Concevoir un logement basse consommation

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A.RE.COOP

Concevoir un logement basse consommation

Ce guide est un support de formation rédigé par le cabinet BECITIZEN pour le compte d’A.RE.COOP. - organisme de formation déclaré à la Préfecture d’Ile-de-France sous le numéro 11 752 27 48 75 avec le concours de Yann Miginiac et Isabelle Roudil (FNSCHLM).

Des informations complémentaires peuvent être obtenues sur le site internet des coopératives d’Hlm (http://www.habitat.coop/reseaucoop/).

Date d’édition : Octobre 2008

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Introduction

POURQUOI UN GUIDE SUR LA CONSTRUCTION BASSE CONSOMMATION ?

En adoptant son agenda 21, la Fédération nationale des sociétés coopératives d’Hlm a placé le développement durable au cœur de son projet fédéral. Déclinaison immédiate de cette politique, la charte du logement solidaire et durable a été approuvée lors de l’assemblée générale de la fédération en mars 2008.

A un moment où la lutte contre le changement climatique est une priorité internationale, les coopératives d’Hlm et leur Fédération montrent leur volonté d’asseoir leur rôle de promoteur des économies d’énergie et d’acteur du développement durable des territoires.

Ainsi, après avoir développé la sécurisation de l’accession sociale, le prochain enjeu des coopératives d’Hlm se trouve dans la sécurisation énergétique des accédants : maîtriser les charges énergétiques du bâtiment qu’ils viennent d’acheter afin de prévenir la précarité énergétique.

En france, suite au Grenelle de l’environnement, les bâtiments dits basse consommation devraient devenir la règle dès 2012 et les constructions de maisons à énergie positive devraient être généralisées dès 2020. Pour se préparer à ces échéances, différentes actions sont proposées par la Fédération et A.RE.COOP. aux coopératives d’hlm : • généraliser les niveaux de performance énergétique HPE et THPE, • former les maîtres d’ouvrage à ces nouveaux enjeux et objectifs, • lancer une opération d’excellente performance énergétique par coopérative d’ici 2010.

C’est le sens du partenariat qui a été noué entre la Fédération et la CAPEB au printemps 2008.

• évaluer techniquement et économiquement les opérations réalisées.

Le présent guide a pour objectifs : • de présenter les principes d’une construction basse consommation, • d’accompagner le montage d’opérations basse consommation, • de décliner les objectifs et techniques aujourd’hui disponibles pour répondre aux objectifs, • de fournir des outils adaptés à la maîtrise d’ouvrage.

Ces principes sont applicables aussi bien à la construction individuelle qu’à à la construction collective. Les différences essentielles proviennent de l’accessibilité pour la maintenance des équipements et des réseaux en logements collectifs, de l’utilisation d’eau chaude sanitaire solaire et de la présence de masques entre bâtiment de hauteur moyenne.

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Sommaire 3

Introduction

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Contexte : Qu’est ce que la basse consommation ?

Qu’est ce qui a amené à la basse consommation ?

10

1. Pourquoi la lutte contre le changement climatique est-elle devenue une priorité mondiale ?

11

2. Pourquoi le secteur du bâtiment est concerné dans la lutte contre le changement climatique ?

14

3. Pourquoi le mouvement HLM et les coopératives d’Hlm sont-ils engagés dans la lutte contre le changement climatique ?

17 Première partie : Le montage d’une opération basse consommation 18

1. Montage d’une opération basse consommation, astuces et points de vigilance

20

1.1 Les étapes

21

1.2 Détail sur les actions environnementales

21 23 30

1.2.1. En programmation 1.2.2. La conception

1.3 Les assurances vis-à-vis des technologies innovantes

30

1.3.1. La démarche : l’avis technique (AT)

31

1.3.2. Le contrat : le DTU

33 Deuxième partie : Le Guide de la construction BBC 35

1.1 Les grands principes de la construction BBC

39

1.2 Les techniques de la construction basse consommation

40

1.2.1. Adopter une conception bioclimatique

40

1.2.1.1. Construire compact

41

1.2.1.2. Se protéger des vents dominants

42

1.2.1.3. Limiter la différence de température entre l’intérieur et l’extérieur

43 44

4

2. Le Guide de la construction

35

1.2.1.4. Optimiser mais ne pas maximiser les apports solaires

1.2.2. Viser une très bonne qualité de l’enveloppe

44

1.2.2.1. Obtenir une bonne isolation des murs

45

1.2.2.2. Isoler les fondations

46

1.2.2.3. Utiliser un vitrage performant

48

1.2.2.4. Améliorer l’étanchéité à l’air du bâtiment

49

1.2.2.5. Optimiser le confort d’été

52

1.2.2.6. Avoir recours à des matériaux naturels stockeurs de CO2

53

1.2.2.7. Avoir recours à des matériaux sains pour une bonne qualité de l’air intérieur

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1.2.3. Optimiser le système de chauffage

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1.2.3.1. Mettre en place une ventilation efficace

56

1.2.3.2. Adapter les systèmes de production thermique

57

1.2.3.3. Stocker et distribuer la chaleur

58

1.2.3.4. Réguler le système de chauffage

59

1.2.3.5. Limiter les consommations liées à l’éclairage et à l’électricité spécifique

60

1.2.4. Produire à partir d’énergies renouvelables

60

1.2.4.1. La cogénération biomasse

61

1.2.4.2. La production solaire photovoltaïque

62

1.2.4.3. La production solaire thermique

62

1.2.4.4. L’éolienne individuelle

63

1.2.4.5. La pompe à chaleur

64

1.2.5. Gérer le cycle de l’eau

64

1.2.5.1. Réduire les consommations d’eau potable

65

1.2.5.2. Récupérer l’eau de pluie

66

1.2.5.3. Traiter les eaux de pluie et eaux grises

67

1.2.6. Valoriser les déchets

67

1.2.7. Sensibiliser les habitants

69 Troisième partie : Quelques réalisations basse consommation 71 3. Les réalisations basse consommation 71

1. La “bonne maison” Phénix

72

2. Des logements sociaux à Epinal

74

3. Maison de Montagnol

76

4. Maison de Minzier

77

5. Maison Bioclimatique passive en Mayenne

78

6. Aquitanis

79

7. Habitat de l’Ill

81 Quatrième partie : La boîte à outils 84

• Cahier des charges destiné aux concepteurs

89

• Check-list montage d’opération

91

• Check-list technique

94

• Le comparatif de solutions techniques

98

• Les vérifications à apporter à la simulation thermique dynamique

101

• Les systèmes de compensation sur un exemple concret

109

• Un exemple d’argumentaire commercial

111

• Des fiches maintenance

113 Les Annexes

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Contexte Qu’est ce que la basse consommation ?

Qu’est-ce qui a amené à la basse consommation ?

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1 - Qu’est ce que la basse consommation ?

Un niveau de performance : La basse consommation représente une performance de consommation énergétique du bâtiment d’environ 50 kWh/m²/an de SHON, modulée en fonction des régions. A titre de comparaison, la consommation énergétique moyenne d’une habitation en France est de 210 kWh/m²/an. Pour les constructions neuves actuellement livrées, elle est de 130 kWh/m²/an.

Calculée de manière conventionnelle selon la même méthode que celle utilisée pour la réglementation thermique 2005, ellle recouvre : • le chauffage, • la production d’eau chaude sanitaire et l’éclairage des locaux, • la ventilation, • le refroidissement, • les auxiliaires.

Aujourd’hui pourtant, les logiciels de calcul réglementaires ne prennent pas encore en compte certaines solutions comme le puits canadien par exemple…

Des objectifs adaptés aux climats régionaux : Pour s’adapter aux différents climats régionaux, cet objectif de basse consommation est modulé en fonction de la zone climatique – coefficient a – et de l’altitude – coefficient b.

La consommation d’un Bâtiment Basse Consommation (BBC) doit être inférieure ou égale à une valeur en kWh/m² Shon d’énergie primaire qui s’exprime sous la forme : CBBC =

50 * (a+b).

Coefficient “b” selon l’altitude Coefficient “a” selon la zone climatique

La valeur du coefficient « b » est donnée dans le tableau ci-après en fonction de l’altitude du terrain d’assiette de la construction :

Altitude

Coefficient b

< 400 m

0

400 m < altitude < 800 m

0,1

> 800 m

0,2

Exemple :

© Source Effinergie

A Lille (zone H1a), le coefficient de la zone climatique vaut 1,3 et le coefficient d’altitude vaut 0. Pour répondre aux exigences de la basse consommation, un bâtiment devra avoir une consommation inférieure à cBBC = 50 * (1,3+0) = 65 kWh/m² de SHON par an.

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2 - Qu’est ce qui a amené à la basse consommation ?

1 – Pourquoi la lutte contre le changement climatique est-elle devenue une priorité mondiale ?

Plusieurs facteurs ont convergé pour amener l’ensemble des décideurs à placer la lutte contre le changement climatique comme une priorité mondiale : • Une meilleure connaissance du changement climatique.

- La température a augmenté en moyenne de 0,7°C au cours du siècle dernier au niveau mondial, parallèlement aux émissions de gaz à effet de serre.

• Une responsabilité de l’activité humaine sur l’évolution du climat très probable selon le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC).

- Des réflexions et des actions sont menées pour limiter l’impact de l’homme sur son environnement.

• Un prix de l’énergie en forte hausse, le prix du baril de pétrole a été multiplié par 5 en 12 ans.

- La part des charges énergétiques d’un ménage est de plus en plus importante. La précarité énergétique est un risque qui peut prendre de l’ampleur.

Une conséquence : un engagement mondial de réduction des émissions de gaz à effet de serre.

Le texte de référence mondial est le protocole de Kyoto qui définit les engagements en faveur d’une réduction des émissions des gaz à effet de serre pour les pays industrialisés d’ici 2012 : - au niveau mondial, une réduction globale de 5,2 % des émissions est visée ; - au niveau européen, une réduction de 8% des émissions est visée ; - la France, avec de faibles émissions, s’est engagée à une stabilisation de ses émissions.

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Au-delà des objectifs mondiaux pris au sein du protocole de Kyoto, des engagements individuels et collectifs ont été pris sur le long terme, notamment à travers les plans climats : - la France s’est enagée à réduire par 4 ses émissions de gaz à effet de serre d’ici 2050 ; - l’Union européenne à réduire de 20% ses émissions de gaz à effet de serre et arriver à 20% de part d’énergies renouvelables d’ici 2020.

2 – Pourquoi le secteur du bâtiment est concerné dans la lutte contre le changement climatique ?

Le secteur du bâtiment est le secteur économique le plus gros consommateur d’énergie - 35% des consommations énergétique mondiale – et un gros émetteur de gaz à effet de serre.

Par ailleurs, il apparaît comme un secteur où des économies importantes sont possibles dès à présent.

Source : © Mission Interministérielle de l’Effet de Serre (MIES)

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CONTEXTE - 2 - Qu’est ce qui a amené à la basse consommation ?

Etat des lieux Aujourd’hui, la consommation énergétique en construction neuve doit être inférieure à une valeur réglementaire de 130 kWh/m²/an.

Des engagements ont été pris pour réduire l’impact du bâtiment sur l’environnement. Les exigences se sont multipliées et accélérées.

Une conséquence : une réglementation thermique des bâtiments de plus en plus exigeante L’accélération des exigences pour les niveaux des futures réglementations thermiques est représentée par le graphique ci-dessous :

Les objectifs actuels, notamment la basse consommation dès 2012 sont ainsi plus exigeants que ceux initialement prévus en 2020. En conséquence, il va falloir dès à présent réaliser des bâtiments basse consommation pour tester différentes techniques et modes constructifs, évaluer les coûts de mise en œuvre et identifier les points forts et les points de blocage de la démarche.

Le passage d’une obligation de moyens à une obligation de résultat : Une directive européenne sur la performance énergétique des bâtiments de 2002 s’est tout d’abord focalisée sur la performance énergétique des bâtiments avec des objectifs de moyens, transposée en 2005 dans la loi française : - méthode de calcul de la performance énergétique des bâtiments ; - étude de faisabilité énergétique ; - information des habitants sur la consommation énergétique avec l’obligation de fournir un diagnostic de performance énergétique ; - mise en place d’une réglementation thermique sur les bâtiments existant.

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CONTEXTE - 2 - Qu’est ce qui a amené à la basse consommation ?

Ensuite, la loi de programmation sur l’énergie de juillet 2005 avait fixé, avant le Grenelle de l’Environnement, un certain nombre d’objectifs. Pour la construction neuve, l’objectif est d’abaisser régulièrement les seuils de consommation réglementaire pour atteindre une amélioration de 40% en 2020 par rapport à la réglementation thermique 2000.

La montée en puissance des demandes de collectivités locales : Au-delà des réglementations nationales, les collectivités locales s’emparent de la problématique avec différentes approches : des appels à projets expérimentaux, des référentiels régionaux de qualité environnementale, des subventions pour atteindre de meilleures performances thermiques.

Le développement des labels énergétiques pour préparer les futures réglementations thermiques : Les labels énergétiques certifient une conception qui améliore la performance énergétique de la construction neuve et doit se traduire par une réduction des charges des habitants et des émissions de gaz à effet de serre.

Ces labels visent à préparer les prochaines évolutions réglementaires prévues dans le cadre du Grenelle de l’environnement : c’est à dire la construction de bâtiment basse consommation rendue obligatoire par la réglementation thermique de 2012 et la construction de bâtiment à énergie positive pour 2020.

Cinq niveaux de labels sont définis :

THPE – Très Haute Performance Energétique : Consommation du bâtiment plus performante de 20% par rapport à la réglementation thermique 2005.

HPE – Haute Performance Energétique : Consommation du bâtiment plus performante de 10% par rapport à la réglementation thermique 2005.

THPEnR – Très Haute Performance Energétique et Energies Renouvelables : Consommation du bâtiment plus performante de 30% par rapport à la réglementation thermique 2005 ainsi que l’une des conditions suivantes : recours à l’énergie solaire et biomasse ou réseaux de chaleur d’origine renouvelable, production d’électricité renouvelables, pompes à chaleur. Les niveaux d’exigence sont détaillés dans l’arrêté du 8 mai 2007.

HPEnR – Haute Performance Energétique et Energies Renouvelables : Consommation du bâtiment plus performante de 10% par rapport à la réglementation thermique 2005 ainsi que l’une des deux conditions suivantes : utilisation de la biomasse à plus de 50% de la consommation du bâtiment ou liaison à un réseau de chaleur alimenté à plus de 60% par des énergies renouvelables.

BBC – Bâtiment Basse Consommation : Déclinaison française des labels Minergie et PassivHaus, la consommation conventionnelle d’énergie primaire (chauffage, refroidissement, ventilation, production d’eau chaude sanitaire et éclairage des locaux) est fixé à 50kWh/m²/an. Un coefficient multiplicateur est fixé en fonction de la zone climatique et de l’altitude du projet.

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CONTEXTE - 2 - Qu’est ce qui a amené à la basse consommation ?

3 – Pourquoi le mouvement Hlm et les coopératives d’Hlm sont-ils engagés dans la lutte contre le changement climatique ?

Depuis le premier choc pétrolier, le mouvement Hlm a mené une politique de maîtrise des charges pour ses habitants. Grâce aux efforts réalisés, la consommation énergétique du parc social est beaucoup plus faible que celle du secteur privé - 160 kWh/m²/an pour le secteur social contre 210 kWh/m²/an en moyenne nationale selon l’observatoire des charges du logement social et les données de la DGUHC. Dans la construction neuve, la consommation énergétique moyenne des logements construits par les sociétés coopératives d’Hlm est plus performante que la réglementation thermique en vigueur.

Plus d’un quart des constructions ont des performances équivalentes aux labels énergétiques en vigueur (HPE, THPE, BBC…)

Une conséquence : un engagement volontaire pour le mouvement Hlm et les coopératives d’Hlm Le Plan Energie et Climat du logement social : Au congrès Hlm de Lyon en 2007, le mouvement Hlm s’est engagé à la mise en œuvre du Plan Energie et Climat du logement social : • Sur le parc existant : le mouvement Hlm s’engage dans l’amélioration thermique des 800 000 logements les plus consommateurs ; • Sur la construction neuve, le secteur Hlm se fixe : - de ne produire que des bâtiments caractérisés, C, B ou A selon la grille définie pour les diagnostics de performance énergétique en consommations énergétiques ou émissions de gaz à effet de serre, c’est-à-dire consommant moins de 150kwhep/m².an ou émettant moins de 20 kg éqco2/m².an ; - d’atteindre progressivement une majorité de la production sous label HPE ou HPE EnR en cinq ans ; • une part significative des maisons individuelles sous label THPE ou THPE EnR ; • un volet expérimental de bâtiments sous label « bâtiments basse consommation » afin d’acquérir les savoir faire.

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CONTEXTE - 2 - Qu’est ce qui a amené à la basse consommation ?

La charte du logement durable et solidaire des coopératives d’hlm : Adoptée en mars 2008 lors de l’Assemblée Générale de la Fédération Nationale des Sociétés Coopératives d’Hlm, celle-ci propose un engagement à double niveau : • Un engagement de chaque coopérative à définir sa propre stratégie d’intégration du développement durable à l’ensemble de son activité (aménagement, production en accession ou locative, gestion) et ainsi, clairement afficher son rôle d’acteur local d’un territoire durable.

Parmi les rôles à définir, celui de promoteur des économies d’énergie, en s’interrogeant sur la conception bioclimatique, la performance énergétique des constructions neuves, le développement des énergies renouvelables, la maîtrise des consommations énergétique du parc existant et des copropriétés et l’information des accédants et locataires…

• Des engagements promus collectivement au niveau fédéral à l’horizon 2010 : - le développement de la Haute ou Très Haute Performance Energétique (amélioration de 10% ou 20 % par rapport à la RT 2005) dans un objectif de généralisation ; - la réalisation d’au moins une opération avec une excellente Performance Energétique (Basse consommation, Effinergie, Maisons passives ou à énergie positive) dans chaque coopérative ; - le doublement du nombre de logements produits ayant recours aux énergies renouvelables en passant de 500 à 1000 en 3 ans ; - l’adaptation en continu du parc locatif aux exigences de développement durable (plan climat, accessibilité…) ;

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Première partie Le montage d’une opération basse consommation : astuces et points de vigilance

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