dans le cylindre de la pompe. Quand le piston monte, il provoque une dépression, le clapet du bas s’ouvre et l’eau est aspirée par le conduit d’aspiration. Quand le piston descend, il fait pression sur l’eau emprisonnée dans le cylindre, le clapet du haut s’ouvre, celui du bas se ferme, l’eau passe alors dans le conduit de refoulement et est entraînée vers la fontaine. La pompe à piston ou « pompe à bras » est d’origine grecque (IIIe siècle avant J.C.). Elle avait une seule soupape. La pompe à deux soupapes est apparue au XVIe siècle. Autrefois, il n’y avait pas de robinet dans les maisons et on allait chercher « l’eau à la pompe ». Cette pompe est encore utilisée aujourd’hui car elle peut monter l’eau plus haut qu’une noria ou qu’une vis d’Archimède.

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(source : Wikipédia)

- La saquiya : La saquiya ou roue à chaîne est constituée d’une chaîne sans fin verticale entraînée par un cabestan. La force est transmise à la roue par un engrenage à angle droit, ce qui permet de la multiplier, et de remonter de l’eau jusqu’à une hauteur de 2,40 m. les godets se remplissent successivement en suivant le mouvement de la chaîne. Ils entraînent l’eau à un niveau supérieur. Elle est déversée dans une gouttière puis une conduite vers des cultures grâce à des canaux d’irrigation. Le débit de cette saquiya est d’environ 100 litres par minute. La saquiya appartient à la famille des norias. La saquiya (en arabe) ou « chaqui » (en Inde) est la plus élaborée des machines à monter l’eau. Elle s’est répandue dès le IIIe siècle avant J.C. partout où une irrigation de grande envergure était nécessaire, car elle pouvait puiser l’eau profondément et avoir un fort débit. Aujourd’hui, elle est encore utilisée dans de nombreux pays (Egypte, Syrie, Maroc, Inde, etc.). Selon les régions, elle est actionnée par des chevaux, des ânes, des bœufs ou des dromadaires.

- L’éolienne de pompage : Sous l'effet du vent, même faible, les nombreuses pales tournent (mouvement rotatif) et, par l'intermédiaire d'une " manivelle ", entraînent un piston (mouvement de va et vient) qui aspire l'eau. Cette technique purement mécanique est très simple et très répandue dans le monde. Sous nos latitudes, la principale application réside dans le puisage d'eau pour abreuver le bétail et irriguer, mais il est possible d'équiper tout puits, en zone relativement dégagée, jusqu'à 40 mètres de profondeur.

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(source : Alisée)

Ressources en France

(sources : CIeau et IFEN)

Le territoire français reçoit en moyenne 440 km³ (440 milliards de m³) de précipitations par an. 60% de ce total s’évaporent, 15% alimentent directement les cours d’eau et 25% s’infiltrent pour reconstituer les réserves souterraines. Le total des écoulements avoisine donc, en France, 180 km³ (180 milliards de m³) par an, dont 100 km³ en ressources souterraines. En France, 60% de l’eau potable distribuée est produite à partir de ressources souterraines et 40 % par les eaux superficielles (rivières, lacs, fleuves, …). Le réseau hydrographique français a une très grande densité. L’ensemble des cours d’eau représente une longueur totale de 270 000 km. Les quatre grands fleuves français (Garonne, Loire, Rhône, Seine) collectent 63% des eaux du territoire. Le reste est assuré par de nombreux bassins côtiers (Adour, Somme, Charente, Var, etc.) ou des affluents de fleuves de pays voisins (Rhin, Escaut). Au-delà du niveau tout à fait satisfaisant des précipitations et de l’écoulement total, la France jouit aussi de très bonnes capacités naturelles de stockage, grâce aux chaînes de montagnes et à d’importants souterrains. Cependant, ces moyennes rassurantes doivent être nuancées par les répartitions régionales et les variations dans le temps. Toutes les régions françaises ne sont pas logées à la même enseigne, selon le niveau et la régularité de leur pluviométrie (qui varie de 0,5 à 2 mètres par an selon les régions), la présence ou non d’aquifères souterrains importants, les niveaux d’écoulement (de 1 à 10) … et celui des prélèvements. Ainsi, par exemple, la Bretagne est connue pour sa faible richesse en ressources souterraines, du fait de son sol granitique. D’où la nécessité, pour cette région, d’avoir recours aux ressources superficielles pour l’essentiel de sa production d’eau potable. Sur le pourtour méditerranéen, le climat est d’une part plus sec et, d’autre part, sujet à de violentes variations de pluviométrie. Dans un grand quart Sud-Ouest du pays, les forts besoins consécutifs à l’augmentation des surfaces irrigables et au développement de la culture du maïs entraînent des risques de sècheresses. En 2004, 33,7 milliards de m3 d'eau ont été prélevés en France métropolitaine pour satisfaire les activités humaines. La répartition des volumes prélevés est très variable selon les usages. La production d’énergie est de loin le secteur qui prélève les plus grandes quantités d’eau. En 2004, 57% des volumes prélevés ont servi à refroidir les centrales. Une grande partie de cette eau (estimée à 93%) est cependant restituée aux cours d’eau après utilisation. À l’inverse, l’irrigation des cultures prélève seulement 15% du volume total, mais n'en restitue qu’une très faible part. L’impact des prélèvements pour l’irrigation est très important car ils ont lieu pour l’essentiel en période d’étiage, c’est-à-dire au moment où le niveau des cours d’eau est le plus bas. Les besoins en eau potable s'élèvent quant à eux à 18% des volumes prélevés. Enfin, le secteur industriel utilise chaque année des quantités d’eau relativement faibles (10% des prélèvements nationaux) et qui baissent régulièrement. Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

Répartition des volumes prélevés par usage en 2004 en milliards de m3 Source : Agences de l'Eau - Ifen, mars 2007.

Origine des ressources en eau prélevées par usage en 2004 En millions de m3 et % Eau potable

Industrie

Irrigation

Énergie

Tous usages

Eaux superficielles

2 275

38%

1 903

58 %

3 886

75%

19 225

~100 %

27 289

81%

Eaux souterraines

3 743

62%

1 383

42%

1 262

25%

~0%

6 425

19%

Total

6 018

100%

3 286

100%

5 148

100%

19 262

100%

33 715

100%

France métropolitaine. Source : Agences de l'Eau - Ifen, 2007.

Prélèvements d'eau pour l'alimentation en eau potable par région en 2004 (En millions de m3)

(Source : Agences de l'Eau - Traitements Ifen, 2007)

En France, on dénombre pas moins de 40 000 points de captage. Ils alimentent quelques 16 000 usines de production d’eau potable à l’aide de 800 000 kilomètres de canalisations. (cf. cahier technique n°19 intitulé « l’alimentation en eau potable)

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D’où vient notre eau du robinet en Gironde ? (Sources : La Commission Locale de l’Eau du SAGE Nappes profondes de Gironde et SMEGREG)

En Gironde, les ressources en eau sont très abondantes. Entre les pluies et les apports par les fleuves et rivières, ce sont en effet 40 milliards de mètres cube d'eau qui se renouvellent chaque année. Mais seule une infime partie de cette eau peut être bue à la source sans traitement. C'est l'eau des nappes souterraines qui chemine très lentement sous nos pieds à grande profondeur. Dans la nappe éocène, c'est une eau de pluie tombée du temps de l'homme de Cro-Magnon et qui a mis 20 000 ans pour arriver sous Bordeaux. Cet âge très important pourrait laisser penser que cette eau est fossile mais il n’en est rien car elle se renouvelle en permanence bien que très lentement. Chaque année en Gironde, pour satisfaire tous nos besoins (alimentation en eau potable, activité agricole, activité industrielle, etc.), ce sont plus de 300 millions de mètres cube d’eau qui sont prélevés dans le milieu naturel, dont la moitié environ dans les nappes profondes.

Les 150 millions de mètres cube prélevés chaque année dans les nappes profondes sont principalement destinés à notre alimentation en eau potable qui dépend presque exclusivement de ces nappes. Cette exploitation intensive des nappes profondes peut les mettre en péril. Dans la CUB ? (www.lacub.com) L’eau que nous consommons dans l’agglomération bordelaise est d’une qualité remarquable. Provenant exclusivement de sources, captages et forages profonds, elle nécessite peu de traitement. Elle fait néanmoins l’objet de contrôles rigoureux. Ainsi, pas moins de 64 paramètres d’analyse sont vérifiés par la DDASS en collaboration avec l’Institut Européen de l’Environnement de Bordeaux (IEEB). 13 châteaux d’eau, 15 réservoirs au sol, plus de 3000 km de canalisations : c’est ce qu’il faut entretenir pour pouvoir distribuer, chaque jour, en moyenne, 160 000 à 170 000 m3 d’eau sur la Communauté Urbaine, qui a concédé depuis 1992 son service de l’eau à Lyonnaise des Eaux. Le parcours de votre eau est suivie 24H/24 par un poste central de télécontrôle " AUSONE " chargé de surveiller la qualité et la sécurité de la production et de l’approvisionnement. −

Les eaux distribuées sur la commune DE BORDEAUX proviennent de sources ou captages profonds qui transitent par les usines de production de Paulin (BORDEAUX), Béquet (VILLENAVE D'ORNON), Cap Roux (MERIGNAC) et par les stations en direct des forages de la Forêt (EYSINES) et des forages d'Amelin, Bourbon, Jourde et Benauge situés sur la commune.

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Les eaux distribuées sur la commune DE SAINT-VINCENT-DE-PAUL proviennent des captages profonds de "Béchade" et "Beauregard", situés sur la commune d'AMBES.

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Les eaux distribuées sur la commune D' AMBARES proviennent de 7 forages profonds captant la nappe de l'éocène (profondeur de 269 m à 335m).

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Différence entre eau minérale et eau de source L’eau de source est une eau « coincée » dans le sol ou dans la roche (d’une montagne par exemple), à plusieurs mètres de profondeur : cela s’appelle une nappe aquifère ou nappe phréatique. Les eaux de pluie s’infiltrent lentement dans le sol et rencontrent des formations géologiques différentes. C’est en traversant ces formations que l’eau va être filtrée (à travers le sable par exemple). Elle va également s’enrichir en sels minéraux dont la nature va dépendre des roches qu’elle aura traversées. L’eau peut mettre de quelques années à plusieurs milliers d’années pour former ces nappes souterraines ! Naturellement filtrées, ces eaux sont pures de toute bactérie et plus ou moins riches en minéraux (en fonction des roches et du temps d’infiltration). Les eaux minérales sont de natures différentes. Elles ne sont pas potables au sens réglementaire (on ne pourrait pas les distribuer au robinet). En effet, elles contiennent des substances minérales en quantités trop importantes pour pouvoir servir de boisson exclusive. Elles font donc l'objet d'autorisations spécifiques, après analyse de leurs effets thérapeutiques. Les eaux minérales présentent souvent des teneurs en magnésium importantes, des teneurs en nitrates généralement faibles. Leur dureté en calcium est très variable. Leur intérêt provient de la présence de substances plus rares comme le fluor ou des oligo-éléments. Le plus souvent les eaux minérales font également l'objet d'une exploitation thermale.

La qualité et le goût de l’eau (sources : CIeau)

L’eau, en France, est le plus contrôlé de tous les produits alimentaires avec de nombreuses analyses tant au niveau des eaux brutes pour vérifier l’état de la ressource avant de la puiser qu’au niveau de la production, dans la phase de traitement sans oublier ceux effectués sur le réseau de distribution. L’eau distribuée et utilisée pour la consommation humaine doit être conforme aux normes de qualité à la sortie des robinets à l’intérieur des locaux. Le propriétaire doit veiller à ce que les installations intérieures ne soient pas susceptibles de dégrader la qualité de l’eau distribuée. Tout responsable de pollution des eaux encourt des poursuites judiciaires et des sanctions financières importantes. Pour protéger le réseau d’eau potable d’un retour d’eau, il est conseillé de s’assurer de la présence d’un clapet anti-retour au niveau du compteur d’eau. Le calcaire dans l’eau potable L’eau de notre robinet provient donc des « eaux brutes » superficielles (rivières, lacs, fleuves, …) ou souterraines. Or, toute eau naturelle contient des sels minéraux, parmi lesquels les bicarbonates de calcium et de magnésium. Ces bicarbonates peuvent, dans certaines conditions, se transformer en carbonates insolubles. Le calcaire, c’est le carbonate de calcium. Les eaux brutes n’ont pas toutes la même composition minérale. Les caractéristiques de l’eau varient beaucoup selon ses origines (eau de surface ou souterraine), selon les régions de France où elle est captée et prélevée. La « dureté de l’eau » constitue l’indicateur de la minéralisation d’une eau, et donc de sa plus ou moins forte teneur en calcaire. La dureté de l’eau est proportionnelle à sa teneur en calcium et magnésium. Elle se calcule en « degrés français » (°F), un « degré français » correspond à 4mg de calcium ou 2,4 mg de magnésium par litre d’eau. La dureté d’une eau dépend de la nature géologique des terrains qu’elle a traversés. Ainsi, un sol crayeux ou calcaire donnera une eau « dure » (Nord, Bassin parisien, Bassin Aquitain), alors qu’un sol granitique ou sablonneux donnera plutôt une eau « douce » (Bretagne, Vosges). En France, on distingue les eaux « douces » (moins de 15°F), « assez dures » (de 15 à 35°F) et « très dures » (plus de 35°F). Une eau dure n’ayant aucune conséquence négative sur la santé, il n’existe donc pas de valeur limite pour la dureté de l’eau. La minéralité de l’eau concourt même à l’apport minéral nécessaire à notre organisme et l’opinion scientifique française estime qu’une teneur raisonnable en sels minéraux de l’eau est favorable à l’équilibre de l’organisme. Certains jugent même que l’eau du robinet peut couvrir de 15 à Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

25 % de nos besoins en calcium. Cependant, une forte teneur en calcaire peut provoquer des désagréments d’utilisation : - entartrage des résistances de chauffage des lave-linge et des lave-vaisselle, des chaudières et des tuyaux d’eau chaude - apparition de dépôts de tartre sur les casseroles, la vaisselle, … - savons et détergents moussent moins bien. Du reste, une eau trop douce peut avoir un certain nombre d’inconvénients : - elle est « agressive » et a un effet corrosif sur les canalisations (présence des métaux de canalisations dans l’eau, fuites, …) - ses facultés de rinçage sont plus limitée et, par exemple, ne permet parfois pas d’éliminer la totalité du savon (risque d’irritation de la peau) Aussi, les sociétés assurant le service de l’eau peuvent être amenées, au niveau du traitement à déminéraliser une eau excessivement dure ou à reminéraliser une eau trop douce. Quelques gestes pour limiter les inconvénients liés à une forte teneur en calcaire de l’eau : - ne pas chauffer l’eau à plus de 55°C - nettoyer carafes et bouilloires avec du gros sel et du vinaigre blanc - bien suivre les conseils des fabricants d’appareils ménagers (http://www.abiolo.com/calcaire-carte-durete-eau%20.htm)

Le chlore dans l’eau potable Le chlore est utilisé comme désinfectant dans le traitement de l’eau potable. C’est actuellement le produit le plus utilisé à cet effet lors de la production de l’eau potable, pour l’élimination des germes pathogènes et la sécurité sanitaire du transport de l’eau. Il empêche en effet la multiplication des germes (bactéries, virus) dans les conduites de distribution d’eau, depuis les usines de traitement jusqu’au robinet des consommateurs. En présence de matières organiques, le chlore se combine pour éliminer ces éléments indésirables. Cette réaction donne naissance à ce que l’on appelle des sous-produits de chloration. Ce sont précisément ces sous-produits de chloration qui peuvent provoquer l’apparition de goûts plus ou moins désagréables, selon la nature et la concentration des matières organiques rencontrées : les consommateurs se plaignent alors de boire une eau au goût de « Javel ». Le goût et l’odeur de chlore n’étant donc pas directement liés à la seule présence du chlore dans l’eau mais aux réactions chimiques du chlore et des composés organiques présents dans l’eau, leur importance n’est donc pas forcément proportionnelle à la teneur en chlore de l’eau. On peut par exemple rencontrer une eau au goût de chlore très prononcé alors qu’elle ne contient que très peu de chlore. Pour éviter ce type de désagréments, il suffit de remplir une carafe d’eau et de la placer, ouverte, dans le bas du réfrigérateur durant une heure. Cette précaution supprimera dans la majeure partie des cas l’essentiel du goût ou de l’odeur de chlore. Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

Même si le chlore n’est pas suspecté d’avoir une incidence sanitaire négative, dans un souci de confort des consommateurs, les pouvoirs publics souhaitent que la teneur en « chlore libre résiduel » reste limitée à 0,1 mg/l (1 goutte de chlore dans 1 000 litres = environ le contenu de 5 baignoires). Les nitrates dans l’eau potable Les nitrates sont des composants naturels du cycle de l’azote, élément indispensable à la vie et, notamment, au développement des plantes. La formule chimique des ions nitrates est NO3, un atome d’azote et trois atomes d’oxygène. Ils sont présents dans le sol à l’état naturel : résidus de la vie des végétaux, des animaux et des hommes, ils sont issus de leur décomposition ou de leurs déjections. Les végétaux assimilent les nitrates présents dans le sol, pour leur croissance. Mais, lorsque cette capacité d’absorption est dépassée ou que les nitrates sont emportés par le ruissellement avant de pénétrer dans le sol, que le cycle biologique naturel est ainsi rompu, les nitrates en excédant rejoignent les ressources d’eau superficielles (rivières, fleuves, lacs, …) par ruissellement ou s’infiltrent dans le sol et menacent les ressources souterraines. Les eaux sont alors polluées par cet excédent de nitrates, qui constituent l’une des causes majeures de la dégradation des eaux naturelles à long terme. En France, les activités agricoles sont les premières responsables des apports excédentaires en nitrates. On considère, en effet, qu’elles contribuent aux deux-tiers des apports en nitrates des eaux superficielles mais 22% viennent des collectivités (agglomérations dont le réseau de collecte des eaux usées est défectueux par exemple) et 11% de l’industrie. A l’origine une trop forte concentration d’élevages et des déjections épandues (Bretagne) et des cultures intensives avec trop fort apport d’engrais azoté (Grand Ouest et Bassin Parisien) La règlementation française limite à 50 mg/litre la teneur maximale en nitrates de l’eau destinée à la consommation humaine. Elle a été fixée en fonction des risques courus par la population la plus vulnérable : les nourrissons et les femmes enceintes (principe de « précaution maximum ».) L’eau ne représente, en moyenne, que 15% des apports en nitrates de l’organisme, alors que 75% proviennent des aliments (charcuterie, conserves de viande et, surtout, légumes). Les nitrates, par eux-mêmes sont peu toxiques. Leur seul effet est diurétique. La toxicité des nitrates ne peut en fait venir que d’une ingestion massive ou de leur transformation en nitrites (NO2) dans l’organisme. Les nitrites peuvent être, pour l’essentiel, à l’origine de deux phénomènes potentiellement pathologiques : la méthémoglobinémie (concernant surtout les nourrissons de moins de 6 mois) et la formation de nitrosamines. L’amélioration de la qualité des ressources par la limitation des pollutions est indispensable … mais longue. Aussi, les professionnels de l’eau utilisent différentes techniques pour que l’eau distribuée soit conforme aux normes : - les dilutions : mélanger une ressource trop chargée en nitrates avec une autre qui n’en contient que très peu - les traitements : la dénitratation (l’eau passe au travers de résines qui fixent les ions nitrates et les remplacent en quantité égale par des ions chlorure ou la dénitrification, traitement biologique qui consiste e des cultures bactériennes consommant les nitrates et libérant de l’azote et de l’oxygène. Les pesticides dans l’eau potable Les pesticides (ou produits phytosanitaires) regroupent tout un ensemble de substances chimiques ayant pour objectif commun de protéger les végétaux contre les organismes nuisibles et de détruire les végétaux indésirables. De ce fait, dans l’alimentation humaine, les risques d’absorption des pesticides proviennent essentiellement (plus de 90%) des fruits et légumes consommés qui gardent la trace des traitements qu’ils ont subis. L’utilisation de produits phytosanitaires est à l’origine des concentrations anormales de pesticides ou de produits apparentés dans l’environnement et, en particulier, dans les ressources en eau. Ils proviennent non seulement de l’utilisation en agriculture mais également d’autres activités : entretien espaces verts par les collectivités locales, désherbage des voies ferrées, accotements des routes et autoroutes par les services publics et entretien des jardins des particuliers. La contamination des ressources en eaux « brutes », utilisées pour la production d’eau potable provient Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

du lessivage des végétaux traités et des sols par la pluie qui ensuite ruisselle dans les eaux de surface et les eaux souterraines dans lesquels l’eau s’infiltre. Les pesticides se divisent en plusieurs catégories. Les herbicides (contre les mauvaises herbes), les insecticides (contre les insectes), les nématicides (contre les vers), les fongicides (contre les « champignons »/maladies), les rodenticides (contre les rongeurs), les acaricides (contre les acariens), les molluscicides (contre les limaces), … Les traitements curatifs, c’est-à-dire la neutralisation des pollutions au cours du cycle de production d’eau potable, sont bien maîtrisés par la profession, en particulier, par l’utilisation de charbons actifs. Mais, doter toutes les stations de traitement de l’eau potable de filières de traitement des pesticides aurait, si les mesures préventives sont insuffisantes, un impact direct et important sur le prix du mètre cube pour le consommateur final. L’eau distribuée en France est un produit sanitairement sûr car les seuils fixés par l’OMS et les normes établies par l’Union Européenne sont extrêmement sévères afin de garantir la santé publique. Mais pour maintenir cette qualité et respecter les normes, la préservation des ressources est une impérieuse nécessité. La solution majeure pour enrayer ce phénomène est la prévention. Les distributeurs d’eau soutiennent cette démarche de prévention et considèrent qu’en amont il y a de nombreuses mesures à prendre : - développer des pratiques agricoles plus raisonnées, ce qui est la tendance actuelle d’un nombre croissant d’agriculteurs, même si beaucoup de chemin reste encore à parcourir ; - modifier les pratiques de désherbage des bordures d’autoroute, des talus et des voies ferrées, qui sont aussi des causes importantes de diffusion des pesticides, mais aussi l’utilisation domestique de ces mêmes produits ; - supprimer l’utilisation de certains pesticides dont on pense que la nocivité peut être préjudiciable à la santé, ou en réglementer plus strictement la vente et l’utilisation ; - faire respecter les périmètres de protection autour des points de captage comme les textes réglementaires le stipulent. Les normes en vigueur en Europe et en France sont jusqu’à 20 fois plus basses que les recommandations de l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS). En effet, la norme française actuelle pour les pesticides se conforme à la directive européenne et limite à 0,1 μg/litre la concentration maximale pour chaque substance et à 0,5 μg/litre la concentration totale en pesticides. Les distributeurs doivent mettre en œuvre, lorsque cela s’avère nécessaire, des procédés permettant de respecter ces normes. On peut ainsi procéder à une dilution ou à une interconnexion, c’est-à-dire s’approvisionner sur un autre réseau de distribution dont l’eau n’est pas affectée par ce dépassement de norme. On peut aussi éliminer les pesticides avec l’utilisation du charbon actif (apport en poudre ou filtration sur charbon en grains (moins onéreux). Les procédés de filtration sur membranes ultrafines (ultrafiltration, nanofiltration, …), utilisés dans certaines usines comme filière de traitement, ont montré leur efficacité pour l’élimination des pesticides mais ces technologies ne sont pas encore très répandues dans les unités de production d’eau potable, notamment du fait de leur nouveauté et de leur coût de mise en place. Le goût de l’eau Etre goûteur d’eau dans un laboratoire de qualité des eaux est l’une des activités les plus surprenantes à l’heure de l’informatique et de la robotisation, mais toutes les études montrent que la sensibilité gustative humaine reste plus fine que l’analyse scientifique. Pour déguster une eau portée à une température de 30°C, les professionnels distinguent : - quatre saveurs fondamentales, amer, sucré, salé, acide, détectées par les papilles gustatives de la langue. - Des odeurs détectées directement par le nez, puis par rétro-olfaction (communication rétronasale entre l’arrière-gorge et le nez). - De sensations comme le brûlant, le râpeux, l’astringent, le pétillant. Goûts, odeurs, sensations, caractérisent la flaveur d’une eau. Pour établir un profil de flaveur, les goûteurs sont capables de décrire goûts et odeurs mais aussi d’en qualifier l’intensité sur une échelle de 0 à 12.

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Le prix de l’eau Une eau sûre, étroitement contrôlée, toujours disponible, 24h/24, à domicile quel que soit l’étage où l’on habite, partout en France … Tels sont les avantages du service de l’eau dans notre pays. C’est pourquoi il vaut mieux parler du prix du service de l’eau que du prix de l’eau. En effet, si la ressource en eau est gratuite à l’état naturel, son traitement pour la rendre potable, son transport pour l’acheminer à domicile, le coût de l’assainissement des eaux usées pour la protection de notre environnement sont les multiples éléments du prix du service de l’eau. [ L’assainissement est une partie du coût du service, parfois relativement récente. La législation française a mis en œuvre le principe « pollueur payeur » pour tous les utilisateurs d’eau, principe selon lequel les consommateurs doivent participer à la protection de la ressource en eau puisqu’ils participent à sa pollution par le rejet de leurs eaux usées. La préservation du futur est dans l’intérêt de tous. ] En moyenne, sur une facture d’eau : - 45 % environ du prix de l’eau est lié à la distribution d’eau potable - 35 % environ concerne la collecte et le traitement des eaux usées - 20 % environ correspond à des redevances et à des taxes dont la TVA. La production et la distribution d’eau potable Livrer 24h/24 à domicile, tout au long de l’année, 6 milliards de m³ d’eau potable à partir d’une matière première de qualité variable nécessite de nombreuses étapes : - construire et faire fonctionner des ouvrages souvent complexes pour puiser l’eau, la traiter afin de la rendre potable et la transporter : stations de pompage, usines de traitement, réservoirs, canalisations nécessaires à son acheminement ; - contrôler la qualité sanitaire de l’eau fournie aux différents points de la chaîne, dans les réservoirs, les châteaux d’eau et les canalisations, jusqu’au compteur ; - entretenir le réseau des canalisations ; - gérer tous les services aux clients : abonnements, relevés de compteurs, factures, demandes de renseignements, conseils, etc. La collecte et la dépollution des eaux usées : l’assainissement Après utilisation de l’eau, il faut collecter et dépolluer les eaux usées avant de les rendre au milieu naturel. C’est une étape importante du service de l’eau car elle conditionne l’avenir et la qualité de nos réserves d’eau. Ce travail de collecte et de dépollution (ou « épuration ») des eaux usées représente toute une chaîne : - la construction, l’entretien et l’exploitation des réseaux de collecte des eaux usées (égouts) - la construction et le fonctionnement des stations d’épuration - l’élimination des produits résiduels après assainissement des eaux (boues, huiles, graisses, etc.) Les redevances et taxes prélevées pour les organismes publics Le troisième élément du prix du service de l’eau se compose de redevances et de taxes prélevées pour le compte d’organisme publics : - La redevance de prélèvement et la redevance de lutte contre la pollution sont reversées à l’Agence de l’Eau du bassin auquel est rattaché géographiquement le consommateur. Facturées à l’utilisateur en fonction de sa consommation, elles permettent aux Agences de l’Eau de financer des prêts ou des subventions aux collectivités locales pour les équipements collectifs des services d’eau et d’assainissement et de participer à la protection des ressources d’eau. - La redevance FNDAE (Fonds National de développement des Adductions d’Eau) sert à financer des travaux d’amélioration ou d’extension des installations d’eau potable ou d’assainissement en zone rurale. Dans ces zones, en effet, la dispersion des habitations et l’étendue du réseau entraînent des investissements importants pour que les habitants des campagnes puissent être bien desservis. Tous les usagers citadins ou ruraux paient cette redevance. Ces redevances sont une participation de solidarité de l’ensemble des utilisateurs d’eau pour le maintien Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

et l’amélioration de la distribution et l’assainissement de l’eau en France.

La taxe sur les voies navigables n’est perçue que dans les communes prélevant ou rejetant leur eau dans le réseau (rivières, fleuves, canaux) géré par voies navigables de France. Reversée à cet organisme pour l’entretien de son réseau, elle ne contribue pas au service de l’eau potable. La TVA, enfin, au taux de 5,5 %, constitue le dernier élément de la facture appliqué à l’eau comme à la quasi-totalité des produits payés par les consommateurs finaux. Ce taux est celui qui est appliqué aux produits alimentaires. Si l’on ramène l’ensemble des coûts constituant le service de l’eau au m³ consommé, la fourchette se situe majoritairement entre 1,5 et 3 € le m³, soit 0,15 à 0,3 centimes d’euros le litre.

Pourquoi le prix varie t-il d'une commune à l'autre ? Si les lieux de prélèvement et de consommation sont éloignés ou si des traitements plus sophistiqués sont nécessaires pour la rendre potable, l'eau coûtera plus cher. Le coût de la distribution de l'eau d'alimentation et de la collecte des eaux usées dépend également de la dispersion de l'habitat. Un habitat rural exige ainsi des investissements de distribution et de raccordement plus élevés. Enfin, les charges financières (emprunts, amortissements…) font varier le prix de l'eau d'une commune à l'autre. L'eau est-elle chère en France ? Actuellement, en Europe, la France se situe à la quatrième position derrière l'Allemagne, la Belgique et les Pays-Bas. Le prix moyen de l'eau en France est de 2 € le m3. Mais des variations peuvent aller de quelques euros à 6 euros le m3. En général, la facture d'eau du ménage ne représente que la moitié de la facture du téléphone ou un cinquième des dépenses consacrées à la voiture. Comment est fixé le prix de l’eau dans les communes ? Les différents éléments du prix sont fixés en fonction des particularités locales de la ressource en eau. En dehors des taxes et redevances, les éléments qui constituent le prix sont sous le contrôle de la collectivité locale, que celle-ci soit une commune ou bien un syndicat ou un district si la commune fait partie d’un organisme de coopération intercommunale. Si la collectivité locale choisit de déléguer le service de l’eau à une société spécialisée, elle décide, par un vote de son assemblée délibérante, du choix de cette société en fonction de la qualité de sa prestation et du prix qu’elle propose dans le cadre d’un appel à la concurrence régi par la loi. La rémunération de la société spécialisée pour ses prestations est alors fixée pour la durée du contrat qui la lie avec la collectivité. Ce contrat précise également les modalités d’évolution du prix en fonction d’indices statistiques officiels. Outre cette rémunération, la facture d’eau peut également comprendre la collecte de sommes reversées à la collectivité, notamment pour le financement des investissements engagés par la collectivité elle-même pour l’amélioration du service de l’eau. Le montant de ce dernier élément (parfois appelé surtaxe) est fixé par l’assemblée délibérante de la collectivité. Dans le cas d’un service géré par la collectivité elle-même (formule dite de régie), l’ensemble des coûts d’exploitation et d’investissements doit être également répercuté sur la facture. Enfin, les redevances des Agences de l’Eau sont décidées et votées par les Comités de bassin, composés de représentants de l’administration, des collectivités locales, des entreprises et des usagers de l’eau. La redevance du FNDAE (Fonds National de Développement des Adductions d’Eau) est votée par le parlement, de même que la taxe sur les voies navigables.

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Facture type pour les habitants de la CUB (sauf pour les communes d’Ambarès, Artigues, Bassens, Carbon-Blanc, Bouliac dont l’eau est gérée par des syndicats de communes) :

Votre Agence LYONNAISE DES EAUX

REFERENCE Adresse desservie :

www.lyonnaise-des-eaux.fr Nom de l’abonné

FACTURE date

Service des eaux de la Communauté urbaine de Bordeaux

Présentation simplifiée de votre facture annuelle

Votre consommation

V m³

m³

Prix moyen du m³

Abonnement Consommation EVOLUTION DE VOTRE CONSOMMATION

A V

2,77 *

TOTAL

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V x 2,77 (C) A + C (B)

Déduction des échéances prélevées

SOLDE DE VOTRE COMPTE

Montant TTC

-Z

B-Z

Détail de la facture Quantité Prix unitaire m3 (HT) € DISTRIBUTION D’EAU

Sous-totaux (HT) € a

ABONNEMENT (partie fixe) CONSOMMATION Part Lyonnaise Eaux France Part Agence de l’Eau « préservation ressource » COLLECTE ET TRAITEMENT DES EAUX USEES Part Lyonnaise Eaux France Part Communauté urbaine de Bordeaux

V V b V V

ORGANISMES PUBLICS Agence de l’Eau - lutte contre la pollution Redevance FNDAE ** TOTAL HT MONTANT TVA (5,5%) TOTAL TTC TVA acquittée sur les débits Déduction des échéances prélevées SOLDE DE VOTRE COMPTE

c V a+b+c 5,50 % B -Z B-Z

Votre nouvel échéancier

* Le prix du m³ sur les communes de la CUB était de 2,79€ (hors abonnement) en 2007 et il est de 2,77 € (hors abonnement) en 2008. ** Le Fonds national de développement des adductions d'eau (FNDAE), créé en 1954, est un compte spécial du Trésor, alimenté à 55 % par la redevance FNDAE qui figure sur la facture d'eau des usagers, et à 45 % par un prélèvement sur les recettes du PMU. Seules les communes rurales y ont accès. Le FNDAE, dont la mission première est l'aide au développement des adductions d'eau, intervient aussi, parfois, dans le domaine de l'assainissement.

Les acteurs de l’eau en Gironde L’agence de l’eau Adour-Garonne La mission de l’agence de l’eau Adour-Garonne est de gérer les ressources en eau et d'en préserver la qualité. Son territoire d’action recouvre les bassins hydrographiques Adour et Garonne du sud-ouest Atlantique sur 116 000 km² depuis les Charentes et le Massif Central jusqu’aux Pyrénées, soit au total, 6 régions et 25 départements, en tout ou partie. Le cadre d’action de l’agence de l’eau s'inscrit dans la politique de l'eau définie par le comité de bassin et s’intègre dans un schéma directeur de gestion des eaux (SDAGE). Ce SDAGE, mis en place par la loi du 3 janvier 1992, fixe les grandes orientations d’une gestion équilibrée et globale des milieux aquatiques et de leurs usages. Le SDAGE approuvé par l’Etat, constitue ainsi le document de référence fondamental pour mettre en œuvre la politique de l’eau, notamment pour la préparation des sage schémas d’aménagement et de gestion des eaux - dans les sous-bassins. Toutes les décisions publiques dans le domaine de l’eau que l'Etat, les collectivités et l’agence de l’eau prennent soit au plan réglementaire, soit pour des aménagements et des programmes, doivent être compatibles avec les orientations et les priorités du SDAGE. www.eau-adour-garonne.fr

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La Mission Interministérielle du Service de l’Eau de la Gironde Placée sous l’autorité du préfet, la Mission Interservices de l’Eau (MISE) coordonne les actions de police et de gestion des eaux à l’échelle départemental. Elle permet une approche globale des questions relatives à l’eau par la coordination des différents services : - Direction Départementale de l’Equipement (DDE) ; - Direction Départementale de l’Agriculture et de la Forêt (DDAF) ; - Direction Départementale des Affaires Sanitaires et Sociales (DDASS) ; - Direction Régionale de l’Industrie, de la Recherche et de l’Environnement (DRIRE) ; - Direction Régionale de l’Environnement (DIREN). Le syndicat mixte d'études pour la gestion de la ressource en eau du département de la Gironde (SMEGREG) En Gironde, l’eau potable provient à 99% des nappes profondes. Celles-ci sont suivies depuis de nombreuses années et leur comportement révèle une surexploitation qui constitue un risque pour les ressources en eau du département. Devant l'ampleur du problème, le Conseil général de la Gironde et la Communauté urbaine de Bordeaux ont décidé de mettre en œuvre un schéma d'aménagement et de gestion des eaux nappes profondes (SAGE) et de créer un établissement public de coopération : le Syndicat mixte d'études pour la gestion de la ressource en eau du département de la Gironde (SMEGREG). Régi par le code général des collectivités territoriales, le SMEGREG est administré par un comité syndical de douze membres. Ses missions sont de proposer et d’étudier la faisabilité technique, économique, juridique et financière de solutions de substitution aux prélèvements dans les nappes d'eau souterraine profondes du département. www.smegreg.org

La Commission locale de l’eau (CLE) du SAGE nappes profondes de la Gironde La CLE est le véritable noyau opérationnel du SAGE nappes profondes de la Gironde Elle est chargée de l'élaboration, de la révision et du suivi de la mise en œuvre de ce SAGE. Dans ce cadre, elle est amenée à : préciser les modalités pratiques d'application et la portée de certaines mesures, définir des priorités d'action, examiner la compatibilité avec le SAGE des projets concernant les eaux souterraines profondes, évaluer l'efficacité des mesures du SAGE et leurs incidences sur le comportement des ressources en eau. La CLE émet ainsi des avis, élabore des guides pratiques ou des cahiers des charges et édite chaque année un tableau de bord du SAGE. Ce dernier permet d'évaluer l'efficacité de cette nouvelle politique de gestion, de la faire évoluer, de sensibiliser le public à la valeur de la ressource en eau et de promouvoir l'intérêt d'un usage raisonné sur le long terme.

Schéma de principe de fonctionnement de la CLE La Commission locale de l’eau est composée de 3 collèges distincts : les représentants des collectivités territoriales et des établissements publics locaux : 50%, les représentants des usagers, des propriétaires riverains, des organisations professionnelles et des associations : 25%, les représentants de l’Etat et de ses établissements publics : 25% dont un représentant du préfet coordonnateur de bassin et un représentant de l’agence de l’eau. Les membres sont nommés pour une durée de 6 ans . www.jeconomiseleau.org Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

Le sage nappes profondes de la Gironde Le SAGE nappes profondes de Gironde est un document élaboré par la CLE. Y sont fixés les objectifs généraux d'utilisation, de mise en valeur et de protection quantitative et qualitative des ressources en eau. Le SAGE nappes profondes Gironde est applicable depuis son approbation par le Préfet de la Gironde le 25 novembre 2003. Il encadre et oriente les décisions de l'administration qui doit nécessairement s'appuyer sur son contenu pour motiver ses décisions dans le domaine de l'eau souterraine. En cela, il constitue la référence obligatoire sur son territoire d'application (le département de la Gironde). Le SAGE vise à réduire les prélèvements au sein des aquifères « déficitaires » de 30 millions de m3 d’ici 2013. Les orientations de gestion du SAGE se déclinent en 72 mesures organisées en 9 chapitres, dont : - La mesure 5.1. « mise en œuvre de toutes les actions visant aux économies d’eau et à la maîtrise des consommations » - La mesure 5-9 «optimiser la consommation en eau au sein des installations collectives au travers de la mise en place de mesures d’économie et de maîtrise des usages de l’eau ». www.sage-nappes33.org

La CUB et la Lyonnaise des Eaux La distribution d'eau potable et d'eau industrielle est de la compétence de la Communauté urbaine. Depuis janvier 1992, la Cub a concédé le service de la distribution d'eau à Suez Lyonnaise des Eaux dans le cadre d'un contrat de concession dans 22 des 27 communes ; dans les 5 autres (Ambarès, Artigues, Bassens, Carbon-Blanc, Bouliac), le service de l'eau est pris en charge par des syndicats de communes dont c'est la vocation. Pour soulager des prélèvements industriels la nappe d'eau de la couche géologique de l'éocène, qui alimente l'agglomération en eau potable, la Communauté urbaine a réalisé une unité de traitement destinée à fournir une eau industrielle de qualité de base à très bas prix. Les industriels de la presqu'île d'Ambès n'auront bientôt plus le droit de pomper dans la nappe. www.lacub.com

Pression et débit Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers d'une surface quelconque. Le débit est donc la quantité d’eau que débite un robinet en un temps donné. Il se mesure en litres par minute le plus généralement. Un robinet est dit « économe » quand son débit est inférieur à 10 litres par minute. La pression est une force appliquée à une unité de surface. A la sortie du robinet, elle-ci doit être de 3 bars. Pour le vérifier, il suffit de placer un manomètre en sortie de robinet et de mesurer.

Le débit (pour une section de canalisation définie) est directement lié à la pression.

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Les équipements Avec l’arrivée des flexibles sanitaires, le remplacement de la robinetterie peut se réaliser sans forcément avoir recours à un professionnel (absence de soudure). Flexible sanitaire Source : SIDER

Les robinets - Robinet simple mécanique, robinet à clapet (eau froide ou eau chaude)

Source SIDER Ces matériels sont surtout utilisés pour des points d’eau ne distribuant que de l’eau chaude ou froide. Deux systèmes existent : à clapet et à têtes en céramique. - Robinet simple temporisé (poussoir)

Source :SIDER

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Le robinet simple temporisé est adapté aux sites à forte fréquentation. Une pression sur le bouton-poussoir déclenche l’ouverture du robinet, ce dernier se fermant automatiquement avec le retour du poussoir. Le débit de sortie et la temporisation peuvent être réglés. La durée d’écoulement est généralement de 15 secondes (modifiable) et le débit de sortie fixé à 6 litres par minute (réglable).

Mélangeur (eau froide et eau chaude) avec ou sans col de cygne − Source : SIDER

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Le robinet mélangeur est constitué de deux poignées (une pour l’eau froide et une pour l’eau chaude). On règle manuellement le débit et la température simultanément. Toute modification de débit induit une variation de température de l’eau pouvant engendrer une surconsommation en eau (recherche de température souhaitée). Deux systèmes existent : à clapet et à têtes en céramique. - Le mitigeur mécanique (avec ou sans col de cygne) Le robinet est pourvu d’une seule commande permettant à la fois de régler le débit et la température de l’eau. Ce matériel permet a contrario du mélangeur de modifier le débit tout en conservant une température constante.

Source : SIDER

- Le mitigeur temporisé

Source : SIDER

Ce matériel est similaire au mitigeur mécanique, la différence se situant au niveau de la commande : la poignée a été remplacée par un bouton poussoir qui délivre entre 1.5 et 3 litres à chaque cycle. La durée d’écoulement est variable et est fonction de la temporisation qui est réglable.

- Le mitigeur électronique (infrarouge ou détecteur de présence)

Source : SIDER

Ce matériel est destiné à tout lieu public à forte fréquentation. Le mitigeur électronique permet d’accroître l’hygiène étant donné que l’activation du système ne nécessite pas de contact physique avec la robinetterie. Il permet aussi d’éviter les consommations excessives en eau lors d’oubli de fermeture de robinet.

- Le mitigeur thermostatique

Source : SIDER Ce matériel est pourvu de deux poignées, une poignée servant à régler la température de l’eau (avec une butée fixée à 38°C limitant les risques de brûlures), une poignée servant au réglage du débit. L’intérêt de ce système réside dans le fait que la température choisie sera constante quelles que soient les variations de débit sur le réseau.

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Les accessoires

- Le brise-jet :

Il s’agit d’une pièce située en sortie de robinetterie qui ne sert qu’à « casser » le jet. Il n’y a aucune retenue de débit et aucune réduction de consommation. Le débit en sortie pour une pression de 3 bars est de 12 litres par minute.

Source : SIDER - L’aérateur standard : Ces modèles permettent de donner un aspect « crémeux » (mélange air/eau) à l’eau en sortie de robinet. Le débit minimum de sortie est fixé à 12 litres/minute, ce qui est très peu économique.

Source :SIDER - Aérateur limitateur de débit : cf. chap 4 -Bon usage et maîtrise de nos consommations Equipements des toilettes - WC mécanisme simple commande non interrompable (réservoir encastré ou non) A chaque utilisation, la totalité du réservoir est vidée. Ce système peut donc engendrer une surconsommation en eau car il n’est pas toujours nécessaire d’utiliser la totalité du réservoir. Ce dispositif est peu adapté aux sites à forte fréquentation. Il est conseillé lors de l’installation de faire appel à un plombier afin de s’assurer qu’il n’y a pas de fuites (joint situé à la base du mécanisme WC).

Mécanisme wc à tirette réglable Source : Cedeo

Mécanisme wc à tirette réglable Source : Grohe

- WC mécanisme simple commande interrompable (réservoir encastré ou non) Ce matériel est plus économe que le précédent car la quantité d’eau est adaptée aux besoins. Cependant, l’efficacité, en terme de réduction de consommation en eau, est fonction de l’utilisateur car cela reste une démarche volontaire, l’usager étant actif. Source : Sider

Il est conseillé lors de la mise en place de ce matériel d’y apposer une signalétique à proximité et/ou de mener en parallèle une campagne d’informations en direction des usagers. Ce système est adapté aux sites non accessibles au grand public. Il existe des modèles encastrés d’origine au sein du réservoir (voir photo au-dessus) et d’autres qui peuvent s’installer en remplacement de mécanisme à bouton central. Il est préférable pour l’installation de faire appel à un plombier afin de s’assurer que le système est bien mis en

place et qu’il n’y a pas de risque de fuites. Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

- WC avec mécanisme double commande (3/6 litres) Ce système permet de ne vider que partiellement le réservoir (la moitié). Cependant, comme précédemment, l’efficacité en terme de réduction de la consommation en eau est fonction de l’utilisateur car cela reste une démarche volontaire. Il est souhaitable, ici aussi, lors de la mise en place de ce matériel d’y apposer une signalétique à proximité et/ou de mener en parallèle une campagne d’informations en direction des usagers. Source : Sider

- WC à robinet temporisé (à bouton poussoir ou à manette)

Source : Sider

Ce système est dépourvu de réservoir : une colonne d’eau (interrompue par un robinet temporisé) vient directement alimenter le WC. Il est parfaitement adapté aux sanitaires de sites à forte affluence. Le robinet temporisé, après son activation par pression, revient automatiquement à son état initial (position fermée) et délivre entre 6 et 9 litres. La durée d’écoulement est d’environ de 6 secondes. Ce système solutionne les problèmes de temps d’attente de remplissage du réservoir entre deux chasses, de blocage et réduit les fuites au niveau des mécanismes WC. La mise en place de robinet WC temporisé se pose directement sur la canalisation réseau d’eau et nécessite l’intervention d’un professionnel (plombier). - WC à réservoir hydropneumatique Un réservoir longitudinal contenant de l’air (sous pression) permet d’amener l’eau à une pression pouvant aller à 6 bars. Lors du déclenchement de la manette, une certaine quantité d’eau est libérée avec force. Le système s’arrête lors du relâchement de la poignée. Ce matériel doit être positionné par un professionnel. A noter que ce système est de plus en plus rare. Source : SIDER

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- Urinoir à robinet temporisé (bouton poussoir) Le fonctionnement est identique au WC à robinet temporisé. Il est parfaitement adapté aux sanitaires de collectivités à forte affluence.

Source : SIDER

Source : PRESTO

- Urinoir électronique (infrarouge)

Systèmes de détection pour urinoirs Source : PRESTO

Une cellule à détection de présence actionne l’ouverture puis la fermeture de la vanne alimentant l’urinoir (temporisation réglable entre 0 et 9 secondes) au départ de l’utilisateur. Pour certains modèles , un pré-rinçage de l’urinoir peut être programmé à l’arrivée de l’utilisateur. L’utilisation de systèmes de détection à distance permet d’améliorer l’hygiène des sanitaires étant donné que le rinçage s’effectue automatiquement derrière chaque utilisateur contrairement aux systèmes à bouton poussoir pour lesquels l’utilisateur doit actionner le système. Ce matériel est parfaitement adapté aux sites à forte fréquentation dans un temps limité.

Les douches - Douche fixe murale avec robinet temporisé ou bouton poussoir rotatif

− −

Douche « téléphone » (douchette+ flexible)

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- Douche multi-jets

Les douchettes «standard» présentent un débit compris entre 15 et 20 l/min : une douche de 5 minutes consomme entre 80 et 100 litres d’eau.

Idées de séances ● L’eau et les hommes dans l’histoire - Chercher dans les poèmes, les chansons, les opéras, les dictons et les expressions populaires, les contes et les livres pour enfants, dans les noms de famille, de ville, de rue, … tout ce qui se rapporte à l’eau. - Chercher dans l’architecture, jets d’eau, fontaines, puits, châteaux d’eau, canaux, points, aqueducs, … ; trouver des représentations dans des cartes postales, des timbres poste, des affiches, des livres ou des magazines. - Rechercher des reproductions d’œuvres d’art, photos, gravures, peintures, aquarelles, modernes ou anciennes, où se trouve une représentation de l’eau. - Rechercher tous les objets passés ou présents en rapport avec l’eau et les différents métiers de l’eau. Exemples : - Le poème de Gustave NADAUD (1820 – 1893) chanté par Julos BEAUCARNE « Si la Garonne elle avait voulu … » - Les vieilles pompes, …

- Visite de l’éolienne Bolet à Bassens (contact : mairie) - Bordeaux, ses fontaines et autres gargouilles avec Jacques DESBORDES du Centre des Classes Citadines (cf. fiche ressources)

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● La vis d’Archimède (source : exposition Cité des Sciences et de l’Industrie)

● Jeu Photocopier et faire découper les illustrations suivantes. Les faire coller sur du carton ou les plastifier. Mettre un peu de couleur (différencier notamment la carte « gaspilleur d’eau » des autres. Ce jeu de carte se joue comme le « pouilleux » à savoir : « Distribuer toutes les cartes. Chaque joueur doit constituer des paires en associant une situation du passé avec la situation contemporaine correspondante. Les paires constituées doivent être déposées sur la table. Le premier joueur prend une carte dans le jeu du joueur qui est à sa gauche et ainsi de suite. Le perdant, est celui qui, en fin de partie, possède la carte « le gaspilleur d’eau ».

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(source : exposition Cité des Sciences et de l’Industrie)

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● Visualiser la formation d’une nappe phréatique Fiche activité n°7 de la mallette « l’eau en 3 dimensions » de l’Agence de l’Eau Adour Garonne ● Entre deux eaux … (tiré du cahier d’ARIENA) Une nappe est une réserve d’eau souterraine. Une source est une eau qui sort de terre. 1 - « Entoure une nappe et une source sur ces images » Le mot phréatique vient du grec phreas, qui signifie « puits ». Une nappe phréatique alimente des sources et des puits, et se trouve près de la surface du sol. 2 – « L’eau des nappes phréatiques apparaît parfois à l’air libre. Où vois-tu cela sur le 1er dessin ? » Le 1er dessin représente un paysage après une période pluvieuse. 3 – « Cite 7 détails qui le prouvent en comparant les deux images. »

● D'où vient l'eau qui sort de mon robinet? http://pagesperso-orange.fr/ecole.chabure/exposes/geographie/eau/aductiondeau.htm ● L’eau du robinet http://www.cieau.com/junior/index.htm ● Cycle de l’eau et distribution de l’eau http://pagesperso-orange.fr/robert/eau/index.htm

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● Comprendre le fonctionnement du château d’eau

● Les vases communicants (Cycle 3) www.lamap.fr Objectifs : De connaissance : - Définition de l'horizontalité (la surface libre d'un liquide au repos est horizontale ) - Les surfaces libres d'un liquide placé dans des vases qui communiquent entre eux sont dans un même plan horizontal. De démarche : - Imaginer un dispositif expérimental susceptible de répondre aux questions que l'on se pose en s'appuyant sur des observations, des mesures, des schémas. De savoir faire : - Fabriquer le dispositif expérimental, fabriquer un niveau de maçon (niveau à bulle ou niveau à réservoir). Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

● Le traitement de l’eau Message : L’eau captée est traitée avant d’être distribuée aux consommateurs. Objectifs : - comprendre que l’eau qui coule depuis notre robinet a été traitée - connaître le traitement de l’eau - aborder le métier de fontainier Déroulement : « Observez les différentes images du traitement de l’eau sous titrées : pompage, dégrillage, tamisage, tour d’eau brute, décantation, filtration sur sable, ozonation, chloration, stockage. Commentez-les. » Faire des groupes de 5 enfants maxi. « Assemblez ces cartes avec les textes descriptifs et tentez de les classer par ordre chronologique. » Regrouper les élèves et corriger ensemble. Vocabulaire : Fontainier : spécialiste de la pose et de l’entretien des canalisations.

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● Visiter un site de captage et/ou de potabilisation (cf. Lyonnaise des Eaux/maison des l’Eau ou CREAQ) ● La qualité de l’eau et les normes de potabilité Message : « L’eau pour être potable doit répondre à des normes strictes. De fréquentes analyses, rendues publiques, sont réalisées par la Direction Départementale des Affaires Sanitaires et Sociales de la Gironde, la DDASS. » Objectifs : - Comprendre que l’eau distribuée respecte des normes. - Savoir lire une fiche de contrôle sanitaire des eaux destinées à la consommation. - Connaître qui contrôle la qualité de l’eau dans sa commune et qui la distribue. Matériel : - la fiche de contrôle sanitaire de la qualité des eaux destinées à la consommation humaine de la commune de l’école (fournie une fois par an à l’usager avec sa facture ou à demander à la Direction Départementale des Affaires Sanitaires et Sociales de la Gironde – DDASS - Service Santé – Environnement Espace RODESSE 103 bis rue Belleville B.P.922 - 33062 BORDEAUX Cedex Tél : 05.57.01.91.00 Fax : 05.57.01.93.57 ou aller sur le site internet de la CUB (www.lacub.com) choisissez votre commune, puis le service "eau potable", enfin cliquez sur OK ou à défaut la fiche ci-dessous. - éventuellement les deux livrets du CIeau « la réglementation de la qualité » et « les normes de qualité » pour comparer les résultats de la fiche avec les seuils réglementaires (mais la fiche précise déjà les seuils limites) Déroulement : - Faire observer la fiche sanitaire aux élèves et leur demander de répondre aux questions suivantes (ex avec la fiche ci-dessous) 1 – Quelle est le nom de la commune contrôlée ? (Bordeaux) 2 – Par qui se fait le contrôle ? /par quelle administration de la santé ? (Direction Départementale des Affaires Sanitaires et Sociales de la Gironde /DDASS de la Gironde) 3 – Quel est le nom de l’administration qui a pour rôle de distribuer l’eau sur plusieurs communes ? (c’est bien la CUB qui est responsable chez nous de l’approvisionnement en eau potable) (Cette fiche peut donc être demandée auprès de ces deux administrations). 4 – Combien de prélèvements ont été réalisés avant de donner ces résultats ? (350) ou sur certaines fiches : quelle est la date de prélèvement ? 5 – La proportion de nitrates est-elle dans les normes ? Pourquoi ? (oui car en dessous du seuil de 50 mg/l) 8 – En conclusion, l’eau est-elle conforme aux normes ? Est-elle potable ? (oui  conclusion sanitaire en rouge)

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● Les sels minéraux

− Aller sur le site internet de la Lyonnaise des eaux à la rubrique CUB www.lyonnaise-des-eaux.fr/cub −

et rechercher la teneur en sels minéraux de l’eau distribuée sur la commune de l’école. Réaliser un graphique de ce type en comparant la minéralisation de l’eau distribuée à l’école avec les normes requises.

● Le goût de l’eau Message : l’eau du robinet, distribuée pour la consommation est potable. C’est l’aliment le plus contrôlé. Objectifs : - comprendre l’intérêt de boire l’eau du robinet - comprendre le rôle d’un filtre à charbon actif - comprendre qu’une eau incolore n’est pas forcément potable Matériel : Préparer une bouteille d’eau minérale (sans étiquette), une bouteille d’eau du robinet non filtrée et une bouteille d’eau du robinet filtrée. On pourra distinguer les bouteilles par une pastille de couleurs. Préparer un verre avec du vinaigre blanc ou un autre produit incolore. Déroulement : - « Comparez, en goûtant, l’eau minérale en bouteille, l’eau du robinet et l’eau filtrée par un filtre à charbon actif. Sentez-vous une différence ? » - « En se concentrant sur l’odeur, la couleur et la saveur, mettez une note sur 5 et tentez de déterminer quelle est l’eau : minérale, du robinet non filtrée, du robinet filtrée. »

Odeur Couleur Saveur TOTAL

Bouteille 1 ………………………. /5 /5 /5 / 15

Bouteille 2 ………… …………….. /5 /5 /5 / 15

Bouteille 3 …………… …………… /5 /5 /5 / 15

- « Que peut-on en conclure ? » - « Observez le liquide dans ce verre. Ce liquide incolore est-il forcément potable ? Sentez-le maintenant. Qu’observez-vous ?» Message : pour éliminer le goût du chlore de l’eau du robinet, remplissez une bouteille ou une carafe et laissez la reposer sans un moment.

● Eaux minérales - Chercher des étiquettes de bouteilles d’eau minérale ou de source, représenter sur une carte de France les origines, regarder les compositions et ce pourquoi elles sont recommandées. - Dégustation :Faites comparez des eaux peu minéralisées (Volvic, Evian, Perrier) avec des eaux moyennement minéralisées (Vittel) et des eaux très minéralisées (Badoit, Contrexeville, Vichy Célestins, Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

Vichy Saint-Yorre) ● La roue des saveurs Après plusieurs séances de dégustation, faites réaliser une roue de ce type aux élèves d’une classe de cycle 3 et proposez leur de la faire passer de classe en classe pour aider les autres élèves à définir le goût de l’eau de l’école.

● JEUX SUR LA QUALITÉ DE L’EAU http://environnement.wallonie.be/education/eau/boisson/index.htm : ● Eau du robinet ou eau en bouteille ? (tiré du cahier d’Ariena) Quelle eau choisis-tu de boire ? Explique pourquoi.

● L’eau du robinet 1 – Demander aux enfants de récupérer des publicités, des slogans sur l’eau de source ou l’eau minérale vendue en bouteille. Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

2 – Les analyser (repérer les éléments qui donnent envie d’acheter ce produit) 3 – Consigne aux enfants : « Invente une publicité qui donnerait envie de boire l’eau du robinet. »

●Etude d’une facture

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« A qui cette facture doit-elle être payée ? Quel est le montant de cette facture ? Combien de mètres cube ont été consommés ? Combien coûte un mètre cube d’eau ? Sachant qu’un bain consomme 150 litres (0,15 m³), combien coûte un bain ? Sachant qu’une douche consomme 60 litres (0,06 m³), combien coûte une douche ? Remarquez-vous une rubrique concernant la pollution de l’environnement ? Qu’est-ce que cela signifie ? »

3- USAGES et CONSOMMATION En savoir + Usages/postes (source : Cieau)

On estime à 157 litres d’eau, la consommation quotidienne d’un habitant en France dans sa vie domestique. Ce chiffre varie sensiblement, selon la région, le climat, l’habitat ou tout simplement le mode de vie de chacun. Par exemple le monde rural (en dehors de besoins en eau plus importants pour ses activités professionnelles) est moins consommateur d’eau que le milieu urbain : 110 litres/jour/personne contre 150 litres/jour/personne en région parisienne. Ce constat s’explique en particulier par un recours plus fréquent aux puits privatifs, ainsi que par une présence souvent moindre d’éléments de confort domestique. Le niveau de revenu influe également sur la consommation : les personnes à revenu modeste utilisent en moyenne 90 litres d’eau par jour. De même, question de climat ou d’habitudes, les Français vivant au Nord de la Loire consomment en moyenne 20 litres d’eau par jour de plus que les méridionaux. C’est à l’âge adulte que l’on consomme le plus d’eau, nettement plus que les enfants (69 litres par jour en moyenne) ou les personnes âgées (105 litres). Notons le cas particulier des résidences spécialisées pour les personnes âgées : 240 à 310 litres par jour et par personne. Enfin, si les sportifs se caractérisent par une consommation plus forte que la moyenne (204 litres), c’est en vacances que les Français se montrent le moins économes : 230 litres/jour/personne ! Si l’on reste sur la moyenne de 157 litres/jour et par personne, la répartition se ferait ainsi : Bain et douche : 39% = 61,23 litres WC : 20% = 31,40 litres Lessive : 12% = 18,84 litres Vaisselle : 10% = 15,70 litres Cuisine : 6% = 9,42 litres Nettoyage et divers : 6% = 9,42 litres Lavage voiture, arrosage jardin : 6% = 9,42 litres Boisson : 1% = 1,57 litres Or, sur ces 157 litres, seulement 11 litres (boisson et cuisine) nécessitent l’utilisation d’eau potable. Même si, pour des questions évidentes d’un point de vue sanitaire, il est indispensable de traiter un minimum l’eau destinée à la Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

douche, ou à la vaisselle, le traitement appliqué aujourd’hui est disproportionné. Bien sûr, pour les WC, le nettoyage ou encore la lessive, nous tombons dans une aberration écologique et humanitaire.

Le cas des toilettes Un peu d’histoire (tirée de « Un petit coin pour soulager la planète » de Christophe Elain Ed. Gouttes de sable 2006).

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Notons, qu’à notre consommation domestique personnelle de 157 litres par personne et par jour, il faut ajouter l’ensemble des consommations collectives auxquelles chacun participe : écoles, hôpitaux, lavage des rues, consommations dans le cadre du travail, … Une fois additionnées ces différentes sources de consommation, on obtient une moyenne d’environ 200 litres par jour et par personne. Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

Notre consommation d'eau Valeurs moyennes nationales par poste (source : étude CREON + CIeau) CONSOMMATION « PARTICULIER » Lavabo

5 l/utilisation

Urinoir, chasse intermittente

3 à 12 l / utilisation (chasse classique 9/12 l ou chasse 3/6 l )

Douche

30 à 150 l / douche (douche rapide < 5 min débit continu: 60/80 l ; douche longue 10/15 min débit continu: 150l)

Bain

75 à 200 l /bain (½ bain enfant : 75l)

Vaisselle

10 à 50 l/usage (lave-vaisselle ancien : 30 à 40 l ; lave-vaisselle récent : 20 à 25 l ; vaisselle main : 10 à 50 selon la technique : remplissage des bacs ou eau courante et de la quantité à laver !)

Lave linge

40 à 130 l/usage (lave-linge ancien : 70 à 130l ; lave-linge récent : 40 à 90 l)

Lavage des sols, sanitaires, …

50l /semaine /foyer

Lavage voiture

200 l/usage

Arroseur jardin

1000 à 3000 l/ heure (20 l /min au jet, 1m³ si intégré) ou 15 à 20l /m²

Remplissage d’une piscine

De 50 000 à 80 000 litres

CONSOMMATION « COLLECTIF » Centre de vacances

100 l/jour/personne

Emploi administratif

15 l/jour/agent

Équipement sportif

25 à 35 l/ entrée

Hôpital

300 à 450 l/jour/lit

Lavages des caniveaux

25 l/m/jour de nettoyage

Maison de retraite, de repos

100 à 250 l/jour/lit

Nettoyage des marchés

5 l/m²/jour de marché

Piscine

120 à 200 l/an/utilisateur

Restauration collective

20 l/ repas préparé

Ecole

10 à 100 l/jour/élève

Dans le cadre de son travail, un employé utilise directement ou indirectement une moyenne de 10 à 30 litres d’eau par jour, s’il travaille dans un bureau sans cantine ni climatisation. En revanche, sa consommation peut atteindre 100 à 225 litres d’eau par jour s’il travaille dans un bureau avec cantine et climatisation. Tous usages confondus, les besoins en eau du département de la Gironde s’élèvent à environ 310 millions de m³/an. Evolution de la consommation domestique en litres (source : OCDE) Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

180

161

160

157

156

141

137

140 120

109

100 80 60 40 20 0 1980

1985

1991

1993

1995

2000

2004

En 2000, la consommation moyenne des Français est estimée à 137 litres par personne et par jour. Les études sur les causes de cette baisse de la consommation d’eau ne sont pas concluantes : quelle est la part des appareils ménagers économes et quelle est la part des pratiques d’économie d’eau ?

Lecture d’un compteur

(source : www.tamaisontonjardin.net)

Le compteur appartient au service des eaux et il est mis à disposition de l’abonné. Le compteur doit être accessible pour faciliter les relevés. L’abonné doit protéger le compteur du gel ou d’éventuels chocs. En cas d’absence prolongée, maintenir un minimum de chauffage pour éviter le gel. En habitat collectif, le comptage individuel pour l’eau chaude est obligatoire depuis 1977 dans les constructions neuves. Il n’y a pas à ce jour d’obligation légale de compteur individuel sur l’eau froide. Attention, les compteurs individuels sont plus ou moins précis, la somme totale affichée ne correspond pas toujours au compteur principal. Dans ce cas la différence en plus ou en moins est répartie entre les usagers.

Idées de séances ● Recueil des représentations Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

- Demander aux enfants d’amener de chez eux un objet en lien avec l’eau. - Présenter différentes photos ou objets numérotés en lien avec l’eau et demander aux enfants d’en choisir un. Chaque enfant explique son choix et présente son objet personnel et pourquoi il l’a choisi. - Demander aux enfants de classer les objets et les photos autour du thème « les usages de l’eau à la maison ». Classement par poste de distribution, par pièce, par fonction, par moment d’utilisation dans la journée, etc. - Estimations : « Retrouvez la consommation moyenne pour chacun des usages cités sur le tableau cidessous. » (Pour les cycles 2, les chiffres peuvent être remis).

150

120

17/m²

100

350

35 000

● L’eau de tous les jours, pour des usages différents. « Note à quoi elle te sert : - le matin au lever - à l’école - le midi - pendant les activités en classe - le soir à la maison »

Mesurer la consommation lors d'un lavage de main En fermant et en laissant le robinet ouvert. Calculer la différence Multiplier cette différence par le nombre de fois où l’on se lave les mains dans une journée, par le nombre de personnes dans la famille, dans l’école, dans la ville, dans la CUB, Gironde, Aquitaine, France, … RECENSEMENTS de 1999 et de 2004/2005 RECENSEMENT de 1999 RECENSEMENT PROVISOIRE de 2004/2005 Française 58 518 395 hab. 61 013 000 hab. Aquitaine 2 908 359 hab. 3 004 000 hab. Girondine 1 287 334 hab. CUB 660 091 hab. Ambarès et Lagrave 11 204 hab. Ambès 2 823 hab. Artigues-près-Bordeaux 5 984 hab. 6 259 hab. Bassens 6 972 hab. Bègles 22 538 hab. Blanquefort 13 902 hab. Bordeaux 215 374 hab. Bouliac 3 244 hab. Bruges 10 613 hab. POPULATION

Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

Carbon-Blanc Cenon Eysines Floirac Gradignan Le Bouscat Le Haillan Le Taillan-Médoc Lormont Mérignac Parempuyre Pessac Saint-Aubin-de-Médoc St-Louis-de-Montferrand Saint-Médard-en-Jalles Saint-Vincent-de-Paul Talence Villenave d'Ornon

6 620 hab. 21 283 hab. 18 411 hab. 16 156 hab. 22 180 hab. 22 467 hab. 8 134 hab. 7 884 hab. 21 340 hab. 61 990 hab. 6 620 hab. 56 151 hab. 4 985 hab. 1 863 hab. 25 590 hab. 1 056 hab. 37 228 hab. 27 489 hab.

6 729 hab.

8 392 hab.

5 567 hab.

● Ma consommation Remettre aux élèves un tableau de ratios de consommation d’eau potable (cf. dans ce chapitre à « en savoir + ») Consigne : « Essaie de calculer le nombre de litres que tu utilises dans une journée (ou une semaine) t’aidant des chiffres. Note tes résultats dans le tableau ci-dessous. » ● La consommation à l’école Fermez le robinet de la classe à l’aide de bande adhésive une semaine et allez chercher l’eau nécessaire à la fontaine la plus proche à l’aide d’un seau. Quel effet cela a-t-il ? Etes-vous plus réfléchis dans votre manière d’utiliser l’eau ? Combien d’eau utilisez-vous chaque jour ?  Savoir lire un compteur d'eau : Un compteur présente une rangée de chiffres répartis en 2 zones de couleur différentes. La première rangée de chiffres, noirs sur fond blanc ou blancs sur fond noir, représente les « mètres cube » m3. La seconde rangée de chiffres, à sa droite, rouges sur fond blanc ou blancs sur fond rouge, représente les « litres » L. L’image ci-dessous nous montre qu'il y a 35 m3 et 999 litres consommés jusqu'à maintenant.

Relève les compteurs ci-dessous :

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● Toujours plus ! (tiré du cahier d’ARIENA) Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

« Comment expliques-tu l’augmentation de la quantité d’eau utilisée ? »

4- BON USAGE ET MAITRISE DE NOS CONSOMMATIONS En savoir +

L'enjeux : un patrimoine surexploité La charte Européenne de l’eau proclamée le 6 mai 1968 par le Conseil de l'Europe -

Il n'y a pas de vie sans eau. C'est un bien précieux, indispensable à toutes les activités humaines. - Les ressources en eau douce ne sont pas inépuisables. Il est indispensable de les préserver, de les contrôler et, si possible, de les accroître. - Altérer la qualité de l'eau, c'est nuire à la vie de l'homme et des autres êtres vivants qui en dépendent. - La qualité de l'eau doit être préservée à des niveaux adaptés à l'utilisation qui en est prévue et doit notamment satisfaire aux exigences de la santé publique. - Lorsque l'eau, après utilisation, est rendue au milieu naturel, elle ne doit pas compromettre les usages ultérieurs, tant publics que privés, qui seront faits de celui-ci. - Le maintien d'un couvert végétal approprié, de préférence forestier, est essentiel pour la conservation des ressources en eau. - Les ressources en eau doivent faire l'objet d'un inventaire. - La bonne gestion de l'eau doit faire l'objet d'un plan arrêté par les autorités compétentes. - La sauvegarde de l'eau implique un effort important de recherche scientifique, de formation de spécialistes et d'information publique.

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- L'eau est un patrimoine commun dont la valeur doit être reconnue de tous. Chacun a le devoir de l'économiser et d'en user avec soin. - La gestion des ressources en eau devrait s'inscrire dans le cadre du bassin naturel plutôt que dans celui des frontières administratives et politiques. - L'eau n'a pas de frontières. C'est une ressource commune qui nécessite une coopération internationale. Réduire sa consommation d’eau, c’est aussi réduire la consommation d’énergie. En effet, en tenant compte de toutes les opérations nécessaires pour le pompage, le traitement, la distribution et l’assainissement de l’eau, 1 m³ consomme plus d’1kWh (Salomon 1999). De plus, environ 30% de l’eau utilisée dans une maison est chauffée. Réduire sa consommation d’eau, c’est réduire sa consommation d’énergie. Entretien et chasse aux fuites Chaque année, 4 430 km³ d’eau douce sont prélevés dans le monde … mais seulement la moitié est consommée. Les pertes sont dues en grande partie à l’évaporation mais aussi à une mauvaise gestion. L’Amérique du nord fait bien pâle figure en ne consommant seulement qu’un tiers de l’eau qu’elle prélève, surtout vis-à-vis de l’Afrique qui consomme les ¾ de la sienne. Le gaspillage est un luxe de riche. « Des fuites, des réseaux et des hommes ... une longue histoire » (source : cahier technique n°2 « Recherche de fuites – Techniques et méthodes de détection en réseaux d'eau potable » Office International de l'Eau)

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Le saviez-vous ?

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Vous êtes responsable de toutes les consommations d'eau enregistrées à votre compteur, même s'il s'agit d'une fuite invisible entre votre compteur, généralement situé en limite de propriété, et votre maison. Les fuites dans le sol entre le compteur et la maison peuvent être importantes. Ainsi, en Gironde, après la canicule en 2003, comme après de fortes périodes de gel, certains particuliers ont ainsi reçu une facture d’eau de plusieurs dizaines de milliers d’euros pour une fuite d’eau invisible survenue sur leur parcelle. Pour la canicule, l'origine des fuites est une dégradation de la canalisation due à des tassements anormaux du sol. (Source : www.jeconomiseleau.org) L’eau perdue par fuite dans la maison est une perte pure pour le particulier car c'est de l'eau payée qui n'a pas été utilisée.

Valeurs moyennes des pertes par fuites les plus courantes chez le particulier (source : CIeau) Goutte à goutte

4 l / heure

35 m3 / an

Filet d'eau

16 l / heure

140 m3 / an

Chasse d'eau

25 l / heure

220 m3 / an

Fuite sur canalisation

− − − − − −

200 à 3000 m3 / an

Vérifier qu'il n'y a pas de fuite dans les canalisations par un relevé du compteur le soir puis le matin (sans usages d'eau pendant la nuit). Veiller à réparer les fuites de vos équipements en particulier les toilettes, les robinets, la soupape de sécurité du chauffe-eau électrique, les installations d'arrosage (cf. conseils ci-dessous). Vérifier régulièrement l'état des appareils consommateurs d'eau (chauffe-eau, machine à laver, ...) Veillez à bien protéger votre compteur du gel (blocs de polystyrène, laine de verre, etc.) ainsi que tous les robinets extérieurs. Pour tout départ prolongé de la maison, fermez le compteur général. Limiter la pression à 3 bars maximum, la robinetterie et le chauffe-eau sont moins soumis à dure épreuve.

Quelques tuyaux ! Une fuite sous la poignée du robinet : Cette fuite ne se manifeste que lorsque le robinet est ouvert. La plupart du temps, il suffit de resserrer l'écrou situé le plus haut sur la poignée (écrou du presse-étoupe). Si la fuite persiste, c'est le joint du presse-étoupe qu'il faut changer. 1. Dévissez complètement l'écrou du presse-étoupe, de manière à pouvoir soulever le presse-étoupe le long de la tige. 2. A l'aide d'une tige métallique, retirez le joint usagé ou la vieille filasse (ce sont eux qui assurent l'étanchéité). 3. Remplacez-les par un morceau de Téflon® enroulé en cordon ou par une nouvelle tresse de filasse. 4. Revissez le presse-étoupe, puis remettez la poignée en place Un robinet qui goutte : Quand un robinet goutte, la fuite provient du clapet du robinet qui finit par s'user au fil des années et des manipulations. Il faut donc le changer. C'est une rondelle de caoutchouc, située au-dessus du corps du robinet et sous la poignée de commande. 1. Fermez la bonde, pour être sûr de ne perdre aucune pièce 2. Retirez la vis qui retient la poignée de commande 3. Otez cette poignée 4. Otez la tête sous laquelle se trouve le clapet Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

5. Otez le clapet, remplacez-le, puis remontez la poignée de commande. Une chasse d'eau qui fuit : La plupart du temps, cette fuite se manifeste au niveau du joint d'étanchéité, entre cuvette et réservoir. Pour le remplacer 1. Fermez le robinet d'arrivée d'eau, puis videz le réservoir 2. Dévissez l'arrivée d'eau, puis démontez le réservoir en dévissant ses vis de fixation à l'arrière de la cuvette. Autres cas possibles : 1. L'eau d'une chasse d'eau qui fuit peut aussi s'échapper par le trop-plein. Il suffit alors de déplacer le flotteur le long de la tige ou, si le mécanisme n'est pas réglable, de tordre légèrement la tige. 2. Le flotteur reste en permanence au fond de la cuve. Il est probablement percé. Démontez-le et remplacez-le. 3. Le réservoir continue à se remplir d'eau alors qu'il est déjà plein et que le flotteur est hors de l'eau. L'eau s'échappe par le trop-plein. Contrôlez l'état du clapet d'arrivée d'eau. Si besoin est, changez-le. Un tuyau qui suinte : 1. Décapez le tuyau pour bien localiser la fuite 2. Colmatez cette fuite en utilisant soit du ruban auto-vulcanisant (tuyau métallique), soit un morceau de caoutchouc (type chambre à air) maintenu par deux colliers de serrage (tuyau plastique). Purge et nettoyage : Purgez régulièrement les équipements de votre installation, comme le ballon d'eau chaude. Nettoyez régulièrement vos accessoires de robinetteries (filtre, brise-jet) avec du vinaigre blanc et du gros sel, et les équipements tels qu'adoucisseurs ou flexibles de douche, qui doivent répondre aux normes sanitaires. N'utilisez en aucun cas les canalisations d'eau comme prise de terre de vos appareils électriques, car cela accélère la corrosion et donc la dissolution des métaux dans l'eau. (source : VEOLIA Environnement) Réduire les usages intérieurs Comportements développés dans les documents de la thématique ECOCITOYENNETE Optimiser les usages extérieurs Comportements développés dans les documents des thématiques ECOSYSTEME et ECOCITOYENNETE Réglages et petits équipements intérieurs - Réduire la pression : Moins de pression, c’est moins d’eau utilisée et donc moins d’énergie consommée. C’est aussi, une chasse d’eau moins bruyante et des robinets qui n’éclaboussent plus. Exemple avec un robinet en fonctionnement pendant 10 mn.

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(source : WATTS INDUSTRIES)

Le débit dans les canalisations est donc lié à la pression d'eau à l'entrée du logement. La pression à la sortie d’un robinet ne doit pas excéder 3 bars. Pour mesurer, il faut placer un manomètre à la sortie du robinet et vérifier.

Dans les maisons de construction récente, des réducteurs ou régulateurs de pression sont mis en place

permettant de limiter la pression de l'eau à 3 bars maxi aussi bien avec que sans écoulement d'eau. Dans les constructions plus anciennes, il y a lieu de prévoir leur mise en place. Généralement ils s’installent directement après le compteur d’eau et protègent ainsi toute l’installation. Principe : Limiter la pression dans les canalisations et donc les dommages engendrés sur le réseau intérieur. Limiter le débit au niveau des robinets. Installation : par un plombier en amont du réseau intérieur. Coût : équipement environ 50 € + pose. - Réglage du temps d’écoulement des robinets à fermeture temporisée : [Solliciter la mairie pour pouvoir bénéficier de l’intervention d’un technicien en charge de la maintenance. Les élèves (référent du comité de pilotage par exemple) ou la classe qui bénéficiera de l’observation pourra filmer et présenter la vidéo à l’ensemble l’école.] - Eco- aérateurs ou limitateurs de débit au niveau des robinets : Ce matériel ressemble aux brise-jet ou aérateurs standards dont sont équipés la plupart des robinets (cf. chap 2)

Bague Mâle

Bague Femelle

Aérateur+ cartouche mâle

Limitateur

Aérateur+cartouche femelle

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Joint

Aérateur

Principe : Ce matériel mélange l’air et l’eau sous pression. Au sein du mousseur est placé un réducteur de débit qui permet de passer de 12/15 litres/min à 5/8 l/min (voir moins jusqu’à 1,5 l et 2,5 l pour des postes servant uniquement en lavage de main), pouvant engendrer une économie de 50% d’eau. L’appel d’air est réalisé grâce à l’effet «Venturi», le mélange eau/air s’effectuant dans une chambre d’homogénéisation. Certains modèles sont auto-régulés : le débit est constant quelque soit la pression. D’autres présentent aussi la particularité d’être autonettoyants (retarde le dépôt du tartre) : la structure en «nid d’abeille» ne retient pas d’eau limitant ainsi la prolifération bactérienne. Coupe transversale d’un aérateur

Source : Aqua-Techniques

Limitateur ou régulateur ? Le régulateur de débit fonctionne à l'aide d'un joint torique s'écrasant plus ou moins sous la pression, régulant ainsi le débit d'une façon très précise (+-2% du débit annoncé). Le limitateur de débit fonctionne sans joint Torique, la précision est moindre (+-10% du débit annoncé). Cette précision n'est sensible qu'au delà de la pression nominale de 3 bars soit à partir de 4,5 bars (forte pression). Sur un réseau à pression normale (95% des cas) les deux systèmes sont rigoureusement identiques. (source : ECOPERL) Installation : en remplaçant les aérateurs non limitateurs existants sur les robinetteries (la taille étant standard)

(source : ECOPERL)

ou en plaçant un limitateur en amont des robinetteries s’il s’agit de robinets poussoirs. Coût : entre 5 et 10€ par robinet - Stop-eau WC : Ce matériel est adapté aux mécanismes WC simple commande. Il s’agit d’un système jouant sur le temps de fermeture de la chasse d’eau. Le stop-eau est constitué de « poids » en métal qui Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

se fixent sur le mécanisme WC et entraînent du fait de leur masse une fermeture plus rapide du mécanisme. Cela a pour effet de ne pas vider la totalité du réservoir. Une attention particulière doit être portée à la mise en place afin que les poids ne se décrochent pas du mécanisme WC. On peut estimer l’économie d’eau réalisée par ce système à 50%.

Source : Aqua-Techniques

L’installation se fait facilement sur des réservoirs anciens. Coût : env. 15 € - Economiseurs WC : Il s’agit d’un rectangle réalisé en matériau polymère souple ou de sacs qui se placent dans le réservoir, permettant de retenir 1 à 1,5 litre(s) d’eau. Un jeu (de deux plaquettes) peut être placé au sein d’un réservoir (3 litres d’eau retenus). De mise en place aisée, les plaquettes et les sacs WC sont préconisées pour tout type de réservoir doté d’un mécanisme WC simple commande non interrompable. Ils ne nécessitent pas obligatoirement l’intervention d’un professionnel pour la mise en place.

(source : Eco-Plaquettes)

(source : Eco-techniques)

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(source : www.maison-ecolo.com)

Coût : env. 15 € à 20€

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Petite astuce : en attendant de s’équiper, une bouteille d’1,5l lestée d’eau ou de sable et placée dans le réservoir (côté opposé à l’arrivée d’eau pour ne pas gêner le mécanisme) vous permet d’économiser 1,5 l d’eau consommée à chaque tirage de chasse.

CREAQ

- Chasse d'eau à double commande : (cf. chapitre 2). La chasse d’eau à double commande comporte deux boutons : le gros bouton évacue toute l’eau contenue dans le réservoir, le petit limite la quantité à 3 litres. On estime à environ 50% l’économie d’eau réalisée par ce système. Il est à noter que la nouvelle génération de réservoir WC est équipée en standard de mécanisme double touche 3/6 litres. L’installation se fait sur des réservoirs anciens. Coût : env. 30€ (15 à 50€) - Eco-douchettes : Quelle que soit la technique utilisée ces douchettes «économiques» permettent d’obtenir un débit compris entre 1,5l et 9 l/min ce qui engendre des économies d’eau et d’énergie (de l’ordre de 30 à 60 %).

(Source : aquadomo)

(Source : Eurlaquadream)

Principes : Il existe actuellement sur le marché quatre grands procédés permettant de réduire le débit au niveau des douchettes : - La technique de la Compression-Injection-Eclatement : L’eau arrive dans la tête de la douchette en étant comprimée, puis elle est injectée à travers une buse conique calibrée à 9 l /min avant de finir s’éclater sur une grille (plusieurs variantes possibles (3, 6,12 trous) selon le confort souhaité). L’intérêt de cette grille étant d’augmenter le nombre de gouttelettes ce qui contribue à accroître le pouvoir mouillant de l’eau. - Le principe de la «turbulence» :Avec une pression donnée, on réduit la section de l’écoulement : la vitesse de sortie de l’eau augmente. Un disque générateur situé à l’extrémité permet de mieux répartir les gouttelettes (confort accru). Avec cette technique le débit est moins sensible aux variations de pression. Il est aussi possible d’adapter le débit en fonction de la pression en utilisant des «cuvettes à turbulence» faisant office de réducteur de débit. - Le principe «Venturi» : L’eau en traversant la douchette (dotée d’orifices permettant une prise d’air) crée une dépression au niveau des orifices permettant une injection d’air. Il n’y a pas de perte de débit puisque l’air prend la «place» de l’eau. Ce procédé permet d’économiser 30 à 50% d’eau. - La technique de la «Pulsation» : L’eau traverse une buse pulsante (piston) éjectant l’eau de 30 à 40 fois par seconde. La fréquence du jet est si rapide qu’il devient constant sur une large zone de pression. L’envoi alternatif rapide d’un jet d’eau permet de diviser le débit initial selon la règle : débit initial×(temps d’émission du jet/ temps entre 2 émissions). Economie possible de 35 à 55% suivant le débit initial et indépendamment de la forme du jet.

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douche à effet Venturi Eco-techniques

Installation : en remplacement des douchettes existantes (vendues avec ou sans flexibles) ou en installant un limitateur spécifique entre douchette et le flexible.

(Source : ECOPERL)

- Stop-douche : Un grand volume d’eau est perdu au cours d’une douche, lors du savonnage. Si le logement n’est pas équipé de robinetterie mitigeuse, il peut être intéressant de mettre en place, en amont de la douchette, des stop-douche. Principe : Ce sont des vannes permettant d’arrêter l’écoulement d’eau et de retrouver le bon réglage eau chaude/eau froide pour le rinçage. L’installation se fait entre la douchette et le flexible ou le système est directement intégré à une douchette spécifique. Coût : env. 15 €

ATTENTION : les systèmes dits STOP DOUCHE intégrés ou non sur la douche, ne sont pas conseillé par le CREAQ pour des raisons de dangerosité (retour d'eau chaude) et de dégats des eaux (éclatement du flexible). Ces systèmes permettent de couper globalement l'arrivée d'eau sans fermer le robinet principal ni toucher à son réglage de température. Cependant, si la robinetterie n'est pas équipée de clapets anti-retour, on constate fréquemment les accidents domestiques suivants: 1°) Brûlures par retour instantané d'eau bouillante: Pendant le temps de fermeture du système, l'eau chaude retourne vers l'eau froide par différence de pression, et est instantanément libérée à la réouverture du système. 2°) Dégats des eaux: Oubli de la fermeture du robinet principal et casse du flexible après une longue période (Information du CSTB – Centre Scientifique et technique du Batiment)

- Choix des appareils électro-ménager : Grâce à l’étiquette énergie, un lave-linge de classe A, par exemple, consommera env. 50 litres par lavage au lieu de 80 litres pour les machines anciennes, soit une économie de plus de 30%.

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Récupération d'eau de pluie Quoique gratuite et abondante sous nos contrées, l’eau de pluie n’est que trop rarement valorisée. Quelques jardins sont équipés d’une petite citerne, récupérant le précieux liquide en vue d’étancher la soif des fleurs ou des légumes. Pourtant, avec nos 157 litres consommés par jour (en moyenne) et par habitant, il est surprenant que nous n’attachions pas plus de valeur à ce don du ciel. Législation et précautions En France, tout propriétaire a le « droit d’user et de disposer des eaux pluviales qui tombent sur son fonds » (article 640 et suivants du Code civil). A des fins d’arrosage d’espaces verts, le code de la santé publique ne prévoit pas de disposition particulière concernant la récupération, le stockage et l’utilisation des eaux pluviales. Cependant les précautions d’usage seront prises afin d’éviter tout risque sanitaire (l’arrosage au goutte à goutte sera privilégié à l’aspersion, accessibilité des installations de stockage interdite au public,…) L’utilisation d’eau de pluie au sein de bâtiments publics accueillant du public pour les WC est soumise à autorisation préfectorale après avis du Conseil départemental d’Hygiène (article R 1321-10). Pour un usage alimentaire ou sanitaire (nettoyage du linge, nettoyage corporel), les DDASS sont généralement réticentes, voire franchement opposées, les attitudes variant selon les départements. Normalement, pour pouvoir être utilisée pour ces fonctions, l’eau de pluie doit respecter les critères requis pour la qualité des eaux destinées à la consommation humaine ; qualité qu’il est bien sûr possible d’obtenir pour qui applique les traitements appropriés. Si un simple fût placé sous une gouttière suffit pour le jardin, il n’en va pas de même pour alimenter une maison. La collecte passe alors par la toiture et les gouttières, et des conduites amènent l’eau dans une citerne d’où elle est remontée par une pompe pour alimenter les points choisis. Il existe un calcul assez simple qui permet de déterminer le nombre de litres que l’on peut récupérer sur sa toiture : multiplier la surface au sol de l’habitation par la hauteur d’eau tombée durant une année. On obtient des chiffres plus précision prend plusieurs années (ces données peuvent être fournies par les stations météos). Au résultat, on ôtera 10% compte tenu des pertes, dues principalement à l’évaporation. Ainsi, une habitation de 100m² se situant dans une zone où il pleut 800 millimètres (0,80 m) par an aura un potentiel de 100 x 0,80 = 80 m³ - 10% = 72 m³. Pour récupérer l’eau de pluie, toutes les toitures conviennent, avec un bémol pour les toits en amianteciment car l’eau de lessive contient alors des fibres d’amiante que l’on peu retrouver dans le linge sec. Bémol aussi pour les toitures à base de feutre bitumeux car une eau jaunâtre en découle par lessivage Fiche sensibilisation à l'écoconstruction - « l'eau »

d’hydrocarbures les composant. Le stockage de l’eau mérite une attention toute particulière. La citerne doit être entièrement opaque pour éviter toute formation d’algues et de moisissures. L’enterrer semble être une solution idéale car, outre le fait de la placer hors gel, il n’y a dans ce cas aucun problème d’intégration paysagère, et l’eau délivrée est à une température à peu près constante toute l’année. Le matériau qui constitue la citerne doit être de préférence minéral : béton ou briques enduites. L’eau de pluie naturellement acide, le minéral neutralisera cette acidité. Le métal est à proscrire car il est attaqué. Si c’est une citerne en plastique qui est choisie, il faudra immerger une pierre calcaire pour compenser l’acidité de l’eau. Concernant les polluants présents dans l’eau de pluie, ils sont en grande partie, éliminés par un filtrage bactérien et sur charbon actif. Le matériel : - Les cuves externes en polyéthylène haute densité (PEHD) :

(Source Leroy Merlin )

(Source : GRAF)

Ces cuves placées en sortie de descente de gouttière ont des capacités limitées (200/1300 litres avec possibilité de jumelage). Elles sont surtout adaptées pour des usages limités (arrosage plantes, lavage du sol). - Les cuves enterrées ou en sous-sol en polyéthylène haute densité (PEHD):

(Source : Leroy Merlin)

(Source : GRAF)

L’enfouissement d’une cuve en PEHD de plus grande capacité permet d’envisager l’utilisation de l’eau de pluie pour des besoins plus importants (arrosage terrain de sport, alimentation des WC). Les capacités proposées actuellement sont comprises entre 1 et 10 m3 avec possibilité de jumelage afin d’accroître la couverture des besoins.

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- Les cuves enterrées en béton L’utilisation d’une cuve en béton permet de couvrir les mêmes besoins qu’une cuve en PEHD enterrée. La différence réside dans le fait que la cuve béton à volume comparable présente une masse supérieure qu’il faut prendre en compte lors de la mise en place. En effet un affaissement lié au poids représenté par la cuve et l’eau qu’elle contient peut se produire. Afin d’éviter ce genre de désagrément les paramètres « nature du sol et hygrométrie » doivent être pris en considération dès le début du projet. Dans certain cas il sera préférable de faire reposer la cuve sur une dalle béton soit de l’ancrer dans le sol afin d’éviter que cette dernière ne remonte sous l’effet de la poussée d’Archimède. Se pose aussi le problème du coût lié au transport.

Le coût Les tarifs (TTC) indiqués ci-dessous sont donnés à titre indicatif, à l’unité, et sont susceptibles d’évoluer. Pour les cuves externes les prix affichés tiennent compte de la cuve avec les accessoires (couvercle, robinet et rehausseur). Pour les cuves enterrées les tarifs ne s’appliquent qu’aux cuves sans les accessoires (bloc filtration). Equipement cuves externes en polyéthylène haute densité (PEHD) cuves enterrées en polyéthylène haute densité (PEHD) cuves béton

Observations

Coût

200 l à 1 m3

30 à 240 €

1 à 20 m3

500 à 7 000 €

10 m3

5 000 à 6 000 €

Recyclage de certaines eaux grises On appelle « eaux grises » les eaux de douches, de bains et de lavabos (eaux savonneuses), de lavelinge, de vaisselles. Elles représentent près de 40 % de notre consommation quotidienne.

Certaines entreprises proposent des systèmes permettant de purifiée et retraitée les eaux usées des douches, bains, lavabos afin de les utiliser pour la chasse d’eau des toilettes, la lessive, le ménage ou l’arrosage du jardin. Les principes de traitement sont généralement purement mécaniques et biologiques sans addition de produits chimiques : filtration, traitement biologique, sédimentation, désinfection par UV et la qualité de l’eau ainsi obtenue respecte la norme CEE concernant les eaux de baignade.

(ex : systèmes Aquacycle®, Aquality®, Aquae®, IWM®).

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Circuit de l’eau domestique, comparaison gestion actuelle avec approche écologique (source : GTZ)

Idées de séances Calculer le débit d'un robinet Laisser couler le robinet grand ouvert dans un récipient durant 1 minute puis mesurer le volume avec un verre mesureur. Comparer les débits de différents robinets (voir des robinets des familles qui veulent bien s’y prêter). Imaginer le débit suffisant en fonction des usages de chaque robinet (lavage main, entretien, …).  Je repère s'il y a une fuite à l'école ou dans ma maison Principe : Il s'agit de faire un 1er relevé de compteur, un soir de préférence, en prévenant bien tout le monde qu'il ne faut plus utiliser d'eau jusqu'au lendemain (ni aux robinets, ni en faisant fonctionner l'arrosage, les appareils ménagers tels que le lave-vaisselle ou la machine à laver). Le lendemain matin, avant que quiconque n’est consommé de l'eau, on procède à un 2ème relevé de compteur. Si le compteur indique les mêmes chiffres, pas de problème, il n'y a pas de fuite dans le bâtiment. En revanche, s'il y a une différence (que l'on peut calculer), c'est qu'il y a bien une fuite quelque part puisque personne n'a consommé d'eau depuis la veille. Il va falloir la localiser, puis la réparer. Consigne : « Détecte s’il y a des fuites chez toi : relève le compteur le soir avant de te coucher et également le matin à ton réveil. Si la consommation n’est pas nulle, il y a peut-être une fuite. Attention de bien prévenir ta famille de cette petite expérience, au risque de voir les résultats faussés si quelqu’un boit un verre d’eau ou tire la chasse-d’eau dans la nuit ! »

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 Principes des éco-aérateurs (robinet et douche) (prêt de matériel par le CREAQ)

Un phénomène physique : l’effet venturi Rappel pour les enseignants : Lorsque de l'eau circule dans une canalisation, son débit (en m3/h) est constant. Si la canalisation se rétrécit, la vitesse de l'eau augmente. L'énergie de l'eau étant constante, si sa vitesse augmente alors sa pression diminue. Une expérience facile à faire : on souffle entre 2 feuilles de papier. Que se passe-t-il ? Elles se rapprochent car la pression entre les feuilles a diminué. C'est la manière la plus simple de créer une aspiration.

Pour aspirer, il faut donc accélérer l'eau en plaçant un rétrécissement dans la canalisation.

Expérience à mener

Que ce soit pour les mousseurs de robinets ou les douchettes, quand on ouvre le robinet, de l’air est aspiré en grande quantité, et mélangé à l’eau. On obtient alors un jet composé d’eau et d’air.

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(source : ecosystem)

(Source : Eco-techniques)

(source : ecoxygen)

Les enfants pourront vérifier avec un débimètre ou en mesurant un volume débité en un temps donné si les matériels dits « économiseurs d’eau » le sont réellement ou pas.

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 Conception et projection d’un diaporama Prendre en photo divers matériels (économes et non économes), concevoir et intégrer des commentaires et proposer aux autres classes (voir d’autres écoles) une projection. (base d’images CREAQ disponible si besoin).  Calcul de la quantité d’eau de pluie que pourrait recueillir l’école en 1 an . (cycle 3) - Faire mesurer la surface au sol du bâti de l’école. - Remettre cette info. « Pour Bordeaux et ses environs, le total annuel des précipitations atteint 820 mm et on y compte 150 jours pluvieux. » - Laisser les élèves trouver la conversion et l’opération suivantes : 820 mm = 0,82 m Surface au sol du bâti de l’école x 0,82 = volume en m³ - Au résultat, on ôtera 10% compte tenu des pertes, dues principalement à l’évaporation. ● Fabrication d’un récupérateur d’eau de pluie www.jeconomiseleau.org rubrique « documentations et liens » rubrique « fiche bricolage» fiche « fabriquer un récupérateur d’eau de pluie à la bordelaise » ● Fiches exercices n° 9 de la mallette « l’eau en 3 dimensions » de l’Agence de l’Eau Adour Garonne

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Fiche Ecoconstruction : SANTE,

CONFORT, ESTHETISME EN SAVOIR + Matériaux et revêtements sains.......................................................................4 Le confort acoustique.....................................................................................26 Le bien-être......................................................................................................43

IDÉES DE SÉANCES Matériaux et revêtements sains.....................................................................47 Le confort acoustique.....................................................................................50 Le bien-être......................................................................................................57

Avec le concours financier de

Avec le concours de

Fiche sensibilisation ECOCONSTRUCTION – Santé, confort, esthétisme

« Aucune pédagogie ne peut remplacer les apprentissages procurés par le lieu dans lequel les enfants évoluent » Par respect pour l’environnement mais également pour l’homme, qu’il s’agisse des artisans ou bien des usagers, le choix des matériaux et des revêtements, les finitions et l’aménagement, la décoration sont à penser.

Les ENJEUX environnementaux

liés à la santé humaine liés au bien-être

économiques

« Chez les enfants en particulier, le bruit peut compromettre l’exécution d’une tâche cognitive. » (OMS)

« Dans nos sociétés industrielles, les polluants occupent une place importante dans le questionnement sur l’origine des perturbations des écosystèmes ou les problèmes de santé humaine. » (INRA RENNES)

« Nous passons en moyenne 22 heures sur 24 en espace clos ou semi-clos, que cela soit dans les logements, lieux de travail, écoles, espaces de loisirs, commerces, transports,... L'air qu'on y respire peut avoir des effets sur le confort et la santé, depuis la simple gêne - odeurs, somnolence, irritation des yeux et de la peau - jusqu'à l'aggravation ou le développement de pathologies comme par exemple les allergies respiratoires. »

(Observatoire de

la qualité de l’air intérieur)

« On ne construit pas une crèche, une école ou un centre de loisirs comme un bureau de poste ! Les conditions sanitaires mais aussi la qualité relationnelle, sensorielle, affective, fonctionnelle et esthétique de l’environnement bâti ont une très lourde influence sur le développement et la santé des enfants. Quand la pédagogie et l’espace construit se complètent, ils offrent un cadre de vie rassurant et une enveloppe protectrice, qui préviennent et limitent les nombreux risques d’exposition chimique, biologique et physique. » (magazine ECOLOGIK)

Fiche sensibilisation ECOCONSTRUCTION – Santé, confort, esthétisme

EN SAVOIR PLUS De la naissance à l’adolescence, les enfants se construisent en permanence. Leurs organismes immatures sont vulnérables et extrêmement sensibles à la mauvaise qualité de l’environnement bâti : à la chaleur excessive des locaux, au confinement de l’air dans les salles, à l’acoustique inadaptée aux apprentissages, à l’insuffisances de lumière naturelle qui perturbe la stimulation du système circadien tout autant que le système visuel … Plus les enfants sont jeunes, plus ils sont sensibles aux polluants de l’air : ils respirent plus vite et inhalent plus d’air que les adultes. En raison de leur masse corporelle, ils absorbent deux fois plus de ces polluants. Des expositions répétées et prolongées à des concentrations élevées de contaminants aériens pendant l’enfance et l’adolescence sont lourdes de conséquences. La réduction de la croissance des alvéoles pulmonaires et l’inflammation des voies aériennes durant cette période de développement rapide du poumon affectent la morbidité et la mortalité durant la vie adulte. De plus en plus d’enfants sont touchés par les maladies allergiques respiratoires : on compte actuellement en moyenne trois élèves allergiques par classe. Or le lien entre le déclenchement et l’aggravation de ces affections et les expositions survenant dans l’environnement bâti est aujourd’hui établi. De même, l’impact du bruit doit être considéré comme un enjeu de santé publique et sa réduction dans les lieux d’éducation comme un facteur de réussite scolaire. Les nuisances sonores et la mauvaise acoustique des locaux affectent la transmission de l’information et le développement cognitif, génèrent une fatigue et un comportement agité, sans oublier les effets physiologiques cardiovasculaires et hormonaux.

« C’est à l’école que se forgent la culture architecturale et les réflexes écologiques des adultes de demain. » Dominique GAUZIN-MÜLLER Architecte, enseignante – rédactrice en chef du magazine ECOLOGIK

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1 - MATÉRIAUX ET REVÊTEMENTS SAINS (source : Observatoire de la Qualité de l’air intérieur, « Nos maisons nous empoisonnent » de G. MEAR, campagne CHEMICAL REACTION, « L’habitat écologique » de F. KUR, « Les plantes dépolluantes » de G. CHAUDET et A. BOIXIERE

Enjeux Nous passons en moyenne 22 heures sur 24 en espace clos ou semi-clos, que cela soit dans les logements, lieux de travail, écoles, espaces de loisirs, commerces, transports,... Or, une étude de l’Observatoire de la qualité de l’air intérieur sous l’égide du CSTB (centre Scientifique et technique du bâtiment) montre que, pour tous polluants mesurés, les teneurs sont beaucoup plus élevées dans les logements qu’à l’extérieur. Ainsi, l'air qu'on y respire peut avoir des effets sur le confort et la santé, depuis la simple gêne odeurs, somnolence, irritation des yeux et de la peau - jusqu'à l'aggravation ou le développement de pathologies comme par exemple les allergies respiratoires. Les effets de la pollution intérieure sur la santé ne sont que partiellement connus : en effet, les liens entre l'exposition aux polluants et le développement d'une maladie ou d'un symptôme n'ont pas encore été suffisamment étudiés. La contribution de la qualité de l'air intérieur à certaines maladies reste encore à identifier et à évaluer. Il existe deux types d'exposition : - l'exposition des personnes à de fortes doses de polluants dans un environnement intérieur (qui est un phénomène relativement rare, tel que l'intoxication grave par le monoxyde de carbone), - l'exposition continue à de faibles doses de polluants sur de longues périodes (qui peut avoir des conséquences importantes à court ou long terme). La question de la qualité de l'air intérieur est ainsi une préoccupation majeure de santé publique, car l'ensemble de la population est concerné, et plus particulièrement les personnes sensibles et fragiles (enfants, personnes âgées ou immunodéprimées, malades pulmonaires chroniques). Tous les lieux de vie clos ou semi-clos sont concernés par la pollution intérieure.

Les grandes familles de polluants de l’air intérieur Les principes polluants de l’air de nos habitations sont multiples. On peut les classer ainsi :  Les composés organiques volatils (COV) et les aldéhydes, une redoutable famille de polluants

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

Les pesticides : insecticides, fongicides, herbicides, acaricides, rodenticides, molluscicides, termicides, …



Les produits de combustion : monoxyde de carbone (1ère cause de mortalité domestique par produit toxique en France), les oxydes d’azote (produits par la combustion de carburants fossiles), les hydrocarbures aromatiques polycycliques (gaz d’échappement de voiture, fumée de tabac et des barbecues, asphalte et bitume, …), le dioxyde de soufre (combustion du charbon et du pétrole)



Les particules : constituées d’un mélange de plusieurs substances physiques et chimiques qui se présentent sous forme solide ou sous forme de gouttelettes en suspension dans l’air et dont les dimensions vont de 0,005 à 100 microns. Atteignant les alvéoles pulmonaires, les particules les plus dangereuses sont celles qui ont un diamètre compris entre 0,1 et 10 microns.



Les fibres : cf. ci-après les laines minérales



Les contaminants biologiques : les acariens, les moisissures, les agents infectieux (bactéries, virus), les particules et autres matières organiques libérées par les animaux de compagnie (squames, urine, poils, salive), les pollens, les cafards et les blattes, …

Les sources de polluants intérieurs  Les matériaux de construction  Le bois : la plupart des bois utilisés dans la construction sont soit reconstitués, soit traités contre les insectes xylophages et les champignons. Dans les deux cas, ils libèrent pendant des années les substances chimiques contenues dans les colles et les produits de traitement tel le formaldéhyde (urée-formol pour les panneaux décoratifs, meubles de cuisine, étagères, aménagements de salle de bain,…, phénol-formol pour les panneaux extérieurs avec en plus des substances fongicides et résorcine-formol pour les lamellés-collés avec en plus les solavnts des colles : toluène, xylène, acétone, …)

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 Les isolants : Un habitat ne se conçoit pas sans isolation (cf. partie « Energie »). Si celle-ci présente des avantages évidents (confort et économie d’énergie), elle peut cependant altérer la qualité de l’air ambiant. - Les laines minérales : La laine minérale est un matériau se présentant comme un matelas constitué de fibres minérales enchevêtrées utilisé comme isolant thermique ou acoustique dans l'habitat. On distingue principalement : - la laine de verre, fibres obtenues par la fonte de verre et de sable quartzeux, - la laine de roche, fabriquée à partir d'une roche volcanique, la diabase, - la laine de laitier, fabriquée à partir de sous-produits provenant de la fusion de métaux. De loin les plus utilisés en isolation, ces produits sont constitués de fibres suspectées d’être cancérigènes, notamment celles dont la longueur est capable d’atteindre les alvéoles pulmonaires. Plus grandes que les fibres d’amiante, elles sont aussi moins nocives. Les fibres de la laine de roche, plus petites que celles de la laine de verre, ont un pouvoir de pénétration respiratoire plus important. Liés avec une résine urée-formol ou phénol-formol, les isolants à base de laine de verre ou de laine de roche peuvent émettre du formaldéhyde. Si les professionnels sont les premiers exposés aux fibres de laine de verre ou de laine de roche lorsqu’ils les manipulent dans les endroits confinés que sont les combles et les greniers, nous le sommes également en tant que bricoleurs si nous ne prenons pas de précautions particulières en portant un masque, des gants et des lunettes. Même sans avoir à les manipuler, nous pouvons y être exposés à tout moment. En effet, on voit encore trop souvent ces produits posés en vrac sur les faux plafonds sans qu’aucune précaution d’étanchéité ne soit prise. Ils libèrent alors leurs fibres nocives au gré du moindre courant d’air, ne serait-ce que par les ouvertures des spots d’éclairage implantés dans les plafonds. - Les mousses urée-formol : Parce qu’elles libéraient du formaldéhyde en trop grande quantité, les mousses urée-formol utilisées pour l’isolation par injection dans les murs et les cloisons, notamment dans les années 1960 et 1970, ont été à l’origine de problèmes sérieux. Elles sont interdites dans de nombreux pays, et leur utilisation est maintenant réglementée en France. - Le polystyrène : Obtenu par polymérisation du styrène, cet isolant se présente sous forme de panneaux de deux types : extrudés et expansés. Les premiers sont constitués de polystyrène, de solvants et de gaz sous pression ou agents gonflants. Ils libèrent lentement divers COV (Composés Organiques Volatiles) : styrène, chlorure d’éthyle, acétate de vinyle et isocyanates, qui sont des sensibilisants du système respiratoire particulièrement redoutables. Les seconds, constitués d’un mélange de polystyrène et de pentane, ont une perméabilité à l’humidité plus élevée, ce qui facilité leur désagrégation au fil du temps et l’émission de poussières susceptibles d’être inhalées. Le polystyrène se dégrade sous l’action des rayons ultraviolets (UV), libérant ainsi des substances toxiques. Dégageant des gaz très toxiques en cas d’incendie (styrène, benzène, etc.), il doit impérativement être séparé des pièces habitables par une cloison étanche ou un pare-feu. - La mousse de polyuréthane : Obtenue en mélangeant du polyol avec un isocyanate et un agent gonflant, la mousse de polyuréthane libère des isocyanates au moment de sa mise en œuvre. En cas d’incendie, elle dégage, outre du monoxyde de carbone et des isocyanates, de l’acide cyanhydrique, un gaz particulièrement toxique. - L’amiante : enfin interdit, l’amiante est encore présent dans de nombreux bâtiments. Son élimination ne peut être faite que par des professionnels. - Les panneaux composite de liège : qui sont reconstitués à l’aide de colle et de vernis.

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 Les matières plastiques de nos équipements et mobiliers Il existe des milliers de matières plastiques, aux caractéristiques extrêmement variables. Elles émettent des composés organiques volatiles, également variables selon leurs caractéristiques et leur utilisation, notamment sous l’effet d’une élévation de température ou d’une exposition aux UV.  Le PVC : est un chlorure de polyvinyle produit à partir d’acétylène et de chlore. Il est utilisé dans la fabrication de très nombreux matériaux : canalisations, tuyaux, fenêtres, ustensiles ménagers, revêtements de sol, revêtements muraux, etc. Cette fabrication nécessite l’emploi d’additifs : agents plastifiants et assouplissants, notamment des phtalates, fortement suspectés d’être des perturbateurs hormonaux. Des métaux lourds comme le plomb et le cadmium ainsi que des composés organiques de l’étain sont également utilisés comme agents stabilisants. Soumis à une élévation de température, le PVC dégage de nombreuses substances toxiques : chlorure de vinyle monomère, formaldéhyde, styrène, toluène, benzène et divers hydrocarbures. En cas d’incendie, la combustion du PVC est particulièrement dangereuse par son dégagement d’acide chlorhydrique de dioxines et de furanes. Il ne faut donc jamais brûler de PVC dans son jardin et encore moins dans sa cheminée, mais le destiner à un centre de collecte et de tri. Rappelons qu’il est interdit de brûler des déchets de PVC sur les chantiers, pratique encore trop répandue. Une attention particulière doit également être portée à certains jouets en PVC, car les différents additifs qu’ils peuvent contenir, notamment les phtalates, présentent un réel danger pour les enfants.  Les polyuréthanes, fabriqués à partir d’isocyanates, sont très utilisés de nos jours dans les vernis, les colles et les laques ainsi que pour la fabrication de fibres artificielles, notamment de mousses. Le danger des polyuréthanes vient essentiellement de leurs isocyanates, qui sont de puissants allergisants respiratoires pouvant provoquer de l’asthme. Le toluène diisocyanate est considérér comme un cancérogène humain potentiel par IARC - Centre International de Recherche sur le Cancer- (groupe 2B). Comme celle du PVC, la combustion du polyuréthane libère de nombreuses substances chimiques toxiques : isocyanates, acide cyanhydrique, etc.  Le polyéthylène et le polypropylène présentent nettement moins de risques que les matières plastiques précédentes. Ils doivent donc leur petre préférés.

 Les peintures et

revêtements

Les substances polluantes sont émises de deux façons : d’une manière continue s’il s’agit de matériaux eux-mêmes et de la colle utilisée pour leur pose, et d’une manière discontinue lors de leur entretien (cf. chapitre suivant).  Les colles : très utilisés dans le bâtiment, la plupart des colles sont susceptibles d’émettre des COV. Elles sont classées en deux catégories : - les colles en phase solvant, dites « en solution » lorsque le solvant utilisé pour dissoudre les résines est de type organique ; - les colles en phase aqueuse, dites « en émulsion » lorsque le solvant utilisé est l’eau. Dans les deux cas, les colles sont constituées d’une résine de base qui sert de liant principal : polymères vinyliques, polymères acryliques ou le mélange des deux. Elles contiennent également une ou plusieurs résines secondaires (résines phénoliques, colophane, etc.), des pigments, des charges et des adjuvants : agents plastifiants et conservateurs, bactéricides et fongicides tels que le formaldéhyde et le pentachlorophénate de sodium, de l’eau dans le cas des « émulsions » avec un faible pourcentage de solvants organiques. Ces derniers (hydrocarbures, esters, cétones, alcools, etc.) sont présents en plus grande quantité dans les colles en phase solvant. Fiche sensibilisation ECOCONSTRUCTION – Santé, confort, esthétisme

La nature des résines qui entrent dans la composition des colles dépend de leur utilisation (uréeformol, phénol-formol, résorcine-formol) ; elles restent les sources les plus importantes de formaldéhyde dans les logements. En raison de leur grande résistance à l’usure, les résines époxy sont utilisées comme revêtement pelliculaire des sols et des murs. Elles servent également à des collages de matériaux qui nécessitent une grande résistance. Ces résines contiennent des amines et des amides qui sont des sensibilisants cutanés très puissants pouvant être à l’origine de dermites eczématiformes. Les résines polyuréthanes sont utilisées dans les vernis et les revêtements pelliculaires des sols et des murs, ainsi que pour le collage de revêtements plastiques. Elles contiennent des isocyanates, substances sensibilisantes et cancérogènes. Quant aux résines vinyliques et acryliques, elles entrent dans la composition des colles vinyliques et acryliques « en émulsion » et « en solution ». Les colles vinyliques ou acryliques en solution contiennent 60% à 80% des solvants organiques d’où une grande toxicité : utilisation pour revêtements muraux plastifiés, revêtement de sol à support en jute, en mousse latex, en PVC ou en polyuréthane, les revêtements isolants, les revêtements de sol plastique, les carrelage muraux, … et l’encollage des tuyaux PVC et divers matériaux en plastique. Les colles vinyliques et acryliques en émulsion aqueuse sont moins toxiques : utilisation pour papiers peints, textiles, et autres revêtements. Les colles au néoprène sont utilisées pour l’encollage de divers revêtements muraux et de sol et contiennent 70% à 80% de solvants organiques et sont par conséquent très toxiques.

 Les carrelages : Les carreaux de céramique (terre cuite, grès, faïence) sont des matériaux inertes et très écologiques. Ils sont particulièrement recommandés à condition qu’ils ne subissent pas un traitement de protection qui leur enlève leurs caractéristiques naturelles. Comme les parquets, les carreaux peuvent être collés avec des colles qui émettent des COV. Les carreaux de terre cuite sont généralement traités pour remédier à leur trop grande porosité. Divers produits, plus ou moins naturels, peuvent être utilisés à cet effet.

 Les revêtements de sol en plastique : utilisés principalement dans les salles de bain et les cuisines ainsi que dans les espaces collectifs, ils peuvent libérer du chlorure de vinyle ainsi que des phtalates. Il y a une trentaine d’années, les revêtements de sol vinyliques pouvaient contenir jusqu’à 5% d’amiante. L’usure de ce type de revêtement doit être surveillé à cause de la possibilité d’un dégagement de fibres. Le problème se pose également pour certains anciens revêtements muraux en vinyle posé sur carton d’amiante.  Les moquettes et les tapis : sont de véritables réservoirs de polluants chimiques et de contaminants biologiques : COV, acariens, poils de chat et chien, moisissures, poussières. Les plus polluantes sont celles qui ont un support en mousse synthétique. Ces supports libèrent en effet des COV : monomères, solvants, agents plastifiants, formaldéhyde, styrène, butène, isocyanates, le plus connu étant le 4-phénylcyclohexane ou 4-PC, issu du styrène butadiène. Ce produit est toxique à de très faibles doses et provoque des maux de tête, une certaine léthargie ainsi qu’une irritation de la peau et des yeux. Qu’elles soient synthétiques ou en laine, les moquettes sont généralement traitées contre le feu, les acariens, les moisissures, les bactéries et les taches ; ce qui constitue une source supplémentaire de COV. La plupart des moquettes en laine sont traitées contre les mites avec des produits qui contiennent du paradichlorobenzène, un cancérogène possible pour l’homme.

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 Les papiers peints : Certains papiers peints, notamment les vinyles lessivables peuvent émettre de l’acétate de vinyle, du styrène, du chlorure de vinyle, des plastifiants, des monomères à l’état libre, des fongicides et du formaldéhyde, ce dernier étant utilisé pour augmenter la résistance du papier. Certains papiers non plastifiés ont la particularité d’adsorber les COV émis par les autres matériaux et de les réémettre ultérieurement. De nombreuses colles à papier peint contiennent des agents de préservation antifongiques et bactéricides.

 Les tissus : Qu’ils soient muraux, utilisés comme rideaux ou pour recouvrir des sièges, les tissus émettent des COV pendant de longs mois lorsqu’ils ne sont pas en fibres naturelles non traitées. Ils contiennent tous du formaldéhyde, utilisé pour leur donner de la tenue et les rendre infroissables. Ils sont pour la plupart traités contre les taches, notamment ceux qui recouvrent les canapés et les fauteuils. Comme les papiers peints, ils ont également la particularité d’adsorber les CIOV émis par les autres matériaux et de les restituer. Certains tissus plastifiés contiennent des polymères de chlorure de vinyle et peuvent libérer des monomères à l’état libre. C’est le cas de la plupart des sièges de voitures neuves sont l’odeur caractéristique nous est familière.

 Les peintures : plus que tout autre matériau, les peintures peuvent contribuer à la pollution de l’air intérieur. Elles sont composées essentiellement d’un liant ou résine, vinylique, acrylique ou cellulosique, d’un solvant, organique ou aqueux, de pigments, de charges et de divers additifs : agents dispersants, conservateurs, plastifiants, agents anti-UV. Elles sont susceptibles d’émettre de nombreux COV pendant des heures, voire pendant des mois et parfois des années après leur application. Il existe deux catégories principales de peintures : celles en phase solvant, plus communément appelées peintures à l’huile ou glycérophtaliques qui contiennent des solvants organiques et celles en phase aqueuse, ou peintures à l’eau, constituées principalement d’un mélange d’eau et de solvants (80% d’eau au minimum). Les peintures à l’eau : Très utilisées en décoration, les peintures à l’eau présentent de nombreux avantages, notamment leur facilité d’emploi et de dilution, leur rapidité de séchage et un nettoyage aisé du matériel après emploi. Si, dans l’esprit du public, elles ne présentent aucun danger puisque sans odeur, elles ne sont cependant pas totalement dénuées de risques toxiques. Leur toxicité à long terme peut même être plus élevée que celle des peintures glycérophtaliques. Utilisées aussi bien pour l’intérieur que pour l’extérieur, elles contiennent en effet des éthers de glycol, substances qui ont la particularité de s’évaporer très lentement après leur application. Certains de ces éthers de glycol sont particulièrement dangereux pour la femme enceinte. Plus sensibles aux moisissures et moins résistantes que les peintures à l’huile, les peintures à l’eau peuvent contenir des fongicides. Elles peuvent émettre du formaldéhyde et diverses matières actives contenues dans les fongicides utilisés. Les peintures en phase solvant (peintures à l’huile ou glycéro) : Les résines de ces peintures sont identiques à celles des précédentes : acryliques, vinyliques, époxydiques ou naturelles. Ces peintures diffèrent essentiellement des précédentes par la nature de leurs solvants, qui sont de type organique. Elles contiennent des hydrocarbures aliphatiques ou aromatiques, des alcools, des cétones et des esters. Les peintures à séchage rapide contiennent généralement du toluène, du xylène, de l’éthylbenzène et du benzène en faible quantité (inférieur à 1 %). Elles sont susceptibles d’émettre de l’acétone, du butanol, de l’éthanol, de l’acétate d’éthyle et de butyle. Les liants et les pigments : Les liants sont des résines servant à assurer le lien entre tous les composants de la peinture ainsi que son adhérence sur son support. Ils sont globalement peu toxiques avec toutefois une réserve pour les époxy-diques, qui peuvent être à l’origine de dermites et d’eczémas. Certains pigments utilisés dans le passé pour donner son opacité et sa couleur à la peinture sont particulièrement toxiques, notamment le plomb, à l’origine du saturnisme, qui touche encore de nombreux enfants résidant dans des appartements vétustes aux peintures très anciennes. Les solvants : Les risques toxicologiques présentés par les peintures à l’huile viennent essentiellement de la nature des solvants utilisés. Par contact avec la peau, ils peuvent être à l’origine de dermatoses irritatives ou de type allergique. Inhalés, ils peuvent provoquer une action Fiche sensibilisation ECOCONSTRUCTION – Santé, confort, esthétisme

narcotique, des vertiges, des troubles digestifs : nausées, perte d’appétit. Les solvants contenant du benzène peuvent être à l’origine de leucémies.

 Les produits d’entretien et d’hygiène Des boules antimites, aux déboucheurs de canalisations, en passant par les décapants de four, les désinfectants de toilettes, les insecticides ménagers, les détachants, les lessives, les nettoyants antibactériens, les nettoyant moquettes et tapis, les produits lustrants, les produits de nettoyage pour les vitres, les produits pour laver la vaisselle, les antigels, le dissolvant, les parfums, le vernis à ongle, les anti-transpirants, les savons, gels douche, et autres shampooings, …, la plupart des produits d’entretien et d’hygiène, contiennent des substances chimiques qui sont les matières dites « actives » ou les solvants qui permettent à ces dernières de mieux pénétrer les surfaces traitées. (cf. compléments dans dossier ECOCONSOMMATION)

 Les activités humaines (tabac, cuisine, bricolage, …) La fumée de tabac est un mélange complexe de plusieurs milliers de substances, cancérogènes pour certaines d’entre elles ou suspectées de l’être pour d’autres. Les risques liés au tabagisme sont maintenant bien connus, et on sait que la fumée de tabac présente également un danger réel pour les non-fumeurs qui y sont exposés. La fumée du tabac a de plus la particularité de potentialiser les effets cancérogènes des autres polluants. Les travaux de bricolage amènent à manipuler de nombreux produits toxiques, notamment des solvants, utilisés pour diluer les peintures, nettoyer, dégraisser, décaper. Les activités de la cuisine ne dégagent pas que des odeurs mais également du dioxyde d’azote si l’ont cuisine au gaz et divers produits de combustion si elle est au charbon ou au bois.

 Les ennemis organiques : bactéries, moisissures et acariens Une humidité intérieure excessive peut être à l’origine de sérieux problèmes, autant pour la structure du bâtiment que pour la santé des occupants. Les conséquences sont multiples apparition de moisissures, de champignons et de salpêtre ; dégradation des matériaux (plâtres, boiseries, revêtements de sol et revêtement muraux), diminution de l’efficacité des isolants. On sait également que les émissions de COV, notamment de formaldéhyde des panneaux de particules, des contre-plaqués ou des mousses urée-formol augmentent avec l’humidité et la température. Trop élevée ou trop faible, l’humidité peut avoir des effets importants sur la santé. Une hygrométrie inférieur à 30% dessèche la peau, les muqueuses des yeux, du nez et de la gorge, facilitant ainsi les infections par une rétention plus aisée des substances étrangères. Une hygrométrie trop élevée favorise la transpiration et provoque une sensation d’inconfort. Les personnes souffrant de maladies cardio-vasculaires et les personnes âgées sont particulièrement sensibles à une humidité élevée. Par ailleurs, température et hygrométrie élevées sont des conditions idéales pour le développement de toutes sortes d’êtres vivants indésirables dans nos maisons, depuis les blattes jusqu’aux bactéries pathogènes, en passant par les mites, les acariens et les moisissures.

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 La pénétration des polluants extérieurs L’indispensable renouvellement de l’air intérieur est assuré par les échanges entre l’extérieur et l’intérieur, soit naturellement, à cause du manque d’étanchéité des portes et des fenêtres ou par leur simple ouverture mécanique. Or, l’air extérieur est souvent pollué et pas seulement dans les villes. (cf. compléments avec dossier ECOMOBILITE fiche « pollution de l’air »)

Zoom sur quelques polluants  Les phtalates : très utilisés comme plastifiants dans les produits en PVC, y compris les jouets, comme solvants et fixatifs dans les produits de cosmétiques et d’hygiène, et comme dénaturant d’alcool dans les parfums. Ce sont des polluants largement répandus dans l’environnement mondial, certains sont connus comme étant toxiques pour le système reproductif et causes de baisse de fertilité chez l’animal, ou perturbateurs du développement et de la régulation hormonale.  Les retardateurs de flamme bromes (RFB) : utilisés dans les tissus et garnitures de mobilier (par exemple les canapés) et les plastiques (par exemple dans les ordinateurs personnels et les téléphones portables) pour retarder la propagation des flammes. Les RFB les plus utilisés sont persistants et s’accumulent tout au long de la chaîne alimentaire. Des études ont montré que plusieurs d’entre eux avaient un impact sur le système hormonal. L’exposition au PBDE (éther diphényle polybromé) au sein de l’utérus a été associée à un développement anormal du squelette et du cerveau).  Les muscs synthétiques : utilisés comme ingrédients des mélanges de fragrances dans les cosmétiques tels que savons, shampooings et parfums, ainsi que dans les détergents, les désodorisants et autres produits d’entretien. Les muscs polycycliques les plus couramment utilisés sont des substances chimiques persistantes qui s’accumulent dans la chaîne alimentaire ; elles peuvent provoquer des perturbations du système hormonal des poissons, des amphibiens et des mammifères.  Les substances chimiques perfluorées (PFC) : utilisées pour les revêtements anti-adhésifs des semelles des fers à repasser et les poêles, dans la couche interne des emballages d’aliments fast food (frites, pop-corn, …), ainsi que dans l’apprêt antitache des moquettes, textiles et peintures. Les PFC persistent dans l’environnement et peuvent s’accumuler dans les sols et les tissus cellulaires des animaux. Certains sont connus pour être toxiques pour les animaux, pour dérégler le système reproductif des invertébrés d’eau douce et pour causer des lésions du foie aux poissons et aux mammifères. Ils peuvent également augmenter l’absorption et la toxicité d’autres contaminants chimiques.

● Fin de vie de ces produits En raison de leur toxicité, les résidus de peinture et de solvants sont classés dans les petits déchets chimiques. Jetés dans la poubelle, ils se retrouvent soit à la décharge soit à l’incinération entraînant, dans le premier cas, une pollution du sol et de l’eau, dans le second cas, une pollution de l’air. Vidés dans l’évier ou à l’égout, ou abandonnés n’importe où, ils polluent l’eau et le sol.

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Comment mieux respirer à l’intérieur de nos habitations ?  Une bonne aération des locaux L’air intérieur doit être régulièrement renouvelé car il s’appauvrit en oxygène, se charge en vapeur d’eau et en gaz carbonique par la respiration des habitants et, éventuellement, se pollue par différentes odeurs et émissions de substances chimiques. On parle alors d’air vicié. Des locaux ne peuvent donc être sains que s’ils sont bien aérés. Autrefois, l’aération était assurée naturellement par les fenêtres et les portes qu’on ouvrait, par les différentes infiltrations d’air extérieur qui se faisaient par les fissures dans les murs et à cause du manque d’étanchéité des huisseries. Mais aujourd’hui, et plus particulièrement depuis la première crise pétrolière des années 1970, des problèmes nouveaux sont apparus, dus en grande partie à une trop grande isolation des maisons et à leur mauvais aération. Ainsi, dans une vieille maison, le renouvellement de l'air intérieur se fait en 1/2 heure contre 1h dans une maison standard et 10h dans une maison isolée thermiquement et sans ventilation. Au XIXè siècle, les hygiénistes ont démontré que l'ouverture des fenêtres dans le but de renouveler l'air du logement permettait de lutter contre le développement de maladies. Par la suite, en 1937, le premier règlement sanitaire de Paris impose des conduits débouchant en toiture pour les cuisines, des entrées d'air dans toutes les pièces principales et des orifices de ventilation pour les salles de bains ou les locaux contenant un appareil à combustion. Ce principe est généralisé à toute la France en 1955. En 1982 et 1983, la réglementation instaure des valeurs de débit à respecter. Aujourd’hui, si la ventilation naturelle est la plus satisfaisante du point de vue écologique, une ventilation mécanique contrôlée (VMC) bien conçue, bien réalisée et bien entretenue reste souvent la meilleure solution, notamment dans les maisons modernes. Sa conception et son installation doivent être particulièrement surveillées, sinon la VMC risque elle-même de contribuer à la pollution de l’air intérieur au lieu de la réduire. (cf. complément dans la partie « ENERGIE ») La ventilation des locaux doit se faire par un apport d’air le plus pur possible. Les prises d’air neuf doivent donc être situées à l’écart des zones de pollution spécifique : circulation automobile, parking, sorties de conduits de cheminées et de chauffage, etc. Enfin, on estime que l’air d’une pièce occupée devrait être totalement renouvelé toutes les 2 ou 3 heures selon le nombre d’occupants. Exemple : la concentration de formaldéhyde est divisée par deux lorsque l’air est renouvelé quatre fois plus souvent. Ouvrir les fenêtres en grand pendant 5 minutes suffit à renouveler entièrement l’air d’une pièce. Pour ceux qui s’inquiètent des déperditions de chaleur durant l’aération Certes, le renouvellement fréquent de l’air augmente les dépenses de chauffage en hiver, d’où l’intérêt de la ventilation mécanique à double flux. Mais il ne faut pas exagérer ce supplément de dépense, même avec un système à simple flux ou une ventilation naturelle. Réchauffer l’air exige en effet assez peu d’énergie. Par exemple, pour faire passer de 5°C à 20°C la température de la totalité de l’air d’une pièce de 16 mètres carrés, il faudra seulement l’équivalent de la consommation d’une ampoule de 200 watts pendant une heure. Contrairement à ce que l’on pense souvent, le plus gros des déperditions de chaleur dans une maison, même assez bien isolée, ce n’est pas le renouvellement de l’air, sauf s’il est vraiment trop fréquent, mais les calories qui s’échappent à travers les parois : on estime que, sauf dans une maison bénéficiant d’un très bon niveau d’isolation, le réchauffement de l’air ne consomme qu’environ 20% de l’énergie dépensée pour la chauffer. Chacun peut d’ailleurs remarquer que, une fois les fenêtres refermées après avoir aéré, la pièce retrouve rapidement sa température initiale.

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 Des matériaux sains ATTENTION Ici sont présentés les matériaux sains, ce qui ne signifie pas pour autant : - que leur cycle de vie est respectueux de l’environnement (ressources renouvelables ou non, quantité d’énergie grise pour la fabrication, fin de vie) - que ces produits soient bon marché (la problématique de la structuration de ces nouvelles filières de production et de commercialisation – petite production, peu de demande - entraîne bien souvent des prix de vente plus onéreux que ceux des « produits classiques ») - que ces produits sont faciles à trouver sur le marché (même problématique) En revanche, les logos apposés sur les produits certifiés permettent à chacun de distinguer facilement ceux plus respectueux de l’environnement au cours de leur cycle de vie. Exemples :

La marque NF Environnement, créée en 1991 et qui a pour objet d’attester la conformité des produits ou services aux exigences définies dans des cahiers des charges (ou référentiels) et qui portent sur la qualité d’usage et la qualité environnementale des produits.

L’Eco-label européen, créé en 1992, est le seul label écologique officiel européen utilisable dans tous les pays membres de l’Union Européen utilisable dans tous les pays membres de l’Union Européenne. Il prend en considération « le cycle de vie du produit à partir de l’extraction des matières premières, la fabrication, la distribution, et l’utilisation jusqu’à son recyclage ou son élimination après usage. » (Cf. site de ces 2 ecolabels http://www.ecolabels.fr/) Les labels forestiers

(Forest Stewardship Council) L’écolabel FSC créé en 1993, dans la dynamique du second Sommet de la Terre de Rio (juin 1992), assure que la production d'un produit à base de bois (ex. meuble) a respecté des procédures censées garantir la gestion durable des forêts. http://www.fsc.org/

« Pan European Forest Certification » devenu « Programme for the Endorsement of Forest Certification schemes». Cette certification a été créée en 1999. Apposé sur un produit en bois ou à base de bois, le logo garantit que ce produit est constitué d'au moins 70% de bois issu de forêts répondant pour leurs gestions aux recommandations des entités nationales et régionales de PEFC. http://conso.pefc-france.org/

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(American Tree Farm System) Certification sylvicole américaine né dans les années 40 http://www.treefarmsystem.org/ (cf. autres ecolabels et certifacation environnement dans dossier ECOCONSOMMATION) Le traitement du bois : La meilleure façon de conférer au bois une protection à la fois efficace et respectueuse de l’environnement et de la santé consiste à observer certains principes pour une utilisation du bois conforme à ses caractéristiques. Respecter ces principes permet de faire l’économie d’un traitement de préservation du bois souvent toxique pour la santé et l’environnement. - Choisir une essence de bois naturellement durable. La durabilité du bois concerne sa résistance aux attaques d’insectes et de champignons. - Couper le bois au bon moment. Il faut abattre les arbres lorsque leur bois contient le moins possible de substances sucrées (qui constituent la nourriture pour les insectes xylophages) et de substances aqueuses (propices au développement des moisissures). - Utiliser du bois bien sec. Les substances sucrées (amidon), encore contenues dans le bois artificiellement ou trop rapidement séché, attirent davantage les insectes xylophages. - Placer le bon bois au bon endroit ! Mis en œuvre en terrasse, un bois non durable sera vite sujet à des attaques d’insectes et de champignons. À l’intérieur, on pourra opter pour des essences plus ou moins durables, sauf pour la charpente si elle ne peut être contrôlée régulièrement. - Éviter et supprimer toute source d’exposition du bois à l’humidité ; Tous les champignons (pourriture du bois) susceptibles d’attaquer le bois ont besoin, pour se développer, que l’humidité du bois dépasse 18%. Les insectes xylophages sont un peu moins exigeants en humidité que les champignons. Mais ils ne s’attaquent pas à n’importe quel bois. Les ravageurs les plus fréquents sont la vrillette et le capricorne.

(+ cf. chapitre « traitements et sel de bore » ci-dessous) Les matériaux d’isolation : Les isolants minéraux L’argile expansée : Les billes d’argile expansée sont produites par cuisson à 1100°C de granules d’argile crue. L’expansion est provoquée par le dégagement de gaz lors de la cuisson des éléments organiques. Elles sont très résistantes à la compression et sont intéressantes lorsque la résistance à l’humidité est prioritaire. L’argile expansée est utilisée soit en vrac comme dallage isolant sur terre-pleins, terrasses, soit en béton allégé, soit comme constituant de blocs préfabriqués (briques, hourdis). La perlite et la vermiculite sont des roches volcaniques. Lorsqu’on les chauffe à 1200°C, une violente réaction libère l’eau et la vapeur leur fait subir une expansion jusqu’à 15 fois leur volume initial sous forme de perles. Utilisation : Les principales utilisations se font en vrac (combles perdus, insufflation entre parois), en bétons et mortiers allégés, en couches de nivellement et en panneaux coupe-feu. Les matières brutes sont très hydrophiles, d’où leur enrobage fréquent au bitume ou au silicone. Le verre cellulaire est fabriqué à partir du verre recyclé que l’on fait fondre à 1000°C. A ce verre fondu, on ajoute après broyage 0,15% de poudre de carbone qui provoque un dégagement interne de CO2. La masse refroidie est constituée d’un matériau léger, à cellules fermées, insensible au feu et à l’humidité et incompressible. Utilisation : Le verre cellulaire répond techniquement à la plupart des besoins du bâtiment conventionnel mais son coût en a limité l’usage à des domaines bien spécifiques (isolation des parois enterrées, des toitures-terrasses, ...) Fiche sensibilisation ECOCONSTRUCTION – Santé, confort, esthétisme

Les isolants végétaux La fibre de bois est obtenue à partir du défibrage de chutes de bois résineux. Les matières brutes des panneaux sont très hydrophiles. La « laine » de bois est parfois utilisée comme isolant en vrac, destinée à être insufflée ou projetée mais la plupart du temps, elle est transformée en pâte par adjonction d’eau pour produire des panneaux auto agglomérés de diverses formulations, densités, profilages et épaisseurs qui s’utilisent comme isolation à part entière ou, le plus souvent, comme panneaux techniques complémentaires d’isolation. Les fibragglos sont des panneaux fabriqués à partir de fibres de bois résineux minéralisées et enrobées de ciment, ou de plâtre et de ciment. Les panneaux de fibragglos s’utilisent le plus souvent comme panneaux techniques complémentaires d’isolation (isolation en sous-face des plafonds ou sous-toitures rampantes, plafonds suspendus, fonds de coffrages perdus sous dalles, système isolant à inertie sur murs à ossature bois,...). Attention cependant, ces produits peuvent contenir des colles. Les granulats de bois minéralisés sont des copeaux de bois stabilisés au silicate de calcium. Ils proviennent du recyclage de bois résineux (épicéa) de faible valeur marchande. Les granulats de bois minéralisés peuvent être utilisés en vrac sans liant pour l’isolation des combles, planchers, ... L’utilisation la plus courante se fait sous forme de béton allégé en chape isolante sur terre-plein, sur locaux non chauffés ou en dalle d’étage. La ouate de cellulose provient du papier recyclé, obtenu à partir de journaux non utilisés, ou à partir de coupes de papier neufs d’imprimerie. Le papier est défibré et réduit en flocons, puis stabilisé par incorporation de divers agents (gypse, sels de bore, sels de sodium, ...) Hydrophile, capillaire et hygroscopique, la cellulose est un matériau très respirant. La ouate de cellulose est utilisée en rouleaux ou en vrac sous deux formes : compactée (pour application mécanique par insufflation) ou décompactée (pour utilisation manuelle) en isolation des combles, des planchers, des toitures et des murs. Le liège expansé provient de l’écorce du chêne-liège réduite en granules puis expansée à la vapeur à 300°C. Le pouvoir isolant du liège expansé tient à l’air enfermé dans ses cellules fermées. Sa perméabilité à la vapeur d’eau est assez faible. Le liège expansé est utilisé en granules (combles, planchers, toitures, murs) ou en panneaux. Le chanvre : La chènevotte est l’écorce du plant de chanvre. Il s’agit d’un sous produit agricole facile à valoriser. Sa structure micro-poreuse lui confère des propriétés d’isolation thermique particulièrement intéressantes. Le chanvre se présente sous différentes formes : granules de chènevotte, bétons légers de chanvre, ou laine de chanvre. Les utilisations sont très variées suivant la forme utilisée. Le lin : Les produits d’isolation issus du lin sont fabriqués à partir des fibres courtes de la plante, non utilisées par l’industrie textile. La matière première subit un traitement aux sels minéraux (sel de bore et silicate de sodium), puis est cardée et thermoliée avec des fibres de polyester pour former la ouate. Le lin utilisé comme isolant thermique peut se présenter en vrac, en rouleaux, en panneaux semirigides ou en feutre. La laine de coco est issue de la bourre entourant le péricarpe des noix de coco. Très réputées pour leur élasticité et leur durabilité, les fibres de coco sont utilisées depuis une trentaine d’années en tant qu’isolant thermique. Elles offrent également une grande résistance à l’humidité. La laine de coco peut se présenter en vrac, en rouleaux ou en panneaux semi-rigides. Les isolants d’origine animale La laine de mouton a une structure fibreuse lui permettant d’emprisonner une quantité importante d’air. Elle peut être utilisée directement après la tonte mais elle est le plus souvent lavée au savon et à la soude pour éliminer le suint, sécrétion de l’épiderme de l’animal dégageant une odeur particulière. La laine reçoit ensuite un traitement insecticide et un traitement contre le feu, puis elle est cardée et texturée au moyen de fibres thermofusibles, ou sur un canevas en polypropylène. La laine de mouton peut être utilisée en vrac comme isolant de remplissage, en rouleaux, en panneaux semirigides ou en feutre. Fiche sensibilisation ECOCONSTRUCTION – Santé, confort, esthétisme

Les plumes de canard ont une capacité à emprisonner une très grande quantité d’air et à réguler l’humidité. Ces caractéristiques offrent un niveau d’isolation important contre les températures froides comme chaudes. Conditionnées sous forme de rouleaux, les plumes de canard permettent une isolation des murs et cloisons, des sols ou des combles perdus. Les revêtements muraux : Les peintures naturelles : Chaque matière première qui intervient dans la production de ces peintures, provient le plus possible de ressources naturelles renouvelables. Les liants sont à base d’huiles végétales (lin, ricin, romarin, lavande...), de cires d’abeilles, de résines naturelles (pin), de caséine, de craie,... Aucun solvant n’étant complètement inoffensif, les solvants naturels (essence de térébenthine balsamique, distillats d’agrumes,...) peuvent aussi entraîner des troubles dermatologiques ! Les pigments sont de nature végétale (valériane, thé, oignon,...) ou minérale (terre de Sienne, oxydes de fer,...). Les additifs chimiques et les charges sont inexistants dans les peintures naturelles ; elles sont donc moins fragiles que les peintures synthétiques. Si elles sèchent plus lentement, c’est qu’elles imprègnent le support en profondeur. La peinture naturelle n’est pas vraiment lavable. Elle laisse par contre passer l’humidité et joue donc un rôle important de régulateur dans le passage de l’humidité vers l’extérieur (utilisation en salle de bain, cuisine,...). Le coût d’une peinture naturelle est celui d’un produit de bonne qualité, mais sa nature la rend économe de deux manières : elle a un excellent rendement à la superficie et l’imprégnation des supports en profondeur lui assure un vieillissement différent : elle s’use de manière imperceptible (au lieu de s’écailler), si bien qu’au moment de la rafraîchir, un léger ponçage suffit pour préparer la surface (pas de décapage donc). La chaux : L’utilisation de la chaux dans la construction est connue depuis l’antiquité. Elle était utilisée comme liant d’un mortier pour bâtir et servait à la fabrication d’enduits, au traitement des sols ainsi qu’à la réalisation de peintures décoratives. Elle fût délaissée petit à petit au profit du ciment (liant hydraulique artificiel) et des peintures acryliques. Depuis peu, elle suscite un regain d’intérêt grâce à ses propriétés exceptionnelles. Les revêtements de sol : Le linoléum : Fabriqué à partir de produits entièrement naturels (liège, jute, bois en poudre, résines naturelles de pin et huile de lin), le linoléum est un revêtement de sol particulièrement sain à condition bien entendu qu’il soit collé avec une colle naturelle. Il est spécialement recommandé aux personnes allergiques. Bactériostatique, il est de plus en plus utilisé dans les hôpitaux. Le véritable linoléum ne doit pas être confondu avec les nombreux revêtements de sol plastique abusivement appelés « lino ». NB : Parce que l’huile de lin agit à mesure qu’elle vieillit, le linoléum est plus solide au fil des ans. Très durable, le linoléum est appelé à durer 20 ans et se révèle une excellente solution pour les zones très visitées.

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(AMSTRONG)

(Bio Médoc Habitat)

Les fibres végétales naturelles (jute, sisal, coco, jonc de mer, liège) : les revêtements de sol en fibres naturelles n’émettent aucun produit toxique à la condition que les colles utilisées ne soient pas ellesmêmes sources de COV. Le mieux est de les poser sans les coller.

Dalle de liège

(TOUTLELIEGE)

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jonc de mer

fibres de coco

sisal

Traitements des matériaux et sel de bore (Sources : GreenFacts, Wikipedia, http://pagespersoorange.fr/smart2000/bore.htm, « Toxicologie industrielle et intoxications professionnelles » De Robert R Lauwerys) Depuis de nombreuses années le sel de bore fait partie des ingrédients utilisés dans les produits “écologiques” que ce soit dans les peintures, colles ou dans la ouate de cellulose et autres produits d’isolation naturelle ainsi que dans le traitement du bois. En effet, le sel de bore a plusieurs propriétés - Il est fongicide. - Il est un efficace répulsif d'insecte et de champignons. - Il retarde la propagation du feu Cependant la toxicité du sel de bore est controversé. Tout d’abord sous le nom de sel de bore se cache en fait différents type de produits et formulations : borax, tetraborate de sodium, acide borique, metaborate de sodium, perborate de sodium, …  Le bore est un élément naturellement présent dans l’environnement. On le retrouve combiné à l’oxygène et d’autres éléments dans des composés appelés borates.  Les borates sont des sels ou des esters d’acide borique. Ils sont très répandus dans la nature et sont présents dans les océans, les roches sédimentaires, le charbon, le schiste argileux ainsi que dans certains sols. La plus grande source de borates dans le monde est une mine à ciel ouvert située à Boron (Californie, USA). Parmi les borates importants d’un point de vue commercial, on trouve le borax, l’acide borique, le perborate de sodium ainsi que les minéraux ulexite et colémanite.  Le borax (Na2B4O7·10H2O) est un borate important d’un point de vue commercial. Il est appelé aussi tétraborate de sodium ou borate de sodium. Le borax est un minéral. Il se présente sous forme de paillettes ou de poudre. Il est employé pour la décoration des porcelaines, la fabrication d'engrais, de savon, d'insecticides... On le retrouve aussi dans les composants électroniques ou le liquide de transmission. C'est également un fondant employé dans la fabrication de verres pour abaisser le point de fusion ; il est également utilisé comme tel par les artisans chaudronniers pour les brasures dites « à la forge ». Le borax est antiseptique.

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Le borax est irritant et serait même considéré par certains comme un composé chimique très puissant qui pouvant entraîner maux de tête, diarrhées, irritations cutanées, nausées, et à fortes doses, des pathologies cardiaques (arythmies). Aussi, un certain nombre de pays on restreint son utilisation: Inde, Nouvelle Zélande, Danemark, Hongrie, Pays Bas, Canada et USA. Il est même interdit en Algérie. Les services de santé de l'Etat de Californie est en cours de classification du borax comme toxique pour la reproduction humaine et l'Institut de Science et Technologie du Vietnam classe le borax comme agent cancérigène. Il sert de départ à la fabrication de l'acide borique et du perborate de sodium.  L'acide borique (H3BO3) est produit principalement à partir des minerais de borate par sa réaction avec l’acide sulfurique. L’acide borique possède des propriétés antibactériennes et antifongiques, aussi est-il employé comme antiseptique incolore pour la peau et les muqueuses oculaires, oto-rhino-laryngologiques et vaginales, pour les brûlures ou les coupures, l’acné et est parfois employé dans les pommades (la fameuse "pommade Saint Louis" pour les fesses irritées des nourrissons) ou les onguents ou est utilisé dans une solution très diluée comme bain oculaire (eau boriquée). Il sert, par ailleurs, dans l’industrie nucléaire, du fait de sa capacité à absorber les neutrons, pour le contrôle et la régulation d’urgence des réactions. Les normes européennes ont fixé les concentrations d’acide borique autorisées respectivement à 0.5% pour les produits d’hygiène buccale et 5% pour les talcs et cosmétiques. L’acide borique est donc considéré par certains comme pas beaucoup plus toxique que le sel de table (sur la base de la Dose létale 50 estimée à 2660 mg/kg de masse corporelle) pour l'homme, mais il a une action fongicide et insecticide qui laisse penser qu'il ne serait pas neutre pour l'environnement en cas de pollution importante. Pour d’autres, l’acide borique est toxique pour l'Homme par voie digestive ou par inhalation. Au Canada, l'ACIA demande aux éleveurs et restaurateurs de ne pas l'utiliser en raison d'un « risque inacceptable pour la santé du consommateur» (suite à des mortalités d'adultes ou bébés). Il serait irritant pour les yeux, la peau et les voies respiratoires en cas d'exposition courte, mais pourrait avoir des effets sur le rein en cas d'exposition prolongée ou d'expositions répétées. Son efficacité persiste plusieurs années dans les endroits secs.  Perborate de sodium : Agent blanchissant En octobre 2004, un comité d’esperts réunis par le Bureau Européen de substances chimiques (European Chemical Bureau – ECB) a recommandé que l’acide borique et les borates soient classés en catégorie 2 (Directive 67/548/EEC) à savoir substances devant être assimilées des substances altérant la fertilité et causant des effets toxiques sur le développement dans l’espèce humaine. Pour le perborate de sodium, la recommandation est catégorie 2 et catégorie 3 (substance préoccupante pour la fertilité de l’espèce humaine, risque possible d’altération de la fertilité). Cependant, comparativement aux produits « classiques » de construction, d’isolation et revêtement hautement toxiques pour la plupart, les matériaux dit écologiques traités au sel de bore sont moindre mal. En effet, le sel de bore commercialisé pour le traitement des matériaux écologiques est trouvé sur le marché sous forme de différents borate de sodium : octaborate de sodium, metaborate de sodium, disodium octaborate tetrahydrate (DOT), … Les concentrations en bore (qui va servir de produit actif) vont du simple au double voire triple ! Le meilleur produit pour le traitement des bois serait le disodium octaborate tetrahydrate (DOT) dosé à 67,1% de bore, qui a fait l'objet de certifications en Amérique du nord et qui a été spécialement formulé pour cette application et son absorption cutanée à travers la peau intacte serait faible. Aussi, prenant en compte, comme notre bon vieux Paracelce que « Rien n'est poison, tout est poison : seule la dose fait le poison. », à chacun d’être vigilant sur la concentration des produits achetés et sur les quantités et mise en œuvre employées. Fiche sensibilisation ECOCONSTRUCTION – Santé, confort, esthétisme

Le mobilier :

Mis en place en 1998 et régulièrement amélioré, NF ENVIRONNEMENT AMEUBLEMENT est l 'éco-label officiel, qui prouve la qualité environnementale du produit et qui atteste que celui-ci respecte les règles qui assurent un moindre impact sur l'environnement, de sa conception à sa destruction. Cet éco-label est une des applications de la Marque NF propriété d'AFNOR. Cette marque est gérée par FCBA sour mandat d'AFNOR Certification. NF ENVIRONNEMENT AMEUBLEMENT permet d'apporter une réponse aux attentes des consommateurs, en matière d'achats éco-responsables. Il est basé sur des critères environnementaux répondant aux exigences suivantes : - Santé des utilisateurs - Protection des personnels en production - Economies d'énergie et de matière - Tri et recyclage - Gestion durable des forêts - Aptitude et sécurité à l'usage

 Les plantes dépolluantes : Dans les années 1980, l’américain WOLVERTON a testé 50 plantes et mesuré leur faculté à absorber différents polluants organiques comme le formaldéhyde, le toluène et xylène, l’ammoniac, le benzène et le trichloréthylène. Les résultats américains firent apparaître des abattements dans les concentrations de polluants de 10 à 70% avec les plantes et seulement de 2,8 à 10 % sans les plantes. Aujourd’hui, des scientifiques de nombreux pays ont repris ces expérimentations avec des résultats plus ou moins probants, ce qui suscite quelques polémiques aux Etats-Unis. L’expérimentation française repose sur l’étude de 3 polluants : le toluène, le monoxyde de carbone et le formaldéhyde. Trois plantes servent de cobayes : Chlorophytum comosum, Dracaeana marginata et Scindapsus aureus. Ces expériences confirment les résultats américains à savoir une diminution de la concentration en polluant par les 3 végétaux étudiés. Cf. programme de recherche PHYTAIR http://www.plantairpur.fr/web2/upload_fich/phytair.pdf Les plantes n’agissent pas uniquement sur les COV. Elles ont également un effet bénéfique sur d’autres toxiques comme l’acétone, l’alcool méthylique, l’alcool éthylique et l’acétate d’éthyl. Le mécanisme de dépollution était assez bien connu jusqu’à présent : les plantes absorbent les molécules chimiques par leurs stomates, ces minuscules ouvertures dans les feuilles par lesquelles elles respirent, en métabolisent une partie dans leurs tissus et en transportent une autre partie jusqu’aux racines qui les éliminent dans le sol, où elles sont dégradées par des bactéries. Les molécules ne sont donc pas simplement « piégées » comme par exemple dans les filtres à charbon actif, mais réellement décomposées au moins en partie. Cependant les chercheurs pensent aujourd’hui que c’est l’ensemble de la plante en terre (avec ses feuilles et ses racines, ainsi que les micro-organismes présents dans le substrat) qui est efficace sur les polluants. Le nombre de plantes nécessaires en fonction du nombre et de la quantité de polluants et de la « performance » de la plante peut varier de 2 à plus de 50 par pièces ! Aussi, certaines sociétés proposent la mise en place de murs végétaux à air renforcé. Leur entretien est cependant assez ardu.

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mur végétal au collège Ausone au Bouscat (Végétales Visions)

Exemple de plantes épuratrices : En toute logique, une plante qui dispose d’un feuillage important et qui transpire abondamment a de fortes chances d’avoir de bonnes capacités dépolluantes. Ce sont par exemple les fougères, le lierre ou encore certains ficus. Avec des plantes type cactées, adaptées aux conditions désertiques qui savent limiter au maximum les échanges avec l’air ambiant, la dépollution sera plus faible.

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Chlorophytum elatum

Spathiphyllum

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Dracaena marginata

Sansevieria trifasciata

Gerbera jamesonii (en pot)

Philodendron selloum

Hedera helix

Epipremnum aureus

 Les ioniseurs Sur toutes les foires bio on trouve des ioniseurs, appareils produisant des ions négatifs. Principe : Les ions négatifs et les ions positifs sont présents dans la nature de manière tout à fait normale, le problème étant celui de l’équilibre entre eux. Les ions négatifs sont particulièrement abondants chaque fois que de l’eau est projetée dans l’air en fines gouttelettes, par exemple à côté d’une cascade ou de jets d’eau, ainsi que lors des orages. Dans le monde moderne, l’équilibre entre les deux types d’ions est souvent rompu au profit des ions positifs, produits en grande quantité notamment par les convecteurs électriques. D’où l’idée de placer, dans les lieux dans lesquels nous séjournons, des appareils produisant des ions négatifs. Ces ions ont incontestablement un effet sur la qualité de l’air, mais on dispose de peu d’éléments pour dire quel est l’impact réel des ioniseurs vendus dans le commerce. Les ions négatifs diminuent au moins : - la concentration des germes pathogènes présents dans l’air Fiche sensibilisation ECOCONSTRUCTION – Santé, confort, esthétisme

la teneur de l’air en particules indésirables : allergènes, particules polluantes diverses (ces dernières se chargeant électriquement et allant se déposer sur les murs ou le sol de la pièce, ou encore sur l’ioniseur lui-même.

Deux conseils : Attention, certains ioniseurs produisent de l’ozone qui est un polluant atmosphérique. Il ne faut donc pas acheter ces appareils. Par ailleurs, les ioniseurs produisent un champ électromagnétique jusqu’à une distance de 1 mètre à 1,50 mètre. Il ne faut donc pas les mettre à côté d’un endroit où l’on dort ou travaille de longues heures.

Ioniseur OR’IONS

Ampoule ioniseur (www.zone-ecolo.com)

 Les purificateurs d’air On trouve dans le commerce un certain nombre d’appareils appelés « purificateurs d’air ». Aucun d’eux n’a le pouvoir de dépolluer complètement l’atmosphère, mais certains peuvent en améliorer la qualité. On en trouve trois principaux types : - les filtres mécaniques - les filtres électrostatiques - les filtres à photocatalyse Les purificateurs d’air munis de filtres mécaniques utilisent des filtres à charbon actif ou des filtres HEPA à fibres de verre, ou les deux combinés. Les filtres à charbon actif piègent les odeurs et une partie des COV. Les filtres HEPA piègent les particules (99,97 % des particules supérieures à 0,3 micron contenues dans l’air qui les traverse, c’est-à-dire la quasi-totalité des allergènes, des particules émises par la combustion et par les véhicules diesel). Les appareils combinant les deux types de filtres sont donc assez efficaces, à la condition, pour l’élimination des COV, que la quantité de charbon actif contenue dans l’appareil soit suffisamment importante (plusieurs kilos). Par ailleurs, pour les purificateurs d’air portatifs, il faut se rappeler qu’ils ne purifient que l’air qui les traverse, ce qui ne représente jamais la totalité de l’air contenu dans une pièce.

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purificateur avec filtres HEPAS et à charbon actif (www.bien-et-bio.com)

Les filtres électrostatiques fonctionnent en fournissant une charge électrique aux particules, ce qui les amène à se déposer sur le filtre. Les purificateurs à filtre électrostatique sont relativement efficaces pour les particules, mais pas du tout pour les COV. Certains purificateurs d’air combinent un filtre électrostatique et un filtre à charbon actif.

purificateur avec filtres électrostatique et à charbon actif

(Electrolux)

Les filtres à photocatalyse fonctionnent par décomposition catalytique (par action d’ultraviolets sur du dioxyde de titane) des polluants. Ils filtrent les particules et décomposent, au moins en partie, les COV. Cette technologie, récente, semble assez performante, mais elle est encore peu utilisée pour les purificateurs d’air domestiques. Un modèle pour les voiture a été récemment mis sur le marché.

purificateur photocatalytique

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(Daikin)

purificateur photocatalytique + filtre à charbon

(AERIS)

NB : Quel que soit l’appareil choisi, il est primordial de l’entretenir régulièrement, en se conformant scrupuleusement aux indications du fabricant, sinon il peut réémettre dans l’air les polluants qu’il a piégés.

 Le programme REACH REACH est le nouveau Règlement sur l’enregistrement, l’évaluation, l’autorisation et les restrictions des substances chimiques. En effet, afin notamment de lutter contre la pollution intérieur, REACH impose aux industries chimiques de fournir des données de sûreté sanitaire et environnementale de leurs produits, et ce, pour la première fois. Ce programme demande aussi d’identifier et de substituer les substances présentant certaines propriétés extrêmement dangereuses et une liste des « substances extrêmement préoccupantes » sera créée par la nouvelle agence des produits chimiques située à Helsinki. http://www.reach-compliance.eu/french/index.html REACH est entré en vigueur le 1er juin 2007 et offre une progression considérable concernant le cadre réglementaire des produits chimiques dangereux. Toutefois, c’est également au consommateur de faire évoluer ce cadre qui n’est pas figé et doit encore évoluer. Pour ce faire la campagne CHEMICAL REACTION http://www.chemicalreaction.org/ porté par le Bureau Européen de l’Environnement, Greenpeace, Les Amis de la Terre Europe, WWF, WECF, ChemSec, Health&Environnement Alliance, BEUC permet à chacun faire entendre « sa voix ». (cf. plaquette d’information « Ma voix »).

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2- LE CONFORT ACOUSTIQUE (sources : L’isolation phonique écologique TERRE VIVANTE, Guide l’acoustique du bâtiment ISOVER, Ecoutez la ville APIEU,

(à compléter avec la fiche sur « l’impact sonore » dans dossier ECOMOBILITE)

Enjeux Il faut remarquer que l’on ne peut pas fermer ses oreilles comme on ferme ses yeux. L’écoute reste active en permanence. Ainsi, la nuit, pendant le sommeil, les bruits activent la vigilance du sommeil ; Si les bruits sont continuels ou fréquents, le cerveau poursuit sans repos son activité de perception et d’analyse. C’est là une des raisons essentielles de leur dangerosité. C’est aussi un élément constitutif de la vie animale. Dès les premiers âges de la vie terrestre, la survie des espèces a nécessité une vigilance constante vis-à-vis des prédateurs. Cette vigilance devait s’exercer à chaque instant de la vie, quelles que soient les circonstances. La vision n’était pas un bon outil d’alerte parce qu’elle n’est pas omnidirectionnelle. L’audition, elle, est un bon outil d’alerte. Au stade évolué des mammifères, l’écoute permet de détecter précisément non seulement la direction, mais la distance d’un objet sonore et sa vitesse de déplacement. De la même façon, l’écoute de l’homme est active en permanence, même pendant le sommeil, si un évènement sonore la mobilise. Le cerveau continue à percevoir, à analyser, à traiter les bruits qu’il reçoit. Cette activité produit un sommeil peu réparateur et une fatigue essentielle s’installe. Nous avons là une des explications à la dégradation de l’état nerveux des habitants des villes. La permanence des bruits, même faibles, est d’autant plus mal ressentie qu’elle se produit à des moments ou dans des lieux qui devraient être associés au repos. Cinquante décibels au bureau dans la journée, c’est juste un peu agaçant, cinquante décibels le soir à la maison, c’est intolérable. Pour vérifier l’influence des bruits de faible intensité sur la santé des enfants, une étude a été menée conjointement en Autriche et aux Etats-Unis sur un échantillon de 115 enfants de 10 ans. Ils ont été choisis pour leur lieu d’habitation : un premier groupe vit dans un quartier où le niveau sonore moyen extérieur est de 50 dB, le second dans un quartier où le niveau sonore moyen est de 60 dB. Les chercheurs ont mesuré le rythme cardiaque, la tension artérielle, le taux d’adrénaline et de cortisol, ils ont aussi pratiqué une batterie de tests psychologiques. Les résultats montrent que dans le second groupe, la tension artérielle est plus élevée. Ce stress serait à l’origine du syndrome dit « d’impuissance acquise » qui provoque chez les enfants des effets semblables à la dépression, avec une démotivation très forte. Le niveau sonore ambiant d’une salle de classe se situe souvent entre 65 et 75 dB et d’un préau, d’un couloir ou d’une salle de cantine entre 80 et 85 dB(A) voir régulièrement au-delà de 85dB ! Or, un niveau sonore plus ou moins continu de 85 dB(A) ou plus pendant toute une journée de travail peut causer des lésions irréversibles. Dans un autre contexte professionnel, les travailleurs exposés à autant de bruit seraient obligés de se protéger les oreilles. Le bruit gêne et fatigue tant les éducateurs que les enfants eux-mêmes. Souvent, le bruit généré par des jeunes enfants s'alimente lui-même et s'amplifie, car les enfants ont tendance à crier pour se faire entendre à côté d'autres enfants bruyants. A la longue, l'exposition quotidienne à des niveaux sonores élevés peut faire apparaître des problèmes d'audition, tant chez les enfants que chez les professeurs, comme par exemple une perte d'acuité auditive ou un acouphène.

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Définitions Le son est une sensation auditive produite par une variation rapide de la pression de l’air. Physiquement, un bruit se compose d’un ensemble de sons. Physiologiquement, un bruit est le plus souvent associé à une gêne. Le bruit est caractérisé par : - une émission sonore vibrante dans le milieu ambiant (tout milieu possédant une masse et une élasticité : air, eau, bois, verre – sauf le vide) et selon des vitesses (m/s) propres à chaque milieu. - une réception : l’oreille constitue le seul organe sensoriel qui reste en éveil en permanence L’acoustique est une science qui a pour but d’étudier les problèmes physiques, physiologiques et psychologiques liés à l’émission, la propagation, la réception des sons et des bruits.

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La fréquence Le son est caractérisé par une fréquence, nombre de fluctuations de la pression par seconde. Cette fréquence est exprimée en hertz (Hz). L’oreille humaine est sensible à des sons compris entre 20 et 20 000 Hz.

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Le niveau Un niveau de pression (Lp) en dB quantifie l’amplitude d’un son. La pression acoustique s’exprime en pascal (Pa). Cependant l’oreille humaine, récepteur ultrasensible, détecte les sons dont l’amplitude varie de 0,00002 à 20 Pa.

Le spectre du bruit Le spectre est la représentation des niveaux en fonction de la fréquence. Le bruit est la superposition de sons de niveaux et de fréquences différents. Le niveau de bruit, exprimé en dB pour chaque fréquence, représente le spectre du bruit.

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Perception du bruit, sensibilité de l’oreille humaine et zone d’émission de la parole Généralement, un son de fréquence à 320Hz s’entend à partir d’un niveau de 70 dB, alors qu’un son à 16 000 Hz s’entend à partir de 13 dB environ. La courbe de perception des sons, caractérisés en niveaux de pression et en fréquences, permet de définir des courbes dites isosoniques ou « d’égale sensation » pour l’oreille humaine. La zone d’émission de la parole concerne un spectre acoustique plus réduit.

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L’échelle des niveaux de bruit Le niveau sonore indique l’intensité d’un bruit ou d’un son par rapport à une échelle de référence. De 10 à 120 décibels, la pression acoustique correspond à des sources de bruit de natures différentes et engendre des perceptions allant du calme (10 dB) à la douleur (120dB).

Règle d’addition des niveaux de bruit Afin d’évaluer le niveau de plusieurs bruits émis en même temps, quelques règles simples s’appliquent. 1 – Bruits de niveaux très sensiblement différents (écart > 10dB) Le bruit le plus fort masque le plus faible. Exemple : 100 + 70 = 100 dB 2 – Bruits de niveaux voisins (écart < 10 dB) Pour un écart < 10 dB, selon l’écart entre le bruit le plus faible et le plus fort, ajouter au bruit le plus fort les valeurs suivantes : Différence (en dB) entre les deux niveaux 0 sonores Valeur (en dB) à ajouter au niveau le plus 3,0 fort Exemples : 60 + 60 = 63 dB 70 + 72 = 74,1 dB 59 + 59 = 60,2 dB 63 + 67 = 68,5 dB

2,6

2,1

1,8

1,5

1,2

1,0

0,8

0,6

0,5

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Perception subjective et effets du bruit Certaines situations peuvent entraîner des perceptions plus subjectives. Cependant, des études de psycho-acoustique ont pu démontrer qu’il faut réduire le niveau de bruit de 10 dB pour avoir l’impression d’entendre deux fois moins de bruit. Durée d’exposition : Un bruit peut générer des effets néfastes en fonction de la durée d’exposition. L’émergence du bruit : un bruit faible, non perçu ou faiblement perçu dans la journée car noyé dans des bruits ambiants, deviendra insupportable ou agaçant la nuit car isolé dans le silence … Ainsi, la réglementation prévoit des seuils d’émergence par rapport à l’ambiance pour le jour et pour la nuit à ne pas dépasser. Le filtrage des bruits : Des bruits « harmonieux » ou acceptables en écoute directe deviendront insupportables lorsqu’ils sont transmis derrière un mur. Ce dernier ne laissant passer que les sons de fréquences graves, les oreilles ne perçoivent que des « boum boum ». L’effet cocktail : Des bruits de conversation dans un local dont les parois sont réverbérantes incitent les différentes conversations à « entrer en compétition », c’est-à-dire à monter le ton pour se faire entendre jusqu’à générer un « brouhaha » fatigant. Les bruits non désirés : A niveau égal, on est moins gêné par le bruit que l’on fait, alors que le bruit provoqué par un voisin est toujours dérangeant car il subi. Des bruits anodins, comme les pas sur un plancher, peuvent être très mal supportés par le voisin du dessous. La signature de certains bruits : Certains bruits ont des « signatures » (fréquences typiques de certains sons composant le bruit) qui peuvent être parfois insupportables par le symbole qu’elles représentent comme, par exemple, une sirène synonyme de danger ou de mauvais souvenir.

Le fonctionnement acoustique des parois L’absorption acoustique est une caractéristique d’une paroi. L’énergie sonore incidente sur les parois se répartit en énergie transmise et en énergie réfléchie. La nature et l’état des surfaces des parois du local vont influencer la quantité d’énergie réfléchie et donc l’ambiance sonore.

La Transmission acoustique est la propagation des bruits d’un local à l’autre. C’est l’isolation qui permettra une amélioration. (cf. ci-dessous)

La réglementation acoustique Il existe deux arrêtés datant du 28 octobre 1994 concernant la réglementation acoustique des habitations. En ce qui concerne les bâtiments autres que d’habitation, quatre familles d’établissements doivent respecter en application de la loi n° 92-1444 du 31 décembre 1992 relative à la lutte contre le bruit, des dispositions réglementaires en matière d’acoustique : Fiche sensibilisation ECOCONSTRUCTION – Santé, confort, esthétisme

Il s’agit : - des établissements d’enseignement - des établissements de santé, de soins, d’action sociale - des établissements de loisirs et de sport - des hôtels et établissements d’hébergement à caractère touristique Ces établissements doivent être construits et aménagés de telle sorte que soient limités les bruits à l’intérieur des locaux, par une isolation acoustique vis-à-vis de l’extérieur et entre locaux, par la recherche des conditions d’absorption acoustique et par la limitation des bruits engendrés par les équipements des bâtiments. Ces dispositions concernent les bâtiments nouveaux et parties nouvelles des bâtiments existants. Elles sont fixées par arrêté interministériel. Pour les établissements d’enseignement, il s’agit de l’arrêté du 9 janvier 1995 paru au journal officiel le 10 janvier 1995. Pour la mise au point du programme acoustique, la démarche est analogue à celle menée pour les immeubles collectifs (recensement des sources sonores extérieures, puis prise en compte des bruits à l’intérieur du bâtiment). Mais une attention encore plus renforcée doit être apportée à la correction acoustique des locaux (limitation des durées de réverbération) particulièrement importante dans les salles de cours par exemple.

L’amélioration acoustique La correction et l’isolation acoustiques n’ont pas les mêmes effets. Pour réaliser une correction acoustique, on considère les propriétés d’absorption des parois, alors que pour une isolation phonique, on considère les caractéristiques en transmission.  La correction acoustique consiste à maîtriser la propagation sonore dans un même local pour contrôler le niveau sonore et optimiser les qualités d’écoute. L’amélioration de la correction acoustique d’un local peut être envisagée sous plusieurs angles : - le choix de matériaux ou de surfaces absorbantes - la conception architecturale Les deux critères peuvent être concomitants.  La maîtrise de l’énergie sonore réfléchie sur les parois d’un local par la pose de produits absorbants permet dans ce volume : - de diminuer le niveau sonore du champ réverbéré ; - d’améliorer les qualités d’écoute (contrôle de la durée de réverbération). Fiche sensibilisation ECOCONSTRUCTION – Santé, confort, esthétisme

Exemple : Remplacez le carrelage ou les dalles PVC du sol par un revêtement de sol en liège qui est plus doux et qui amortit mieux le bruit.

Les boîtes à œufs : Mythe ou réalité ? par Jean-Pierre Lafont (www.akustar.com) A l'époque où j'étais adolescent, avant même d'étudier l'acoustique, alors que je répétais dans un garage de province avec des copains musiciens, des esprits éclairés m'ont assuré à maintes reprises que le nec plus ultra en matière de traitement acoustique consistait à coller les boîtes à œufs sur les murs. Je ne me souviens plus si le scepticisme ou le manque de matériau l'a emporté, mais je n'ai pas eu l'occasion d'expérimenter la recette. Durant toute ma vie professionnelle et aujourd'hui encore, la question des boîtes à oeufs éveille la curiosité de mes élèves et revient pesamment dans les suggestions de mes clients. Jusqu'à présent, je me suis contenté de répondre par un sourire amusé mais sans fournir d'argument véritable. Pourtant, un mythe aussi tenace ne peut être totalement dénué de fondement. Décidé à percer le mystère, j'ai entrepris une recherche non exhaustive mais assez pertinente pour démêler le vrai du faux. Comment çà marche : Fabriquée en cellulose rigide ou en polystyrène expansé, la boîte à œufs présente plusieurs propriétés acoustiques intéressantes : Le relief alvéolé engendre une dispersion des ondes incidentes aux fréquences supérieures à 7 kHz. La géométrie augmente sensiblement la surface d'absorption.

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Le matériau constitue une membrane qui vibre comme un diaphragme. Associé à l'air emprisonné derrière les alvéoles, ce diaphragme oscille à sa fréquence de résonance entre 600 et 800Hz. Les dimensions courantes pour un plateau sont de 265x265x48mm pour un poids de 50g à 65g. Les tests en laboratoire Aux Etats-Unis, mon collègue Nick Colleran de la société First Acoustics a fait procéder à une série de tests par un laboratoire reconnu. Les tests ont été menés dans les conditions définies par la norme ASTM C423 (proche de ISO 354) relative aux mesures d'absorption acoustique des matériaux en chambre réverbérante. Nature du matériau : cellulose. Surface couverte par l'échantillon : 2,63 x 2,34m (boîtes jointives). Épaisseur de l'échantillon : 5cm Masse surfacique : 0,73kg/m² Le matériau est posé sur le sol. Volume de la chambre réverbérante : 292m3 Plage de fréquences : Mesure par tiers d'octave, de 100 à 5000 Hz. Préparation : Stockage de l'échantillon pendant 24 heures dans les conditions suivantes : Température : 21°C Humidité relative : 60% ABSORPTION ACOUSTIQUE aw

La courbe ci-dessus parle d'elle-même. On distingue nettement une crête d'absorption vers 700Hz, correspondant à la fréquence de résonance. L'absorption aux fréquences supérieures est liée à la surface et à la porosité du matériau. Conclusions : La légèreté du matériau ne lui confère aucune propriété en matière d'isolation acoustique.

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L'absorption est très sélective et convient uniquement dans le cas où l'on souhaite absorber une fréquence ponctuelle autour de 700Hz. (Par exemple, pour traiter la résonance naturelle d'un volume cubique de 24cm d'arrête intérieure). La correction est inexistante aux basses fréquences. Enfin, la boîte à œufs Maintenant, c'est à vous de juger…

est

très

inflammable,

donc

dangereuse.

 La mise en place de baffles acoustiques

(source : ACOUSTIK)

Salle d'activités sportives - Lycée et collège privé ST Pierre Chanel (Thionville - France)

 La mise en place d’un faux plafond absorbant ou d’un plénum (volume d’air)

(source : ISOROY)

Dalle de faux-plafond

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 La mise en place d’écrans acoustiques

(source : SARL BESSIERE)

 La mise en place d’un parement perforé

(source : ISOROY)

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 L’isolation phonique consiste à rechercher un isolement acoustique pour maîtriser la propagation des bruits d’un local à l’autre. L’isolation acoustique apportée par une paroi et son environnement traduit la faculté de celle-ci à réduire la transmission des ondes sonores d’un local à l’autre. De ce fait, elle limite la transmission du bruit et améliore le confort.

 Les différents types d’isolants phoniques : cf. isolants écologiques dans chapitre précédent  Les portes à isolation renforcée

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 Les fenêtres acoustiques

 Les aérateurs acoustiques de fenêtre

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 Les rideaux acoustiques

 Les petits aménagements pour limiter l’intensité sonore  Les grandes pièces ouvertes sont souvent génératrices de bruit. Pourquoi ne pas diminuer les dimensions des pièces en les divisant à l'aide de cloisons permanentes ou amovibles ou de rangées d'étagères ?  Placez des pastilles en feutre sous les pieds des chaises et des tables pour diminuer le bruit.  Les nappes, les rideaux, les tableaux et les meubles permettent également de diminuer le niveau sonore.  Pour sensibiliser les petits et les adultes au niveau sonore, on peut installer une lampe qui clignote quand il y a trop de bruit. NB : Pour être perceptible, toute amélioration acoustique doit être supérieure à 3 dB minimum.

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Cartographie du bruit sur la CUB La CUB a décidé de prendre en charge l’élaboration de la carte du bruit des 27 communes de son territoire et de passer des conventions de mise à disposition, à titre gratuit, de données numériques aux communes membres. Voir le reportage de TV7 "Bordeaux : la carte du bruit (émission du mercredi 12 mars 2008) http://www.tv7bordeaux.fr/index.php?id_video=1954&id_fiche=1929

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3 - LE BIEN-ÊTRE Le nombre et la diversité des initiatives alternatives montrent combien ce sujet est crucial. Certains projets sont initiés par des architectes charismatiques, comme l’Allemand Peter Hübner, qui a réalisé au cours des trente dernières années plusieurs écoles selon une démarche participative. En Angleterre, la BRE (Building Research Establishment), l’équivalent de notre CSTB (Centre Scientifique et technique du bâtiment), a lancé avec plusieurs partenaires un projet intitulé « Rethinking school » (littéralement « repenser l’école ») et propose sur son parc d’innovation un module expérimental de classe écologique. Dans la même optique, le MBI (Modular Building Institute) américain lance auprès des étudiants en architecture un concours annuel pour un projet d’école écologique modulaire qui connaît un grand succès. Parallèlement à ces initiatives concentrées sur la forme de l’école du futur, plusieurs représentants de la société civile française se sont regroupés pour développer une « living school », sous le parrainage de Jean-louis Servan-Schreiber et de Patrick Viveret. Cette école « au service de la vie » se donne pour mission de permettre aux enfants d’apprendre dans un climat positif, constructif et stimulant basé sur le « réussir ensemble « l’objectif est de favoriser le développement des jeunes dans leur globalité : l’intellect, les émotions, le corps et la créativité. Cette approche holistique qui s’applique à la pédagogie, mais aussi à l’agriculture, la médecine et l’architecture, fait de plus en plus d’adeptes. La démarche qui mène à un bâtiment écologique ne se limite en effet ni à un processus d’ingénierie ni à une affaire d’experts. Elle ne se traduit pas par la juxtaposition de réponses pertinentes à des cibles analytiques, mais par une synthèse créatrice qui englobe des préoccupations sociales, économiques, écologiques et culturelles. Elle s’appuie sur la relecture du passé et l’utilisation des moyens technologiques d’aujourd’hui pour préparer un avenir plus respectueux de l’homme et de la nature. Seule la sensibilisation de la jeunesse à cette nouvelle vision du monde peut modifier en profondeur nos modes de vie.

La lumière naturelle L'existence de l'homme est intimement liée à la lumière. Il ne peut littéralement pas vivre sans elle. La lumière constitue un élément essentiel, générateur de vie sur terre. Elle représente une partie indéniable de notre vécu quotidien et nous influence du point de vue physiologique et psychologique. L'extrême complexité du comportement de la lumière naturelle conduit de nombreux architectes à négliger les qualités intrinsèques de l'éclairage naturel au profit d'un éclairage artificiel plus adaptable. Néanmoins, la lumière naturelle est le mode d'éclairage le plus agréable, le plus performant et le plus économique pour peu qu'on puisse s'en préserver lorsque c'est nécessaire. Sa variabilité se montre extrêmement bénéfique pour le confort des occupants. Son utilisation judicieuse est un atout majeur pour développer les qualités architecturales, énergétiques et environnementales d'un bâtiment. La lumière naturelle se révèle donc l'éclairage d'ambiance par excellence. (Cf. mise en œuvre dans dossier énergie)

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Quand architecture et pédagogie se rejoignent pour le bien-être des élèves (source : magazine ECOLOGIK)

L’exemple mis en place par l’architecte autrichienne Anna HERINGER dans une école du Bangladesh avec des moyens simples et peu coûteux, avec des matériaux locaux et traditionnels est un bel exemple de démarche globale. Dans chacune des trois salles de classe du rez-de-chaussée, deux ouvertures rondes mènent dans une grotte destinée à la méditation et aux travaux en petits groupes. Ces grottes sont destinées à un travail concentré, seul ou en petit groupe, ou à des réflexions créatives dans une atmosphère protectrice.

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La beauté ne serait pas un luxe mais une nécessité. D’après François CHENG 1 « La beauté nous rend meilleurs ». Dans son ouvrage « Cinq Méditations sur la beauté » (Albin Michel, 2006), l’écrivain philosophe sur la « métaphysique du beau ». Quelques extraits : « Nous sommes transformés, rendus meilleurs par la beauté. Dans la vie, il y a des scènes qui exaltent, comme le combat, l’entrechoquement des corps par exemple, mais l’état suprême de la beauté, c’est l’harmonie. Il s’agit de la qualité éthique de la beauté. Cette beauté éthique permet à l’homme de conserver sa dignité, sa générosité et sa noblesse d’âme. Ces qualités nous permettent de transcender notre condition humaine, de dépasser la douleur pour atteindre l’harmonie. La beauté nous transfigure, car elle nous sort de l’habitude, nous permet de revoir les choses qui nous entourent comme au matin du monde, comme pour la première fois. » « Et je ne peux pas m’empêcher de citer Henri Bergson : “L’état suprême de la beauté est la grâce, or dans le mot grâce, on entend la bonté, car la bonté est la générosité d’un principe de vie, qui se donne indéfiniment. Donc à travers le mot grâce, beauté et bonté ne font qu’un.” Miraculeusement, “grâce” en français veut dire à la fois beauté et bonté, qui viennent tous deux du latin, bellus et bonus, lesquels viennent d’un seul mot indo-européen : dewnos. En chinois, nous avons l’idéogramme hao, composé de deux éléments, la femme et l’enfant, qui, ensemble, signifient à la fois beauté et bonté. Quoi de plus beau et de meilleur que la relation de la mère à l’enfant ? Pour finir, je dirais que la bonté est le garant de la qualité de la beauté. Et que la bonté irradie la beauté et la rend désirable. » « Quelqu’un qui possède une sensibilité à vif ne peut s’empêcher d’être ému, et même bouleversé par la beauté de l’univers qui s’impose avec une force d’évidence. »

Poète, calligraphe, romancier et essayiste, François Cheng, né en Chine en 1929 et naturalisé français en 1971, enseigne à Paris-VII et à l’Institut national des langues et civilisations orientales (Inalco). En 1998, Le Dit de Tianyi (Le Livre de poche, 2001), son premier roman, obtient le prix Femina. Il a été élu à l’Académie française en 2002. Fiche sensibilisation ECOCONSTRUCTION – Santé, confort, esthétisme

IDÉES DE SÉANCES 1 - MATÉRIAUX ET REVÊTEMENTS SAINS ● Je fabrique mes couleurs … sans produit chimique ! (source : Coccinelle/adaptation en séance CREAQ)

 Lire aux élèves « Le ciel, les arbres, les fleurs, les roches des montagnes, les oiseaux … Autour de nous, la couleur est partout ! Depuis la nuit des temps, l’homme la convoite et cherche à l’extraire de la nature pour se maquiller, se vêtir, s’exprimer … Les hommes ont commencé à dessiner leur vie sur les parois des grottes, puis sur les parois des grottes, puis sur des peaux de bêtes ou des parchemins, avec des mélanges colorés appliqués avec les doigts, au pinceau, à la plume … Les Egyptiens et les Etrusques peignaient des fresques sur les murs des tombes et mélangeaient les pigments à différents liants naturels, comme la cire d’abeilles ou des résines. Au Moyen-âge, ce sont les moines qui détiennent la connaissance des pigments et des encres, en réalisant des enluminures et des fresques, puis des vitraux dans les églises. Depuis, les artistes peintres n’ont cessé de rechercher la perfection de leurs techniques et de travailler les couleurs, comme Léonard de Vinci, Michel Ange, Monnet, Van Gogh… »  Qu’est-ce qu’un pigment ? Application Faire écraser par les élèves et frotter directement sur une feuille de papier différentes sortes de terre, des fleurs, des feuilles, du charbon de bois, …. Ajouter un peu d’eau et étaler au doigt ou au pinceau. L’herbe, la menthe, le pissenlit (feuille) donnent de très beaux verts ? Les géraniums, iris, roses, vont du rose profond au bleu en passant par toutes les nuances de violets et de mauves. Les jaunes sont procurés par le bouton d’or, les alchémilles … On aura des bruns avec les fleurs de thym et certains feuillages pourpres. Transmettre aux élèves : « Cachés dans la peinture, la teinture, les encres (etc.), les pigments sont des substances naturelles à la source des couleurs ! Ils sont d’origine minérale, végétale ou animale (insectes, coquillages, …). Les pigments « de terre » sont utilisés, par exemple, dans la peinture. Les pigments végétaux, extraits de plantes ou de résines végétales, sont plus exactement des colorants ou des teintures. Ils sont plus adaptés à la coloration des textiles. Les pigments naturels sont d’abord transformés en poudre avant d’être mélangés à d’autres composants. »

 Les encres ou « eaux colorées » Ce sont tout simplement des végétaux séchés que l’on fait bouillir dans de l’eau : fleurs, feuilles, racines, baies, etc. Si l’eau n’est pas assez colorée, la laisser macérer quelques heures. On peut peindre directement avec cette eau ou ajouter du sel d’alun (qui va fixer et embellir la couleur).

Anecdote

En Chine antique, l’encre était fabriquée en mélangeant du noir de fumée et de l’amidon cuit. Les encres colorées étaient préparées au moyen de pigments naturels (l’encre de seiche) ou de pigments végétaux dilués dans du blanc d’œuf ou de l’amidon de riz.  Les peintures : On peint sur différents supports (papier, bois, tissu, cuir, …), à l’aide d’un pinceau, d’une éponge, de petite truelle, des doigts, … La peinture est essentiellement composée : - d’un pigment qui donne la couleur Fiche sensibilisation ECOCONSTRUCTION – Santé, confort, esthétisme

d’un liant qui lie le pigment et donne la consistance (résine, gomme arabique, huile de poisson, de lin, œuf, …) - d’un diluant ou solvant (comme l’eau ou l’essence de térébenthine) qui permet une bonne application. Une fois sec, le diluant s’évapore, le liant s’oxyde et la peinture durcit. Application Pour faire de la gouache jaune d’or, prendre une bonne pincée de poudre de Safran (ou moins cher de curcuma) qui sera le pigment. Rajouter de la gomme arabique, de manière à obtenir suffisamment de gouache et un peu d’eau.

 Les teintures Transmettre aux élèves : « Connu depuis l’antiquité, l’art de la teinture naturelle n’a cessé de se développer jusqu’à la fin du XIXe siècle … On suppose que les premiers teinturiers ont essayé d’imiter les couleurs de la nature avec des fleurs, des baies et des racines présentant les teintes désirées. Leurs essais étaient parfois bons… Alors, grâce aux échanges, aux voyages, aux explorations et aux guerres, ils ont transmis leur savoirfaire. Les différentes méthodes de teintures sont apparues d’abord dans les civilisations orientales (en inde notamment). Au Moyen-âge, il existait des corporations de teinturiers partout en Europe et le commerce des plantes tinctoriales était au cœur de l’économie. Aujourd’hui, la coloration naturelle est pratiquée par quelques artistes et artisans. En 1856, W.Perkin fabrique le premier colorant de synthèse : la mauvéine. Depuis cette date, environ 8000 colorants de synthèse ont été mis au point ! Actuellement, les colorants employés pour la teinture des textiles sont fabriqués à partir de la synthèse industrielle du goudron et du pétrole. Les plantes tinctoriales, elles, ont l’avantage de repousser … très vite ! On peut donc penser que les teintures naturelles ont probablement encore de l’avenir devant elles.» Il existe plusieurs techniques naturelles de coloration : la technique directe (les fibres sont plongées dans l’eau bouillante avec les plantes tinctoriales, mais cela marche avec très peu de colorants, comme les écorces ou les pelures), la technique de cuve (technique compliquée pour l’indigo ou le pourpre) ou la technique la plus fréquente par mordançage. La teinture par mordançage est essentiellement composée : - d’un pigment (plus exactement un colorant ou une teinture) qui donne la couleur - d’un mordant (un sel métallique, comme le sel d’alun, qui permet de lier le colorant à la fibre) Le terme mordant vient du latin « mordere » mordre. En effet, on pensait autrefois que les sels métalliques utilisés en teinture mordaient la fibre pour l’ouvrir !

Anecdote

Un jaune très vif (mais pas très résistant à la lumière) a été utilisé par les indiens (d’Inde). Il était obtenu par concentration d’urine de vaches sacrées, nourries aux feuilles de manguiers ! Quelques plantes tinctoriales Voici quelques pistes de plantes mais on peut s’amuser à en trouver d’autres. La couleur dépendra de la plante et de sa quantité, du temps de cuisson, … – Les teintes de jaune : la bruyère, l’ajonc, la prêle, le genêt, l’artichaut, le millepertuis, le figuier, le persil, le bouleau (jeunes feuilles), l’aulne, la gaude, le curcuma, la camomille … – Les teintes orangées : l’oignon, … – Les teintes de rouge-rose : le pissenlit, la garance, le carthame (le pistil), le dahlia, les écorces de boulot et prunier, les baies de prunelle (rose, parfois bleu), … – Les teintes de mauve-violet : le cassis, le genévrier, le sureau, l’airelle, le raisin, … – Les teintes de brun : l’oseille, les écorces de chêne ou de noyer, les bogues de châtaignier et hêtre, … – Les teintes de vert : les feuilles de lierre, l’amande, la reine des Prés, les fanes de carotte, la fougère, …

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● Fabriquer du plastique naturel ! (source : dispourquoipapa@free.fr) Ingrédients : - 500 ml du lait - une casserole - 6 cuilleres de vinaigre de vin blanc ou du jus de citron - du coton ou à un filtre à café - un récipient Préparation : Dans une casserole, faire chauffer le lait. Lorsque le lait est chaud, versez le vinaigre de vin blanc ou le citron. Sur un récipient, posez un morceau de coton ou le filtre à café puis versez le mélange lait-vinaigre lorsque celui-ci est refroidi. Une matière blanche apparaîtra sur le coton ou le filtre. Retirez le délicatement et rincez le doucement à l'eau Pressez la matière blanche entre deux feuilles de papier absorbant. Donnez lui une forme puis laissez le sécher à l'air libre au moins 2 jours. Vous obtenez une matière blanche et dure de caséine. Que se passe t-il ? La protéine du lait, la caséine, précipite en milieu acide, c'est à dire qu'elle devient insoluble dans l'eau (la preuve en est que la solution récupérée dans le récipient est limpide). En séchant, l'eau s'évapore et il ne reste que la protéine. Au début du siècle, c'est avec ce genre de plastique avant l'heure que l'on fabriquait des boutons de vêtements.

● Réaliser une fresque à base de chaux teintée ou/et de peintures écolabel

(demander la liste de fournisseurs au CREAQ)

● Les boites d’isolants (séance CREAQ) Confectionner avec du contreplaqué fin des boites équipées d’une ouverture ronde sur une de leur face. Sur ces « trous » sont ensuite montées des chaussettes sans pied. Cacher au sein de chacune des boites différents matériaux d’isolation écologiques : laine de mouton, chènevotte, laine de chanvre, plume de canard, … et demander aux élèves de retrouver (à l’aveugle donc) uniquement avec le toucher le matériaux constituant l’isolant. (Échantillons à récupérer auprès du CREAQ)

● Planter des plantes d’intérieures dépolluantes Le site de jardinage à l’école www.jardinons-alecole.org et plus particulièrement la rubrique « c’est possible même sans terrain » vous aidera à réaliser des plantations en jardinière, en treillage, …

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2 - LE CONFORT ACOUSTIQUE ● Ecouter et produire des sons [Cycles 2 et 3] (séance : La main à la pâte) Objectif : Ecouter et produire des sons dans le but de les caractériser. Acuité auditive : hauteur et timbre d'un son. Prendre conscience que la modification d’un paramètre dans la construction d’instruments modifie le son obtenu. Prendre conscience que le son est dû à des vibrations, et qu'il se propage dans l'air mais aussi dans des matériaux divers. 9 séances d’une heure, qui peuvent se répartir sur le cycle, en liaison avec les activités d'éducation musicale.

www.lamap.fr

● Les mots pour le dire (séance APIEU) Objectifs : - Recueillir les représentations liées aux sons - Enrichir le vocabulaire sur le thème - Favoriser les échanges Déroulement : Une liste de mots en lien avec le bruit est distribuée (cf. ci-contre). Chacun des élèves choisit cinq mots évoquant ce qu’est pour lui le bruit, en élimine cinq sans rapport avec le bruit puis ajoute cinq autres mots de son choix. Cinq mots sont alors choisis parmi les dix. A partir de ces cinq mots, chacun écrit une phrase pour exprimer ce qu’évoque pour lui le bruit. Par groupe de deux à quatre, les élèves négocient pour conserver cinq mots au total parmi ceux qui sont retenus par chacun d’eux. L’ensemble des participants échange sur les mots choisis, éliminés… Prolongement : Pour élargir leur vision du bruit, l’enseignant propose une discussion autour des mots inconnus de la liste ou qui semblent ne pas avoir leur place. A l’aide d’un dictionnaire, certains mots seront explicités dans leur rapport au bruit.

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● Les clefs de la perception (séance APIEU) Objectifs : - Eveiller la curiosité pendant le parcours - Orienter son écoute - Enrichir son vocabulaire sur le son Déroulement : Chaque élève tire au hasard un papier contenu dans une boite ou une enveloppe. Il devra pendant le parcours (école, quartier, ville) écouter pour répondre à une question ou une proposition. En fin de parcours, chacun présente sa clef et la manière dont il y a répondu. La même clef peut être donnée à plusieurs auditeurs.

● Dessine-moi un son (séance APIEU)

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Objectifs : - Exercer son écoute - Savoir décrire de manière plus fine les sons - Représenter par le dessin un son Déroulement : l’activité propose de choisir et d’étudier un seul évènement sonore pour un lieu donné. L’évènement sonore choisi peut être : - Un son qui se répète : des aboiements, des cloches qui sonnent midi, le chant d’un oiseau, une voiture qui démarre, … - Un son qui dure : le ronronnement d’un bus à l’arrêt, ou d’un climatiseur, … - Un son qui ne se produit qu’une fois : un cri. - Un ensemble de sons de même nature : les oiseaux dans les arbres, la rumeur de la foule, le bruit d’une route circulée, un bruit de fond, … Il vaut mieux pour un premier exercice privilégier des sources sonores immobiles ou très peu mobiles. En préalable, l’accompagnateur sélectionne un lieu où les sons sont de natures diverses, multiples et isolables (facilité à les distinguer). La fiche quelques questions à se poser pour décrire un son (cf. cidessous) est présentée, un son est décrit en commun. Chaque élève choisit un point d’écoute et sans se déplacer sélectionne un son puis répond aux questions. Chacun complète la fiche dessine-moi un son (cf. ci-dessous). Mise en commun.

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● Il n’y a pas un mais des silences (séance APIEU) Objectifs : - Mettre à jour l’opposition dualiste qui existe dans notre imaginaire collectif entre le bruit et le silence. - Découvrir à travers l’étude de proverbes et d’expressions les différents sens donnés au silence. Déroulement : Fiche sensibilisation ECOCONSTRUCTION – Santé, confort, esthétisme

 Le silence est souvent opposé au bruit : Consigne : demander en trois mots aux élèves ce que la notion d silence évoque chez eux. Idem pour le bruit. Mise en commun, discussion. Constat : le silence est jugé positivement par rapport au second. Le silence s’oppose au bruit (ex : le silence de la campagne opposé aux bruits de la ville).  Découvrir qu’il n’existe pas un silence mais des silences : Distribuer une copie de la liste des proverbes et expressions du silence (ci-dessous). Demander aux élèves de relier l’expression à sa définition. Mise en commun. Expliquer les différentes symboliques du silence et son utilisation dans la vie quotidienne. (cf. les significations du silence ci-dessous. Proposer de compléter la liste par de nouvelles expressions.) Prolongement : Photographier les silences de l’école, du quartier, de la ville. Un silence qui suit un bruit brusque (« le silence se fait »). Un silence avant un bruit (« le silence avant la tempête »). Un silence nocturne, un silence qui isole (walkman, moquette), un silence en musique (pause, soupir), un silence comme absence de bruit (cimetière), un silence d’indifférence polie (dans l’ascenseur, le bus, dans une salle d’attente…).

● Les onomatopées (séance APIEU) Objectifs : - Décrire un son - Imaginer ou reproduire un son à partir de sa description - Enrichir son vocabulaire lié au son Déroulement : A la suite d’une écoute à l’école, en extérieur ou d’un enregistrement de sons, les participants décrivent les sons entendus : sans nommer et identifier la source sonore. Il s’agit de qualifier le son, de la faire entendre à travers des mots. L’utilisation de dictionnaires, de glossaires ou de la fiche mots-clé (cf. ci-dessous) est possible. Décrire le son à l’oral ou par écrit. A l’inverse rendre un son à partir de sa description : les textes produits précédemment peuvent être utilisés. Le son décrit doit être retrouvé dans une série de sons préenregistrés. Lister les onomatopées les plus utilisées. Travailler à partir de BD. Indiquer le son, sa source pour chaque onomatopée. Fiche sensibilisation ECOCONSTRUCTION – Santé, confort, esthétisme

Prolongement : collectivement inventer une histoire où le son aura un rôle majeur : à qualifier, à décrire, à comparer, à « onomatopier »… sous forme de texte, de BD, de création audio.

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● Règle d’addition des niveaux de bruit Selon les règles définies (cf. partie « en savoir + ») proposez des calculs aux élèves lors des séances de mathématiques ! ● Le téléphone à ficelle Objectif : Le téléphone à ficelle est un objet simple mettant en évidence la propagation du son à travers un solide. Les vibrations émises par la voix voyagent le long de la ficelle et sont restituées dans les gobelets en plastique ou les boîtes de conserve qui jouent le rôle de caisses de résonance. Matériel : - 2 gobelets en plastique souple (pour le camping) ou 2 boites de conserve - 1 ficelle de cuisine (environ 5 mètres de long) Préparation : - Percez un petit trou bien propre à l'aide d'une épingle chauffé dans le fond de chaque gobelet, ou grâce à un clou et un marteau dans la boite de conserve, assez grand pour laisser passer la ficelle - Passez la ficelle dans le trou d'un gobelet et faites un noeud à l'intérieur du gobelet. - Faites de même pour l'autre gobelet - L'enfant prend un des gobelets et le plaque contre son oreille. Un autre enfant prend l'autre gobelet et, tout en tendant la ficelle (pas trop quand même), parle normalement. Les deux enfants vont ainsi communiquer !

● A l’écoute de mon école Sur le même principe que le CD « A l’écoute de ta ville » réalisé par le CPIE de Nantes (disponible au CREAQ), réaliser avec la classe un enregistrement des bruits de la classe, de l’école, du quartier, de la ville … Ces bruits seront analysés : - débat sur les impressions de chacun (perception subjective du bruit) - intensité sonore et classement sur l’échelle des décibels (cf. séance ci-après) - enfin les bruits « polluants » seront l’objets d’une réflexion pour tenter de les éliminer ou tout au moins de les diminuer.

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● L’échelle sonore ou « décibelomètre » ! (séance CREAQ) (CONRAD)

Matériel : sonomètre numérique L’échelle sonore permet aux élèves de repérer l’intensité sonore des bruits qui les entourent. Du plus faible au plus fort, des sons quotidiens servent de référence : du vent dans les feuilles au moteur d’avion, en passant par le brouhaha de la cantine et des voitures à la sortie des classes, … L’échelle sonore trouve ainsi sa place dans la vie de la classe et aide les enfants à prendre conscience des différents moments de la journée à travers leur dimension sonore.

sortie des classes : x décibels

● Construire un caisson d’isolation phonique (séance CREAQ) Tapisser rigoureusement (sans laisser de fente) un carton intérieur et extérieur de laine de mouton ou de pulls en laine de récupération sur une épaisseur de 50 mm à 100 mm. Mesurer le bruit d’un objet sonore (ex : un vieux réveil, un téléphone portable à faire sonner, une console de jeux, …) à l’extérieur puis à l’intérieur du caisson.

● http://www.fnh.org/francais/doc/en_ligne/bruit/intro.htm Sur ce site de la Fondation Nicolas Hulot, le bruit est traité sous trois angles avec, pour chacun d'eux, un dossier d'information, des fiches pédagogiques et des témoignages présentés par tranches d'âges.

● http://www.ac-rouen.fr/premier_degre/eedd76/articles.php?lng=fr&pg=205 Le site de l’EEDD de la Seine Maritime propose toute une progression pédagogique à travers diverses expériences autour du son et du bruit.

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3 - LE BIEN-ÊTRE ● Fabriquer des rideaux pour la classe Comme sur l’exemple de cette école du Bangladesh, fabriquer avec les élèves des rideaux colorés pour décorer la classe mais également se protéger du soleil en saison chaude ou du froid en hiver. Les colorants seront naturels, achetés ou fabriqués (cf. chapitre « des matériaux sains »)

Des rideaux en tissus de sari introduisent des couleurs vives et chatoyantes dans les classes, éclairant les enduits en terre des murs et du sol. (Magazine ECOLOGIK)

● Se dire que l’on peut faire beaucoup … avec peu !

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