Projet Bioclimatique

Protocole E9-3-L abo AVP Bioclimatique Groupe 22 graphique DEJOUE-ROSPABE Audrey Document - STA DUCAS-BINDA Margaux service communication ensapBx KROLICZAK Samantha avec Andrea Viglino, architecte et enseignant à l’ensapBx Septembre 2011 Janvier 2014

Sommaire Présentation du site Diagnostic du projet initial

Projet modifié et approfondi

Geographie Reglementations Implantation du projet

3 4 5

Dimensionnement et compacité Typologie structurelle Enveloppe et pont thermique Façades Apports solaires

6 8 9 10 11

Objectifs structurels Système de fondations Structure : murs à ossature bois Toiture Enveloppe : sa performance Ouvertures : menuiseries et vitrage Bardage Durabilité Confort thermique : Stratégie chaud/froid Confort thermique : capter Confort thermique : protéger Confort thermique : en fonction des usages Confort thermique : stocker et distribuer Confort thermique : dissiper et rafraichir Confort thermique : conserver et éviter Acoustique Lumières artificielles Equipements et consommation Phyto-épuration Toilettes sèches

12 13 16 17 18 21 22 23 24 25 27 28 30 32 33 34 35 36 38 39

Conclusion : bioclimatique ou non?

Economie de projet

Groupe 22 DEJOUE-ROSPABE Audrey DUCAS-BINDA Margaux KROLICZAK Samantha

40 Coût de conception Coût global sur 30 ans

41 46

2

P résentation

du projet

Le site : ses caractéristiques Lac de Serre-Ponçon - Superficie : 28.2km² - Limite entre les derpartements Hautes Alpes/ Alpes Haute Provence - Altitude entre 722 et 780m - Mise Hors gel des fondation -0.6m - Type de sol : Terre noire (Argovien» inclus, sol marneux avec banes calcaire argileux, calcaire et argile en quantité équivalent à 36 à 65%)

N Vue aérienne

500

Hydrographie

Potentiel eolien à une hauteur de 80m

Plan occupation des sols

Le site permet d’envisager d’utiliser la force hydrolique des affluents du Lac de Serre-Ponçon.

Calculs réalisés avec une cellule de 100m2 L’implantation se trouve sur une zone entre 150 et 100 W/²

L’implantation se fait sur un terrain au bâti diffus

2000

3

P résentation

du projet

Le site : ses réglementations

N 200

400

Carte concomitante vent et pluie

Carte zones sismiques

Zone 3 : Altitude entre 500 et 900m Montagne et Lac

Règlementation Zone moyenne - Pour une maison individuelle neuve:

Petits éléments de couvertures possibles Matériaux

Pente

Ardoise clouée

>200 à 30%

Tuilles crochetés

>200 à 35%

Tuilles à emboitement GM

150 à 60%

Tuilles à emboitement PM

150 à 80%

Tuilles plates

150 à 120%

Feuilles doubles agraphures

35 à 15%

feuilles simples agraphure

>200 à 40%

Bardeaux asphalte

>200 à 30%

plaque nervurée ou ondulée

>200 à 50%

«Le bâtiment comporte au plus un rez-de-chaussée, un étage et un comble, construits sur terre-plein ou sur soussol.

La hauteur « h » du plancher du comble ou de la terrasse, mesurée à partir du plancher du rez-de-chaussée, n’excèdera pas 3,30 m dans le cas d’une construction en rez-de-chaussée, ou 6,60 m dans le cas d’une construction à étages.

Les planchers seront prévus pour des charges d’exploitation inférieures ou égales à 2,5 kN par m2.»

Carte des régions climatiques selon la règlementation thermique 2012 Consommation maximale Cmax = 50(a+b) Zone du projet : H1c a=1.2 Altitude du projet = 780m b=0.1 Cmax = 50(1.2+0.1) = 65kWhEP/m²SHON.an

4

P résentation

du projet

L’implantation du projet

Le barrage en terre du lac de Serre-Ponçon, le plus grand d’Europe, permet de réguler le niveau de l’eau du lac et d’éviter ainsi d’éventuelles crues. On admet, de ce fait, que le risque d’inondation est nul.

Altitude de 780m

N 50

150

5

P résentation

du projet

Le projet Compacité du projet Sp = 216m² V = 216m3

24

268

16

146

146

Shab = 36m² Sp/V = 1 Sp/Shab = 6

Sp = 252m² V = 216m3 z Shab = 72m² Sp/V = 1,16 Sp/Shab = 3.5

Sp = 216m² V = 216m3

100

100

100

100

100

100

100

100

200

200

Shab = 72m² Sp/V = 1 Sp/Shab = 3

Le calcul courant comparant la surface des parois extérieures par le volume intérieur place le projet à 1,16m-1 de compacité, le résultat optimal de ce calcul étant 1. Ce calcul présente l’inconvénient de ne pas prendre en compte la surface de plancher habitable.

Le calcul divisant la surface des parois par la surface de plancher habitable donne un coefficient prenant plus en compte la pratique fonctionnelle du projet. Ce calcul montre que le cube n’est pas une forme au meilleur potentiel, sauf s’il présente deux niveaux habitables et met le projet à 3,5 ce qui est très correct en comparaison avec ce dernier.

816

Plan habité au 1/50

268

16

268

24

N

6

P rĂŠsentation

du projet

Le projet

100

200

100

200

100

100

100

100

Plan habitĂŠ au 1/50

7

D iagnostic

du projet

Structure Plan des fondations au 1/100

Schéma de la structure

Plan de la structure au 1/100 La structure du projet consiste en deux murs porteurs et un portique central, selon une trame de 6 m, en béton coulé et armé. Ils sont ici représentés en rouge. Ils sont prolongés dans la terre et constituent, de ce fait, les semelles filantes.

En vert sont représentées les poutres armées en béton coulé.

Il y en a deux aux extrémités des murs porteurs et elles reprennent les forces exercées en toiture pour les répartir sur les murs porteurs. Elles permettent également de clore le projet en faisant partie des facades.

N

Cette structure demande à couler tous les éléments à différents temps. Cela demande donc beaucoup de temps et d’étapes (coulage, séchage etc.)

Coupes au 1/100

8

D iagnostic

du projet

Structure

Couvertine en zinc Gravier Etanchéité Isolant Dalle en béton coulé Mur en béton coulé Isolant

Liteaux

Pare-vapeur Contre-liteaux Liteaux Bardage

Détail 1 : Coupe de la liaison toiture-enveloppe au 1/200: mise en évidence d’un premier pont thermique

Contre-liteaux

Plinthe

Bardage

Parquet Lambourde Isolant Dalle en béton coulé Isolant Etanchéité Sable Sol reconstitué

1

2

Fondation filante

Détail 2 : Coupe de la liaison enveloppe-plancher au 1/200: mise en évidence d’un second pont thermique Toiture et Casquette

9

D iagnostic

du projet

Les façades

Facade Sud au 1/50 : 3,12 x 12,20 = 38,06 m2

Facade est au 1/50 : 3,12 x 6,20 = 15,34 m2

Baie vitrée 2,64 x 5,76 = 15,20m2 (ouverture) 2,44 x 5,56 = 13,56m2 (vitrage) Baie cuisine 1,74 x 5,76 = 10,02m2 (ouverture) 1,54 x 5,56 = 8,56m2 (vitrage) Pourcentage ouverture sur façade = 66% (25,22m2) Pourcentage vitrage sur façade = 58% (22,12m2)

Facade nord au 1/50 : 3,12 x 12,20 = 38,06 m2

Baie vitrée 1 x 2 = 2 m2 (ouverture) 0,8 x 1,8 = 1,44 m2 (vitrée) Baie chambre 1 x 1,1 = 1,1 m2 (ouverture) 2 0,8 x 0,9 = 0,72 m (vitrée) Pourcentage ouverture sur façade = 16 % (3,1m2) Pourcentage vitrage sur façade = 11 % (2,16m2)

Baie gauche 1,1 x 2,92 = 3,21 m2 (ouverture) 0,9 x 2,72 = 2,44 m2 (vitrée) Baie droite 1,1 x 5,76 = 6,33 (ouverture) 0,9 x 5,56 = 5,00 m2 (vitrée) Pourcentage ouverture sur façade = 25% (9,54m2) Pourcentage vitrage sur façade = 19% (7,44m2)

Facade ouest AU 1/50 : 3,12 x 6,20 = 15,34 m2

Porte 1 x 2 = 2 m2 (ouverture) 0,8 x 1,8 = 1,44 m2 (vitrée) Baie chambre 1 x 1,1 = 1,1 m2 (ouverture) 0,8 x 0,9 = 0,72 m2 (vitrée) Pourcentage ouverture sur façade = 16 % (3,1m2) Pourcentage vitrage sur façade = 3 % (0,72m2)

10

D iagnostic

du projet

L’apport solaire N

Solstice d’hiver- 14h

Plan au 1/100

Coupe AA’ au 1/100

Plan au 1/100

Coupe AA’ au 1/100

La protection solaire actuelle laisse passer les rayons du soleil en hiver, lorsque le soleil est bas, et egalement aux equinoxes ce qui est un bon apport d’energie. En revanche, au solstice d’été, là où le soleil est au plus haut, les rayons solaires ne sont pas bloqués totalement et pénètrent donc dans le sejour, ce qui peut-être à l’origine de surchaufffes.

Equinoxes - 14h

Solstice d’été - 14h A

A’

Plan au 1/100

Coupe AA’ au 1/100

11

P rojet

modifié et approfondi

Structure : les objectifs Le dessin du projet Tout d’abord, nous changeons la forme du projet, plus exactement la forme de la toiture. En effet, la toiture plate n’est pas la meilleure solution pour le contexte. Incliner cette toiture à 35% permet dans cette région de réduire de 17% la charge de neige en hiver.

La structure du projet Nous choisissons également de changer la matérialité du projet pour les éléments structurels émergeants du sol. Nous gardons une inertie thermique avec la dalle coulée et les deux cloisons maçonnées, tout en gardant les murs en ossature bois. Une seule poutre en lamellé-collé reprend les charges au dessus de la grande baie vitrée. Cette dernière a une qualité technique qui lui permet de disparaître à l’ouverture complète pour des qualités architecturales. Outre la poutre, les éléments de la dalle et les semelles coulées, tous les éléments du projet sont manipulables manuellement.

La matérialité du projet Tout le bois utilisé dans le projet est du mélèze coupé et préparé dans la région. Cela permet une réduction du bilan carbone.

L’isolation en bois est importée de Suisse à 327 km.

Nouvelle compacité La compacité du nouveau projet est, certes, moins bonne que le projet initial, mais les choix qui ont été faits sur la forme, changeant le volume, se justifient amplement rendant la maison plus performante qu’elle ne l’était, la compacité devenant un argument en arrière-plan.

12

P rojet

modifié et approfondi

Structure : le système de fondations et le plancher bas

Le système de fondation Les fondations superficielles sont suffisantes pour notre projet de maison à Serre Ponçon. En effet le sol de type « terres noires » (sol marneux composé de calcaire et d’argile en quantités équivalentes allant de 35 à 65% présentant des bancs de calcaires appelés Argoviens) est compatible avec des fondations superficielles comme des semelles filantes, ce que nous avons choisi.

Ainsi, après un premier béton de propreté, les semelles filantes sont coulées à une profondeur de 80 cm, de manière à être hors gel. Le mur de fondation est constitué de trois rangées de parpaing.

Plan des réservations, isolation et parpaings

Planelle

1 2 3 5

Après plusieurs essais, allant du plancher bois au plancher composé de hourdis sur vide sanitaire, nous avons opté pour un plancher en béton. Celui-ci présente plusieurs intérêts. En premier lieu, son inertie. La chaleur accumulée dans la maison est conservée dans ce plancher et restituée ensuite. Dans un second temps, la possibilité de l’isoler par le sol, réduisant d’autant plus les pertes thermiques, tandis que le pont thermique périphérique reste le même, minime. Ensuite, dû à notre situation géographique, l’apport de béton est plus simple que celui de poutrelles qui aurait nécessité plus d’effort. La mise en œuvre en est donc plus simple et moins chère. Le vide sanitaire pour lequel nous avions opté afin de placer les conduits du puits canadien et de la prise à l’air du poêle, n’est en fait pas nécessaire. Une simple réservation isolée dans le plancher permet de faire passer le conduit du poêle. Le plancher repose sur plusieurs types de sol de manière à le stabiliser : le terreplein, un hérisson permettant la mise en forme et du sable sur lequel vient se poser l’isolant, séparés par une rupture de capillarité.

Le béton coulé est mis en place, avec des planelles sur le pourtour, tandis que des ossatures métalliques renforcées tous les 6m relient le plancher aux fondations.

Réserves

4

N

1 : Evier salle de bain 2 : Baignoire 3 : Poêle à bois 4 : évier cuisine 5 : Puit canadien

Plan de la dalle béton 1

2

3

13

P rojet

modifié et approfondi

Structure : le système de fondations et le plancher bas

enduit planelle dalle coulée ferraillage

isolant

étanchéité

polystirène sable hérisson sol reconstitué

étanchéité

‘mise en forme’ parpaing

drain

semelle filante

feraillage

COUPE-DETAIL 1 DU SYSTEME DE FONDATION

0,10

0,50

1

14

P rojet

modifié et approfondi

Structure : le système de fondations et le plancher bas

COUPE-DETAIL 2 DU SYSTEME DE FONDATION

0,10

0,50

1

15

P rojet

modifié et approfondi

Structure : les murs d’ossature bois 636,5

636,5

11 chevrons verticaux

20

7

77

58

11 chevrons verticaux

65

20

fixation par goujon

7 20

136

109

122

122

71

652

672

13 chevrons verticaux

13 chevrons verticaux

102 387 241

N 7 20

20 187

186

900 1273

6 chevrons verticaux

Detail de la jonction entre les mur en ossature bois et la dalle

6 chevrons verticaux

Plan de la structure en bois des murs du projet MOB 1

fixation visse-boulon

Compribande

Nous proposons ici une structure de murs en ossature bois avec un espacement de 58cm entre les chevrons, qui est la dimension des plaques d’isolant, ce qui permet moins de mise en oeuvre, de redécoupe. Cependant nous savons également que le charpentier en charge du projet reprendra ce dessin avec ses calculs de descente de charge.

fixation visse-boulon MOB 2

Detail de la jonction entre les murs en ossature bois

Detail de la jonction entre les murs en ossature bois et la charpente

16

P rojet

modifié et approfondi

Structure : la toiture Detail de la goutière

Detail de la casquette

couvertine tuile

chevron panne isoproof

revêtement en zinc

liteau

pavaflex

Gouttière

pavaplan

Coupe détails 2 de la casquette au 1/100

2

bardage

1

Coupe détails 1 de la goutière au 1/100

17

P rojet

modifié et approfondi

Enveloppe : sa performance

N Schéma enveloppe : pare-air

Schéma enveloppe : pare-pluie

1

2

3

18 Schéma enveloppe : pare-vapeur

P rojet

modifié et approfondi

Enveloppe : sa performance Mise en oeuvre

Isolation : Panneaux semi-rigides de fibre de bois L’ilsolation des murs est composée de 3 couches de panneaux en fibre de bois.

Chacune a des propriétés qui lui sont propres selon son emplacement dans la composition des murs. Le pare-vapeur est constitué de panneaux de PAVAPLAN 3-F de 8mm pour sa résistance à la diffusion de vapeur de 60. C’est également une isolation dont la rigidité permet de faire contreventement de la structure du mur.

Nous trouvons ensuite, le Pavaflex, également en fibre de bois et d’une épaisseur de 20cm qui se glisse entre la structure du mur en ossature bois dont l’espacement correspond à la dimension d’un panneau d’isolant pour une économie de mise en oeuvre et de matériaux. Cela évite le redécoupage des plaques qui favorise la perte de chute de matériaux et de temps. Au côté extérieur, nous retrouvons une couche d’isolation de 6cm. Nous remarquons qu’il n’y a pas de pare-pluie ajouté entre l’isolation et le vide derrière le bardage horizontal en mélèze car en effet, cet isolant a déjà les propriétés d’un pare-pluie.

A l’origine, nous avions opté pour un isolant intérieur entre le BA13 et le Pavaplan, le Pavatherm (voir schéma). Nous obtenions un très bon résultat de Umur :

22 30 60

200

8 40 13

BA 13 Structure en oméga Pavaplan -3F 8mm

Dimension : 2000x2800 mm Poids : 6.4 kg/m² Chants : droit Densité : 800 kg/m3 Condutivité thermique . 0.10 W/mK Classe comportement au feu : EN 3806 - D, -s1,d0 Coefficient réistance à la diffusion de vapeur : 60 Composition: Bois résineux (98.9%), résine de phénol (0.6%), Paraffine (0.5%)

Pavaflex 20cm

Dimension : 600x1350 mm Poids : 11.03 kg/m² Chants : droit Densité : 55 kg/m3 Condutivité thermique . 0.038 W/mK Classe comportement au feu : EN 13501-1 - E Coefficient réistance à la diffusion de vapeur : 5 Composition: Bois résineux (97.5%), colle dispersion PVAc (1.5%), Paraffine (1%)

Puis, nous avons fait un essai sans Pavatherm:

Isoproof 6cm

Dimension : 250x60 mm Chants : feuillure en V Densité : 240 kg/m3 Condutivité thermique . 0.047 W/mK Classe comportement au feu : EN 13501-1 - E - 4.3 Coefficient réistance à la diffusion de vapeur : 5 Composition: Bois résineux (91.8%), latex (5%) paraffine (1.2%) colle blanche (2%)

Vide Bardage en mélèze Pour des raisons économiques, et étant donné que le Umur sans Pavatherm traduit un mur très performant, nous avons décidé de l’enlever

19

P rojet

modifiĂŠ et approfondi

Enveloppe : sa performance

Coupe longitudinale au 1/50

20

P rojet

modifié et approfondi

Enveloppe : sa performance Menuiseries :

Par parti architectural, la baie vitrée est choisie en galandage de manière à ce qu’elle soit complètement effacée lorsque tous les vantaux sont ouverts.

Les menuiseries sont faites sur mesure et en aluminium. bardage horizontal

Axonométrie de l’assemblage des vantaux

simple lattage IsoProof 60 mm PavaFlex 200 mm

Vitrage (4mm)

double chevrons

Gaz argon (12mm)

triple vitrage

A

A’

Le triple vitrage 4-12-4-12-4

encadrement aluminium

On choisit du triple vitrage avec lames d’argon (4-12-4-12-4) pour ses qualités thermiques. Le coefficient de transmission thermique est égal à 0,8 W/m2.K, contre 1,1 à 1,2 W/m2.K pour les meilleurs doubles vitrages à isolation renforcée. Ce vitrage présente néanmoins des inconvénients. En effet, son facteur solaire g et son coefficient de transmission lumineuse Tl sont abaissés par rapport au double vitrage

Rail 43 mm

N

PavaPlan 8 mm

Coupe au 1/20 de la baie vitrée

BA 13

coulissante

Plan au 1/10 de la fenêtre de la

Coupe AA’ au 1/10 de la fenêtre

façade ouest

de la façade ouest

Plan de la baie vitrée coulissante et de ses vantaux au 1/20

21

P rojet

modifié et approfondi

Bardage extérieur Le mélèze

Les entreprises locales

Nous avons choisi d’utiliser le mélèze pour l’ensemble des composants bois de la maison, car cet arbre est produit localement. Cette essence, dont la teinte va de rouge clair à rouge foncée, est résistante et rigide avec une densité de 0,56 à 0,70. Elle est principalement utilisée dans l’agencement intérieur, l’ameublement, le bardage et les menuiseries extérieures.

Nous l’utilisons également pour la structure générale de la maison. Même si le mélèze n’est pas fréquemment utilisé dans cette fonction, des entreprises locales ont l’habitude de le travailler, et proposent des structures de ce type.

1) Scierie Davin 70 rue du Quartz 05120 L’Argentière la béside à 35,6 km 2) Chalet Chabrand La visite 05600 Ceillac à 37,6 km 3) Charpentier Marchi La visite 05600 Ceillac à 37,6 km

Choisi classe 4 et purgé d’aubier, le mélèze est un excellent bardage extérieur que l’on a pas besoin de traiter. C’est donc un matériau durable.

22

P rojet

modifié et approfondi

Durabilité Les facteurs de dégradation L’humidité

La Végétation Une végétation envahissante constitue des risques : - de détérioration des fondations suite à un développement non maîtrisé des système racinaires, - d’humidification répétée, voire permanente, des parois extérieures, conduisant au développement de champignons, de moisissure, voire de pourriture si l’humidité se concentre sur des éléments en bois, - de propagation des flammes vers l’habitation en cas d’incendie de forêt, - de chutes d’arbres ou de branches sur la maison, - de manque de lumière à l’intérieur de la maison.

Un entretien courant d’élagage des arbustes permet de contrôler leur développement. Il est préférable d’implanter les arbres à une distance de 10 mètres de la maison, et les arbustes à 2 mètres des murs d’enceinte.

L’humidification des parties bois par contact direct avec le sol peut rapidement dégrader ces éléments. Aussi il convient, si les bois ne sont pas traités ou ne correspondent pas aux classes le permettant, de veiller à ce que toute pièce de bois de la construction soit positionnée à au moins 20cm au dessus du niveau du sol.

Notre solution : bardage bois limité à 20 cm du sol, et bois de la terrasse spécifiquement choisi pour ces caractéristiques de résistance à l’eau.

La notion de confinement, dûe à une trop forte humidité sur l’ensemble des parois de la maison, provient de la condensation d’une atmosphère saturée en eau.

Une bonne ventilation évite ce phénomène.

Notre solution : contrôle de la ventilation avec l’installation d’une VMC double flux.

Les infiltrations d’eau dans les parois verticales, se diagnostiquant par des parements intérieurs humidifiés ou auréolés, ou par une étanchéité à l’air défaillante, sont rarement localisées en parties courantes de façades, mais au droit de points singuliers, notamment en périphérie des menuiseries.

Notre solution : une implantation de la maison Notre solution : une enveloppe complète d’étanchéité à à une distance nécessaire de la végétation l’eau grâce au pare-pluie/isolant Isoproof. existante sur le site.

Les intemperies Le bardage extérieur en mélèze peut présenter des traces de coulures en exposition Sud-Ouest, dû à la résine du bois.

Notre solution : la mise en œuvre d’un bois préalablement séché par air chaud à 60-70°C pendant 4 heures. N’étant pas teinté ou vernis, le bardage en mélèze va, au fil du temps, se patiner en grisant avec des reflets argentés. Seul un traitement anti-mousse est effectué tous les dix ans.

Le plancher extérieur de la terrasse étant exposé aux intempéries, peut subir plusieurs types de dégradations : - L’évolution de l’aspect esthétique est normale sous l’effet du soleil.

- Les lames peuvent devenir glissante si moisissures, poussières et encrassements ne sont pas régulièrement nettoyés et en cas de givre - Des déformations, des tassements peuvent apparaître.

Notre solution : les lames extérieures présentent un rainurage permettant de limiter le glissement ; il convient de remplacer les lames de bois en cas d’importantes déformations.

Le poids des équipements

L’usage de certains équipements lourd peut endommager les planchers bois ou le revêtement de sol, en causant des déformations du plancher, ou des poinçonnements du panneau d’assise du revêtement.

Notre solution : renforcement du plan horizontale aux endroits stratégiques (lit, poêle... )

23

P rojet

modifié et approfondi

Confort thermique : les objectifs

La stratégie du chaud/froid

Capter Developper une stratégie solaire en elaborant un rapport entre les surface vitrée des façades et leurs orientations.

Stocker Creer de l’inertie thermique interieure au sein du projet.

Redistribuer Gerer une ventilation naturelle et artificielle permettant une circulation de l’air à l’intérieur

Conserver

Proteger Diminuer les entrées solaires par les ouvertures

Dissiper Extraire l’air chaud rentrer ou produit.

Rafraichir Apporter des dispositifs refroidissant tel que le puit provençal

Eviter

Travailler une isolation performante et eviter les ponts thermiques.

24

P rojet

modifié et approfondi

Confort thermique : capter

Vue perspective des façades nord-est Nous travaillons le pourcentage d’ouverture des facades selon leur orientation afin d’établir une stratégie solaire efficace. Au sud, nous trouvons une baie vitrée coulissante prenant une grande part de la façade faisant pénétrer le soleil dans les pièces de jour telles que la cuisine et le salon. Les façades Est et Ouest offrent des ouvertures qui permettent de faire pénétrer le soleil le matin dans la salle à manger et et le soir dans la chambre. Au nord nous limitons les ouvertures qui sont principalement placées pour donner une vue, et une aération.

Vue perspective des façades sud-ouest

Etude des apports solaires au solstice d’hiver

N

9h

14h

17h

En hiver, lorsque les apports solaires jouent un rôle important dans la thermique. Ici, les larges ouvertures de la façade sud permettent aux rayons du soleil d’entrer amplement toute la journée dans la maison.

25

P rojet

modifié et approfondi

Confort thermique : Capter

Facade Sud au 1/100

Facade Est au 1/100

Surface de façade : 51,8 m² Surface vitrée : 28,56 Surface de bardage : 22,37m2

Surface de façade : 25,07m2 Surface vitrée : 1,21 m2 Surface de bardage : 23,17m2

Pourcentage de surface vitrée sur la facade : 55,14 %

Pourcentage de surface vitrée sur la facade : 4,83%

Facade Nord au 1/100 Surface de façade : 22,63 m² Surface vitrée : 0,98 m² Surface de bardage : 22,13m2

Pourcentage de surface vitrée sur la facade : 4,33%

Facade Ouest au 1/100 Surface de façade : 25,07 m2 Surface vitrée : 1,21 m2 Surface de bardage : 23,17m2

Pourcentage de surface vitrée sur la facade : 4,83%

Stratégie solaire La façade sud est un des éléments les plus importants à prendre en compte dans la stratégie solaire.

Largement vitrée (49,8%), elle est protégée par une casquette fixe. La dimension de la casquette permet de laisser passer les rayons du soleil en hiver (là où le soleil est le plus bas) afin d’emmagasiner de la chaleur. Mais elle bloque les rayons d’été (là où le soleil est le plus haut) évitant ainsi les surchauffes. La façade nord, qui n’est jamais exposée aux rayons, est elle peu ouverte (5,7%) pour limiter les déperditions thermiques.

26

P rojet

modifié et approfondi

Confort thermique : Protéger La caquette tel que dessinée ne suffit pas à protéger des rayons l’été.

Schéma des incidences solaires au solstice d’été et au solstice d’hiver

La caquette tel que dessinée Avec les mêmes hauteursdes ne suffit pas à protéger sous plafond rayons l’été.et dimensions de baies, il faudrait qu’elle mesure 1,40m.

Le dessin de la casquette permet par son inclinaison de laisser pénétrer les rayons solaires l’hiver dans leur totalité. Au fur et à mesure que le soleil monte à l’approche de l’été les rayons pénètrent de moins en moins, jusqu’à être totalement bloqués.

68°33 22 juin, 12h solaire 21°26 21 decembre, 12h solaire

Avec les mêmes hauteurs Sisous le brise soleiletétait incliné, plafond dimensions avec un angle de 10°,qu’elle il dede baies, il faudrait vrait mesurer 1,42m pour mesure 1,40m. protéger entièrement des rayons solaires l’été.

Si le brise soleil était incliné, Avec avecun unangle anglede de12°, 10°,ilildevra demesurer 1,43m.1,42m pour vrait mesurer protéger entièrement des rayons solaires l’été.

Ce dessin de la casquette d’optimiser la stratégie solaire.

permet

Avec un angle de 12°, il devra Si l’on fait une toiture à 12° mesurer 1,43m. se prolongeant en brise soleil, la hauteur du mur sud étant plus grande, le débord devra être de 1,67m.

Si l’on fait une toiture à 12° se prolongeant en brise soleil, la hauteur du mur sud étant plus grande, le débord devra être de 1,67m.

Etude des apports solaires au solstice d’été

N

11h

14h

17h

27

P rojet

modifiĂŠ et approfondi

Confort thermique : en fonction des usages 12,9 0,79

5,40

0,79

4,26

3,18

1,49

2,88

4,27

1,06

1,49

1,69

3,35

0,79

6,94

0,75

1,28

2,62

9,50

0,84

1,18

1,00

12,10

N

2,00 plan habitĂŠ au

8,90

1/50

2,00

28

P rojet

modifiĂŠ et approfondi

Confort thermique : en fonction des usages

1,22 0,69

6

10,5

5,36

6,33 3,45

1,92

1,21

6,05 9,90

Coupe habitĂŠe au 1/50

29

P rojet

modifié et approfondi

Confort thermique : Stocker et redistribuer

N

Diffusion directe du poêle à bois

Inertie thermique des cloisons maçonnées en plan

Circulation de l’air entre les pièces

Diffusion directe de la chaleur par le poele Inertie thermique des cloisons maçonnées en coupe

Diffusion par inertie stockée dans la dalle béton

Circulation de l’air au dessus des cloisons

Inertie thermique du projet

Aeration du projet

Lors de la conception de ce projet, nous voulions un maximum d’éléments construits en bois. Cependant pour des questions de qualité thermiques, nous avons placé des éléments de maçonnerie afin de travailler une inertie thermique. Pour cela les deux cloisons principales séparant les espaces sont en maconnerie. Ce sont deux cloisons constituées d’éléments manipulables à la main. Ces cloisons permettent une diffusion de chaleur continue dans la chambre, la salle de bain ainsi que les toilettes.

La dalle est également en béton et permet une diffusion homogène de la chaleur.

Le principe de circulation entre les pièces mis en place dans ce projet, permet une grande circulation de l’air et de la chaleur. Cela est completé également par des cloisons qui n’atteignent pas le faux plafond.

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P rojet

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Confort thermique : Stocker et redistribuer Système de chauffage utilisé pour l’inertie thermique intérieur du projet : Le poêle à bois Les avantages D’une part, ils sont économiques. En effet, le prix du bois est relativement stable, contrairement à celui du fioul et celui du gaz. Ainsi, le label Flamme verte a effectué une comparaison du prix d’achat des énergies (pour le particulier) en centimes d’euros par kWh. Alors que le coût d’un kWh produit par du fioul domestique revient à 0,068 €, et celui d’un kWh produit par le gaz naturel revient à 0,051 € ; le prix d’un kWh produit par le bois n’est que de 0,026 €.

D’autre part, ils sont nettement meilleurs pour l’environnement, puisqu’ils utilisent une énergie naturelle et renouvelable. En outre, le niveau des émissions polluantes est bien inférieur à celui des modes de chauffage classiques.

On considère le bois comme une énergie neutre, puisque la quantité de CO2 émise lors de sa combustion est la même que celle qu’il a stockée pendant toute sa croissance.

Par ailleurs, les poêles à bois sont particulièrement simples à installer, puisqu’il suffit qu’ils soient raccordés à un conduit d’évacuation. Toutefois, il est indispensable que la pose de l’appareil soit effectuée par un professionnel, afin de pouvoir utiliser l’appareil en toute sécurité, et de pouvoir bénéficier du crédit d’impôt.

Détail du poêle à bois et son accroche au 1/200

Modèle du poêle à bois Modèle : Roller Marque : Edilkamin Matériau : acier gris Largeur : 51 cm Profondeur : 51 cm Hauteur : 125 cm Ouverture foyer (LxPxh) : Ø 30x39 Puissance (kW) : 3/6 Rendement : 81,95% Consommation combustible (bois) : 1k/h Sortie fumée : Ø 15cm Prise d’air : Ø 16cm Poids : 177 kg Vol. chauffant : 155m3 Prix : 3040€

Les poêles à bois sont également plus performants - leur rendement est de 60% à 80%, en moyenne - que les cheminées à foyer ouvert, dont le rendement n’excède pas 20%. En effet, avec les poêles à bois, la combustion est rapide et la température de la pièce augmente en peu de temps.

Consommation du poêle à bois Compte tenus du petit volume de la maison, son isolation et inertie thermique de qualité, nous avons estimé le besoin d’utilisation du poêle faible. La chaleur produite sera en grande partie conservée dans l’espace intérieur. Peu sera perdu, car les ponts thermiques de la construction sont réduits. Nous estimons donc l’usage à 1h en été et 4h en hiver. Nous pouvons donc faire une moyenne d’utilisation de 2.5h/j. Nous avons donc une consommation annuelle de combustible de 912.5 kg en moyenne.

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P rojet

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Confort thermique : Dissiper et raffraichir Puit provençal / Puit canadien

Le puit canadien, appelé aussi puits provençal, est un système géothermique dit de surface.

Ce système sert surtout de climatisation naturelle. Il est basé sur le simple constat que la température du sol à 1 mètre 60 de profondeur est plus élevée que la température ambiante en hiver, et plus basse en été.

Le principe est d’utiliser l’inertie thermique du sol pour pré-traiter l’air ventilant des bâtiments. L’air ainsi obtenu est «meilleur», plus chaud en hiver et plus froid en été. La température du sol à 2 m de profondeur est d’environ 15° en été et 5° l’hiver (peut sensiblement varier en fonction du climat).

La mise en oeuvre

Plan du puit canadien et de la VMC double flux

Moyennes des températures annuelles par mois en 2010 à Embrun

circuit d’air neuf circuit d’air vicié moteur de la VMC

Faire circuler l’air dans un tuyau enterré à environ deux mètres de profondeur (plus c’est profond, plus on se rapproche d’une température constante de 10°C (cf. Graphique)). Le flux est facilement maintenu grâce à un ventilateur. Les tuyaux ne doivent pas être d’un diamètre trop important afin de faciliter les échanges thermiques (+/- quinze centimètres de diamètre). Les tuyaux sont inclinés sur une pente à 2% et le les condensat sont traité par infiltration dans le sol

L’investissement de la mise en place d’un puit canadien est justifiée dans des lieux où il y a de gros écarts entre la témparture extérieure et celle que l’on veut conserver à l’intérieur. A Embrun, ville où est situé le Lac de Serre-Ponçon, les hivers sont froids (jusqu’à -2,8°C en moyenne). Même si les étés ne sont pas très chauds (jusqu’à 27,3°C en moyenne), la mise en place du puit canadien est légitime.

Consomation annuel de ce dispositif

L’utilisation du puit canadien doit se faire dans une pensée globale de la ventilation de la maison. Il est couplé avec une VMC double flux.

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P rojet

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Confort thermique : Conserver et éviter

L’isolation formant une enveloppe englobant le batiment, les ponts thermiques sont minimes. Les endroits où le Pavaflex et l’Isoproof ne sont pas en contact sont au niveaux de la poutre, des pannes et des chevrons. Mais ces sections ont l’avantage de profiter de la faible conductivite du bois, évitant les transferts de température.

Le seul pont thermique réel, est au niveaux des fondations. Il est certes sur toute la périphèrie de la maison, mais se trouve à ‡ 80cm de profondeur, profitant donc de l’inertie de la terre. Les ouvertures sont traitées avec des matériaux évitant les échanges thermiques (menuiseries performantes, triples vitrage avec argon, porte performante...).

Mise en évidence d’un pont thermique sur les fondations : détail au 1/50 0,10

0,50

1

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P rojet

modifié et approfondi

Confort acoustique

La maison se situe dans un environnement avec peu de maisons aux alentours. De ce fait, le risque de nuisances sonores liées aux voisins est très faible.

En revanche, une voie ferrée se trouve à proximitée de la maison (52m).

Le bruit généré par le traffic ferroviaire est un bruit dit «extérieur aérien» , un bruit routier. Il est d’environ 98 dB. C’est une source linéaire donc le niveau sonore décroit de 3 dB à chaque fois que la distance double (voir schéma ci-contre).

La présence de végétation abondante entre la maison et la voie ferrée permet de faire un masque acoustique et d’accélèrer la décroissance sonore.

Par rapport au confort acoustique à l’intérieur de la maison, étant conçue pour deux personnes, on insinue qu’il y ait peu de chances qu’il existe des nuisances sonores entre les usagers et que si elles existaient, elles pourraient se régler par consensus.

Décroissance acoustique lors du passage d’un train Masque végétal

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P rojet

modifié et approfondi

la lumière : l’apport des lumières artificielles

Eclairage artificiel des espaces servis

Eclairage artificiel des espaces servants

Plan electrique des prises et spots Les ampoules sont livrées avec le projet. Le fonctionnement de tous les éclairages nécessite 19 ampoules au total (19 x 8€ = 152€).

En été, on estime que l’on a besoin d’environ 4h d’éclairage artificiel par jour (de 20h à 00h) En hiver, on estime environ 9h30 d’éclairage par jour (6h-9h et 17h30-00h). Ce qui fait une moyenne de 6h45/jour sur l’année. Si on compte qu’environ 3 ampoules sont allumées en même temps, on arrive à une moyenne de 3 x 6,75 = 20,25h d’éclairage artificiel/jour.

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P rojet

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Equipements et Consommation

Electroménagers et Equipements domestiques

Consommation éléctrique EDF - option de base EDF - option heures creuses

Consommation d’eau 0,121 euros 0,118 euros

Réfigérateur / Congélateur 500€

Un réfrigérateur combiné de 290 litres classe A++ qui consomme 213kwh par an à 0,121 euros par heure coûte 26 euros par an soit 780€ sur 30 ans.

Lave-linge 300€

Pour un couple sans enfants, la moyenne est de 3 machines par semaines, donc environ 156 machines par an. Dans ce cas, le lave linge A++, va consommer 156/220*193kWH*0.121€ soit 16,56€ par an ou 496,8€ sur 30 ans.

Four 250€

En supposant qu’un four est utilisé 1,5h par semaine avec une consomation de 162 kWh soit 1.5*162*48*0.121 = 5,808 euros pas an soit 174€ sur 30 ans.

Cafetière 50€

Utilisée 5 mn par jour, cela donne une consommation annuelle de 41,4 kWh, nous avons un coût annuel 5 euros soit 150€ sur 30 ans.

Téléviseur LCD 300€

Avec une utilisation 5h30 par jour, nous arrivons à une consommation annuelle de 145 kWh soit un coût annuel de 17€ an. Et sur 30 ans, 510€

Ordinateur 800€

Avec une utilisation moyenne de 4 h par jour, donc une consommation annuelle de77,7 KWH nous arrivons à un coût de 18.8 euros par an soit 564€ sur 30 ans.

Ampoule basse consommation 8€

Pour chaque ampoule allumée : pendant 1h avec une consommation annuelle de 25,6 kWh, cela vaut 0.6euros par an. Comme vu précédemment, si l’on estime une moyenne d’éclairage artificiel de 2O,25h/jour alors le coût annuel est d’environ 12,15€ soit 364,5€ sur 30 ans.

Douche

= 3039,30€ sur 30 ans

Litre d’eau au robinet

0.34 centimes d’euros

Un lave linge de type A++ consomme 7.4 litre d’eau par kg de linge. Une machine de 5 Kilos qui tourne 156 fois par an consomme donc sur l’année : 7.4*5*156 = 5772 L, soit 19,63€. Et sur 30 ans, 588,9€

En considérant qu’une douche utilise en moyenne 50L d’eau, à une douche par jour et par personne, donc 50*2*365 = 36500L/an donc à un coût de 124.1€ soit 3723€ sur 30 ans. = 4311,90 € sur 30 ans

Dans cette simulation, on a pris en compte des équipements de classe A++. On insinue que les propritaires se rééquipent entièrement avec un matériel de bonne qualité dès leur arrivée dans les locaux. Nous sommes, en revanche, conscients que dans la réalité il se peut que les propriétaires qui emménagent apportent avec eux certains de leurs anciens équipements, pas forcément aussi performants.

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P rojet

modifié et approfondi

Equipements et Consommation

C’est une bon résultat car pour un projet bioclimatique, il est conseillé de ne pas dépasser 18 kWh/a

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P rojet

modifié et approfondi

Phyto-épuration Les besoins

Le système

Le projet a pour but de diminuer son impacte sur l’environnement. Nous nous interessons donc aux rejets effectuée par une utilisation de l’habitation, notament pour les eaux usées, les eaux vannes n’existant pas puisque que s’est un système de toilette sèches.

Il s’agit donc de traiter les eaux de cuisines et de salle de bains uniquement. Les rejets d’excréments représentant 50% de la pollution domestique, le bassin de phytofiltration peut être simplifié.

Les avantages

La proximité d’un afluant du lac permet un système de canalisation réduit.

Ses performances épuratoires sont excellentes et durables, à condition toutefois d’employer des savons et des produits de nettoyage biodégradables. Elle peut être implantée sur tous les terrains, quelle que soit la pente et la nature du sol, car les bassins sont étanches ; de ce fait, l’effluent n’est pas en contact avec le sol. Elle s’intègre harmonieusement dans votre jardin.

Pédagogique, elle nous réserve la possibilité d’observer l’évolution de l’effluent au fur et à mesure qu’il traverse les bassins et nous responsabilise par rapport à nos rejets. De plus, il n’y a pas de mauvaises odeurs. Et aucun risque de noyade pour les jeunes enfants, car le niveau d’eau est inférieur à celui du substrat dans les bassins, ce qui par ailleurs empêche le développement des moustiques.

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Les plantes utilisées

On supprime la fosse au profit d’un filtre planté à écoulement vertical de roseaux.

Les matières sont retenues en surface du filtre, tandis que les eaux percolent verticalement au travers du filtre. Dans ce cas il n’y a ni fosse ni bac dégraisseur.

Ce type de filtre effectue le traitement primaire avec la filtration, et le traitement secondaire (appelé également traitement biologique aérobie) avec cultures de micro-organismes fixés sur les granulats.

Il n’y a pas de production de boue mais un compost se forme en surface car la dégradation des matières organiques se déroule en présence d’oxygène. Le compost doit être retiré environ tous les 10 ans, utilisable au jardin d’ornement. Il n’y a pas d’odeur. Le filtre vertical est cloisonné en 2 parties, un seul côté est alimenté à la fois, d’où une manoeuvre 1 fois par semaine pour changer de côté.

Nous n’avons cependant pas trouvé de solutions pour l’hiver et l’éventuel gel de l’eau

Massette

Roseau

Scirpe

Nenuphar

Myriophylle

Iris

Jacinthe d’eau

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P rojet

modifié et approfondi

Toilettes sèches Les avantages Peu onéreux Facile à mettre en œuvre Respectueux de l’environnement (ne pollue pas les cours d’eau) Permet la création d’un humus riche pour le potager ou le jardin Mobile, n’a besoin d’aucun raccordement (eau, égouts, électricité) Pas de toilettes bouchées Économie d’eau : Les toilettes sèches comme alternative à la chasse d’eau évitent le gaspillage de trois à douze litres d’eau potable à chaque utilisation.

Respect du cycle de l’eau : Les selles se dégradent mal dans l’eau.

Bactéries et substances chimiques que nous rejetons nécessitent un traitement plus long pour être aussi inoffensives que l’eau grise (eau de lavage). Donc la chasse d’eau des WC augmente considérablement la charge des stations d’épuration en volume et en puissance. Dans le cas d’un traitement par bassins plantés (lagunage) des eaux grises, l’usage de toilettes sèches permet de diminuer le nombre de bassins successifs et de simplifier le traitement, le rendant accessible aux maisons individuelles.

La constitution d’une ressource naturelle

Le système

Cet équipement construit sur place en bois (avec un bac en fer) possède une réserve de copeaux de bois sur le côté permettant le versement par une pelle après chaque utilisation.

Nous utilisons un système à décomposage discontinu. Cela signifie que le compost présant dans le petit bac sous les toilettes doit être vidé manuellement dans un plus grand bac prévus à l’extérieu.

Soit sous la forme d’un amendement organique de qualité à partir des déjections permettant de restituer à la terre les éléments qu’on en a retirés. Ceux qui cultivent un jardin trouvent directement une utilisation à leur compost, sinon un voisin jardinier ou cultivateur pourra en tirer parti.

Pallier des problèmes d’épidémies (problème très important dans les pays en voie de développement où les populations utilisent des latrines qui contaminent les nappes phréatiques).

Réduction des problèmes d’eutrophisation : éliminés par des toilettes à eau traditionnelles, les selles et urines libèrent des quantités importantes d’azote de phosphore dans l’eau, participant ainsi de manière sensible à la dégradation des écosystèmes aquatiques.

Réduction des pertes de phosphore pour les écosystèmes : une partie du phosphore évacué par les eaux finit par sédimenter et devient inaccessible aux êtres vivants, ces pertes ne sont pas compensées par la production minière : le cycle du phosphore est ouvert. Les toilettes sèches contribuent ainsi à limiter la raréfaction du phosphore dans la biosphère.

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Conclusion :

bioclimatique ou non?

Certification et normes

Nous

arrivons à un très bon résultat de

12 kWh/(m2a)

de besoin de chaleur de chauffage annuel et à

primaire, ce qui confère au projet la certification de maison bioclimatique.

89 kWh/(m2a)

de besoin d’énergie

Etant bien en dessous de la norme maximale de la certification, on aurait pu, pour restreindre également les coûts économiques, choisir des équipements moins performants (par exemple un double vitrage au lieu du triple vitrage, une VMC simple flux au lieu de la VMC double flux + puit canadien...)

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ECONOMIE DE PROJET Coรปt de construction

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ECONOMIE DE PROJET Coรปt de construction

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ECONOMIE DE PROJET Coรปt de construction

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ECONOMIE DE PROJET Coรปt de construction

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ECONOMIE DE PROJET Coรปt de construction

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ECONOMIE DE PROJET Coût global sur 30 ans SALAIRES 43% 96 406 €

MATÉRIAUX

32%

71 752,92 € (calculé précédemment)

MATÉRIEL

TRANSPORT

4% 8968 €

3% 6726 €

ENERGIE 3% 6726 €

FRAIS DIVERS 15% 33 630 €

Coût total de constructionr= 224 208, 92 € Coût de conception = 10% coût construction = 22 420, 89 € Coût d’entretien = 5 062,20€ Coût de consommation = 7 351,20€ COUT GLOBAL SUR 30 ANS : 259 043, 21 €

Coût moyen de consommation d’éléctricité sur 30 ans Coût moyen de consommation d’eau sur 30 ans TOTAL CONSOMMATION

3 039,30 € 4 311,90 € 7 351,20 €

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