Mémoire de master // Xinyu LI by Xinyu LI

Passivhaus en Chine : Pertinence et enjeux d’un modèle de performance énergétique dans un autre contexte

Séminaire “Architecture, Environnement, Construction” Enseignants : Roberta Morelli, Mohamed Benzerzour, Teiva Bodereau, Christine Simonin Xinyu LI

05/07/2018

Xinyu LI ENSAPB M2

Séminaire “Architecture, Environnement, Construction” Rendu 05/07/2018 Enseignants : Roberta Morelli, Mohamed Benzerzour, Teiva Bodereau, Christine Simonin

Remerciments Je souhaite avant tout remercier la directrice de mémoire Roberta MORELLI pour le temps qu’elle a consacré à m’apporter les outils méthodologiques indispensables à la conduite de cette recherche. Son exigence m’a grandement stimulée, et surtout sa compréhension et sa grande patience, ce qui m’a donné un grand soutien dans mon esprit. Je remercie également tous les enseignements de ce séminaire : Mme Christine Simonin, M. Mohamed Benzerzour, M. Teiva Bodereau pour leur soutien tout au long d’avancement de mon mémoire, leur patience et disponibilité. Merci à Huiyu Chen, de m’inspirer le sujet de ce mémoire et me donner les conseilles pour les ouvrages sur ce domaine. Merci à M. Mischa Witzmanna, responsable d’agence Karawitz qui me permet de faire un stage sur la maison passive pendant 6 mois. Cela m’a aidé à mieux comprendre ce modèle pendant mon avancement de mémoire. J’adresse également mes remerciements à M. Jianguo Wang, le propriétaire d’un logement passif à Nanan en Chine. Son support m’a aidé énormément pour l’avancement de mon mémoire, surtout sur l’analyse de projet. Je tiens aussi à remercier Zichan Xu, qui m’a aidé à vérifier les fautes grammaticales et me recommander le logiciel Antidote. Cela m’a aidé à exprimer plus clairement mes idées. Enfin, je remercie en particulier mes parents, qui me soutiennent de l’autre bout du monde pendant toutes mes études en France.

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TABLE DES MATIERES REMERCIMENTS………………………………………………………………………….………P2 INTRODUCTION…………………………………………………………………………..………P5 I Passivhaus face à l’habitat courant en Chine……………………………….…P11 1/ Habitats traditionnels en Chine………………………………………………..…P12 - Conception d’habitat dans le nord - Conception d’habitat dans le sud

2/ Habitats d’ouvrier dans les années 60-70 en Chine………………….…P17 - Conception d’habitat dans le nord - Conception d’habitat dans le sud

3/ Habitats de basse consommation au 21e siècle en Chine……………P26 - Conception d’habitat dans le nord - Conception d’habitat dans le sud

4/ Apparition de Passivhaus en Chine………………………………………..….. P37 -Mise en scène : présentation de Passivhaus pendant l’Exposition Universelle

II Passivhaus en Chine : une solution performante ?.......................... P40 1/ Label Passivhaus ………………………………………………………………………. P41 - Définition de Passivhaus - Composition de Passivhaus

2/ Adaptation de Passivhaus en Chine……………………………………….….. P47 3

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- Contexte climatique et culturel en Chine - Critère chinois, changement par rapport aux normes originaux - Contrainte de Passivhaus aux usages

3/ Méthode d’analyse des projets…………………………………………………. P67

III Analyse des projets de régions différentes…………………………..…….. P72 1/ Présentation des deux projets……………………………………….……………P73 2/ Analyse de maison passive dans le nord……………………………….….. P74 - Contexte - Analyse globale - Analyse de consommation d’énergie - Résultat de consommation réelle

3/ Maison passive dans le sud………………………………………………..…….. P90 - Contexte - Analyse globale - Analyse de consommation d’énergie - Résultat de consommation réelle

CONCLUSION………………………………………………………………….…..…..………P105 BIBLIOGRAPHIE……………………………………………………………………...….……P110 ICONOGRAPHIE…………………………………………………………………….…………P113

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INTRODUCTION Ce mémoire consacre à une étude sur la théorie et la situation d’un modèle d’architecture 1 en Allemagne : Passivhaus , et son exportation et son adaptation dans les autres pays avec un contexte architectural, climatique et culturel complètement différent. La Chine, face aux situations et problèmes énergétiques et environnementaux actuels, son gouvernement a décidé d’importer ce modèle allemand. Origine de Passivhaus « La conception de maison passive existe depuis le Moyen-âge, dans les pays du nord en Europe et dans certaines régions en Chine. »2 Ils ont tous une isolation performante. Cependant, les maisons passives traditionnelles ne sont pas parfaites, ces types de maisons n’ont pas les grandes ouvertures : mauvaise ventilation, pas d'ensoleillement à l’intérieur. Mais cette conception a influencé fortement ensuite la maison passive contemporaine. « La maison passive contemporaine, Passivhaus, est un label allemand de performance énergétique qui a une norme stricte et une technique fixée. »3 C’est un label avec une performance énergétique dans les bâtiments qui est proposé par Wolfgang Feist. Son concept est d'utiliser toujours les mêmes techniques pour consommer très peu de chauffage, en utilisant seulement la chaleur de soleil, d'humain, d'appareil électrique, pour maintenir la température intérieure au-dessus 20 °C. Dans le contexte climatique et culturel en Allemande, ce modèle a été expérimenté et diffusé en construisant un grand nombre de constructions pendant trentaine d'années. Ce label actuellement devient une expérimentation architecturale et environnementale réussie dans ce pays et dans ce contexte climatique. Avec un système d’isolation thermique renforcée, la suppression des ponts thermiques, l’étanchéité à l'air, la ventilation mécanique efficace, les grandes ouvertures en tri-vitrages afin de capturer le soleil, la température peut être maintenue entre 20-26° C. Ces

Passivhaus est une labellisation et une vérification faite par un tiers de la conception et de la réalisation du bâtiment, qui vous assure qu’il respecte bien les critères du standard de construction passive, et donc les objectifs de performance auxquels vous avez souscrit. Elle s’intéresse aux éléments sensibles du bâtiment (isolation, fenêtres, ventilation, ponts thermiques et étanchéité à l’air). Cette labellisation justifie du respect de 4 critères : 1. Un besoin de chauffage inférieur à 15 kWh d’énergie utile par m² de surface de référence énergétique et par an 2. Une consommation totale en énergie primaire (tous usages, électroménager inclus) inférieure à 120 kWh par m² de surface de référence énergétique par an 3. Une perméabilité à l’air de l’enveloppe mesurée sous 50 Pascals de différence de pression inférieure ou égale à 0,6 par heure. 4. Une fréquence de surchauffe intérieure (> à 25 °C) inférieure à 10 % des heures de l’année. 2

“Passive Climatisation of Residential Buildings in China”, Bo Adamson, 1992

« Habitat passif et basse consommation : Principes fondamentaux », Philippe Lequenne, Vincent Rigassi, 2011 5

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caractères permettent d’épargner énormément la consommation d’énergie pendant toute année et surtout en hiver. Diffusion dans un autre contexte Sous le contexte d’épuisement de ressource naturelle et de risque d’énergie, ce modèle a ensuite été diffusé dans les autres pays qui focalisent sur le développement durable et l’architecture de basses consommations, comme la Chine. Mais le climat et la culture dans les régions différentes sont très différents parce que ce pays a un terrain qui traverse une large longitude et latitude. Selon le Département du 4 logement et de la construction de Chine , le terrain chinois peut être par six zones climatiques : zone équatoriale, zone tropicale, zone subtropicale, zone tempérée, zone glaciale, zone de Plateau tibétain.

0.1.1 Schéma : Plan climatique d’architecture en Chine (Source de plan : iconographie)

La dernière version de plan climatique a été publiée en 2005

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Après quelques milliers d’années de civilisation, la Chine a développé une riche variété des habitations vernaculaires. Les maisons peuvent généralement être divisées par cinq méthodes : toiture, structure, composition spatiale, nationalité et région. Les maisons ont les caractéristiques distinguées selon le climat et cultures locales.

0.1.2 Schéma : Plan de maison traditionnelle en Chine (Source de plan : iconographie)

Généralement, dans les régions du sud, on n’a pas besoin de chauffage en hiver. Cependant, en été, il fait chaud et humide. Donc les bâtiments locaux ont juste un mur fin sans l’isolation, et avec les grandes ouvertures pour la ventilation. Dans les régions du nord, la situation climatique est complètement différente que dans le sud qui est similaire qu’en Europe et parfois plus extrême. Comme dans le nord-est en Chine, en été il fait vingtaine degrés, mais en hiver, en général il fait moins trente degrés. Les bâtiments locaux sont en général en terre crue avec une isolation épaisse, avec une grande cheminée au milieu de salon et un lit sur le four dans la chambre pour chauffer l’intérieur. Dans les régions d’ouest, les matériaux locaux ont fortement utilisé comme terre cuite ou pierre. Et dans les régions du sud-ouest, c’est une région avec les forêts. Les maisons sont toujours décollées du sol pour évider la corrosion d’humidité et aussi les animaux comme serpent entrer dans les maisons.

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Donc l’adaptation de Passivhaus, ce modèle fixé, dans les régions complètement différentes, ne peut pas être simplement « copier » et « coller ». Mais il faut bien réfléchir les caractères climatiques et culturels de chaque région. Problématique potentiel de ce modèle « La consommation d’énergie est très basse dans la plupart des régions chinoises. La

consommation d’énergie de construction fait 19 % d’énergie totale en 2016, dont la consommation d’énergie dans les villes fait 15 % et en campagne 4 %. Dans cette situation énergétique, la consommation d’énergie de Chine est la deuxième derrière les États-Unis. »5 Selon ce rapport, pour le développement durable, l’enjeu n’est pas seulement de baisser la consommation énergétique, mais d’assurer le confort d’intérieur selon les situations différentes. Sans normes unies ou strictes actuellement, les promoteurs ont commencé d’expérimenter spontanément les bâtiments avec la basse consommation dont le Passivhaus est un modèle intéressé par le gouvernement et les grands promoteurs. Mais la limite de ce modèle est évidente : parce que l’on compte seulement la consommation de chauffage comme les normes et on ignore les autres consommations comme l’équipement ou le refroidissement. Donc ce type de calcul ne correspond pas à la consommation finale. En Allemagne, la plupart de consommation d’énergie est de chauffage, donc ce type de calcul peut marcher. Mais en Chine, surtout dans les régions centrales et du sud où l’on n’utilise jamais le chauffage en hiver, on n’utilise que le climatiseur en été. Donc si l’on compare directement avec la réglementation de Passivhaus, la plupart des bâtiments dans le sud sont déjà atteints les seuils de Passivhaus. En outre, comme le mode de vie, en faisant la cuisine chinoise, on fait beaucoup de fumée. Donc il faut une ventilation performante pour évacuer les fumées. Une hotte6 doit être installée obligatoirement dans la cuisine dans les logements chinoise. En même temps, les habitants ouvrent généralement les fenêtres pour la ventilation même en hiver. Une autre habitude courante dans la région du sud, parfois on brûle les parfums pour éloigner les insectes comme les moustiques. En ce cas, une ventilation performante pour intérieur est obligée. Mais dans le Passivhaus, la ventilation est pour échanger l’air intérieur et extérieur. Il existe une limite pour le renouvellement de l’air par fuite qui doit être inférieure à 0,6 vol/h sous 50 Pa. Un système de ventilation double flux est demandé dans une maison passive. Mais cela ne peut pas satisfaire l’habitude des habitants en Chine. Avec une intention différente 5

« Le bilan énergétique de construction de la Chine pour 2016 », China Association of Building Energy Efficiency, 2016

En général, les débits d’air d’une hotte dans les logements chinois sont entre 900-1200 m3/h

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de pays original pour la ventilation, il faut proposer une autre conception, mais ne pas seulement changer une machine plus efficace. Donc les problèmes sont posés immédiatement sur l’adaptation de ce modèle en Chine. Corpus et méthode envisagée Ce mémoire va baser sur un travail d’études de document et de terrain. Je vais d’abord étudier la situation des bâtiments des années 60-70 où on a construit énormément de e construction aussi les bâtiments récents, au 21 siècle. Par la suite, je vais étudier le contexte d’apparition de maison passive en Chine et l’évolution de ce modèle. Ensuite, je vais choisir deux projets en Chine dans les régions différentes en précisant le contexte climatique et culturel et en analysant la composition des structures et les consommations réelles : Hebei et Nanan. Ces deux villes ont les situations complètement différentes : une dans le nord de Chine et l’autre dans le sud-est de Chine. Le climat de ces deux villes est contrasté, la température de la ville dans le sud fait dix degrés plus chauds généralement que celle dans le nord. Les réglementations de maison passive en Chine sont sorties il y a quelques années. Mais ces nouvelles réglementations n’ont donné juste une norme globale au niveau d’État, mais pas précisé jusqu’à les régions différentes. Les promoteurs et les agences chinoises sont motivés pour faire les expérimentations sur la maison passive. En Chine, la construction des bâtiments, surtout les logements sont en général contrôlés par les promoteurs : l’État n’intervient pas ou très peu sur ce marché. Donc les financements et les profits font une grande partie pour le développement de ce modèle, c’est-à-dire que les nouveaux matériaux et les techniques choisis dans les projets doivent être étudiés attentivement pour ne pas élever énormément le coût total de construction. En ce cas, les matériaux et techniques choisis ne doivent pas être chers ni compliqués. L’intérêt de cette comparaison des deux projets est divisé en deux types : une différence directe (choix et composition d’isolations et de mur, équipements) et une différence indirecte (inconvénient sur le mode de vie, problèmes rencontrés pendant l’utilisation). Les plans, façades, détails, schémas et les photos seront présentes dans ce mémoire, ce qui permettent de visualiser les travaux réalisés et avoir une compréhension visuelle et directe. Aussi, les calculs de la déperdition de chaleur et de la consommation de chaleur seront mis dans ce mémoire pour justifier mes hypothèses. Je vais utiliser la méthodologie que j’ai apprise pendant les séances de séminaire pour analyser la situation énergétique de construction. Ils me donneront aussi des idées sur la façon que je procéderai ce mémoire. Aussi, l’interview dans une agence de maison passive et la visite sur le site de Passivhaus me permettent de comprendre mieux la conception d’adaptation et la mise en œuvre d’évolution de ce modèle en Chine. 9

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CHAPITRE I Passivhaus face à l’habitat courant en Chine

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1/ Habitats traditionnels en Chine Après la modernité d’architecture, les équipements deviennent plus en plus importants, même vitaux dans les bâtiments, comme chauffage, climatisation et ventilation pour avoir plus de confort intérieur. Cependant, l’ambiance artificielle éloigne l’espace de vie avec la nature. La conséquence est que les nombreuses ressources et les énergies ont été consommées. L’environnement a été endommagé qui provoque une série des problèmes énergétiques et environnementaux. Si l’on revoit sur les bâtiments traditionnels, on peut remarquer qu’en cette époque-là, il n’y avait pas d’équipement pour maintenir la température intérieure de haute consommation d’énergie. Mais les habitants de cette époque sont vécus confortablement aussi. Puis que les bâtiments traditionnels aient mis en valeur la relation entre le bâtiment et l’environnement, la nature. Ils utilisent énormément les matériaux locaux pour maintenir le confort intérieur et en même temps ils gardent les caractères locaux. Les bâtiments traditionnels ne s’éloignent pas avec la nature. En opposé, ils utilisent et 7 dépendent la nature. Je vais analyser les habitats traditionnels dans les régions différentes en Chine en détail afin de comprendre la technique de construction et la composition des parois dans les époques où l’on n’avait pas encore inventé les équipements mécaniques.

Apparues très tôt, disséminées dans toutes les régions du pays, et étant de loin les plus nombreuses, l'habitat chinois est architecturalement assez élémentaire. En raison des différences géographiques et coutumières, d'une région à l'autre en Chine, les habitations présentent des styles divers et variés.

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Conception d’habitat dans le nord

1.1.1 Croquis : Maison traditionnelle dans la zone fraîche en été, froide en hiver (Source de croquis : iconographie)

Un premier type de maison traditionnelle est ce qui dans le nord-ouest de Chine. Dans cette zone, il fait chaud en été, comme 26 ℃ moyennement en juillet. Il fait un peu froid en hiver, comme -1 ℃ moyennement en janvier. Il pleut peu pendant toute année. Donc l’enjeu de logement local est de garder la chaleur en hiver avec les matériaux locaux.

1.1.2 Plan : Plan général de maison (Source de plan : dessiné par l’auteur)

Dans la maison générale, l’entrée des chambres est par le salon. Il y a une cuisine et toilette. A cause de température basse en hiver, la maison est en forme simple close pour réduire la surface de façade donc cela permet de réduire la déperdition de chaleur en hiver et en été le soleil ne peut pas entrer à l’intérieur.

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1.1.3 Schéma : Composition de paroi (Source de schéma : dessiné par l’auteur)

Les parois de ce type de maison sont en terre crue qui est un matériau mélange d’argile et de morceau de paille. L’épaisseur de mur extérieur est en général de 400 mm. Pour la façade, une couche d’enduit de paille de 10 mm est appliquée dans les deux côtés de paroi. Les murs en terre crue permettent à isoler l’intérieur avec un matériau pratique à fabriquer. En outre, la mise en œuvre est aussi rapide que les autres matériaux. La conductibilité thermique de terre crue est de 0, 38 W/m·k et la conductibilité thermique d’enduit de paille est de 0,07 W/m·k. Donc le calcul de RT : RT = Rsi + Renduit + Rterre crue +Renduit + Rse = 0,13 + 0,01/0,07 + 0,4/0,38 + 0,01/0,07 + 0,04 ≈ 3,08 m²·K/ W Donc le calcul de coefficient Valeur U: U paroi = 1/RT ≈ 1/4,06 ≈ 0,32 W/m²·K En hiver, la température intérieure peut atteindre au seuil agréable avec le four à charbon. Cependant, à cause de technique de l’époque, ce type de maison est faible sur la structure par rapport aux autres types de maisons. En outre, à cause d’espace clos et de fenêtres petites, la lumination intérieure n’est pas suffisante pour les activités. Donc même pour la journée il faut allumer les bougies afin d’avoir assez de lumière.

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Conception d’habitat dans le sud

1.1.4 Croquis : Maison traditionnelle dans la zone chaude en été, doux en hiver (Source de croquis : iconographie)

Un autre type de maison traditionnelle est ce qui dans la zone où il fait chaud en été, soit 29 ℃ moyennement en juillet, froid en hiver, soit 5 ℃ moyennement en janvier. En printemps et automne; il fait doux. Donc la principe de logement local est d’évacuer la chaleur et l’humidité en été. En même temps, il faut garder la chaleur en hiver.

1.1.5 Plan : Plan général de maison (Source de plan : iconographie)

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Selon ce plan et cette coupe, on peut trouver que les deux chambres sont dans le nord avec les parois opaques autour pour éviter le soleil direct. L’entrée et la cuisine de cette maison sont situées au sud. En outre, il y a un patio au milieu de maison. Ce patio peut emporter la lumière solaire dans cette maison qui peut donner la chaleur externe dans la maison. En outre, grâce au degré haut solaire en été, le soleil ne peut qu’entrer dans la zone de patio. Donc cela peut réchauffer l’air dans cette zone et sortir par la vide en toiture, l’air frais peut donc entrer et l’air commence à circuler.

1.1.6 Schéma : Composition de parois (Source de schéma : iconographie)

Comme la composition de parois extérieures de ce type de maison, les briques grises d’épaisseur de 50 mm sont utilisées énormément. Le mur fait 240 mm d’épaisseur dont une brique est posée dans les deux côtés. Au milieu, c’est vide, il y a que de l’air. Dans les coins ou la partie sous l’appui de fenêtre, les briques sont posées sans vide. Une couche d’enduit blanc est appliquée au dehors de briques. Ce type de parois permet à créer une couche d’air entre les deux côtés avec les fentes, enfin d’échanger l’air intérieur avec extérieur. Mais ce type d’installation de briques crée les ponts thermiques entre chaque niveau d’isolation. La conductibilité thermique de brique est de 0,49 W/m·k. Donc le calcul de RT : RT = Rsi + Rbrique +Renduit + Rse = 0,13 + 0,1/0,49 + 0,01/0,81 + 0,04 ≈ 0,39 m²·K/ W Donc le calcul de coefficient Valeur U: U paroi = 1/RT ≈ 1/0,39 ≈ 2,56 W/m²·K En été, la température intérieure est maintenue vers 26 ℃ moyennement. Cependant, en hiver généralement il fait moins de 15 ℃. Il n’est pas très confortable de vivre dans cette maison en hiver donc les habitants doivent mettre plus de vêtements pour passer 15

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les jours hivernaux. L’évacuation de chaleur de ce type de maison est effectuée, mais l’isolation en hiver devient toujours un souci. Un autre problème de ce type de maison est que la lumination intérieure n’est pas suffisante afin de faire les activités. Les murs sont opaques et les fenêtres sont petites. La lumière peut traverser le patio; mais elle est difficile à diffuser dans les chambres. Dans l’époque, les habitants restaient chez eux que pendant la nuit donc il n’y avait pas besoin de soleil. Mais pour une vie moderne, la lumination suffisante est nécessaire pour les logements.

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2/ Habitats d’ouvrier dans les années 60-70 en Chine Après la révolution en Chine, le mode de vie et la société ont été basculés. Pendant une trentaine d'années, le collectivisme a totalement remplacé l’individualisme. Pendant cette période, la propriété privée a déjà disparu. En revanche, un mode collectif de vie devient le noyau de société. En outre, un nouveau type de logement, le logement d’ouvrier, était diffusé par l’état. 8

Un nouveau mode de vie est apparu, la communauté . Plusieurs familles habitent dans un même bâtiment en partageant une partie de vie, comme la cuisine ou la toilette. Dans cette communauté, les équipements, comme l’école, la boutique, sont conçus pour compléter la fonction de communauté. Les espaces publics, comme les parcs, sont généralement au milieu des logements et les bâtiments autour des espaces publics. Donc les habitants peuvent passer le temps avec leur famille seulement dans ce quartier qui est isolé de monde extérieur. Ce mode de vie et de logement a été traité comme un modèle standard et il a été diffusé dans la Chine entière. La différence climatique n’a pas été comptée dans ce mouvement radical de société et d’architecture. Donc, les logements de cette époque, on peut remarquer qu’il n’y a pas une grande différence parmi les régions différentes, même entre les régions nord et sud. En outre, dans les logements de ce moment, l’isolation devenait un élément qui a été ignoré par les architectes. On n’avait pas encore l’idée pour garder la chaleur à l’intérieur. Cependant, le système de chauffage collectif est installé dans les logements pour diviser également la ressource énergétique aux habitants. Pour cette époque, deux projets d’années 50 seront analysés par l’auteur, un à Pékin, au nord en Chine, un autre à Shanghai, dans la région sud-est en Chine pour comparer les conceptions et les traitements de matériau et composition de paroi en ce moment-là.

En matière d'organisation administrative, le terme communauté est utilisé pour désigner une association de plusieurs collectivités territoriales et culturelles. En Chine, la culture de communauté est apparue pendant et après la révolution.

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Conception d’habitat dans le nord Pendant les années 50, avec le développement industriel et urbain, les habitants des autres villes sont venus à Pékin, la capitale chinoise, pour travailler et vivre. Donc les anciennes maisons traditionnelles ne peuvent plus satisfaire l’augmentation de population. Dans cette situation, les logements de niveaux de quatre à six niveaux sont construits énormément pour accueillir des habitants. Pékin est une ville où il fait froid en hiver, soit -4 ℃ moyennement en janvier, et doux en été, soit 26 ℃. Mais au printemps, il y a souvent la tempête de sable qui pollue l’air. Donc un espace intérieur réchauffé en hiver et aussi résistant sous la tempête de sable est nécessaire.

1.2.1 Plan : Plan de communauté Baiwan à Pékin (Source de plan : iconographie)

La communauté Baiwan9 est une des premières communautés construites à Pékin. Cette communauté est située dans la banlieue, l’architecte voulait continuer le tissu d’ancienne ville. Donc les logements sont divisés par les trames en huit quartiers différents. Dans chaque quartier, les logements sont autour au milieu. Cela crée un espace public qui devient un espace de rencontre et de loisir pour les habitants.

La communauté Baiwan est conçue pour accueillir les ouvriers de chaque domaine. Ce projet devenait à l’époque une expérience architecturale de communauté mixte.

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Les équipements sont construits dans chaque quartier comme, bureau, boutique, école et maison de provision. Donc cela peut rendre la vie pratique aux habitants. Les habitants peuvent trouver tout ce qu’ils veulent dans cette communauté. Cette organisation des logements peut ralentir le vent dans la cour donc cela peut empêcher la tempête de sable d’entrer dans les logements. Aussi cette organisation permet à l’architecte de proposer plusieurs types de logements avec l’orientation différente. En outre, les espaces publics d’échelle différente créent une nuance délicate des espaces pour les habitants.

1.2.2 Plan : Plan de logement (Source de plan : iconographie)

Selon ce plan, on peut remarquer que dans chaque bâtiment, deux logements sont distribués pour un niveau. Donc totalement 8 logements dans un bâtiment. Les logements sont installés avec l’orientation différente. La plupart de logements ont deux expositions opposées, soit nord-sud, soit ouest-est. Ces logements sont conçus pour les 2 familles d’ouvriers. Donc les logements sont classés en deux types, soit T3 de 60 m , soit 2 T4 de 70 m .

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Chaque logement a un balcon qui peut être entré par la cuisine. Les balcons sont toujours vers la cour au milieu, donc cela permet d’augmenter la communication parmi les habitants. Toutes les pièces ont au moins une fenêtre qui permet au soleil d’entrer dans le logement donc cela peut capter la chaleur solaire.

1.2.3 Schéma : Composition de paroi (Source de schéma : dessiné par l’auteur)

Pour la composition de paroi, la brique rouge d’épaisseur de 240 mm est utilisée comme la structure. La conductibilité thermique de ce matériau est de 0, 42 W/m·k. A l’intérieur, un panneau de plâtre est mis sur le mur. La conductibilité thermique de plâtre est de 0, 3 W/m·k. Donc le calcul de RT : RT = Rsi + Rbrique rouge + Renduit +Rplâtre + Rse = 0,13 + 0,24/0,42 + 0,1/0,93 + 0,05/0,3 + 0,04 ≈ 1,0 m²·K/ W Donc le calcul de coefficient Valeur U: U paroi = 1/RT ≈ 1/1,04 ≈ 1,0 W/m²·K A cette époque, on n’avait pas encore fait attention sur l’isolation de bâtiment. En revanche, un système de chauffage central peut réchauffer les logements. Donc la température intérieure peut atteindre le seuil agréable pour les habitants. Comme la consommation de chauffage, à cause de manque d’isolation, la consommation 2 peut atteindre moyennement plus de 180 kWh(m a), c’est-à-dire environ 18 litres de fioul 2 2 par m . La consommation totale peut atteindre 300 kWh(m a). Cette consommation d’énergie énorme provoque le problème d’épuisement de ressource énergétique d’aujourd’hui. Donc il faut réduire la consommation de chauffage en ajoutant l’isolation. 20

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Conception d’habitat dans le sud Dans une autre ville, Shanghai, était le centre d’industrie en Chine. Après la Deuxième Guerre mondiale, la plupart de logements dans la ville ont été détruits. La condition de vie des habitants était inqualifiable. Pendant les années 50, avec le développement économique, on avait besoin de construire les logements rapidement pour accueillir les habitants aussi les ouvriers venus pour travailler. Cependant, dans le centre-ville, la plupart de bâtiment sont sur la fonction de commerce ou de loisir. Les logements sont en général autour de centre-ville. Dans cette situation, les logements de deux à trois niveaux sont construits énormément dans la banlieue pour accueillir les nouveaux habitants. Les nouveaux quartiers sont prévus à construire pour les habitants. Shanghai c’est une ville où il fait pas si froid en hiver, soit 8 ℃ moyennement en janvier. Il fait chaud en été, soit 32 ℃. Mais au printemps, il pleut énormément et souvent avec la tempête. Donc un espace intérieur bien aéré et la protection contre la pluie sont nécessaires dans cette ville.

1.2.4 Plan : Plan de communauté Caoyang à Shanghai (Source de plan : iconographie)

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La communauté Caoyang10 est une des premières communautés construites à Shanghai. Le site est situé dans la banlieue puisque le gouvernement voulait construire une nouvelle ville pour accueillir les habitants. Ce projet est conçu pour faire accueillir environ 4,000 familles. Donc il y a huit quartiers dans cette nouvelle ville avec les équipements complets, comme école, boutique et centre de sport. Les usines sont aussi construites dans cette ville pour faciliter le travail des ouvriers. Donc les habitants peuvent passer leur vie quotidienne dans cette ville sans besoin de se déplacer au centre-ville. Les équipements sont séparés dans les quartiers différents donc cela permet d’augmenter la communication parmi les habitants. Les logements sont alignés pour que la ventilation soit plus facile dans le quartier aussi pour optimiser la captation de soleil de chaque logement. L’orientation des logements est de nord-est pour éviter le soleil direct d’après-midi afin d’empêcher le surchauffage en été. Dizaines ou vingtaine de bâtiments sont organisées comme un quartier, pour construire une communauté assez optimisée, ainsi qu’avoir les voiries suffisantes pour le transport des habitants.

1.2.5 Schéma : Schéma axonométrique de logement (Source de schéma : iconographie)

Pour les logements, les bâtiments sont en trois niveaux avec une toiture en pente. La structure de toiture a utilisé la technique traditionnelle chinoise, les poutres en bois. Cette

La communauté Caoyang est conçu pour accueil les habitants et les ouvriers. En outre, le gouvernement a envie de construire une nouvelle afin de réduire la population dans le centre-ville.

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toiture peut protéger le bâtiment contre la pluie ainsi qu’elle aide à accélérer la circulation d’air dans le quartier. Donc en été la toiture est moins risquée d’être surchauffée. Deux fenêtres sont installées dans le côté de logements, dans les chambres. Donc les chambres peuvent capter la chaleur solaire pour être réchauffées en hiver et en été bien au contraire.

1.2.6 Plan : Plan de logement (Source de plan : iconographie)

Selon ce plan, on peut remarquer que dans chaque niveau, il y a deux enrées. Les habitants doivent partager la cuisine et les toilettes. Trois familles partagent une cuisine et trois toilettes. Dans un niveau, il y a quatre chambres pour trois familles. Donc totalement 18 familles dans un bâtiment. Les chambres sont orientées vers le sud et la cuisine vers le nord. La surface de chaque chambre est d’environ 30 m2. Dans le rez-de-chaussée, il y a souvent une boutique, une école maternelle ou un bassin de bain public. Ce type de conception a envie d’encourager les ouvriers à passer le temps à l’extérieur et communiquer parmi eux dans la cour. Aussi une vie en partageant la cuisine et les toilettes permet de créer un mode collectif. Donc cela peut aider les ouvriers à travailler et à vivre ensemble.

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1.2.7 Schéma : Composition de paroi (Source de schéma : dessiné par l’auteur)

Pour la composition de paroi, la brique grise d’épaisseur de 240 mm est utilisée comme la structure. La conductibilité thermique de ce matériau est de 1,1 W/m·k. Dans les deux côtés, l’enduit est appliqué sur le mur. La conductibilité thermique de plâtre est de 0, 081 W/m·k. Donc le calcul de RT : RT = Rsi + Renduit +Rbrique grise + Renduit + Rse = 0,13 + 0,24/1,1 + 0,1/0,93 + 0,1/0,93 + 0,04 ≈ 0,58 m²·K/ W Donc le calcul de coefficient Valeur U: U paroi = 1/RT ≈ 1/0,58 ≈ 1,72 W/m²·K L’isolation n’est pas installée dans les parois pour éviter le surchauffage en été. Cependant, le bas coefficient U provoque la température insuffisante à l’intérieur en hiver. Il n’y avait pas un système de chauffage central dans cette ville. Donc la seule solution était l’installation de chauffage électrique par les habitants eux-mêmes, ou simplement mettre plus de vêtements. Comme la consommation d’énergie, puisque les habitants utilisent très peu de chauffage, la consommation de chauffage est seulement moyennement 10 kWh(m2a). La consommation d’énergie comprend que l’appareil de climatisation et les appareils 2 comme l’éclairage. Donc la consommation totale moyenne est de 58 kWh(m a).

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Mais le partage de la cuisine et des toilettes ne peut plus satisfaire la vie moderne. La surface petite et la vie incommodée rendent une condition mauvaise de la vie, et cela provoque le déménagement des familles locales. Si l’on compare les logements dans le sud avec les logements du nord de cette époque, on peut remarquer qu’ils ont utilisé les matériaux similaires, les briques. Dans cette époque, on a ignoré l’importance d’isolation pour garder la chaleur. Cependant, on a quand même une idée pour garder la chaleur en utilisant les briques de conductibilité thermique différente. A Pékin, on a utilisé la brique rouge qui est de 0,42 W/m·k, mais à Shanghai, on a utilisé la brique grise qui est de 1,1 W/m·k. Cette petite différence rend les caractères différents des logements de régions différentes à l’époque. Mais la consommation moyenne de logements de cette époque reste encore énorme. Dans le nord, on utilise le chauffage énormément en hiver. Dans le sud, on ne consomme pas trop d’énergie, mais avec une condition de vie pas agréable. Donc pour satisfaire la condition de vie moderne et baisser la consommation d’énergie, il faut avoir deux façons adaptables.

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3/ Habitats de basse consommation au 21e siècle en Chine « La consommation d’énergie est très basse dans la plupart des régions chinoises. La

Au nord en Chine, la consommation d’énergie est énorme à cause de manque d’isolation. Cependant, au sud en Chine, la consommation d’énergie n’est pas très haute, mais avec une condition mauvaise d’intérieur, une température basse en hiver et en été parfois trop humide. Donc pour le logement de basse consommation, le but n’est pas seulement de baisser la consommation énergétique. L’enjeu varie selon la région et la situation, dans les régions du nord, il faut ajouter l’isolation dans les parois. Il faut aussi penser à réduire le pont thermique. Dans les régions du sud, l’accent se met sur le confort d’intérieur en ajoutant une couche fine d’isolation et en renforçant le système de ventilation. 12

Dans les années 90, avec le mouvement de réforme et d’ouverture de société, la construction des logements d’ouvrier n’existe plus. La construction des logements devient une activité commerciale. Donc les promoteurs privés achètent les terrains pour construire les logements. En conséquence, le marché et le profil décident les projets. Les expériences d’architecture doivent faire attention au budget de logements. En 1998, le gouvernement a publié les critères pour réduire la moitié de consommation d’énergie. L’isolation et le système de climatisation performante sont demandés dans chaque logement. Les nouveaux logements sont construits qui permet à réduire la moitié de consommation d’énergie comparée avec les anciens logements. Mais selon les critères, il y a que les contraintes sur la consommation d’énergie et les normes vagues. Sans les détails sur les matériaux et la composition des parois, mais seulement les conseils pour chaque région. Donc les architectes doivent trouver les solutions eux-mêmes. Les nouvelles techniques sont essayées énormément dans les nouveaux projets, comme le système géothermique, les panneaux photovoltaïques, le système du recyclage d’eau.

Le bilan énergétique de construction de la Chine pour 2016, China Association of Building Energy Efficiency, 2016

Le régime chinois a entamé une libéralisation progressive de l'économie à partir des années 1970, accentuée dans les années 1990, qui a conduit au rétablissement du marché capitaliste. La nature de l'Etat chinois avant cette libéralisation fait débat parmi les marxistes.

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L’idée est d’un côté pour réduire la consommation d’énergie, d’un autre côté pour faire la publicité de logement. Dans cette situation, l’analyse des projets dans les régions différentes devient importante pour voir le traitement courant dans les régions différentes. En outre, le but des logements de cette époque n’est pas seulement de réduire la consommation d’énergie pour atteindre les critères nationaux, mais aussi augmenter le confort intérieur afin de devenir plus avantageux. e

Une analyse de deux projets de 21 siècle sera analysée par l’auteur. Un projet est situé à Pékin, dans la région nord en Chine. Un autre projet est à Nankin, dans la région du sud en Chine pour comparer les traitements de matériau et composition de paroi sous la condition de réduction de la moitié de consommation d’énergie et aussi conforme aux besoins de marché.

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Conception d’habitat dans le nord C’est un projet contemporain qui est fait par architecte Steven Holl en 2009. Construit dans cette ville où il fait froid en hiver doux en été, l’idée de ce projet est de non seulement construire les logements, mais aussi proposer un espace d’activité public pour les citoyens. Donc dans les bâtiments il y a aussi les équipements comme cinéma et aussi un petit centre de commerce.

1.3.1 Plan : Plan d’appartement Moma à Pékin (Source d’image : iconographie)

Selon ce plan, on peut remarquer que l’architecte avait envie de créer un espace public au milieu des bâtiments avec les bassins d’eau ainsi que les terrasse. Les équipements sont au milieu sur les bassins d’eau, un cinéma, un centre de commerce et une bibliothèque pour enrichir les activités quotidiennes des habitants. Les plusieurs entrée sont proposées pour avoir un espace assez ouvert et lumineux. A l’est c’est ouvert au boulevard puis qu’il y a un petit parc. En outre, cette grande ouverture permet au vent d’est d’entrer dans ce quartier et échanger plus facilement l’air de parc.

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1.3.2 Elévation : Façade d’appartement Moma à Pékin (Source d’image : iconographie)

Dans cette façade, on peut trouver que l’idée d’architecte est de lier les bâtiments avec les passages aériens transparents. Les équipements sont aussi diffusés dans les bâtiments et les niveaux différents. Ce type de passage peut augmenter la rencontre et la communication parmi les habitants. Cependant, la structure de ces passages est encadrée dans les bâtiments qui réduisent l’intégrité de système d’isolation et provoque les ponts thermiques. En outre, les passages transparents peuvent être surchauffés en été sous le soleil direct. Donc cela peut potentiellement augmenter la consommation d’énergie.

1.3.3 Schéma : Composition de paroi (Source d’image : iconographie)

Pour la composition de paroi, le béton est coulé comme la structure qui fait 400 mm. Une couche d’isolation en polystyrène extrudé est mise à l’extérieur de mur qui fait 100 mm d’épaisseur. Les panneaux de polystyrène extrudé sont plus incombustibles que les panneaux de polystyrène expansé. Donc pour les bâtiments d’une vingtaine de niveaux, les panneaux de polystyrène extrudé sont avantageux. Une couche d’air est isolée entre l’isolation et l’enveloppe pour garder l’aridité d’isolation et aussi ralentir le changement de température de façade. A l’extérieur, les panneaux

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d’aluminium de 10 mm sont installés comme l’enveloppe. Cela peut aider à réchauffer l’air isolé sous le soleil donc cela peut aider à réduire la consommation d’énergie en hiver. La conductibilité thermique de béton est de 1,74 W/m·k. La conductibilité thermique de panneau de polystyrène extrudé est de 0,028 W/m·k. La conductibilité thermique de panneau d’aluminium est de 26 W/m·k. Donc le calcul de RT : RT = Rsi + Rbéton +R polystyrène extrudé + Rpanneau d’aluminium + Rse = 0,13 + 0,40/1,74 + 0,10/0,028 + 0,01/26 + 0,04 ≈ 3,96 m²·K/ W Donc le calcul de coefficient valeur U: U paroi = 1/RT ≈ 1/2,99 ≈ 0,25 W/m²·K Comparée avec les logements d’ouvrier des années 50-80, l’isolation devient un point important pour les nouveaux logements. Le coefficient valeur U des parois sont réduites trois sur quater donc cela permet à maintenir la température intérieure plus facilement et à réduire la consommation d’énergie.

1.3.4 Schéma : Distribution de chauffage (Source d’image : iconographie)

Pour le système de chauffage et climatisation, les tuyaux sont cachés derrière le fauxplafond pour que la chaleur puisse diffuser homogènement dans les salles. Avec ce système, la température intérieure est toujours maintenue entre 20 ℃ et 26 ℃. En outre, les tuyaux invisibles permettent à diminuer le bruit en fonctionnant. Un système de ventilation est aussi installé dans les bâtiments qui sont indépendants que le système de chauffage et de climatisation. Une cour d’air est mise au milieu de chaque bâtiment. L’air frais peut entrer par les puis au niveau de terrain et puis il traverse tout le bâtiment en sortant l’air usé et emportant l’air frais. Donc cela permet à rénover l’air sans arrêt avec une très basse consommation. La consommation de chauffage de ce bâtiment est 30 kWh(m2a). Comparé avec les bâtiments d’ouvrier, la consommation d’énergie est réduite presque 75%. L’utilisation 30

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d’isolation permet à réduire énormément la consommation de chauffage. Donc on peut remarquer l’importance d’isolation dans les bâtiments de régions du nord. Cependant, les risques d’incendie existent dans les bâtiments puis que les cours d’air peuvent risquer à emporter l’air frais à l’incendie donc l’incendie peut diffuser plus rapidement. En outre, pour les bâtiments d’une vingtaine de niveaux, l’isolation extérieure avec une couche d’air isolé peut aussi aider à diffuser l’incendie.

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Conception d’habitat dans le sud Dans une autre ville, Nankin, est une ville pas trop loin de Shanghai, mais aussi avec une grande population. Avoir une même latitude que Shanghai, le climat de Nankin est similaire que Shanghai. Dans cette ville, il fait un peu froid en hiver, soit 6 ℃ moyennement en janvier. Il fait chaud en été, soit 30 ℃. Mais au printemps, il pleut énormément et souvent avec la tempête. Donc un espace intérieur bien ventilé et bien isolé est nécessaire pour les logements. En outre, il faut penser à la protection contre la pluie pour les bâtiments.

1.3.5 Plan : Plan d’appartement Fengshang à Nankin (Source de plan : iconographie)

C’est un projet des logements dans la banlieue de Nankin qui a été commencé en 2007 et fini en 2010. Ce projet est construit à côté de parc de Ruine de muraille avec une rivière à l’est donc l’environnement est agréable. Cependant, il y a une limite de hauteur de 5 niveaux dans ce quartier et un boulevard au milieu de site. Donc la conception de ce projet est de diviser les logements en deux parties. Avec les caractères différents des deux parties, l’organisation des bâtiments est différente. 32

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Dans la partie sud, il y a une rivière et les bois à côté du site. Donc l’idée est de mettre en valeur la nature en mettant les logements vers le parc. Les bâtiments sont alignés d’orientation d’ouest-est. Donc les vents venus de mer peuvent traverser cette zone facilement. Cela peut rafraîchir les bâtiments en été. En outre, les arbres autour de bâtiments peuvent emporter l’ombre sur le bâtiment. Dans la partie nord, à cause de grand lac à côté du site, donc l’idée est de construire l’hôtel dans cette partie en créant un petit parc dans cette partie. Je vais analyser la partie sud pour voir la composition des parois dans ce projet puis que les logements dans cette partie sont à vendre. Donc le promoteur et l’architecte doivent optimiser la conception avec le budget supportable.

1.3.6 Plan : Plan de logement (Source de plan : iconographie)

Selon ce plan, on peut remarquer que dans un niveau il y a quatre logements desservis par deux systèmes de distribution. Dans chaque logement, la cuisine est américaine qui est ouverte au salon. Il y a deux chambres avec deux toilettes, une pour la chambre principale et une dessert le salon. Dans chaque logement, il y a un balcon avec l’entrée dans la cuisine. Il y a un petit recul de vide devant la chambre pour protéger l’intimité des habitants. Le bâtiment est plat donc cela permet à garder la surface minimum pour ne pas dépérir la chaleur. Un système de VMC est installé dans ce bâtiment pour rénover l’air intérieur avec une vitesse de moins de 0,2 m/s. La sortie d’air n’est pas sur le plafond, mais sur la dalle, devant la fenêtre. Donc l’air frais reste au bas de chaque salle, une fois il est réchauffé par la chaleur intérieure, il monte avec l’air usagé et finalement ils sont sortis par les tuyaux au plafond. La chaleur d’air usagé peut être recyclée par les machines donc cela peut aider à réduire la consommation d’énergie.

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1.3.7 Schéma : Composition de paroi (Source de schéma : iconographie)

Pour la composition de paroi, plusieurs techniques sont utilisées pour les parois. Le béton est coulé comme la structure qui fait 200 mm. Une couche d’isolation en polystyrène expansé est mise à l’extérieur de mur qui fait 100 mm d’épaisseur. Une couche d’air est isolée entre l’isolation et l’enveloppe pour garder l’aridité d’isolation et aussi ralentir le changement de température de façade. A l’extérieur, les panneaux de brique sont installés comme l’enveloppe. Pour la partie de fixation de façade, entre deux panneaux, les parties métalliques sont protégées par les matières d’isolation afin d’éviter le pont thermique. La conductibilité thermique de béton est de 1,74 W/m·k. La conductibilité thermique de panneau de polystyrène expansé est de 0,039 W/m·k. La conductibilité thermique de panneau de brique est de 0,40 W/m·k avec un épaisseur de 60mm. Donc le calcul de RT : RT = Rsi + Rbéton +R polystyrène expansé + Rpanneau de brique + Rse = 0,13 + 0,20/1,74 + 0,10/0,039 + 0,06/0,40 + 0,04 ≈ 2,99 m²·K/ W Donc le calcul de coefficient valeur U: U paroi = 1/RT ≈ 1/2,99 ≈ 0,34 W/m²·K

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1.3.8 Schéma : Composition de toiture (Source de schéma : iconographie)

Pour la composition de toiture, l’épaisseur de la structure en béton est de 200 mm. Une couche d’isolation en polystyrène expansé est mise à l’extérieur de structure qui fait 100 mm d’épaisseur et 200 mm sur la toiture. Une couche d’air est isolée entre l’isolation et l’enveloppe pour garder l’aridité d’isolation et aussi ralentir le changement de température de façade. A l’extérieur, les panneaux de brique sont installés comme l’enveloppe. Donc le calcul de RT : RT = Rsi + Rbéton +R polystyrène expansé + Rpanneau de brique + Rse = 0,13 + 0,20/1,74 + 0,10/0,039 + 0,06/0,40 + 0,04 ≈ 2,99 m²·K/ W Donc le calcul de coefficient valeur U: U paroi = 1/RT ≈ 1/2,99 ≈ 0,34 W/m²·K, identique que le coefficient valeur U de paroi. Sur la toiture, un système de panneau solaire est installé afin de supporter la climatisation en été et offre d’eau chaude. Un autre système est installé dans ce bâtiment pour utiliser la géothermie afin de réchauffer les salles en hiver. Les volets métalliques sont mis dans le côté extérieur de fenêtre pour empêcher le soleil d’entrer en été afin d’éviter le surchauffage. 2

La consommation d’énergie de ce bâtiment est très peu qui soit 7 kWh(m a) puis que les logements sont réchauffés par la géothermie et l’électricité est produite par le bâtiment lui-même. Donc ce type de logement de basse consommation nous donne une 35

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expérience précieuse, l’isolation suffisante avec l’utilisation de nouvelle énergie, qui peut être une bonne solution pour réduire la consommation d’énergie de bâtiment. Cependant, la maintenance de température dépend la climatisation en été et le chauffage en hiver. La ventilation est aussi effectuée par le VMC. Donc les systèmes isolent les habitants de la nature qui est juste à côté de bâtiments.

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4/ Apparition de Passivhaus en Chine Mise en scène : présentation de Passivhaus pendant l’Exposition Universelle Pendant l’exploration de bâtiments de basse consommation, les types différents de techniques sont importés et utilisés pour réduire la consommation d’énergie. Le Passivhaus est un modèle fixé qui a attiré l’attention des promoteurs et des architectes. Donc au début, ils ont invité les architectes allemands pour faire la coopération sur la construction de bâtiments d’expérience en Chine pour essayer ce modèle potentiel en Chine. Finalement, en 2010, le premier Passivhaus est apparu à Shanghai, en Chine, pendant l’Exposition Universelle. C’est la première fois que le Passivhaus est présent devant le public chinois. Cependant, ce bâtiment est une copie directe d’un Passivhaus allemand qui est située à Hambourg, nommée H2O. Le bâtiment original a été conçu par l’agence allemande ARGE-HAUS à Hambourg.

1.4.1 Image : Maquette de premier Passivhaus en Chine (Source d’image : iconographie)

L’intention de ce projet est de créer une liaison sur la coopération de Passivhaus. Donc le modèle de Passivhaus a été copié directement dans le parc d’exposition, sans adaptation avec le climat local. La spécialité de ce bâtiment est qu’il n’est pas seulement la salle d’exposition, mais il est aussi à exposer lui-même. Donc une analyse sera faite par l’auteur pour comparer ce modèle sans adaptation avec les bâtiments de basse consommation construits dans cette région.

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1.4.2 Schéma : Coupe de bâtiment (Source de schéma : iconographie)

La surface de ce bâtiment est de 2,300 m2 avec 5 niveaux au-dessus de sol et 1 niveau au-dessous de sol. Il y a les salles de double hauteur dans ce bâtiment comme dans le hall et aussi dans certaines salles d’exposition. La structure en treillis est utilisée pour supporter le grand porte-à-faux et les poteaux prennent les autres parties de ce bâtiment. Dans l’image de maquette, on peut remarquer que le bâtiment est orienté vers le sudouest avec une grande paroi vitrée. Cela peut empoter la chaleur solaire en hiver. Cependant, en été, cette paroi vitrée peut provoquer le surchauffage et aussi risquer d’augmenter la consommation d’énergie. En outre, le grand porte-à-faux emporte er l’ombre aux niveaux inférieurs, comme rez-de-chaussée et 1 étage. La lumière est difficile à entrer et l’intérieur devient sombre. Donc les espaces intérieurs dépendent de l’éclairage artificiel.

1.4.3 Schéma : Composition de paroi (Source de schéma : dessiné par l’auteur)

Dans ce schéma, on peut remarquer que la structure de ce bâtiment est la brique grise de 150mm. A l’extérieur de cette structure, une couche d’isolation de polystyrène expansé

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de 200 mm est installée pour garder la chaleur. Deux couches d’enduit sont appliquées sur deux côtés. La conductibilité thermique de brique grise est de 1,1 W/m·k. La conductibilité thermique de panneau de polystyrène expansé est de 0,039 W/m·k. Donc le calcul de RT : RT = Rsi + Renduit +Rbrique grise +R polystyrène expansé + Renduit + Rse = 0,13 + 0,01/0,81 + 0,15/1,1 + 0,20/0,039 + 0,01/0,81 + 0,04 ≈ 5,46 m²·K/ W Donc le calcul de coefficient valeur U: U paroi = 1/RT ≈ 1/5,46 ≈ 0,18 W/m²·K, identique que le coefficient valeur U de paroi. Le coefficient valeur U est plus de 0,15 W/m²·K parce que le matériau utilisé dans ce projet est différent que les projets en Allemagne. La conductibilité thermique des matériaux différente rend le résultat plus élevé que le bâtiment original. Mais un bâtiment de coefficient valeur U qui fait la moitié de bâtiment de basse consommation d’énergie, est-ce qu’il fonctionne vraiment comme prévu ? Dans cette région où il fait chaud en été, l’isolation si épaisse sans ventilation naturelle peut difficilement évacuer la chaleur pour maintenir la température vers 26 ℃. La conséquence est évidente. Pendant l’exposition de mai à octobre, le nombre de visiteurs est strictement limité qui ne peut pas dépasser 250. La chaleur de visiteur peut augmenter la température intérieure donc cela peut provoquer l’augmentation de consommation d’énergie. Donc selon cette exposition, on peut trouver que ce modèle ne peut pas être simplement copié et collé en Chine. C’est important de faire l’adaptation de ce modèle selon les climats différents de région pour qu’il fonctionne comme prévu.

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CHAPITRE II Passivhaus, solution performante ?

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1/ Label Passivhaus Définition de Passivhaus « La maison passive n’est pas un type de construction déterminé, mais un standard de

construction qui respecte certains critères. Grâce au développement constant de l’architecture, de la technologie, de l’écologie et du confort, on est passé en Allemagne, du règlement sur l’isolation thermique en 1984 à la maison basse énergie puis au standard maison passive. »13

2.1.1 Schéma : Comparaison du besoin en énergie thermique et électrique (Source de schéma : iconographie)

Selon ce schéma, on peut trouver que les logements anciens consomment plus de 200 kWh(m2a) pour le chauffage. C’est-à-dire, ils consomment environ 20 litres de fioul par 2 m . Dans les années 80 et 90, avec les réglementations thermiques, la consommation de chauffage est réduite. La consommation énergétique d’une maison passive représente seulement 25 à 33% d’une maison conventionnelle. Donc la maison passive est au fur et à mesure devenue un standard de construction en Allemagne. Une maison passive est, selon le Passivhaus-Institut à Darmstadt, un bâtiment qui atteint une température ambiante agréable avec un chauffage limité en hiver, et sans climatisation en été.

« Construire une maison passive », Carsten Grobe, publié en 2002

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La maison se chauffe et se refroidit de manière « passive ». Le chauffage n’est pas aussi conventionnel que d’habitude. L’enveloppe avec l’isolation performante étanche le bâtiment pour diminuer les déperditions thermiques. Les faibles déperditions thermiques sont compensées presque complètement avec les apports directs de chaleur emportés par le soleil, de chaleur interne comme les appareils électriques et personnes qui se trouvent à l’intérieur de la maison. De manière chiffré, la maison passive peut être déterminée par les principaux critères : 2

Un bâtiment avec un besoin annuels en chauffage moins de 15 kWh(m a).

Un bâtiment avec un indice de dépense d’énergie primaire pour le chauffage, l’eau 2 chaude sanitaire, la ventilation et l’électricité du foyer inférieur à 120 kWh(m a). Donc 2 il faut moins de 55 kWh(m a) pour la production électrique.

Le coefficient de transmission de chaleur pour la construction de parois, comme les murs, plafonds et sols doivent être moins de 0,15 W/m2k.

Les principes de la maison passive sont d’une part la diminution des déperditions thermiques, et d’autre part les apports directs de l’énergie solaire. Donc le bâtiment doit être orienté vers le sud avec une grande surface vitrée pour utiliser de façon optimale les apports solaires. En outre, le bâtiment nécessite une enveloppe extrêmement étanche 15 avec une limitation des ponts thermiques afin de minimiser les déperditions thermiques. Un principe de maison passive est d’atteindre le bien-être pendant toute année. Mais le mot « bien-être » est un sentiment subjectif de notre corps qui dépend de la complémentarité de plusieurs composantes. « Le corps humain échange sans cesse de la chaleur avec son environnement. Les facteurs

suivants sont particulière imposants pour le bien-être des personnes habitant la maison : -

La température ambiante ainsi que la température de surface des éléments de construction qui les entourent (mur, plafond, sol)

L’humidité atmosphérique relative

La manière et la durée de la ventilation

La capacité des éléments de construction à accumuler la chaleur. »16

Une source d’énergie primaire est une forme d’énergie disponible dans la nature avant toute transformation. On différencie l’énergie renouvelable de l’énergie fossile. La consommation d’énergie finale est la consommation totale du chauffage, de l’eau chaude sanitaire et d’électricité. Pour protéger l’environnement, il faut non seulement diminuer la consommation énergétique mais aussi l’énergie primaire. 15 Les ponts thermiques constituent le maillon faible dans la construction. Ce sont des zones où le comportement des flux de chaleur est dérangé. Donc la chaleur est perdue plus facilement aux endroits. L’objectif est de supprimer les ponts thermiques pour éviter d’une part des pertes de chaleur importantes et d’autre part un taux d’humidité trop élevé à l’intérieur de ma maison. 16 « Construire une maison passive », Carsten Grobe, publié en 2002

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Selon Leusden et Freymark, la température ambiante et l’humidité sont déterminées dans une limite, cela peut donner aux êtres humains un sentiment de bien-être.

2.1.2 Schéma : Diagramme du bien-être (Source de schéma : iconographie)

Selon ce diagramme, on peut remarquer que l’humidité relative dépend de la température de l’air. Le bien-être d’une personne est garanti quand le taux d’humidité atmosphérique relatif est compris entre 40 et 70 % avec une température ambiante de 20 ℃. L’humidité relative change quand la température change. Si la température baisse, le taux d’humidité augmente. Donc la température et humidité agréable sont les éléments nécessaires pour calculer la puissance thermique du chauffage et évaluer une maison passive. Par rapport à une maison conventionnelle, normalement on considère que la maison passive offre de nombreux avantages à son maître d’ouvrage comme une température équilibrée pendant toute année, lumière emportée par les grandes surfaces vitrées orientées vers le sud, aussi une haute qualité de l’air intérieur.

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Composition de Passivhaus Pour atteindre le standard de la maison passive, l’enveloppe du bâtiment, comme la paroi extérieure, de la toiture et des dalles est particulièrement importante afin d’isoler les zones chauffées. Une fonction supplémentaire de l’enveloppe thermique du bâtiment est la limitation des ponts thermiques. Lors de la conception d’un projet, on doit avoir une pensée sur les plans et coupes pour avoir une couverte isolante close qui englobe l’ensemble des espaces intérieurs chauffés. Si la couverture est continue et sans interruption, on peut éviter tous les types de ponts thermiques.

2.1.3 Schéma : Equilibre thermique d’une maison passive (Source de schéma : iconographie)

Les déperditions thermiques restent principalement sur les parois de l’enveloppe qui sont responsables de 50% des pertes de chaleur. Dans le schéma, on peut remarquer que les déperditions sont compensées par le complément de chauffage et les apports gratuits comme soleil et gains internes. Mais le paradoxe est apparu : pour les apports solaires, il faut augmenter les vitrages pour capter plus de soleil, mais cela augmente aussi les surfaces faciles à dépérir la chaleur qui sont les moins isolées. Ainsi cela peut provoquer la surchauffe en été. Pour les apports internes, ils dépendent généralement d’une consommation électrique que l’on veut justement réduire. Donc l’idée pour limiter les besoins de chauffage est de réduire les déperditions. Une isolation performante pour maintenir les déperditions aussi basses que possible est donc l’enjeu pour la maison passive. L’isolation de l’enveloppe d’une maison passive est épaisse de 25 à 40 cm, parfois plus épaisse, pour les murs, le toit et les planchers.

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La perte de chaleur à travers les parois est mesurée par un coefficient de transmission thermique U. Plus U est petit, le matériau est plus performant. Le U moyen de l’enveloppe 2 de la maison passive doit être inférieur ou égal à 0,15 W/m k. C’est sûr qu’un U si faible ne peut qu’atteindre le seuil avec des matériaux isolants performants avec une épaisseur suffisante.

2.1.4 Tableau : Epaisseur des différents matériaux pour U=0,13 (Source de tableau : iconographie)

Les matériaux dans ce tableau sont acceptables comme isolant. Par exemple, pour une isolation conventionnelle comme la laine de verre, le polystyrène ou la cellulose, il faut les mettre d’environ 30 cm. Mais avec une isolation en polyuréthane, on peut réduire l’épaisseur à 20 cm. Avec un panneau isolant sous vide, on peut gagner encore l’épaisseur. Mais cela coûte beaucoup plus cher. Donc le choix de matériau est varié selon les projets différents. L’épaisseur d’isolation dépend du type de matériau, mais aussi du type de paroi à isoler. On isole beaucoup la toiture, cependant on essaie de minimiser l’épaisseur pour les murs. Pour le plancher, il faut moins isoler parce que le sol reste toujours plus chaud que l’air extérieur donc la chaleur perte moins fortement que les murs et la toiture. Opposé aux parois opaques, les parois vitrées servent à capter l’énergie solaire qui est une forme d’exploitation d’énergie. Donc ils doivent avoir un faible U pour réduire les déperditions de chaleur, avec une forte transmission d’énergie pour obtenir des apports solaires.

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Les fenêtres avec triple vitrage thermique qui a un coefficient de transmission thermique 2 entre 0,6 et 0,8 W/m k qui est le même qu’un mur extérieur des bâtiments conventionnels. Mais en réduisant le coefficient U de la fenêtre, la transmission d’énergie réduite 2 également. Un vitrage isolant simple est d’un coefficient vers 3,0 W/m k avec une translucidité de 90 % et transmission d’énergie de 80 %. Cependant, les apports énergétiques d’une fenêtre de triple vitrage sont de 60 % et la translucidité est de 70 %. Face à cette situation, il existe les possibilités pour optimiser le vitrage. C’est de mettre les charges thermostatiques contenues dans le vitrage qui peut fortement influencer sur la qualité de fenêtre qui ne change pas le coefficient U.

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2/ Adaptation de Passivhaus en Chine Contexte climatique et culturel en Chine Cependant, le contexte climatique en Chine n’est pas le même qu’en Allemagne. C’est un pays avec un grand terrain et les reliefs compliqués donc cela donne une grande différence climatique parmi les régions différentes. Un seul critère n’est pas certainement suffisant pour les constructions. 17

Les normes climatiques sont publiées afin de diviser les zones climatiques différentes et de préciser les contraintes pour chaque zone. Le but est de faciliter la pratique de construction en évitant l’influence négative de climat local. Dans les normes, le terrain chinois a été divisé par deux critères, une par la température moyenne et la durée annuelle solaire pour faire les grandes zones climatiques, l’autre par la ventilation ou la précipitation pour distinguer les régions différentes dans une zone. Donc, avec ces deux critères, le terrain a été divisé en 7 grandes zones et 20 petites régions.

2.2.1 Tableau : Classement de zone climatique (Source de tableau : dessiné par l’auteur)

Le terrain chinois est divisé principalement en 7 grandes zones : zone glaciale, zone froide, zone chaude en été et froide en hiver, zone chaude en été et doux en hiver, zone tempérée, zone de plateau et zone désertique.

« Critères et techniques de maison passive en Chine », Département de logements et urbanisme de Chine

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2.2.2 Tableau : Classement de zone principale (Source de tableau : iconographie, traduit par l’auteur)

Selon ce tableau, on peut remarquer que la façon de division de la zone principale est par la température moyenne en janvier et en juillet, aussi par le jour de température inférieure de 5 ℃ ou supérieure de 25 ℃. Les normes d’installation d’isolation sont proposées par les situations différentes qui rendent une grande différence parmi les zones différentes. Globalement, dans les régions froides, de plateau et de désert, on doit installer l’isolation épaisse pour résister dans les jours au-dessous de 0 ℃ en hiver, mais on n’a pas besoin de protection solaire pour éviter le surchauffage en été. Cependant, dans les zones chaudes en été et douces en hiver, on a besoin obligatoirement les protections solaires pour éviter le surchauffage intérieur, aussi une climatisation centrale est parfois demandée selon les projets différents. Cependant, la plupart de bâtiments dans les régions n’ont pas d’isolation. 48

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2.2.3 Tableau : Classement de zone secondaire (Source de tableau : iconographie, traduit par l’auteur)

C’est le tableau de zone secondaire. Dans ce tableau, les 7 grandes zones sont divisées par les critères plus précis selon les zones, comme vitesse de vent, précipitations, changement de température entre le jour et la nuit. Cela nous donne 20 petites zones climatiques.

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2.2.4 Schéma : Carte climatique de Chine (Source de schéma : iconographie)

Selon cette carte, on peut voir clairement comment les zones sont divisées par rapport aux leurs localisations. Les zones se situent dans le sud et l’ouest sont les climats de chaud en été et de doux en hiver, ou les climats tempérés. Les zones dans le nord sont le climat froid ou glacial. Il y a un grand désert dans les régions du nord-ouest, donc la température entre le jour et la nuit est énorme. Dans l’ouest, c’est le plateau Tibet qui fait une attitude moyenne de 4,000 m. Donc l’air ici est plus froid que les autres régions même en été. Dans la zone I, la température moyenne en hiver est souvent au-dessous de -10 ℃ et l’hiver durée en général environ 6 mois chaque an. Cependant, l’été dans cette zone est court et doux. Les terres dans cette zone sont souvent engelées et couvertes par la neige épaisse. Le vent est super fort en hiver.

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Les constructions dans cette zone doivent avoir une isolation épaisse, mais pas besoin de protection solaire. La surface de façade doit être minimisée pour ne pas perdre trop de chaleur. La structure de toiture doit être pensée pour supporter la neige épaisse et aussi peut être résister contre la corrosion de neige. Dans la zone IA et IB, il faut faire attention au sol gelé qui peut endommager la fondation de bâtiment. Dans la zone II, la température moyenne en hiver est souvent au-dessous de 0 ℃. En été, dans les régions de plateau, il fait frais, mais dans les régions de plaine, il fait souvent chaud. Le vent est fort pendant toute l’année et il y a souvent la tempête de sable pendant printemps. Les constructions dans cette zone doivent avoir une isolation épaisse aussi dans certaines régions il faut une protection solaire pour l’été. La structure doit être résistant sous le vent fort. Dans la zone IIA, il faut aussi penser à la protection de tempête de sable. Dans la zone III, l’hiver est souvent froid et humide, mais l’été est chaud et humide. La précipitation est énorme comparée avec les autres zones. En été, il y a souvent la grande tempête dans cette zone. La plupart de régions dans cette zone sont frappées parfois par 18 le typhon . Les constructions dans cette zone doivent voir une protection solaire et le système de climatisation avec une isolation fine pour l’hiver. Les bâtiments ne doivent pas être orientés vers l’ouest et il faut penser à la préservation contre la pluie, l’humidité et l’inondation. Dans la zone IIIA, il faut que la structure soit assez fort contre le typhon. Dans la zone IV, il n’a pas d’hiver. Toute l’année est été. Il fait chaud et humide tout le temps. Les régions dans cette zone sont souvent frappées par le typhon. Le changement de température entre le jour et la nuit est petit. Les constructions dans cette zone doivent avoir une protection solaire et le système de climatisation centrale. Cependant, l’isolation n’est pas un élément nécessaire pour les bâtiments. Les bâtiments ne doivent pas être orientés vers l’ouest. Dans la zone IVA, il faut que la structure être assez fort contre le typhon. Dans la zone IVB, l’air est humide et salé, donc les parois doivent être résistantes à la corrosion. Dans la zone V, il fait frais en été et doux en hiver. Il pleut souvent pendant toute année et la durée de soleil est courte. Donc les constructions dans cette zone n’ont pas besoin une protection solaire ni une couche d’isolation. En conséquence, les parois des bâtiments dans cette zone sont souvent fines. Dans la zone VI, c’est la région sur le plateau Tibet. L’hiver est long ici, mais l’été ne dure qu’un ou deux mois. Le changement de température entre le jour et la nuit est grand. 18

Le typhon désigne un phénomène tourbillonnaire des régions tropicales (entre 30°N et 30°S) accompagnées de vents dont la vitesse est supérieure ou égale à 64 nœuds c'est-à-dire 118 km/h (soit une force 12 sur l'échelle de Beaufort).

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L’air est raréfié ici, qui fait qu’entre 60% et 70% que l’air normal. La durée de soleil est longue pendant la journée, mais la neige est quand même épaisse. Les constructions dans cette zone doivent avoir une isolation épaisse, mais pas besoin de protection solaire. La plupart des bâtiments ont un système de photovoltaïque solaire grâce à la durée longue de soleil direct. Les bâtiments sont souvent bien étanchés à l’air pour que l’air intérieur atteigne l’air normal. Dans la zone VIB et VIC, il faut faire attention au sol gelé qui peut endommager la fondation de bâtiment. Dans la dernière zone, zone VII, l’hiver est long et il fait froid. Cependant, l’été fait chaud et sec. Dans certaines régions, la plupart de jour en été sont canicules. La durée solaire est longue même pendant l’hiver. Le changement de température parmi les saisons et entre le jour et la nuit est grand. Il pleut très peu pendant toute l’année et il y a souvent la tempête de sable. Les constructions dans cette zone doivent avoir une isolation épaisse et aussi une protection solaire. Dans la zone VIIB, la structure de toiture doit être pensée pour supporter la neige épaisse et aussi peut être résister contre la corrosion de neige. Dans la zone VIID, il faut faire attention au sol gelé qui peut influencer la fondation de bâtiment. Les 7 grandes zones présentent une grande différence climatique parmi les régions différentes. Donc cela signifie que le contexte climatique chinois est forcément plus compliqué que le contexte allemand. Mais dans le côté de contexte culturel, il y a aussi un grand nombre de différences par rapport à la culture allemande, même entre les régions différentes. Dans ce mémoire, une analyse de la différence de culture de consommation d’énergie dans les régions différente sera faite, surtout entre la ville et le village.

2.2.5 Schéma : Consommation actuelle dans les régions différentes (Source de schéma : iconographie)

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Selon « Le bilan énergétique de construction de la Chine pour 2017 » 19 , on peut remarquer qu’il existe une grande différence parmi les régions du nord et les régions du sud. Dans les régions du nord, à cause de grande neige en hiver, on utilise beaucoup de chauffage. Dans les régions du sud, même on utilise la climatisation en été, cela fait beaucoup moins que les régions du nord parce qu’on n’a pas besoin de chauffage. Le résultat de consommation d’énergie dépend des climats différents. Aussi une autre remarque intéressante : entre les villes et villages, une grande différence d’habitude de consommation d’énergie présente. Dans les villages, on utilise environ le tiers de consommation dans les villes. Même dans la même région, les consommations entre la ville et le village présentent une énorme différence. Cela signifie qu’un mode de vie différent influence forcément le résultat de consommation. Donc je vais commencer à analyser la différence d’habitude entre la ville et le village.

2.2.6 Schéma : Comparaison de manière de chauffage entre ville et village (Source de schéma : iconographie)

Dans les régions où l’on a besoin de chauffage en hiver, une grande différence de mode de consommation de chauffage existe entre la ville et le village. Dans les villes, la plupart d’habitants habitent dans les tours d’habitation. Un système de chauffage collectif est obligé dans les bâtiments. Donc ils n’ont toujours pas de souci sur le chauffage, tout est collectif. Dans les vieux bâtiments, il n’y a parfois pas de système de chauffage collectif, donc les habitants ne peuvent qu’utiliser les chauffages électriques ou chaudières à gaz pour passer l’hiver. Cependant, dans les villages, on peut trouver très peu de tours. La plupart d’habitants habitent dans leur maison. Donc ils utilisent plutôt le chauffage individuel. Le poêle à charbon est courant dans les villages parce que c’est pratique à réchauffer toute la maison. Une autre raison c’est que le charbon est toujours en bon marché par rapport aux autres

« Le bilan énergétique de construction de la Chine pour 2017 », China Association of Building Energy Efficiency, 2017

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matières combustibles comme bois à chauffage. On utilise aussi le chauffage électrique et chaudière à gaz. La consommation de charbon ne compte pas dans la consommation d’énergie en général. Donc cela devient une raison que la consommation d’énergie dans les villages est moindre que dans les villes.

2.2.7 Schéma : Comparaison de manière d’eau chaude entre ville et village (Source de schéma : iconographie)

Comme la consommation de chauffage, la consommation d’eau chaude entre la ville et le village est aussi différente. Dans la ville, on utilise plutôt le gaz en tuyau et électricité et parfois le chauffe-eau solaire. Cependant, dans les villages, le chauffe-eau solaire est courant parce que c’est pratique d’en installer sur la toiture des maisons. On utilise parfois l’électricité pour avoir l’eau chaude. Ainsi on brûle le bois de chauffage pour réchauffer de l’eau.

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2.2.8 Schéma : Comparaison de manière de cuisine entre ville et village (Source de schéma : iconographie)

La manière de cuisine entre la ville et le village est complètement différente. Dans la ville, la plupart d’habitant utilisent le gaz en tuyau ou l’électricité pour faire la cuisine. Cependant, dans le village, la manière de cuisine est plus diverse. On utilise l’électricité, le bois de chauffage, gaz en bouteille, houille, gaz en tuyau et aussi biogaz. Mais cela signifie qu’on fait plus de fumée pendant la cuisine que dans la ville. Donc il faut un meilleur système de ventilation dans le village.

2.2.9 Schéma : Production de biogaz dans le village (Source de schéma : iconographie)

Le biogaz est une énergie biologique qui est facile à produire dans les villages chinois puis qu’il y a un bassin de biogaz chez la plupart d’habitants. Les déchets quotidiens mis dans ce bassin sont devenus le biogaz au fur et à mesure. Mais à cause de surface 3 contrainte de bassin, chez la plupart des habitants, on peut produire moins de 1m de biogaz. Chez certains habitants, on peut produire le biogaz entre 1m3 et 2m3. Donc il

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manque les grands bassins collectifs dans les villages pour produire et diffuser le biogaz selon les besoins.

2.2.10 Schéma : Utilisation de biogaz dans le village (Source de schéma : iconographie)

Ayant plus de choix pour consommer l’énergie, la plupart d’habitant dans les villages utilisent le biogaz pour faire la cuisine et réchauffer de l’eau. Les autres en utilisent pour l’éclairage et le chauffage. Une raison principale qui provoque la grande différence de consommation d’énergie entre la ville et le village est que dans les villages, on utilise souvent les matières combustibles, comme le charbon, le bois à chauffage et le biogaz. Ces types de consommation ne comptent pas dans la consommation d’énergie en général. Les climats différents parmi les régions différentes et les modes de consommation d’énergie différents entre la ville et le village composent une grande diversité énergétique. Donc cela n’est pas possible de diffuser simplement la mode de « Passivhaus », mais il faut la transformer en mode chinois selon les zones différentes. Dans cette situation, le département de construction et de logement chinois a décidé de faire une recherche sur l’adaptation de maison passive et finalement il a publié les règlements de « Passivhaus » pour la construction en Chine.

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Critère chinois, changement par rapport aux normes originaux Pour une meilleure adaptation de « Passivhaus », les règlements sont publiés. Le nom de règlement s’appelle « Réglementation de conception de bâtiment passif ». Ce qu’on peut trouver intéressant dans ce nom c’est qu’on ne fait pas le standard pour le bâtiment, mais on donne les règlements pour la conception de ce type de bâtiment. Dans cette réglementation, une façade extérieure simple est recommandée par rapport aux formes diverses de bâtiment pour diminuer la surface de parois. Donc cela permet de réduire la déperdition de chaleur. En outre, les parois vitrées doivent éviter d’être mises vers l’orientation de vent d’hiver. Une différence entre la réglementation chinoise et allemande est que dans les normes allemandes, on parle que de maison elle-même comme le système de ventilation et composition de parois. Cependant, dans la réglementation chinoise, la relation entre le bâtiment et l’environnement est aussi soulignée. Dans l’histoire et la philosophie d’architecture chinoise, le bâtiment n’existe pas tout seul, mais il est mis en valeur avec les plantes, avec l’environnement. Le plantage des arbres est aussi important que la composition des parois puis que les arbres peuvent emporter les ombres donc cela peut réduire la température des parois en été. En outre, les arbres peuvent protéger le bâtiment de vent fort. A cause de différence entre le chinois et l’allemand, donc pour la définition de même mot il y a parfois une différence délicate. Pour la définition de maison passive, dans le langage chinois, c’est une maison de basse consommation d’énergie qui utilise principalement l’énergie passive, comme la chaleur solaire, la chaleur interne pour maintenir la température intérieure. Selon cette définition, on peut remarquer que dans le langage chinois, l’utilisation d’énergie passive est un élément le plus important. Donc la mise en valeur de parois vitrées et d’isolation performante devient l’enjeu de basse consommation d’énergie, donc de maison passive. Une autre différence c’est qu’en Chine il existe déjà les règlements énergétiques, « Réglementation énergétique de bâtiments privés » et « Réglementation énergétique de bâtiments publics », publiés en 2008. Les règlements ne donnent pas les détails techniques à respecter, mais seulement les seuils sur la consommation d’énergie totale. Donc les matériaux et techniques divers sont utilisés et diffusés par les instituts d’architecture actuellement.

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2.2.11 Tableau : Critère de consommation d’énergie actuelle en Chine (Source de tableau : iconographie, traduit par l’auteur)

Dans la réglementation actuelle, on peut remarquer que le coefficient U de parois fait trois fois plus de critères allemands qui fait que 0,15 W/m²·K. Dans la zone IV et V, la structure en brique pleine est déjà suffisante pour l’isolation de bâtiment, donc dans ces zones-là, il n’y a pas d’une couche d’isolation à l’extérieur de mur. Dans les autres zones, à cause de basse conductibilité thermique de brique pleine, il faut installer une couche d’isolation pour garder la chaleur en hiver et aussi avoir les parois assez fines. Les normes « Réglementation de conception de bâtiment passif » sont toujours attachées avec les deux règlements. La manière de calcul et le résultat de consommation sont toujours en comparaison avec eux. Aussi cette réglementation donne les critères différents selon les zones différentes.

2.2.12 Tableau : Critère de consommation d’énergie de maison passive (Source de tableau : iconographie, traduit par l’auteur)

Selon ce tableau, la consommation de chauffage est divisée par les zones climatiques. Dans les zones comme I, VI et VII, la consommation de chauffage doit être moins de 18 58

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kWh/m²·a. Dans la zone II, la consommation de chauffage est moins de 15 kWh/m²·a. Dans les autres zones douces, la consommation de chauffage est moins de 5 kWh/m²·a. La consommation de climatisation est aussi différente selon les zones différentes. Dans les zones qui fait douce en été comme I, II, VI, la consommation de climatisation doit être moins de 12 kWh/m²·a. Dans la zone III, la consommation de chauffage fait moins de 15 kWh/m²·a. Dans les autres zones qui fait chaud en été, la consommation de chauffage est moins de 20 kWh/m²·a. La consommation en énergie primaire dans la zone I, II, III, IV, V et VI est pareille des critères allemands, doit être moins de 120 kWh/m²·a. Dans la zone VII, à cause du froid en hiver et du chaud en été, la consommation en énergie primaire est augmentée jusqu’à 150 kWh/m²·a.

2.2.13 Tableau : Critère de température de maison passive (Source de tableau : iconographie, traduit par l’auteur)

Dans les règlements de 2008, la température ambiante intérieure est définie entre 18 ℃ et 30 ℃. Mais dans les règlements de maison passive, la température ambiante est définie comme plus de 20 ℃ en hiver et moins de 26 ℃ en été. Pour l’humidité, en hiver il faut être moins de 30 % et en été plus de 60 %. Les détails et techniques d’isolation sont fortement déterminés dans les règlements. En outre, il y a aussi une contrainte sur le niveau sonore. Dans les salles principales comme salon, chambre, le niveau sonore doit être moins de 40 dB pendant le jour et 30 dB pendant la nuit.

2.2.14 Tableau : Critère de coefficient U des parois (Source de tableau : iconographie, traduit par l’auteur)

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Un autre critère important c’est le coefficient U des parois. Dans ce tableau, on peut remarquer qu’il existe une grande différence parmi les zones différentes. Dans les zones I, VI et VII, le k de mur et toiture sont entre 0,10 et 0.20 W/m²·K et la dalle est entre 0,10 et 0,25 W/m²·K. Cela veut dire qu’il faut une isolation épaisse, en général un plancher de 30 cm en polystyrène expansé. Dans la zone II, le k de mur et toiture sont entre 0,10 et 0.25 W/m²·K et la dalle est entre 0,15 et 0,35 W/m²·K. Cependant, dans les autres zones, Zone III, IV et V, il n’y pas d’isolation pour la dalle en général pour que la chaleur puisse être sortie par le sol en été. Dans la zone III, le k de mur et toiture sont entre 0,20 et 0.35 W/m²·K et dans la zone IV et V, le k de mur et toiture sont entre 0,25 et 0.40 W/m²·K. Cela signifie d’une isolation très fine, comme la structure normale avec un plancher d’isolation de 8cm en polystyrène expansé. Il y a une norme sur l’incendie pour l’isolation. Donc pour le choix des matériaux, les matériaux incombustibles sont prioritaires, comme la laine de roche.

2.2.15 Tableau : Critère de coefficient U des fenêtres et portes (Source de tableau : iconographie, traduit par l’auteur)

Il y a aussi une grande différence pour coefficient U des fenêtres et protes parmi les zones différentes. Dans les zones froides, une fenêtre de trois vitrages est nécessaire. Cependant, dans les zones chaudes, une fenêtre de trois vitrages n’est pas nécessaire. Parfois, une fenêtre de deux vitrages est suffisante. Globalement, il existe encore une grande différence entre la réglementation allemande et chinoise. Dans les normes, la sécurité d’incendie est strictement déterminée. Donc pour le choix de matériaux, selon la situation de projet, il y a toujours les contraintes.

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2.2.16 Tableau : Niveau de sécurité d’incendie des matériaux (Source de tableau : iconographie, traduit par l’auteur)

Dans les normes de sécurité d’incendie chinoise, les matériaux sont classés en 4 types. Le niveau « A » signifie qu’il est incombustible. « B1 » signifie difficile à s’enflammer. « B2 » signifie que peut résister sous l’incendie. Le niveau C signifie qu’il est combustible. Pour les maisons passives, les matériaux de niveau C ne sont pas acceptés comme l’isolation. En outre, pour les bâtiments qui ont plus de 24 m de hauteur, soit 8 niveaux, il faut utiliser les matériaux de niveau A ou B1. Les matériaux d’isolation sont classés dans ce tableau. Selon ce tableau, on peut remarquer que le panneau de polystyrène expansé est interdit pour les bâtiments de plus de 8 niveaux. Afin d’avoir une paroi optimisée sur l’épaisseur, les matériaux comme le panneau d’isolant sous vide, le panneau de polyuréthane, le panneau de polystyrène extrudé, le panneau de mousse phénolique, le panneau de polystyrène expansé graphité, le p anneau Thermoplastique monopan et le panneau de laine de roche sont plus avantageux que les autres. Parmi les matériaux avantageux, le panneau d’isolant sous vide et le panneau de laine de roche sont les plus incombustibles donc pour les bâtiments de grande hauteur, ils sont courants. Mais pour le matériau de panneau d’isolant sous vide, il est le plus fin. Cependant, comme le système d’isolant interne, ce matériau ne peut pas attacher les 61

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coins de parois donc cela laisse les ponts thermiques. Donc ce matériau ne peut pas être utilisé pour la maison passive. Si l’on voit que le prix pour avoir un budget compétitif, le panneau de polystyrène extrudé et le panneau de polystyrène expansé graphité sont plus courants dans le marché. Comme la conclusion de cette analyse, les trois matériaux, le panneau de laine de roche, le panneau de polystyrène extrudé et le panneau de polystyrène expansé graphité sont plus avantageux que les autres et ils sont plus utilisés dans les projets. Pour avoir une meilleure solution d’isolation, dans les projets généraux, on utilise le panneau de polystyrène extrudé ou le panneau de polystyrène expansé graphité comme l’isolation de mur, et le panneau de laine de roche sur le niveau de dalle pour avoir un meilleur niveau de sécurité d’incendie. Une grande adaptation maison passive au niveau de climat et culture est effectuée en Chine. Les grands changements donc rendent les normes de maison passive plus flexibles. Cependant, il y a encore un grand nombre de doutes et d’inconnus sur ce modèle.

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Contrainte de Passivhaus Malgré l’adaptation de maison passive aux contextes climatiques et culturels chinois, les doutes sur ce modèle existent tout le temps. Certains instituts ont même fait les recherches sur ce modèle pour vérifier la possibilité d’implantation de ce type de maison en chine, surtout dans les zones du sud comme zone III, IV et V. Dans ces zones, la consommation de chauffage en hiver n’est pas la consommation principale pendant une année, mais la consommation de climatisation. Dans ce cas-là, l’isolation des parois n’est pas aussi importante que dans les zones du sud. La protection solaire et l’évacuation de chaleur deviennent prioritaires. Mais dans certaines régions, il faut quand même l’isolation pour garder la chaleur à l’intérieur en hiver. Donc la relation entre l’épaisseur de chaleur et la surface de parois vitrées vers le côté nord et sud est importante.

2.2.17 Tableau : Consommation totale en relation avec l’épaisseur d’isolation (Source de tableau : iconographie, traduit par l’auteur)

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Dans ce tableau, le panneau de polythène expansé graphité est utilisé comme l’isolation qui est le plus courant et matériau. Cette simulation a été faite dans le contexte de la zone IV, c’est-à-dire en été il fait chaud et en hiver parois il fait froid donc il faut quand même l’isolation. Selon ce tableau, on peut remarquer qu’avec l’augmentation d’épaisseur d’isolation, de 25 mm jusqu’à 200 mm, le coefficient U de parois est réduit jusqu’à 0,15 W/m²·K. Cependant, la consommation totale annuelle est réduite moins d’un tiers de totalité, soit 9 kWh/m²·a. En outre, les frais de construction augmentent environ 3 fois. Donc dans cette zone l’augmentation d’épaisseur d’isolation ne peut pas être la seule solution pour réduire la consommation d’énergie.

2.2.18 Schéma : Schéma de tendance entre la consommation et l’épaisseur d’isolation (Source de schéma : iconographie)

Quand l’épaisseur d’isolation est moins de 80 mm, la consommation d’énergie est réduite énormément. Mais quand l’épaisseur continue à augmenter, la tendance de réduction de consommation fait moins évidente. Donc dans ce schéma, on peut savoir dans cette zone, pour avoir un résultat optimisé, en panneau de polythène expansé graphité, l’épaisseur d’isolation doit être entre 80 mm et 100 mm. Cependant, pour atteindre une température agréable en hiver, dans les normes de maison passive en Allemagne, il n’y a pas un système spécifique pour baisser la température parce qu’en Allemagne il fait pas chaud en été. Dans les normes de maison passive en Chine, malgré le classement de maison passive selon les zones différentes, les solutions pour éviter un surchauffage à l’intérieur restent sur installation de protection solaire et aussi sur la mise en valeur de ventilation naturelle pendant la nuit. Dans les zones où il fait chaud même pendant la nuit, avec une humidité haute tout le temps, une ventilation naturelle ne peut pas souffler totalement la maison en réduisant la température et l’humidité. En outre, la protection solaire ne fonctionne pas pendant la nuit. S’il n’a pas de climatisation ou autre système pour rafraîchir la maison, la température intérieure peut être au-dessus de 30 ℃ facilement.

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En conséquence, le premier doute est sur ce modèle avec les systèmes « naturels » pour contre le surchauffage. Ainsi l’isolation peut empêcher l’évacuation de chaleur par les parois opaques, mais que par les parois vitrées ouvertes, mais cela permet de réchauffer l’air intérieur. Donc pour atteindre une température agréable en été, il semble que c’est difficile pour atteindre la consommation sous la limite. Soit pour atteindre la limite de consommation en été, il faut être chaud à l’intérieur. Dans les grandes villes chinoises, les logements sont plutôt les tours de grande hauteur entre 18 et 24 niveaux. Dans la petite ville, les logements sont les immeubles entre 6 et 8 niveaux. La grande densité d’habitation et le haut coefficient d’occupation des sols provoquent les systèmes collectifs pour faire la distribution d’énergie ensemble. En outre, un phénomène spécial est qu’en Chine le taux d’inoccupation des logements est entre 20 % et 30 %. Un grand nombre de familles chinoises procèdent un deuxième logement avec l’avis de déplacement pendant les vacances ou d’investissement. La chaleur des corps et équipements est la source de chaleur interne qui peut réchauffer l’intérieur. Dans les logements vides, la chaleur ne peut qu’être obtenue par le soleil. Cela peut provoquer une augmentation de consommation de chauffage en hiver. Une situation actuelle des logements est de la température et l’humidité intérieure n’est normalement pas confortable pour les habitants. Il n’y a pas d’échange d’air suffisant dans les salles et chambres. Donc pendant la journée les habitants ouvrent souvent les fenêtres pour rénover l’air même en hiver. On fonctionne parfois le chauffage ou la climatisation avec arrêt. Avec cette culture différente, dans une maison passive, est-ce que cette culture peut être changée par la limite d’utilisation, c’est-à-dire qu’on ne peut pas ouvrir la fenêtre en hiver, mais la ventilation sera effectuée par la ventilation mécanique. Ou cette culture va augmenter la consommation de chauffage en hiver. En outre, le calcul de consommation d’énergie dans les normes de maison passive dépend la conductibilité thermique des matériaux et aussi le coefficient U de parois. Le principe de ce type de calcul est de calculer l’échange de chaleur, la déperdition et l’ obtention, entre l’extérieur et l’intérieur en traverse les parois pendant certains temps. Le résultat est de simulation de consommation d’énergie. Pour faire une simulation de consommation d’énergie dans les zones qu’il fait froid en hiver et doux en été, ce type de calcul est fortement suffisant. Le résultat de consommation est en général similaire que la réalité. Mais dans les zones qu’il fait chaud et humide en été comme zone IV et V en Chine, la consommation de climatisation et l’évacuation d’air humide doit aussi être compté dans le calcul.

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La radiation solaire peut influencer le confort intérieur comme plus de surchauffage que d’habitude. Le climat imprévu peut aussi changer le résultat final dans la réalité. Donc le calcul dans les normes de maison passive ne peut pas simuler totalement la consommation d’énergie en Chine. Une grande différence peut être apparue entre la simulation et la réalité. La maison passive provoque aussi les contraintes pendant sa conception. Les façades simples sont obligées pour réduire la déperdition de chaleur. Cependant, ce type de façade peut limiter la créativité pendant la conception de bâtiment. Surtout pour les bâtiments publics comme les musées. Même pour les logements, les façades simples sont parfois plus faibles que les façades compliquées face au vent fort. Ce type de bâtiment a coupé complètement la relation avec l’architecture traditionnelle chinoise et qui crée les bâtiments et les quartiers similaires. Les villes peuvent perdre leurs caractères par ce type de réduction extrême de consommation d’énergie. La maison passive provoque aussi les contraintes pendant son utilisation. Pendant la décoration de logement, on ne peut pas toucher les parois extérieures. Généralement en chine le standard de logements est qu’il y a trois niveaux en bas sont les boutiques ou les bureaux, et les niveaux en haut sont les logements. Donc le changement des bureaux ou boutiques provoque une démolition et redécoration intérieure. Cela peut influencer éventuellement la durabilité de maison passive. En conclusion, l’adaptation de maison passive en Chine est encore un doute et cela provoque une série de problèmes culturels et urbains. Au niveau technique, je vais analyser deux projets de situation différente pour répondre mon doute.

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3/ Méthode d’analyse des projets Pour vérifier mon hypothèse, je vais analyser deux projets, dont un dans le contexte sud et autre dans le contexte du nord. Un projet dans la zone climatique III ou IV et l’autre projet de zone I ou II. Ces deux zones sont plus contrastées et les problématiques des deux projets sont différentes. Pour celui de sud, le principe est de maintenir la température en hiver, mais il faut surtout réduire la consommation de climatisation en été. Donc l’enjeu de ce projet est d’éviter le soleil d’entrer et évacuer la chaleur par la ventilation naturelle ou mécanique. Pour celui de nord, le principe est de diminuer la consommation de chauffage en hiver en captant le soleil, mais en gardant aussi la chaleur interne. Donc l’enjeu de ce projet est la relation entre l’isolation et la fenêtre. Le développement d’analyse des projets sera déroulé en quelques phases : 1. Phase de contexte : Tout d’abord, une analyse de contexte global sera déroulée, comme le contexte climatique et culturel. Pour le contexte climatique, la température moyenne en hiver et été, la précipitation et aussi l’environnement de site comme au milieu urbain ou dans une banlieue sera présentée. En montrant les schémas en courbe et aussi les tableaux, les changements de température annuelle peuvent être comparés évidemment. Pour le contexte culturel, une simple présentation de culture locale sera présentée, comme le mode de vie des habitants locaux. En outre, la fonction de bâtiment sera présentée pour savoir le caractère de ce bâtiment et le problème potentiel pendant la conception et la construction. Le but de cette analyse est de développer la problématique principale et l’enjeu de projet. Le contexte différent rend les traitements différents de projet, comme la composition de parois, l’isolation et les techniques utilisées. Cela peut m’aider à continuer à analyser le traitement réel par l’architecte. 2. Phase de conception : Ensuite, une analyse globale sera faite. Une réalisation d’un projet supporte normalement les idées différentes des nombreux acteurs. Comme pour le promoteur, la motivation de ce projet est la plus importante : la raison qu’il veut construire une maison passive, mais pas les autres bâtiments aussi les avantages des maisons passives. Pour les bureaux d’études comme thermiques et menuiseries, le choix des matériaux et la composition de parois sont l’enjeu de ce projet. Pour les architectes, une conception pour faire un espace efficace et une façade simple et continue est nécessaire.

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La manière d’étanchéité à l’air sera présentée ainsi que la composition des parois, comme le mur extérieur, la toiture et la dalle du sol. L’analyse sera faite par calcul de coefficient valeur U. Cette valeur U correspond au coefficient de transmission thermique. Il permet d’évaluer la capacité de la paroi à isoler l’enveloppe. Selon la réglementation de maison passive en Chine, la valeur U en maison passive dans la zone I doit être : U ≤ 0,2 W/m²·K. La valeur U en maison passive dans la zone IV doit être : 0,25 ≤U ≤ 0,4 W/m²·K. On doit calculer séparément la résistance thermique de chaque couche puis faire des estimations. Ce type de calcul est théorique, donc le résultat peut nous donner une première fois l’analyse de ce projet. En traversant cette analyse, on peut savoir comment l’architecte et les bureaux d’études ont traité les parois et choisi les matériaux d’isolation pour atteindre les seuils de maison passive. En outre, par rapport à l’espace et structure différente. Cela va nous aider à faire les analyses plus profondes. Une autre analyse sera sur la menuiserie. Dans tous les composants de l’enveloppe, la fenêtre est l’élément le plus important grâce aux multiples fonctions : elle doit permettre la vue vers l’extérieur, être ouvrable et pouvoir se fermer pour changer l’air intérieur, et en plus, elle doit aussi capter un maximum d’énergie solaire. Donc l’isolation de fenêtre est aussi importante que les parois opaques. Dans les années 70, les fenêtres étaient encore composées de simples vitrages et 2 présentaient un coefficient U de 5,5 W/m ·K. Aujourd’hui, dans une maison passive du 2 nord, la limite est ramenée à seulement 0,7 W/m ·K et dans une maison passive du sud, 2 la limite est réduite jusqu’à 2,0 W/m ·K. Les contraintes influencent directement des châssis et des vitrages ultras performants. La première étape est sur le calcul de coefficient U afin de vérifier si le bâtiment est conforme aux critères de maison passive en Chine selon la zone climatique différente. Ensuite, une deuxième étape est sur l’analyse de techniques utilisées dans le projet afin de voir le traitement de bâtiment pour adapter le contexte climatique et culturel dans la région. Le calcul et l’analyse de technique, un est la fondation de maison passive, une autre sont l’adaptation de maison passive afin de construire dans un autre contexte. 3. Phase de mise en œuvre : Une analyse sur la composition des parois et menuiserie est théorique, mais cela n’est pas suffisant pour justifier la consommation de ce bâtiment. Donc on a besoin une stimulation de la température et humidité intérieure et la consommation d’énergie de ce projet pour une analyse plus profonde. Ce type d’analyse a besoin des logiciels pour m’aider à faire la simulation. Le logiciel que je vais utiliser est de PHPP, qui signifie Passive House Planning Package. C’est un logiciel créé par Passivhaus institut. En saisissant les informations nécessaires comme matériaux et épaisseur d’isolation, la surface des parois opaque et vitrée, on peut avoir les résultats de la chaleur solaire et interne, ainsi que la consommation. d’énergie.

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À la fin, ce logiciel peut vérifier si la simulation est conforme aux normes maison passives ou pas. Ce logiciel existe plusieurs versions. Comme je suis étudiant, je vais utiliser la version étudiante qui peut être installée sous le logiciel Sktechup comme une extension. Donc ce logiciel peut analyser automatiquement le modèle que je crée dans le logiciel.

2.3.1 Image : Présentation de PHPP (Source d’image : Captation d’écran de logiciel)

Voilà la fenêtre de ce logiciel, on peut trouver les éléments comptés par ce logiciel, comme la surface de sol, le nombre de fenêtres et aussi le nombre de ponts thermiques potentiellement existent. En outre, un résultat bref est aussi affiché dans cette fenêtre sans besoin de faire un rendu.

2.3.2 Image : Présentation de PHPP - Isolation (Source d’image : Captation d’écran de logiciel)

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Pour commencer à utiliser ce logiciel, une modélisation précise est demandée pour les informations comme surface de sol, de parois opaques et aussi vitrées. Ensuite, une formule de matériau est demandée par ce logiciel, afin de calculer le coefficient valeur U des parois et aussi de fenêtre. Il peut aussi montrer le nombre de ponts thermiques dans le projet. Mais vu que la modélisation n’est pas si précise comme tous les détails, je ne vais pas compter le nombre de ponts thermiques indiqué dans ce logiciel.

2.3.3 Image : Présentation de PHPP - géométrie (Source d’image : Captation d’écran de logiciel)

Ensuite, il faut choisir la ville pour simuler la température extérieure. En saisissant la température minimum et maximum de chaque mois, ce logiciel peut simuler la situation climatique et calculer la consommation d’énergie annuelle. Finalement, une formule de résultat va être donnée par ce logiciel.

2.3.4 Schéma : Exemple de résultat de PHPP (Source d’image : Captation d’écran de logiciel)

Le résultat de cette analyse n’a pas strictement conformé à la réalité parce que la situation réelle est beaucoup plus compliquée que dans la simulation. Les habitants ont les modes de vie différente selon les régions différentes. Cependant, ce type d’analyse peut nous 70

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donner un résultat théorique de la conception. Le traitement que l’architecte a conçu pour atteindre les critères chinois de maison passive. Le résultat peut montrer qu’avec seulement le traitement d’isolation, la consommation d’énergie est difficile à atteindre le seuil de maison passive en Chine. Donc les autres traitements sont nécessaires pour que le bâtiment puisse résoudre les problèmes, comme les nouvelles techniques ou les traitements dans les détails. Je vais analyser ce type de traitement pour voir la manière d’adaptation de ce projet à travers l’équipe de maîtrise d’œuvres. 4. Phase de réception : Pendant l’utilisation, les problèmes rencontrés ou inconvénients sont apparus. La complicité des situations réelle qu’on ne peut pas prévenir pendant la simulation. Donc il y a toujours la différence entre la réalité et la simulation. En demandant les usagers, je pourrai récupérer le résultat de consommation de chauffage et d’énergie pendant quelques mois ou un an. En comparant le résultat de température de chaque côté interne et aussi la consommation d’énergie dans la simulation et la réalité, je peux analyser la raison qui provoque cette différence. Il existe plusieurs situations : soit la raison climatique comme la température plus basse qu’habitue, soit la raison d’utilisation comme mauvaise maintenance, soit directement la raison de conception comme le problème d’épaisseur d’isolation ou manque de protection solaire. À la fin, c’est la conclusion afin de vérifier si le résultat d’analyse est identique que les hypothèses que j’ai proposées pré édentement. En outre, je vais faire une comparaison entre les projets de maison passive et les bâtiments de basse consommation que j’ai analysés dans le chapitre précédent. Le résultat peut montrer que dans les contextes différents en Chine, si la maison passive peut être la meilleure solution ou moins bien que les bâtiments de basse consommation.

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CHAPITRE III Analyse des projets de régions différentes

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1/Contextes Dans ce chapitre, je vais présenter deux projets dans les zones climatiques différentes. Un projet dans la zone froide en hiver et douce en été qui a un climat similaire que le contexte climatique en Allemagne. Un autre projet est dans la zone douce en hiver et chaude en été qui a un climat plutôt tropical. En comparant les deux contextes climatiques complètement différents, on peut analyser l’adaptation de ce modèle dans les situations différentes. Dans les deux projets, je vais analyser un projet de bureau dans la zone II où il fait froid en hiver et doux en été. La situation climatique de cette zone est similaire que l’origine de maisons passive, Allemagne, donc un projet de bureau est plus intéressant qu’un projet de logement dans cette zone. L’enjeu de ce bâtiment passif est de réduire la consommation de chauffage jusqu’à moins de 15 kWh (m2a) en maintenant la température intérieure entre 20 et 26 degrés. Comme un autre projet dans le sud, je vais analyser un projet de logement dans la zone IV où il fait chaud en été et doux en hiver. La situation climatique est différente qu’en Allemagne. En outre, la situation des logements actuels est qu’ils ne consomment pas trop d’énergie, mais avec une mauvaise condition de vie. Donc l’enjeu de maison passive dans cette zone est de maintenir la basse consommation d’énergie en augmentant la condition de vie en rendant la température intérieure toujours agréable. L’intention d’analyse des deux projets est de bien comparer l’adaptation différente de maison passive selon les critères chinois dans les zones différentes. En analysant le traitement de composition des parois et vitrages, en simulant la consommation d’énergie et le résultat réel, on peut savoir tout d’abord le fonctionnement des maisons passives. Ensuite, je vais comparer les maisons passives avec les bâtiments de basse consommation d’énergie dont j’ai présenté dans le chapitre I. Les traitements différents rendent les résultats différents. Dans le contexte chinois, je vais analyser les avantages et les défauts de maison passive comparés avec les bâtiments de basse consommation d’énergie. Finalement, une conclusion va présenter les résultats de comparaison et vérifier les hypothèses, dont les doutes sur la maison passive en Chine.

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2/Analyse de maison passive dans le nord Contexte 20

Ce projet a été réalisé dans la ville Shijiazhuang , la province Hebei . C’est une région 22 située au centre de la plaine de Huabei et englobant les municipalités de Pékin et de Tianjin, l’Hebei, avec une superficie de 187 700 km2 et une population de 63 millions d’ habitants, est l’une des importantes provinces touristiques de la Chine. Le relief du Hebei se divise en trois régions géomorphologiques : les prairies de Bashang d’une altitude de 1 200 à 1 500 m ; les monts Yanshan23 et les monts Taihang24 d’une altitude inférieure à 2 000 m, et la plaine du Hebei qui a presque partout une altitude de moins de 50 m.

3.2.1 Schéma : Localisation de Shijiazhuang (Source de schéma : iconographie)

Shijiazhuang (en mandarin : 石家庄 ; pinyin : Shíjiāzhuāng) est la capitale de la province du Hebei en Chine. La ville abrite de nombreuses usines des industries pharmaceutiques, chimiques et textiles. Shijiazhuang est une ville depuis 1939. Shijiazhuang est une ville relativement récente, créée dans les années 1950 et devenue la capitale de la province du Hebei dans les années 1970. Elle est connue comme la capitale la plus polluée de Chine. 21 La province du Hebei (en mandarin : 河北 ; pinyin : héběi ; littéralement : au nord du fleuve Jaune) se situe à l’est de la Chine. On observe deux paysages physiques : un grand espace de plaines : les Grandes Plaines du Nord, et des collines dominées par des espaces forestiers. L’Hebei apparaît désormais comme une périphérie supplémentaire de la capitale. L’ Hebei peut être comparé à l’Île-de-France avec au nord et au sud de grandes régions dévolues au secteur agricole : les grandes plaines sont intensivement cultivées. 22 La grande plaine du nord de la Chine ou plaine de Chine du Nord (en mandarin : 华北平原, huáběi píngyuán) est une plaine délimitée approximativement par la mer Jaune à l’est, le Yangzi Jiang au sud, les monts Yan au nord (près de Pékin) et les monts Taihang à l’ouest. La plaine est en grande partie constituée des alluvions du fleuve Jaune. Cette plaine a une superficie d’environ 400 000 km2. 23 Yanshan (en mandarin : 燕山 ; pinyin : Yān Shān), est une massive montagne peu élevée située au nord de la grande plaine de Chine du Nord dans la province du Hebei. Ce massif, dont l’altitude moyenne s’échelonne entre 400 et 1 000 mètres. Le massif est composé de roches calcaires, de granite et de basalte. La partie orientale de la grande muraille de Chine est située dans ce massif. 24 Les monts Taihang (en mandarin : 太行山 ; pinyin : tàiháng shān) est une chaîne de montagnes chinoises dans les provinces du Henan, du Shanxi et du Hebei et en bordure du Shandong. La chaîne se prolonge sur plus de 400 kilomètres du nord au sud, avec une altitude moyenne de 1 500 à 2 000 mètres.

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Cette région est située dans la zone climatique II. Les quatre saisons sont bien distinctes dans la plupart de régions : En hiver il fait froid, le printemps sec, l’été chaud et pluvieux, et l’automne serein. L’hiver à Hebei se caractérise par des pluies moins importantes qu’ en été. Les précipitations annuelles sont de 300 à 800 mm et la température moyenne annuelle est de 2,2 °C. La variation des précipitations entre le mois le plus sec et le mois le plus humide est de 131 mm. Sur l’année, la température varie de 42,3 °C. Avec une température moyenne de 21,7 °C, le mois de juillet est le plus chaud de l’année. En mois de janvier le plus froid de l’année, soit -20,6 °C. La variation des précipitations entre le mois le plus sec et le mois le plus humide est de 131 mm. Sur l’année, la température varie de 42,3 °C.

3.2.2 Tableau : Table climatique Hebei (Source de tableau : iconographie)

3.2.3 Schéma : Courbe de température Hebei

3.2.4 Schéma : Diagramme de précipitations Hebei

(Source de schéma : iconographie)

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La maîtrise d ’ ouvrage de ce projet est d’Institut de recherche et de technique 25 d’architecture d’Hebei qui sert à trouver les nouvelles techniques et les solutions face aux problèmes et besoins des projets. L’intention de ce projet est de faire une expérimentation sur maison passive qui propose aussi un espace de travail pour les employées travaillant dans ce domaine. Pendant l’utilisation de ce bâtiment, les chercheurs peuvent remarquer directement les problèmes ou les inconvénients des petits détails. Cela permet à les aider de trouver les meilleures solutions pour l’adaptation de ce modèle en Chine.

L’Institut de recherche et de technique d’architecture d’Hebei a été fondé en 1958. C’est un institut qui se focalise sur l’invention et expérimentation de nouveaux matériaux et techniques d’architecture. Il y a totalement environ 700 employées dans cet institut et ils travaillent dans les domaines différents, comme la structure d’architecture, la fondation, la technique de mise en œuvre, expérimentation de matériaux, machine d ’ architecture, architecture en basse consommation, architecture intelligente, protection de patrimoine, architecture de l’anti-séisme, maison passive, etc.

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Analyse globale Le bâtiment d’Institut de recherche et de technique d’architecture d’Hebei est un projet conçu par Institut de construction et d’architecture d’Hebei. C’est un bâtiment de 7 niveaux, donc 6 niveaux sur le sol et 1 niveau sous-sol. La hauteur de ce bâtiment est de 23,1 m. La surface utile est de 12 362,3 m². La structure de ce bâtiment est poteaupoutre et un grand atrium se trouve à l’entrée qui traverse tous les niveaux. De rez-dechaussée à cinquième étage, la plupart des espaces sont des bureaux, salle de réunion, laboratoire de et la salle d’exposition. Le sous-sol est utilisé comme parking et local technique. La construction de ce bâtiment a démarré le février 2012, fini le mars 2015. La problématique de ce projet est de garder la chaleur à l’intérieur en hiver pour maintenir la température au-dessus de 20 °C. Il faut aussi sortir la chaleur en été. Pendant la journée, les nombreux employés peuvent provoquer le surchauffage en été à cause de diffusion de leur chaleur de corps. Cependant, en hiver, pendant la nuit, les employés sont rentrés chez eux et les appareils arrêtent de fonctionner. Donc il n’y a plus de chaleur interne pendant cette période, mais il n’y a non plus le soleil pendant la nuit. En conséquence, la température va chuter pendant la moitié d’un jour. Le lendemain, pour réchauffer l’intérieur, il faut démarrer le chauffage avant l’arrivée des employés. Donc la consommation de chauffage va augmenter qui sera beaucoup plus que dans les logements.

3.2.5 Schéma : Schéma axonométrique de bâtiment (Source de schéma : iconographie)

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3.2.6 Image : Atrium à l’entrée de bâtiment (Source d’image : iconographie)

Dans ce projet, pour l’isolation et la ventilation, un système d’échangeur air-sol est conçu pour rafraîchir ou réchauffer l’air entré ; un système de pompe à chaleur géothermique est installé pour assurer le chauffage et la production d’eau chaude efficacement et économiquement ; un système de chauffe-eau solaire servit à réduire énormément la facture d’eau chaude. Cependant, dans le schéma axonométrique, on peut remarquer que les façades ne sont pas plates. Les décalages compliqués demandent une protection épaisse sur la toiture et cela peut créer une isolation interrompue. Donc les façades compliquées provoquent les ponts thermiques et la déperdition de chaleur. En outre, la position de fenêtre n’est pas décidée par l’orientation. Les fenêtres dans les quatre orientations sont monotones. Les grandes fenêtres sont installées pour avoir assez de lumination à l’intérieur. En conséquence, les grandes fenêtres dans le sud peuvent provoquer le surchauffage en été et les grandes fenêtres dans le nord vont perdre la chaleur. Donc la consommation de chauffage et climatisation peut être potentiellement augmentée.

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3.2.7 Schéma : Etanchéité à air de bâtiment (Source de schéma : iconographie)

Pour éviter les fuites d’air, il suffit de garantir une enveloppe hermétique par une façade continue et étanchée. Dans ce projet, la plupart d’espace sont isolés. Cependant, dans le schéma on peut remarquer que l’isolation n’est pas continue partout. Dans les pièces principales, les parois sont isolées pour garder la chaleur. Cependant, le décalage de façade provoque que l’isolation ne soit pas continue. Dans certaines salles comme stockage, l’espace n’est pas isolé donc la chaleur peut être perdue par les ponts thermiques ignorés ou l’ouverture de porte pendant l’utilisation. L’isolation entre le niveau sous-sol et rez-de-chaussée doit être bien conçu pour ne pas laisser les ponts thermiques, ainsi l’isolation dans les endroits comme mur extérieur et toiture sont aussi importante. L’analyse de composition sera déroulée en trois parties : le mur extérieur, la toiture et le sol entre rez-de-chaussée et sous-sol.

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3.2.8 Schéma : Composition de mur extérieur (Source de schéma : iconographie)

La première partie d’analyse de composition est sur le mur extérieur. La composition de ce mur extérieur est de : Béton autoclavé, λ=0,18W/m·K, d'une épaisseur de 200mm; PSE (polystyrène expansé) , λ=0,033W/m·K, d'une épaisseur de 220mm ; Enduit de parement, λ=0,81W/m·K, d'une épaisseur de 15mm.

3.2.9 Formule : Calcul de coefficient Valeur U (Source de formule : calculée par l’auteur)

RT correspond à la résistance thermique totale en (m²·K/W) de la paroi. Les valeurs des résistances Rsi et Rse sont standardisées dans le modèle passif selon la destination de la paroi. Donc Calcul de RT : RT = Rsi + Rbéton+ RPSE + Renduit + Rse = 0,13 + 0,2/0,18 + 0,22/0,033 + 0,015/0,81 + 0,04 ≈ 7,97 m²·K/ W 80

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Donc le calcul de coefficient valeur U: U paroi = 1/RT ≈ 1/7,97 ≈ 0,125 W/m²·K La valeur U en maison passive dans cette zone : U ≤ 0,20 W/m².K. Ce mur fait moins de 0.20 W/m²·K donc cela conforme au critère de maison passive.

3.2.10 Schéma : Composition de toiture (Source de schéma : iconographie)

La deuxième partie d’analyse de composition est sur la toiture. La composition de cette toiture est de : Béton armé, λ=1,5W/m·K, d'une épaisseur de 100mm; Deux panneaux de laine de roche , λ=0, 0,035W/m·K, d'une épaisseur de 135mm ; Enduit de parement, λ=0.81W/m·K, d'une épaisseur de 15mm.

3.2.11 Formule : Calcul de coefficient Valeur U (Source de formule : calculée par l’auteur)

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Calcul de R : R = d/ λ = épaisseur du matériaux / coefficient de conductivité thermique en W/m. Donc Calcul de RT : RT = Rsi + Rbéton+ Rlaine de roche + Rlaine de roche +Renduit + Rse = 0,13 + 0,1/1,5 + 0,135/0,035 + 0,135/0,035 +0,015/0,81 + 0,04 ≈ 7,98 m²·K/ W Donc le calcul de coefficient valeur U: Uparoi = 1/RT ≈ 1/7,98 ≈ 0,125 W/m²·K La valeur U en maison passive : U ≤ 0,20 W/m².K. Cette toiture fait moins de 0.20 W/m²·K donc cela conforme au critère de maison passive.

3.2.12 Schéma : Composition de mur au niveau de terrain (Source de schéma : iconographie)

La troisième partie d’analyse de composition est sur le mur au niveau de terrain. La composition de ce mur est de : Béton armé, λ=1,5W/m·K, d'une épaisseur de 120mm; XPS (polystyrène extrudé) , λ=0, 025W/m·K, d'une épaisseur de 220mm ; Enduit de parement, λ=0.81W/m·K, d'une épaisseur de 15mm.

3.2.13 Schéma : Calcul de coefficient Valeur U (Source de formule : calculée par l’auteur)

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Séminaire “Architecture, Environnement, Construction” Rendu 05/07/2018 Enseignants : Roberta Morelli, Mohamed Benzerzour, Teiva Bodereau, Christine Simonin

Calcul de R : R = d/ λ = épaisseur du matériaux / coefficient de conductivité thermique en W/m. Donc Calcul de RT : RT = Rsi + Rbéton+ RXPS + Renduit + Rse = 0,13 + 0,12/1,5 + 0,22/0,025 + 0,015/0,81 + 0,04 ≈ 9,03 m²·K/ W Donc le calcul de coefficient valeur U: U paroi = 1/RT ≈ 1/9,03 ≈ 0,11 W/m²·K La valeur U en maison passive : U ≤ 0,2 W/m².K. Ce mur fait moins de 0.2 W/m²·K donc cela conforme au critère de maison passive. Selon les analyses au-dessus, on peut remarquer que le choix d’isolation est différent selon la structure, c’est-à-dire que le matériau de structure est différent. L’épaisseur différente de structure aussi influence directement l’isolation pour ne pas avoir une paroi trop épaisse. Si la structure n’est pas si performante sur l’isolation, soit on prend un matériau plus efficace, soit on met deux couches d’isolation pour atteindre le seuil. Les parois dans ce projet sont toutes moins de seuils, c’est-à-dire que la composition des parois sont conformés par rapport aux critères chinois de maison passive. Cependant, dans ce projet, les parois vitrées font aussi une grande partie de façade dans les quatre orientations. Donc le choix de vitrage est aussi important pour mieux capter le soleil dans l’orientation de sud et réduire la déperdition de chaleur.

3.2.14 Schéma : Composition de fenêtre (Source de schéma : iconographie)

Pour avoir une fenêtre qui peut garder assez de chaleur, il faut installer les fenêtres de triple vitrage. Le choix de cadre de la fenêtre est aussi important. Le cadre en bois a une conductibilité thermique plus basse que le cadre en aluminium. Donc dans ce projet, le matériau de cadre de fenêtre est en bois pour avoir un coefficient valeur U assez bas pour la fenêtre.

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En outre, la liaison entre la fenêtre et l’isolation de mur doit être bien conçue pour ne pas laisser le pont thermique. Étant différente d’autres bâtiments, dans ce projet, la fenêtre n’ a pas été posée sur le mur, mais à côté extérieure de mur, enveloppé par la couche d’isolation. Ensuite, le film d’étanchéité peut être passé autour de mur et menuiserie. Donc cette différence permet d’enlever le pont thermique entre la fenêtre et le mur. Selon les analyses, on peut savoir que les éléments fondamentaux, comme la composition de parois et l’étanchéité à l’air sont respectées et atteints les normes chinoises de maison passive. Donc théoriquement, ce bâtiment a été développé par une conception durable, de maison passive. Mais cela n’est pas suffisant pour justifier la consommation de ce bâtiment. Donc on a besoin d’une stimulation de consommation d’énergie de ce projet pour une analyse plus profonde.

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Analyse de consommation d’énergie Pour faire une simulation de consommation d’énergie de maison passive, un logiciel est nécessaire pour avoir un résultat convaincant. Donc le logiciel PPHP est utilisé pour faire la simulation de consommation d’énergie. Il faut tout d’abord définir la température simulée des salles. Parmi les divers espaces. Je les ai classés finalement en trois types selon les fonctions différentes : laboratoire, salle de réunion, et les autres salles.

3.2.15 Tableau : Simulation de température (Source de tableau : iconographie)

La simulation de température des salles est définie comme 20 degrés en hiver et 26 degrés en été. Cependant, à cause de demandes spéciales de laboratoire, la température de ce type de salle reste en 26 degrés tout le temps même en hiver. La ventilation d’air 3 est définie comme 30 m par heure.

3.2.16 Tableau : Simulation d’utilisation de chauffage et de climatisation (Source de tableau : iconographie)

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Comme la simulation de durée de chauffage et de climatisation, on ne fonctionne pas les systèmes pendant la nuit et les week-ends parce que c’est un bâtiment de bureau. Les équipements sont éteints pendant la nuit et les employés sont rentrés chez eux. Donc la température n’a pas besoin d’être maintenue dès la partie des employés. En général, les horaires de travail en Chine commencent à 8 h et fini à 19 h. À cause de la déperdition de chaleur pendant la nuit, il faut réchauffer le bâtiment jusqu’à température agréable, il faut allumer le chauffage ou climatisation avant arrivée des employés. Donc dans la simulation, les systèmes de chauffage et climatisation démarrent depuis 7 h et étendent vers 19 h.

3.2.17 Tableau : Simulation de consommation d’énergie (Source de tableau : iconographie)

3.2.18 Tableau : Résultat de maison passive (Source de tableau : résultat de logiciel)

Selon les résultats de simulation, on peut voir que la consommation de chauffage 2 2 annuelle est de 10 kWh (m a) qui fait moins de 15 kWh (m a). Cependant, pour la consommation de climatisation annuelle, le résultat dépasse les normes, 12 kWh (m2a), qui fait 23 kWh (m2a). Même la consommation d’énergie primaire fait seulement 97 kWh 2 (m a), le résultat montre que ce bâtiment n’est pas conforme aux normes Passivhaus à cause de haute consommation de climatisation.

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À cause de nombreuse fenêtre dans le côté ouest, le surchauffage peut être provoqué par le soleil d’après-midi. Donc la meilleure solution est de réduire le nombre de fenêtres dans ce côté ou utiliser les fenêtres avec les vitrages qui peuvent empêcher l’entrée de radiation solaire. Les rideaux sont aussi nécessaires pour certains lieux comme l’atrium enfin d’éviter le soleil direct. En outre, le bâtiment peut être ventilé naturellement pendant la nuit estivale. Donc cela permet à fraîchir l’air intérieur. Les vitrages d’atrium peuvent être ouverts pendant la journée pour que l’air chaud puisse sortir par le vent passé la toiture. Avec ce mode d’utilisation pendant la fonction de ce bâtiment, la consommation de climatisation peut être réduite. Le système de ventilation est séparé dans les niveaux différents pour qu’il puisse fonctionne selon les besoins de chaque salle et l’horaire des employés. Les autres systèmes peuvent aussi réduire la consommation d’énergie totale. Comme l’éclairage, un système photovoltaïque est installé dans ce bâtiment, aussi un système de puits de lumière Solatube se trouve dans ce bâtiment afin de collecter la lumière naturelle sur le toit, la conduire dans un tube aux parois hautement réfléchissantes puis la diffuser dans la pièce à éclairer.

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Résultat de consommation réelle Après la finition de ce bâtiment, les usagers ont décidé de mettre un système de surveillance pour mesurer et trier les consommations d’énergie. Cela peut m’aider pour comparer et analyser la simulation de consommation d’énergie et la situation réelle.

3.2.19 Tableau : Température et humidité de salle d’orientation différente (Source de tableau : iconographie)

Selon ce tableau, on peut trouver que l’orientation peut influencer la température des chambres, mais pas énormément. La différence n’est pas énorme, elle reste entre 1 ou 2 degrés. La température et humidité des chambres sont conformes aux normes chinoises de maison passive.

3.2.20 Tableau : Consommation d’énergie dans la réalité (Source de tableau : iconographie)

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Par rapport à la simulation, la consommation de climatisation dans la réalité consomme moins d’énergie mais elle a quand même dépassé les normes. Dans mon avis, c’est la ventilation naturelle pendant la nuit et ventilation par l’atrium pendant la journée qui fait sortir la chaleur. Mais les vitrages dans le sud et dans l’ouest emportent trop de chaleur en été. En ouest, on peut remarquer que la consommation de chauffage a dépassé les normes 2 de Passivhaus qui fait 15 kWh (m a). Dans mon avis, c’est parce que les appareils comme l’éclairage fonctionnent moins de temps que la prévu puisque dans la simulation on n’a pas compté les week-ends et les jours féries. Mais les gardiens et certains employés restent encore dans le bâtiment. Donc il faut allumer le chauffage pour maintenir la température intérieure. Pendant les jours de travail, il faut réchauffer le bâtiment au début de journée en hiver, le chauffage fonctionne plus longtemps que l’heure de travail. Cela aussi provoque l’augmentation de consommation d’énergie. Malgré le dépassement de consommation d’énergie, la maison passive permet de réduire énormément de consommation d’énergie dans les zones où il fait froid en hiver et pas si chaud en été, comme zone I, II et III. Comparé avec les bâtiments de basse consommation d’énergie, le modèle de maison passive a fait plus d’attention sur les matériaux d’isolation. En outre, ce type de bâtiment enlève complètement les ponts thermiques. Donc les maisons passives peuvent aider les usagers à réduire la consommation d’énergie par rapport aux autres bâtiments.

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3/Analyse de maison passive dans le sud Contexte 26

Ce projet a été réalisé dans la ville Nanan , dans la province Fujian qui est située dans le sud-est de Chine. Cette région est en face de Taiwan et avec une superficie approximativement de 120 000 km2 et une population de 37 millions d’habitants. Du fait de sa proximité avec Taïwan, des relations étroites ont été établies puisqu’il existe un vaet-vient incessant de la population entre les deux provinces. Fujian est une région montagneuse dont une grande partie était autrefois difficile à entrer. Alors que les villes côtières pratiquent le commerce depuis des siècles, l’arrière-pays montagneux est resté inaccessible jusqu’à la fin des années 1960. Après les années 60, le gouvernement a construit des routes à travers la jungle impénétrable.

3.3.1 Schéma : Localisation de Nanan (Source de schéma : iconographie)

Cette région est située dans la zone climatique IV. La ville de Nanan bénéficie d’un climat tempéré chaud. Xiamen est une ville avec des précipitations importantes. Même pendant le mois le plus sec il y a beaucoup de pluie. La classification de Köppen-Geiger est de 28 type Cfa . Nanan affiche une température annuelle moyenne de 21,7 °C. Il tombe en moyenne 1131 mm de pluie par an. La différence de précipitations entre le mois le plus sec et le mois le plus humide est de 149 mm. Sur l’année, la température varie de 15,6 °C. Le mois le plus chaud de l’année est celui d’août avec une température moyenne de 29,1 °C. Février est le mois le plus froid de l’ 26

Nan'an (南 — ; pinyin : Nán'ān ; littéralement : « paix du Sud ») est une ville de la province du Fujian en Chine. C’est une ville-district placée sous la juridiction de la ville-préfecture de Quanzhou. 27 Fujian (chinois : 福建 ; pinyin : fújiàn ; littéralement : « produit la fortune ») est une province côtière située au sud-est de la République populaire de Chine. 28 Le climat tempéré chaud sans saison sèche

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année. La température moyenne est de 13,5 °C à cette période. La différence de précipitations entre le mois le plus sec et le mois le plus humide est de 149 mm. Sur l’année, la température varie de 15,6 °C.

3.3.2 Tableau : Table climatique Fujian (Source de tableau : iconographie)

3.3.3 Schéma : Courbe de température Fujian

3.3.4 Schéma : Diagramme de précipitations Fujian

(Source de schéma : iconographie)

La maîtrise d’ouvrage de ce projet est d’Entreprise de basse consommation et nouveaux matériaux de Chine qui se concentre sur les nouvelles techniques pour réduire la consommation d’énergie et les nouveaux matériaux pour la construction. L’intention de ce projet est de construire les logements de basse consommation d’énergie avec une température et humidité agréable pendant quatre saisons. À cause de grande humidité dans cette zone, donc l’enjeu de ce projet n’est pas juste l’isolation, mais plutôt l’évacuation de chaleur et d’air humide.

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Analyse globale Le quartier Meijing, est un projet conçu par Institut de design et d’architecture de Xiamen en 2013. C’est un quartier avec les bâtiments de 19 niveaux, donc 18 niveaux sur le sol et 1 niveau sous-sol. Deux ascenseurs sont installés dans un bâtiment avec un escalier de secours. La hauteur de ce bâtiment est de 23,1 m. La surface d’un bâtiment est 6 475 m, 2 qui est conçu pour 34 familles. Dans le bâtiment, un logement d’environ 150 m est conçu pour chaque famille. La problématique de ce projet est d’évacuer la chaleur et l’humidité en été pour maintenir la température au-dessous de 26 °C. En outre, ce projet n’est pas trop loin de la mer donc les bâtiments seront sous l’influence de vent de mer qui emporte l’air salé. Cela peut corrompre la fondation ainsi que la façade de bâtiment. En outre, à cause de grande hauteur, les matériaux de parois doivent être incombustibles. En outre, il ne faut pas créer un vide qui traverse toute la hauteur de bâtiment entre l’isolation et la façade. Cela accélère la diffusion d’incendie dans la tour. Donc entre chaque niveau, il faut séparer les isolations de niveau dessous et dessus.

3.3.5 Plan : Plan global de projet (Source de plan : iconographie)

Dans ce projet, il y a totalement 7 logements dans ce quartier avec les équipements dans le coin nord-ouest. Les logements sont en face vers le côté sud pour capter la lumière solaire pendant la journée. Ainsi l’idée est d’avoir une meilleure vue puis que la mer est dans le côté sud. Cependant, le vent annuel le plus fort est du vent sud qui vient de mer. L’intention de ce projet n’est pas faire passer les vents entre les bâtiments. Mais les bâtiments sont face 92

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aux vents directement pour que le vent puisse emporter l’air frais de mer à l’intérieur. En hiver, l’air de mer est plus chaud que l’air de cette ville et en opposé, l’air de mer en été est plus frais. Donc, le vent de mer peut réduire la température de façade pendant l’été et réchauffer la façade pendant l’hiver. Cela peut aider à réduire la consommation d’énergie. Cependant, le vent de mer est érosif parce qu’il est humide avec du sel. Donc le système de ventilation dans le bâtiment doit avoir la fonction pour filtrer l’air aussi pour évacuer l’eau de l’air. Les matériaux de façade doivent aussi être résistants sous cette corrosion. Les jardins collectifs sont séparés dans ce quartier avec les arbres différents. Donc cela peut rénover l’air dans ce quartier. En outre, ils permettent à emporter l’ombre dans les voies. Dans le coin sud-est, une place avec une petite fontaine est conçue comme le divertissement.

3.3.6 Image : Représentation de bâtiment (Source d’image : iconographie)

Dans les trois premiers niveaux, les salles sont utilisées comme les bureaux. Dans les niveaux supérieurs, ce sont les logements. Dans le dernier niveau, ce sont les logements de double hauteur. La température en hiver n’est plus un problème dans cette zone puis qu’il fait doux, soit 13,5 °C. Donc une couche d’isolation fine peut facilement garder la chaleur intérieure. 93

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Avec la captation des fenêtres vers le sud, la consommation d’énergie peut être très basse en maintenant la température au-dessus de 20 °C. Cependant, pendant l’été, il fait déjà chaud pendant toute la saison avec une grande humidité. Les grandes fenêtres vers le sud peuvent provoquer le surchauffage. Dans cette image de représentation, on peut remarquer que pour les chambres au milieu, une terrasse d’environs d’un mètre est à l’extérieur de chambre, donc cela peut empêcher l’entrée de soleil pendant la journée estivale et la lumière peut entrer pendant l’hiver. En opposé, les salons dans les deux côtés n’ont pas été couverts par les balcons ni les cadres de fenêtre. Donc les salons sont risqués d’être surchauffés en été. Pour la façade, une couche d’enduit qui peut refléter le soleil est appliquée à l’extérieur de paroi. La chaleur de soleil peut être reflétée vers les autres côtés. L’intention de cet enduit est de réduire la captation de soleil sur les parois opaques et la température de parois extérieures. Cependant, cela peut provoquer l’augmentation de consommation de chauffage en hiver puisque la température de parois est réduite en hiver. Vu que la température moyenne en hiver dans cette zone reste encore douce, donc ce type d’enduit peut réduire potentiellement la consommation d’énergie totale pendant toute année.

3.3.7 Schéma : Température de parois (Source de schéma : iconographie)

Une simulation a été faite par les bureaux d’études, pour comparer la température de parois extérieures, entre ceux qui ont une couche d’enduit de reflet solaire et ceux qui sont normaux. Selon ce schéma, on peut remarquer une différence entre les deux types. Dans le matin et le soir, la différence reste moins de 1 °C. Cependant, pendant le midi et l’après-midi, la différence est énorme, qui fait entre 2 et 3 °C. Cela peut nous aider à réduire la consommation de climatisation en été.

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En outre, cet enduit est appliqué sur les parois extérieures, donc il est plus résistant sous le vent fort comparé avec les enveloppes comme panneaux. L’air de mer emporte beaucoup de chlorures qui font la corrosion de fondation et paroi de bâtiment. Donc dans cet enduit, un produit chimique contre la corrosion au chlorure a été ajouté dans cet enduit pour augmenter la résistance de parois. Le choix de façade peut réduire premièrement la consommation d’énergie pendant l’ utilisation. Ensuite, c’est celui qui est à l’intérieur de façade : l’isolation.

3.3.8 Schéma : Relation entre épaisseur d’isolation et consommation d’énergie (Source de schéma : iconographie)

Une expérimentation a été effectuée par les bureaux d’études. L’intention de cette expérimentation est pour la relation entre l’épaisseur d’isolation en panneau de polystyrène expansé et la consommation d’énergie, de chauffage et de climatisation. Puisque les habitats traditionnels dans cette région n’ont pas d’isolation donc pour réduire la déperdition de chaleur il faut faire ce type d’expérimentation pour optimiser l’isolation. Selon ce schéma, on peut remarquer dans cette région les bâtiments sans isolation, consomment moins de 10 kWh (m2a). Pour réduire encore la consommation d’énergie, une épaisseur d’isolation d’environ 100 mm peut réduire énormément de consommation de chauffage, soit presque 1 kWh (m2a) ou même sans besoin de chauffage. Cependant, pour la consommation de climatisation en été, l’épaisseur d’isolation n’arrive 2 pas à réduire trop de consommation, soit toujours environ 40 kWh (m a). Donc une installation d’une couche d’isolation de 100 mm est suffisante pour les bâtiments dans cette région. Pour l’évacuation de chaleur et d’humidité, il faut installer les autres systèmes pour atteindre le seuil de maison passive dans cette région, soit moins de 2 20 kWh (m a).

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L’analyse de composition sera déroulée en trois parties : mur extérieur sous la fenêtre, mur extérieur avec le rupteur et la toiture.

3.3.9 Schéma : Composition de mur (Source de schéma : iconographie)

La première partie d’analyse de composition est sur le mur extérieur, la partie sous la fenêtre. À cause de climats chauds locaux, l’isolation est fine, soit 100 mm. Pour la façade, une couche d’enduit de coulée claire qui peut résistant sous la corrosion d’air de mer. Donc la composition de ce mur extérieur est de : Béton armé, λ=1,74W/m·K, d'une épaisseur de 240 mm; PSE (polystyrène expansé) , λ=0,033W/m·K, d'une épaisseur de 100 mm ; Enduit de parement, λ=0,81W/m·K, d'une épaisseur de 15 mm.

3.3.10 Formule : Calcul de coefficient Valeur U (Source de formule : calculée par l’auteur)

Calcul de R : R = d/ λ = épaisseur du matériaux / coefficient de conductivité thermique en W/m. Donc Calcul de RT : RT = Rsi + Rbéton+ RPSE + Renduit + Rse = 0,13 + 0,24/1,74 + 0,10/0,033 + 0,015/0,81 + 0,04 ≈ 3,52 m²·K/ W Donc le calcul de coefficient valeur U: U paroi = 1/RT ≈ 1/3,52 ≈ 0,28 W/m²·K

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La valeur U en maison passive dans cette zone est de : 0,25≤ U ≤ 0,40 W/m². K. Cette toiture fait plus de 0,25 W/m²·K et moins de 0,40 W/m²·K. Donc cela conforme aux critères chinois de maison passive. Pour éviter le pont thermique, l’appui de fenêtre est sur l’isolation, devant la structure. En outre, le film d’étanchéité passe dans le côté intérieur de mur et passe sous l’appui de fenêtre. Donc cela crée une isolation complète sans fente. Comme la fenêtre, à cause de climats locaux, les bâtiments sont équipés de fenêtre de doubles vitrages, mais pas triples vitrages. Le type de fenêtre est de (6Low-E+12a+6). C’est-à-dire avec un vitrage Low-E. de 6 mm à l’intérieur et un vitrage de 6 mm à l’extérieur. Entre les deux vitrages, une couche d’air isolé de 12 mm est remplie dedans. Le coefficient valeur U de fenêtre est de 1 W/(m2·K) qui est conforme aux critères chinois de maison passive. Dans la conception initiale, un volet est installé dans le côté extérieur de fenêtre. Mais à cause de vent fort dans la région, pour la raison de sécurité, les volets sont remplacés par les rideaux à l’intérieur de bâtiment.

3.3.11 Schéma : Composition de mur (Source de schéma : iconographie)

La deuxième partie d’analyse de composition est sur le mur extérieur, la partie de rupture. Pour la raison de sécurité d’incendie, une couche d’isolation en laine de roche de 300 mm est installée entre les isolations de panneau de polystyrène expansé. La laine de roche est incombustible donc elle peut empêcher la diffusion d’incendie entre les niveaux de voisin. Donc la composition de ce mur extérieur est de : Béton armé, λ=1,74W/m·K, d'une épaisseur de 240 mm; PSE (polystyrène expansé) , λ=0,040W/m·K, d'une épaisseur de 100 mm ; 97

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Enduit de parement, λ=0,81W/m·K, d'une épaisseur de 15 mm.

3.3.12 Formule : Calcul de coefficient Valeur U (Source de formule : calculée par l’auteur)

Calcul de R : R = d/ λ = épaisseur du matériaux / coefficient de conductivité thermique en W/m. Donc Calcul de RT : RT = Rsi + Rbéton+ RPSE + Renduit + Rse = 0,13 + 0,24/1,74 + 0,10/0,040 + 0,015/0,81 + 0,04 ≈ 2,83 m²·K/ W Donc le calcul de coefficient valeur U: U paroi = 1/RT ≈ 1/2,83 ≈ 0,35 W/m²·K La valeur U en maison passive dans cette zone est de : 0,25≤ U ≤ 0,40 W/m².K. Cette toiture fait plus de 0,25 W/m²·K et moins de 0,40 W/m²·K donc cela conforme aux critères chinoises de maison passive.

3.3.13 Schéma : Composition de toiture (Source de schéma : iconographie)

La troisième partie d’analyse de composition est sur la toiture. L’épaisseur d’isolation est double d’isolation sur la partie de mur. Il faut plus d’isolation sur la toiture que les murs puisque la toiture est sous le soleil toute la journée. La pente de toiture fait 2 % pour évacuer la pluie. Une coupure thermique est installée entre la dalle et la structure. Donc la composition de cette toiture extérieure est de : Béton armé, λ=1,74W/m·K, d'une épaisseur de 240 mm; 98

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XPS (polystyrène extrudé) , λ=0,028W/m·K, d'une épaisseur de 200 mm ; Enduit de parement, λ=0,81W/m·K, d'une épaisseur de 15 mm.

3.3.14 Formule : Calcul de coefficient Valeur U (Source de formule : calculée par l’auteur)

Calcul de R : R = d/ λ = épaisseur du matériaux / coefficient de conductivité thermique en W/m. Donc Calcul de RT : RT = Rsi + Rbéton+ RPSE + Renduit + Rse = 0,13 + 0,24/1,74 + 0,20/0,028 + 0,015/0,81 + 0,04 ≈ 7,47 m²·K/ W Donc le calcul de coefficient valeur U: U paroi = 1/RT ≈ 1/3,52 ≈ 0,14 W/m²·K La valeur U en maison passive dans cette zone est de : 0,25≤ U ≤ 0,40 W/m². K. Cette toiture fait moins de 0,15 W/m²·K donc cela ne conforme pas aux critères chinois de maison passive. Donc selon les critères, cela risque de provoquer le surchauffage en été et aussi empêcher l’évacuation de chaleur. Cependant, 40 % de déperdition de chaleur dans un bâtiment est à travers de toiture. À cause de vent fort de mer dans cette région. Une épaisseur d’isolation plus épaisse et le coefficient de valeur U plus bas pour la toiture peuvent éviter énormément la déperdition de chaleur par le vent fort. Donc il faut voir la consommation d’énergie dans la réalité pour voir si c’est raisonnable pour cette modification dans ce projet. Selon les analyses de calcul, on peut savoir que dans ce projet, la composition des murs est respectée et attend les normes chinoises de maison passive dans cette région. Cependant, la composition de toiture a dépassé les normes de maison passive. Cette modification a été conçue et faite par l’architecte pour réduire la déperdition de chaleur par le vent via la toiture. L’influence de cette modification reste encore inconnue. Donc on a besoin d’une simulation de consommation d’énergie de ce projet aussi une analyse de système emporté dans ce projet pour une analyse plus profonde.

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Analyse de consommation d’énergie Pour faire une simulation de consommation d’énergie de maison passive, un logiciel est nécessaire pour avoir un résultat convaincant. Donc j’utilise le logiciel PPHP pour faire la simulation de consommation d’énergie. Il faut tout d’abord définir la température simulée de logements. La simulation de température des salles est définie comme 20 degrés en hiver et 26 degrés en été. Dans les logements, la température doit être toujours maintenue vers le seuil, mais pas comme dans les bureaux.

3.3.15 Tableau : Résultat de maison passive (Source de tableau : résultat de logiciel)

Selon les résultats de simulation, on peut voir que la consommation de chauffage annuelle est de 2 kWh (m2a) qui fait moins de 15 kWh (m2a). Cependant, pour la consommation de climatisation annuelle, le résultat dépasse énormément les normes, 20 kWh (m2a), qui fait 37 kWh (m2a). La consommation d’énergie primaire fait 124 kWh (m2a), qui dépasse les normes, soit 120 kWh (m2a). Le résultat montre que ce bâtiment n’est pas conforme aux normes Passivhaus à cause de dépassement de consommation de climatisation et consommation primaire. Selon ce résultat, on peut remarquer qu’avec seulement l’isolation et l’étanchéité d’air, sous la condition de la ventilation de maison passive, le bâtiment ne peut pas atteindre le seuil de maison passive sous les normes chinoises. Donc il faut faire l’adaptation, comme installer les autres systèmes pour réduire la consommation de climatisation. Le système de VMC double flux est équipé dans les bâtiments qui peuvent évacuer 75 % de chaleur inutile dans les salles. Cependant, cela n’est pas suffisant pour maintenir la température agréable dans les salles. Donc un système de climatisation centrale peut aider pour éviter le surchauffage à l’intérieur.

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En outre, les habitants ont besoin d’ouvrir les fenêtres pendant la nuit pour que l’air frais puisse entrer pour baser la température intérieure et réduire la consommation de climatisation pendant la nuit. Pour de l’eau chaude, les panneaux solaires sont installés sur la toiture des bâtiments puisque les trajectoires du soleil sont hautes dans cette zone. La durée d’ensoleillement est longue donc ce système peut supporter les besoins des habitants pendant toute année. Ce système permet aux habitants de réduire la consommation d’énergie. Comme l’éclairage, dans les espaces collectifs, sont équipés les LED puisqu’ils consomment moins d’énergie que les lampes normales. En outre, les LED créent moins de chaleur pendant leur utilisation donc cela peut réduire la consommation de climatisation en été. Dans les logements, les LED sont aussi conseillées à équiper dans chaque salle. Les systèmes peuvent réduire la consommation de climatisation et d’énergie. Il faut voir les consommations d’énergie dans la réalité pour vérifier si ces modifications peuvent aider les bâtiments à atteindre les normes chinoises de maison passive.

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Résultat de consommation réelle Pour récupérer les résultats de consommation réelle, il faut contacter un habitant dans les bâtiments pour avoir les informations. Donc j’ai contacté un habitant qui habite dans e 2 le 10 étage. C’est un logement de T5 avec une surface de 130 m . Dans son logement, il a mis un thermomètre intelligent dans le salon et la chambre. Ce thermomètre a un lien avec le smartphone qui peut enregistrer les informations de température. Donc je lui ai demandé les informations de température pendant un an. Pour chaque saison, j’ai choisi le mois au milieu pour avoir une température moyenne. Comme janvier pour hiver, juillet pour été. Ensuite, j’ai fait un tableau pour classer les informations de température et humidité.

3.3.16 Tableau : Température et humidité de chambre d’orientation différente (Source de tableau : dessiné par l’auteur)

Puisque la chambre est cachée sous le balcon supérieur pendant été et le salon est toujours découvert sous le soleil pendant toute année. J’ai comparé la température dans la chambre et le salon pour voir l’influence de soleil pour l’augmentation de température. Comme humidité, la chambre et le salon sont dans la même orientation et face à la mer donc c’est presque pareil. Dans ce tableau, on peut trouver qu’avec le soleil direct pendant toute année, la température dans le salon est toujours plus haute que dans la chambre. Cependant, en été, la température dans le salon a dépassé les normes chinoises de maison passive. Cela peut rendre les habitants inconfortables. Pour la consommation d’énergie, j’ai demandé à cet habitant de me raconter les informations sur la facture pendant un an dès qu’il déménage dans ce logement. Donc selon les informations nécessaires, je les ai classées en trois types : consommation de 102

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climatisation, consommation de chauffage, d’autres consommations comme ventilation et éclairage et les appareils. Je vais aussi publier les frais qu’il a payés pour chaque mois et les transforme en euro.

3.3.16 Tableau : Température et humidité de chambre d’orientation différente (Source de tableau : dessiné par l’auteur)

Selon ce schéma, on peut remarquer que la durée de besoins de chauffage est courte dans cette zone, de novembre à février. La consommation de chauffage est de 1,2 kWh (m2a) qui est moins de simulation aussi les normes chinoises de maison passive. Cependant, en été, la consommation de climatisation a dépassé les normes de maison passive malgré la réduction que dans la simulation. Puisque les appareils et les corps d’humain diffusent la chaleur et elle est difficile à évacuer à cause d’isolation épaisse. Donc la climatisation doit être fonctionnelle pour réduire la température intérieure. Il y a une grande différence entre la simulation et la consommation réelle. Donc à mon avis, les systèmes de panneaux solaires et l’éclairage LED ont réduit énormément la consommation d’énergie. 103

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La consommation totale est conforme aux normes chinoises de maison passive. Cependant, la maison passive ne peut pas réduire énormément de consommation d’énergie dans les zones où il fait doux en hiver et chaud en été, comme zone IV et V. Comparé avec les bâtiments de basse consommation d’énergie, le modèle de maison passive n’est pas plus avantageux. L’adaptation de ce modèle a réduit la consommation de climatisation en été. Mais finalement, la consommation a dépassé les normes de maison passive. Donc même avec cette adaptation, la maison passive ne peut pas fonctionner si bien que dans le contexte original, Allemagne. Les bâtiments de basse consommation d’énergie consomment moins que les maisons passives dans cette zone. Il n’y a plus de pont thermique, avec l’isolation épaisse, la chaleur est difficile à évacuer. La climatisation devient nécessaire pour baser la température, donc cela fait plus de consommation. Cependant, dans les bâtiments de basse consommation, les panneaux solaires peuvent produire l’électricité qui peut supporter le système de climatisation. En outre, pour les frais de construction, dans un logement passif, la dépense de 2 construction fait plus de 2,000 yuans/m que les logements normaux, soit 266 euros/m2. Cette augmentation de frais augmente énormément le prix total de logement. Pour les clients potentiels, ils sont moins motivés pour acheter la maison passive qu’un logement normal. En outre, pour éviter d’endommager les ponts thermiques pendant l’utilisation. Toutes les décorations intérieures doivent être faites avant la finition. Mais cela limite les habitants pour décorer leur logement comme ils veulent, mais habiter dans un modèle de logement, tout est identique. Sans avantage comparé avec les bâtiments de basse consommation d’énergie, avec les inconvenances. Les maisons passives dans cette zone restent un doute. Elles sont moins motivées à construire que dans les autres zones.

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Conclusion

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Passivhaus en Chine, un contexte différent Face aux problèmes d’épuisement de ressource d’aujourd’hui, la réduction de consommation d’énergie devient nécessaire. Parmi les solutions apparues, le modèle Passivhaus a attiré l’attention des architectes. Pendant la première exposition universelle en Chine, ce modèle a été présenté devant le public. Ensuite, le gouvernement et les promoteurs ont décidé de faire les expériences sur ce modèle. À travers de ce mémoire, on peut apercevoir ses spécialités de ce modèle et ses enjeux. D’origine d’Allemagne, c’est un modèle fixé avec un besoin annuel en chauffage moins 2 de 15 kWh (m a). En outre, la dépense d’énergie primaire pour le chauffage, l’eau chaude 2 sanitaire, la ventilation et l’électricité sont inférieures à 120 kWh (m a). Donc il faut que le coefficient de transmission de chaleur pour la construction de parois, comme les murs, 2 plafonds et sols soit moins de 0,15 W/m k. L’enjeu de ce modèle est de capter la chaleur interne par la diffusion de chaleur des appareils et les corps humains, de capter la chaleur externe par le soleil. Avec les isolations parfaites sans pont thermique, les déperditions sont compensé complément par les gains internes et externes. Cependant, ce modèle reste encore un nouveau domaine qui est rarement présenté en détail. Cela retarde une connaissance profonde sur ce modèle et engendre le problème pendant son adaptation en Chine. La spécificité de ce modèle décide qu’il peut fonctionner presque parfaitement dans le lieu original, Allemagne. Mais dans un autre contexte, la Chine, la situation est complètement différente. C’est un pays avec un grand terrain et les reliefs compliqués donc cela donne une grande différence climatique parmi les régions différentes. Le terrain chinois est divisé principalement en 7 grandes zones : zone glaciale, zone froide, zone chaude en été et froide en hiver, zone chaude en été et doux en hiver, zone tempérée, zone de plateau et zone désertique. Les zones se situent dans le sud et l’ouest est les climats de chaud en été et de doux en hiver, ou les climats tempérés. Les zones dans le nord sont le climat froid ou glacial. Il y a un grand désert dans les régions du nord-ouest, donc la température entre le jour et la nuit est énorme. Dans l’ouest, c’est le plateau Tibet qui fait une attitude moyenne de 4,000 m. Donc l’air ici est plus froid que les autres régions même en été. Les 7 grandes zones présentent une grande différence climatique parmi les régions différentes. En outre, dans le côté de contexte culturel, il y a aussi un grand nombre de différences par rapport à la culture allemande, même entre les régions différentes. Cela signifie que les contextes chinois sont forcément plus compliqués que le contexte allemand. En conséquence, ce modèle doit faire les adaptations pour fonctionner aussi bien qu’en Allemagne. 106

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Ce mémoire est une approche vers ce modèle afin de mieux comprendre ses avantages et ses inconvenances, ainsi que la possibilité de son adaptation dans un autre contexte. Cela permet de mieux poursuivre l’évolution des nouvelles techniques adaptées dans le domaine d’architecture. Dans ce mémoire, tout d’abord une analyse de contexte d’apparition de maison passive en Chine est présentée. Ensuite, deux projets en Chine dans les régions différentes sont analysés en précisant les détails : Hebei et Nanan. Ces deux villes ont les situations complètement différentes : une dans le nord de Chine et l’autre dans le sud-est de Chine. Le climat de ces deux villes est contrasté, la température de la ville dans le sud fait dizaine de degrés plus chauds généralement que celle dans le nord. Un modèle contraint Les études sont effectuées autour de ce sujet récemment. La plupart des recherches chinoises se conclurent systématiquement par l’admiration de ce modèle dans le contexte chinois, mais sans indiquer les problèmes potentiels. Ce modèle provoque les contraintes pendant sa conception. Les façades simples sont obligées pour réduire la déperdition de chaleur. Cependant, ce type de façade peut limiter la créativité pendant la conception de bâtiment. Donc il a coupé complètement la relation avec l’architecture traditionnelle chinoise et qui crée les bâtiments et les quartiers similaires. Les villes peuvent perdre leurs caractères par ce type de réduction extrême de consommation d’énergie. Ce modèle provoque aussi les contraintes pendant son utilisation. Pendant la décoration de logement, on ne peut pas toucher les parois extérieures. Généralement en Chine le standard de logements est qu’il y a trois niveaux en bas sont les boutiques ou les bureaux, et les niveaux en haut sont les logements. Donc le changement des bureaux ou boutiques provoque une démolition et redécoration intérieure. Cela peut influencer éventuellement la durabilité de maison passive. La situation actuelle de consommation d’énergie dans le domaine d’architecture est faible. En outre, le gouvernement encourage la construction de ce type de bâtiment en basse consommation d’énergie. Donc les publicités sont diffusées par les journaux et les magazines. Très peu d’architectes ont douté ce nouveau type de modèle en Chine. Cette situation empêche en quelque sorte d’approfondir la réflexion. Ce mémoire essaie donc de couvrir plusieurs aspects de ce modèle afin de proposer plusieurs portes d’entrée tout en problématisant ce sujet : l’adaptation de ce modèle dans un autre contexte, la Chine. Les analyses sont déroulées en plusieurs étapes.

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Tout d’abord, une analyse de contexte global est déroulée, comme le contexte climatique et culturel. Le but de cette analyse est de développer la problématique principale et l’enjeu de projet. Ensuite, une analyse globale est faite en calculant le coefficient valeur U des parois, comme le mur et la toiture. Cette valeur U correspond au coefficient de transmission thermique qui permet d’évaluer la capacité de la paroi à isoler l’enveloppe. Une autre analyse se déroule sur la menuiserie, les parois vitrées, puisqu’elles sont les interfaces qui peut capter la chaleur externe et empêcher la chaleur à sortir. Après l’analyse théorique, on a besoin d’une stimulation de la consommation d’énergie pour une analyse plus profonde. Le logiciel PHPP devient le principe de cette étape. Le résultat de ce logiciel peut nous aider à comprendre la fonction de conception des projets au niveau de consommation d’énergie. En outre, les techniques additionnelles sont aussi analysées pour voir la conception d’adoption de ce modèle selon les zones différentes. Finalement, le résultat de consommation d’énergie réel est présenté dans ce mémoire pour comparer les différences entre la simulation et la réalité. Ces différences peuvent nous montrer le fonctionnement des techniques complémentaires dans ce modèle. Donc il peut vérifier si ce modèle peut marcher bien dans les régions différentes. Selon les zones climatiques différentes en Chine, ce modèle montre les résultats de consommation d’énergie différente. Donc l’adaptation de ce modèle ne peut pas résumer simplement par oui ou non. Selon ce mémoire, on peut savoir que ce modèle n’est pas une solution universelle dans toutes les zones chinoises.

4.1.1 Schéma : Comparaison entre habitat traditonnel et passivhaus (Source de schéma : dessiné par l’auteur)

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Dans les régions du nord, malgré le dépassement de consommation d’énergie en hiver, la maison passive permet quand même de réduire énormément la dépense. Donc par rapport aux habitats traditionnels, les maisons passives peuvent aider les usagers à épargner la consommation en gardant le confort intérieur. Avec les optimisations, comme l’isolation plus épaisse, ce modèle peut être fonctionnel dans ces zones. Cependant, dans les régions du sud, maison passive ne peut pas réduire la consommation d’énergie. Les techniques complémentaires ont aidé ce modèle à réduire la dépense en été. Mais finalement, la consommation a dépassé les seuils dans les normes. Comparé avec les habitats traditionnels, il n’y a plus de pont thermique dans la maison passive. Avec l’isolation, la chaleur est difficile à évacuer donc cela réduit le confort et augmente la consommation de climatisation en été. Les techniques fixées de ce modèle ont empêché l’évacuation de chaleur donc finalement le résultat est opposé que l’idée initiale de ce modèle. Dans ces zones, la maison passive ne peut pas fonctionner aussi bien que dans le nord. Une évolution infinie Au-delà de ce mémoire, ce champ de recherche nécessite encore beaucoup d’investissement, comme la situation de maison passive dans les 7 zones climatiques différentes en Chine. Au cours de ce travail de recherche, je me suis attachée à cerner dans ce modèle avec son évolution en Chine. Ce travail de recherche ne prend pas en compte les autres types de bâtiment de basse consommation d’énergie. Le développement des techniques de réduction de dépense d’énergie est un processus continu. Sans doute, à l’avenir, la réduction de consommation d’énergie dans le domaine d’architecture devient un sujet sérieux pour les générations futures. L’Histoire en décidera. La raison de cette recherche est de mettre en lumière l’importance de responsabilité d’architecture et d’architecte pour épargner les ressources limitées et créer une meilleure société pour les générations dans le futur. C’est-à-dire mieux comprendre le présent et regarder avec confiance l’avenir.

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Revues et articles 01. « Passivhaus : ces bâtiments qui ne consomment presque rien », Les Cahiers techniques du bâtiment, (2003, nov.) n°238 (0241-6794), p. 30-34. 02. « Des labels pour les bâtiments basse énergie », Le Moniteur des travaux publics et du bâtiment, (2007, 20 avr.) n° 5395 (0026-9700), p. 54-57 03. Namias Olivier, « Alto'sphère - des bureaux aux standards Passivhaus », Wood surfer : le forum du bois et de la construction, (2009, févr.-mars) n° 50 (1628-9706), p. 24-26 04. « Passivhaus - un standard en voie d'internationalisation », Les Cahiers techniques du bâtiment, (2011, octobre) n°309 (0241-6794), p. 5-6 05. Nicolas Julie, « Un bâtiment passif livre ses secrets : retour d'expérience », Le moniteur des travaux publics et du bâtiment, 2014. Paris. 1903... (0026-9700), p. 30-31 06. Nicolas Julie, « Les bailleurs sociaux visent le Passivhaus », Le moniteur des travaux publics et du bâtiment, 2014, 16 mai, no 5764, p.43 110

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07. Hermelin François-Xavier, « Dossier. Bâtiments passifs : des composants passifs », EcologiK, (2018, mars-avril-mai) n° 57. 2018 (2491-2425), p. 76-80 08. Wolfgang Feist, « Energy efficiency of the Passive House Standard: Expectations confirmed by measurements in practice », Passive House Institute, 2015 09. Douglas Balcomb, « Passive Solar in China: Traditional and New », Solar Energy Research Institute, 1986 10. « Le bilan énergétique de construction de la Chine pour 2016 », China Association of Building Energy Efficiency, 2016 11. « Le bilan énergétique de construction de la Chine pour 2017 », China Association of Building Energy Efficiency, 2017 12. Feifei Sun, « Chinese Climate and Vernacular Dwellings », 2013 13. Chen Chen, « Residential passive house development in China – Technical and economic feasibility analysis », 2011 14. « Rapport de réglementation d’architecture de basse consommation en Chine », China Sustainable Energy Program, 2012 15. « Analyse de projet de MOMA à pékin », Entreprise Cric 16. « Analyse de projet de basse consommation en Chine », Département de construction et d’architecture de Chine, 2011 17. « Etudes et recherche sur la réduction de consommation d’énergie dans les régions de climats différents », Institute de recherche et de technologie d’architecture de Chine 18. « Rapport de réduction de consommation d’énergie en Chine », Institute de recherche et de technologie d’architecture de Chine, 2012 19. « Etudes et recherches sur la consommation différente entre la ville et le village en Chine », L’association d’énergie de Chine, 2015 20. « Critères et techniques de maison passive en Chine », Département de logements et urbanisme de Chine 21. « Analyse d’isolation de maison passive dans la zone où il fait chaud en été et froid en hiver », Entreprise de technologie d’architecture Langsi 22. Hai Lu, « Etudes de projet de maison passive à Nanan », 2014

Site Internet 01. L’environnement et confort de maison traditionnelle dans la zone sud-est http://qks.cqu.edu.cn/html/cqdxxbcn/2018/1/20180114.htm 111

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02. L’expérience de maison traditionnelle http://www.sohu.com/a/211301061_649968 03. La composition de parois de maison traditionnelle dans la zone nord-ouest http://www.sxjz.org/Article.asp?id=1791 04. La structure de maison en terre crue http://www.shjgu.com/jiagujishu/791.html 05. La technique d’isolation dans les maisons traditionnelles http://www.cqvip.com/read/read.aspx?id=28857894# 06. Le changement de logements dans le 20e siècle en Chine http://news.leju.com/focus/6095247492776247150.shtml 07. La situation actuelle du quartier Baiwan à Pékin https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_1394575 08. Le quartier Baiwan, le modèle des logements d’ouvrier https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_1581309 09. Les logements courants pendant les années 50 en Chine http://www.takefoto.cn/viewnews-1383250.html 10. L’appartement de Fengshang à Nankin http://www.chinaasc.org/m/view.php?aid=101788 11. Présentation de communauté Caoyang à Shanghai https://daily.zhihu.com/story/3951540 12. Isolation thermique http://www.lamaisonpassive.be/isolation-thermique 13. Analyse de projet de maison passive à Hebei https://kknews.cc/news/9jjgx3b.html 14. Analyse de projet de maison passive à Nanan http://www.passivehouse.org.cn/al/xrdndq/

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ICONOGRAPHIE Introduction 0.1.1 Schéma : Plan climatique d’architecture en Chine 多影响因素的建筑节能设计气候分区方法和指标研究 (Etudes et recherche sur la réduction de consommation d’énergie dans les régions de climats différents), Institute de recherche et de technologie d’architecture de Chine 60 pages, P16 0.1.2 Schéma : Plan de maison traditionnelle en Chine Feifei Sun, Chinese Climate and Vernacular Dwellings, 2013 30 pages, P4 Chapitre I 1.1.1 Croquis : Maison traditionnelle dans la zone fraîche en été, froide en hiver http://www.sohu.com/a/199937884_185894 Maison traditionnelle de Yaodong 1.1.4 Croquis : Maison traditionnelle dans la zone chaude en été, doux en hiver http://www.sohu.com/a/199937884_185894 Maison traditionnelle de Wannan 1.1.5 Plan : Plan général de maison https://kknews.cc/zh-my/home/265eqay.html Présentation de maison 1.1.6 Schéma : Composition de parois http://slidesplayer.com/slide/11607761/ Technique de brique en vide 1.2.1 Plan : Plan de communauté Baiwan à Pékin https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_1581309 Plan global de Baiwan 1.2.2 Plan : Plan de logement https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_1581309 Plan d’un logement 1.2.4 Plan : Plan de communauté Caoyang à Shanghai https://daily.zhihu.com/story/3951540 Plan global de Caoyang

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1.2.5 Schéma : Schéma axonométrique de logement http://www.studio-gastropod.com/research/04/15/Research-04-15.html Schéma axonométrique 1.2.6 Plan : Plan de logement http://www.studio-gastropod.com/research/04/15/Research-04-15.html Plan 1.3.1 Plan : Plan d’appartement Moma à Pékin http://www.ikuku.cn/post/14738 Plan global 1.3.2 Elévation : Façade d’appartement Moma à Pékin http://www.ikuku.cn/post/14738 Elévation 1.3.3 Schéma : Composition de paroi 北京当代 MOMA 案例分析 (Analyse de projet de MOMA à pékin), Entreprise Cric 11 pages, P7 1.3.4 Schéma : Distribution de chauffage 北京当代 MOMA 案例分析 (Analyse de projet de MOMA à pékin), Entreprise Cric 11 pages, P6 1.3.5 Plan : Plan d’appartement Fengshang à Nankin http://www.chinaasc.org/m/view.php?aid=101788 Plan global 1.3.6 Plan : Plan de logement http://www.chinaasc.org/m/view.php?aid=101788 Plan de rez-de-chaussée 1.3.7 Schéma : Composition de paroi 中国低碳建筑案例分析 (Analyse de projet de basse consommation en Chine), n°2, 2011, 26 pages, P16 1.3.8 Schéma : Composition de toiture 中国低碳建筑案例分析 (Analyse de projet de basse consommation en Chine), n°2, 2011, 26 pages, P17 1.4.1 Image : Maquette de premier Passivhaus en Chine http://www.hamburg.de/kultur/2164612/bilder-shanghai-hamburg-house-2010/ Hamburg Haus Shanghai expo 2010

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1.4.2 Schéma : Coupe de bâtiment https://www.baunetzwissen.de/mauerwerk/objekte/buero-verwaltung/hamburghouse-auf-der-expo-shanghai-2010-1142699 Hamburg Haus schnitt Chapitre II 2.1.1 Schéma : Comparaison du besoin en énergie thermique et électrique Construire une maison passive, Carsten Grobe, 2002 148 pages, P13 2.1.2 Schéma : Diagramme du bien-être Construire une maison passive, Carsten Grobe, 2002 148 pages, P18 2.1.3 Schéma : Equilibre thermique d’une maison passive http://www.lamaisonpassive.be/isolation-thermique Equilibre thermique d’une maison passive du projet cepheus de Hanovre 2.1.4 Tableau : Epaisseur des différents matériaux pour U=0,13 http://maisonspassives.net/isolation-dune-maison-passive-dossier-complet/ Conductibilité thermique matériaux 2.2.2 Tableau : Classement de zone principale 多影响因素的建筑节能设计气候分区方法和指标研究 (Etudes et recherche sur la réduction de consommation d’énergie dans les régions de climats différents), Institute de recherche et de technologie d’architecture de Chine 60 pages, P15 2.2.3 Tableau : Classement de zone secondaire 多影响因素的建筑节能设计气候分区方法和指标研究 (Etudes et recherche sur la réduction de consommation d’énergie dans les régions de climats différents), Institute de recherche et de technologie d’architecture de Chine 60 pages, P13 2.2.4 Schéma : Carte climatique de Chine 多影响因素的建筑节能设计气候分区方法和指标研究 (Etudes et recherche sur la réduction de consommation d’énergie dans les régions de climats différents), Institute de recherche et de technologie d’architecture de Chine 60 pages, P16 2.2.5 Schéma : Consommation actuelle dans les régions différentes 中国建筑节能政策进程报告 (Rapport de réduction de consommation d’énergie en Chine), 2012 62 pages, P22 115

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2.2.6 Schéma : Comparaison de manière de chauffage entre ville et village 中国新型城镇化建设中居民生活能源消费模式变化及供应方式选择研究 (Etudes et recherches sur la consommation différente entre la ville et le village en Chine), L’association d’énergie de Chine, 2015 162 pages, P44 2.2.7 Schéma : Comparaison de manière d’eau chaude entre ville et village 中国新型城镇化建设中居民生活能源消费模式变化及供应方式选择研究 (Etudes et recherches sur la consommation différente entre la ville et le village en Chine), L’association d’énergie de Chine, 2015 162 pages, P46 2.2.8 Schéma : Comparaison de manière de cuisine entre ville et village 中国新型城镇化建设中居民生活能源消费模式变化及供应方式选择研究 (Etudes et recherches sur la consommation différente entre la ville et le village en Chine), L’association d’énergie de Chine, 2015 162 pages, P102 2.2.9 Schéma : Production de biogaz dans le village 中国新型城镇化建设中居民生活能源消费模式变化及供应方式选择研究 (Etudes et recherches sur la consommation différente entre la ville et le village en Chine), L’association d’énergie de Chine, 2015 162 pages, P59 2.2.10 Schéma : Utilisation de biogaz dans le village 中国新型城镇化建设中居民生活能源消费模式变化及供应方式选择研究 (Etudes et recherches sur la consommation différente entre la ville et le village en Chine), L’association d’énergie de Chine, 2015 162 pages, P59 2.2.11 Tableau : Critère de consommation d’énergie actuelle en Chine http://www.dqynjc.com/html/HangYeDongTai/48/ Epaisseur de matériau dans les zones climatiques différentes 2.2.12 Tableau : Critère de consommation d’énergie de maison passive 被动式超低能耗绿色建筑技术导则 (Critères et techniques de maison passive en Chine), Département de logements et urbanisme de Chine 45 pages, P7 2.2.13 Tableau : Critère de température de maison passive 被动式超低能耗绿色建筑技术导则 (Critères et techniques de maison passive en Chine), Département de logements et urbanisme de Chine 45 pages, P8

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2.2.14 Tableau : Critère de coefficient U des parois 被动式超低能耗绿色建筑技术导则 (Critères et techniques de maison passive en Chine), Département de logements et urbanisme de Chine 45 pages, P11 2.2.15 Tableau : Critère de coefficient U des fenêtres et portes 被动式超低能耗绿色建筑技术导则 (Critères et techniques de maison passive en Chine), Département de logements et urbanisme de Chine 45 pages, P12 2.2.16 Tableau : Niveau de sécurité d’incendie des matériaux Jing Wang, 夏热冬冷地区被动房外保温系统应用经验总结与思考 (Analyse d’isolation de maison passive dans la zone où il fait chaud en été et froid en hiver), Entreprise de technologie d’architecture Langsi 5 pages, P3 2.2.17 Tableau : Consommation totale en relation avec l’épaisseur d’isolation Jing Wang, 夏热冬冷地区被动房外保温系统应用经验总结与思考 (Analyse d’isolation de maison passive dans la zone où il fait chaud en été et froid en hiver), Entreprise de technologie d’architecture Langsi 5 pages, P4 2.2.18 Schéma : Schéma de tendance entre la consommation et l’épaisseur d’isolation Jing Wang, 夏热冬冷地区被动房外保温系统应用经验总结与思考 (Analyse d’isolation de maison passive dans la zone où il fait chaud en été et froid en hiver), Entreprise de technologie d’architecture Langsi 5 pages, P5 Chapitre III 3.2.1 Schéma : Localisation de Shijiazhuang https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%9F%B3%E5%AE%B6%E5%BA%84%E5%B8%82 Présentation de ville Shijiazhuang 3.2.2 Tableau : Table climatique Hebei https://fr.climate-data.org/location/979427/ Climat de Shijiazhuang 3.2.3 Schéma : Courbe de température Hebei https://fr.climate-data.org/location/979427/ Courbe de température de Shijiazhuang 3.2.4 Schéma : Diagramme de précipitations Hebei https://fr.climate-data.org/location/979427/ Diagramme climatique de Shijiazhuang 117

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3.2.5 Schéma : Schéma axonométrique de bâtiment https://kknews.cc/news/9jjgx3b.html Modélisation de projet 3.2.6 Image : Atrium à l’entrée de bâtiment https://fr.climate-data.org/location/979427/ Diagramme climatique de Shijiazhuang 3.2.7 Schéma : Etanchéité à air de bâtiment https://kknews.cc/zh-sg/design/xnp6y9.html Etanchéité à l’air de bâtiment 3.2.8 Schéma : Composition de mur extérieur https://kknews.cc/zh-sg/design/xnp6y9.html Composition de mur extérieur 3.2.10 Schéma : Composition de toiture https://kknews.cc/zh-sg/design/xnp6y9.html Composition de toiture 3.2.12 Schéma : Composition de mur au niveau de terrain https://kknews.cc/zh-sg/design/xnp6y9.html Composition de mur au niveau de terrain 3.2.14 Schéma : Composition de fenêtre https://kknews.cc/zh-sg/design/xnp6y9.html Etanchéité à l’air autour de fenêtre 3.2.15 Tableau : Simulation de température https://kknews.cc/news/9jjgx3b.html Simulation de température 3.2.16 Tableau : Simulation d’utilisation de chauffage et de climatisation https://kknews.cc/news/9jjgx3b.html Simulation d’horaire de fonctionnement des équipements 3.2.17 Tableau : Simulation de consommation d’énergie https://kknews.cc/news/9jjgx3b.html Simulation de consommation d’énergie 3.2.19 Tableau : Température et humidité de salle d’orientation différente https://kknews.cc/news/9jjgx3b.html Température et humidité de salle d’orientation différente

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3.2.20 Tableau : Consommation d’énergie dans la réalité https://kknews.cc/news/9jjgx3b.html Comparaison entre réalité et simulation 3.3.1 Schéma : Localisation de Nanan https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8E%A6%E9%97%A8%E5%B8%82 Présentation de Nanan 3.3.2 Tableau : Table climatique Fujian https://fr.climate-data.org/location/2623/ Climat de Fujian 3.3.3 Schéma : Courbe de température Fujian https://fr.climate-data.org/location/2623/ Courbe de température Fujian 3.3.4 Schéma : Diagramme de précipitations Fujian https://fr.climate-data.org/location/2623/ Diagramme de précipitations Fujian 3.3.5 Plan : Plan global de projet http://www.passivehouse.org.cn/al/xrdndq/ Plan global de projet 3.3.6 Image : Représentation de bâtiment http://www.passivehouse.org.cn/al/xrdndq/ Image rendu de projet 3.3.7 Schéma : Température de parois Hui shen, 太阳热反射涂料在夏热冬暖地区厂房屋顶的使用效果研究 (Application d’enduite reflète de soleil dans la zone où il fait chaud en été et doux en hiver), Université Tong Ji 5 pages, P4 3.3.8 Schéma : Relation entre épaisseur d’isolation et consommation d’énergie Hai Lu, 福建南安被动式低能耗示范工程项目 (Etudes de projet de maison passive à Nanan), 2014 4 pages, P4 3.3.9 Schéma : Composition de mur Hai Lu, 中德合作被动式低能耗建筑示范项目实践案例 (Etudes des projets de maison passive), 2014 26 pages, P11

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3.3.11 Schéma : Composition de mur Hai Lu, 中德合作被动式低能耗建筑示范项目实践案例 (Etudes des projets de maison passive), 2014 26 pages, P12 3.3.13 Schéma : Composition de toiture Hai Lu, 中德合作被动式低能耗建筑示范项目实践案例 (Etudes des projets de maison passive), 2014 26 pages, P12

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