L’étanchéité à l’air en maison passive

Pour labelliser une maison au niveau PassivHaus comme dans notre cas, un des pré-requis le plus difficile à atteindre est le niveau très exigent d’étanchéité à l’air du bâtiment demandé. Mais avant d’expliquer comment on peut atteindre ce niveau et comment on peut le mesurer, commençons par nous demander pourquoi ce point là est-il si important ?

La première des choses qui vient à l’esprit est que pour avoir un besoin de chauffage très bas, il est nécessaire d’éviter l’entrée du froid venant de l’extérieur. Les maisons passives doivent donc non seulement être performantes au niveau de l’isolation thermique des parois en contact avec l’extérieur (c’est ce que l’on a vu avec l’isolation par l’extérieur) mais également être performantes sur leur étanchéité à l’air vis-à-vis de l’extérieur pour éviter l’entrée d’air froid parasite à l’intérieur de la maison qu’il serait alors nécessaire de chauffer.

Ce point là est d’autant plus important qu’en maison passive, le renouvellement d’air à l’intérieur de l’habitation est obligatoirement assuré par une ventilation Double flux dont l’intérêt est de récupérer les calories de l’air intérieur vicié pour préchauffer l’air extérieur neuf insufflé dans la maison par le système. On comprend bien que s’il existe des fuites d’air parasites, l’air entrant par ces faiblesses sera de l’air froid impossible à préchauffer puisque non contrôlé par le système de ventilation, et, l’efficacité de la Double flux s’en trouvera fortement dégradée.

Par ailleurs, en dehors du problème purement thermique de l’air froid parasite, un autre problème peut également se produire si l’enveloppe du bâtiment n’est pas étanche à l’air de manière uniforme. En effet, la moindre fuite correspond à un point de passage d’air froid qui peut générer un point froid particulier dans lequel viendra se concentrer l’air intérieur chargé en vapeur d’eau. A ces endroits, les conditions pour voir apparaitre des phénomènes de condensation seront alors réunies et l’on pourra voir apparaitre des moisissures voire une dégradation de l’isolant ou du bâti.

Tout ceci explique pourquoi un excellent niveau d’étanchéité à l’air est indispensable dans les maisons passives !!!!!

Et pour atteindre cet objectif, seules une bonne conception et surtout, une excellente coordination des différents corps de métier intervenant sur le chantier sont efficaces. En effet, pour atteindre un tel objectif d’étanchéité à l’air, il faut être capable de traiter avec minutie tous les points faibles de l’étanchéité permettant d’obtenir une barrière d’étanchéité parfaite comme illustré sur les schémas ci-dessous :

Localisation des fuites d'air potentielles dans une maison	Limite de la barrière d'étanchéité dans une maison et détails de points faibles

Une fois tous les points traités, on passe alors au test d’étanchéité à l’air capable de mesurer le niveau de fuites d’air de l’enveloppe. Un test dit « intermédiaire »se fait généralement avant le second œuvre pour permettre à l’entreprise de corriger facilement les éventuels défauts détectés.

Ce test est effectué à l’aide d’une fausse porte placée en général au niveau de l’encadrement de la porte d’entrée et munie d’un ventilateur capable de mettre en dépression la maison de manière à forcer le passage de l’air extérieur par les fuites et d’un mesurer le débit. On parle du test de la « porte soufflante » (voir photo ci-contre).

La détection des fuites d’air se fait à l’aide de fumigène ou, en période hivernale, à l’aide d’une caméra infrarouge comme illustré sur la photo ci-dessous dans le cas d'une menuiserie non étanche au niveau du dormant :
La mesure dans le cas d’une labellisation de maison passive se fait sous 50 Pa (soit environ 35 km/h de vent sur chaque façade) et doit, pour être conforme au label, être inférieure ou égale à 0,6 vol/h, le volume étant celui de la partie chauffée de la maison. A titre de comparaison, pour la labellisation BBC Effinergie (maison basse consommation à la française), le niveau d’exigence est de l’ordre de 4 fois moins performant (2,5 vol/h environ).

Et comme vous l’avez vu dans l’article précédent, le résultat du test intermédiaire dans notre cas est tout simplement époustouflant pour une première avec seulement 0,13 vol/h !

Il ne reste plus qu’à faire encore mieux au test final !

Pourquoi une isolation des murs par l'extérieur ?

Comme nous le savons déjà, pour atteindre les objectifs de consommation énergétique très bas des maisons passives, une très bonne isolation est absolument indispensable.

Les maisons passives sont des réalisations exemplaires d'isolation thermique réussie et efficace. Ce sont des maisons "chaudement habillées".
Grâce à une isolation par l’extérieur, on enferme la maison dans une enveloppe isolante qui ne présente pas de discontinuité entre les différentes parties de la structure ( plancher bas, murs, toitures) et donc, pas de ponts thermiques. C’est comme une doudoune avec le moins de couture possible !

Pour atteindre les performances demandées en maison passive, l’isolation par l’extérieur permet de diminuer au maximum les ponts thermiques et donc les pertes thermiques mais aussi, elle offre un confort et une durabilité plus importante du bâti.

Comment ?

L’isolation par l’extérieur permet de :

• supprimer les pertes thermiques dues aux ponts thermiques (continuité de l'isolant) ;
• conserver l’inertie du fait de la présence de l'isolant côté extérieur rendant possible le stockage des calories dans la maçonnerie intérieure ;
• supprimer les risques de condensation au niveau des ponts thermiques engendrés par la diminution localisée de la température de surface côté intérieur ;
• supprimer les risques de condensation à la jonction "isolant/mur extérieur" du fait de l’homogénéité de la température dans la paroi ;
• supprimer les risques de fissuration dans la maçonnerie protégée par l’isolant extérieur du froid.

Les schémas ci-dessous illustrent les propos précédents :

Pont thermique d’un plancher intermédiaire en isolation par l’intérieur	Pas de pont thermique au niveau du plancher intermédiaire en isolation par l’intérieur	Condensation au niveau d’un pont thermique s’il n’est pas traité par l’extérieur	Variation de température dans la paroi en fonction de la technique d’isolation

Ainsi, en mettant en œuvre une isolation par l’extérieur, non seulement, on atteint une efficacité thermique optimale en limitant au maximum les ponts thermiques et en conservant intacte l’inertie intérieure du bâti, mais aussi, on garantit la durabilité du bâtiment en supprimant les risques de détérioration du bâti dus à la condensation ou la fissuration.

Dans le cas de notre réalisation, le système retenu pour les murs est celui d'une isolation par l’extérieur à l’aide d’un polystyrène très performant thermiquement (20 cm à lambda=0,032 W/m2.K). L’isolant collé sur les murs descend le long des soubassements pour englober le plancher bas et remonte jusque sous les avant-toits pour faire la jonction avec l’isolant en toiture. Ainsi, l’isolation extérieure est continue et les parois intérieures sont à une température homogène.

De plus, dans cette configuration, la maçonnerie intérieure peut jouer son rôle de régulateur thermique :

1. L’hiver, elle stocke les calories récupérées en journée en les répartissant sur l’ensemble de la maison pour les déstocker la nuit, prolongeant ainsi le chauffage.
2. L’été, elle stocke les calories en journée évitant la montée des températures dans la maison et les déstocke le soir venu grâce à la surventilation qui permet de les évacuer.

Ainsi le confort est optimal !

Rôle et importance des menuiseries en maison passive.

Comme nous l'avons déjà vu auparavant, une maison passive c'est une maison qui peut pratiquement se passer de système de chauffage. Mais pour arriver à ce résultat, il y a deux conditions majeures :

• une excellente isolation pour éviter les déperditions ;
• des apports énergétiques "gratuits" dont la majorité proviennent du soleil (essentiellement côté Sud pendant la période de chauffe).

C'est pourquoi, une maison passive bien pensée est, avant tout, une maison solaire. Dans cet objectif, le rôle des menuiseries est primordial et c'est ce que nous allons détailler.

Dans une maison passive, les menuiseries associées à leur protection doivent répondre à plusieurs fonctions.

D'un point de vue thermique, elles doivent :

• laisser rentrer l'énergie solaire à l'intérieur de la maison en hiver mais pas en été ;
• être très isolantes pour éviter les déperditions l'hiver ;
• être étanches à l'air pour éviter la sortie de l'air chaud intérieur en hiver mais aussi l'entrée de l'air chaud extérieur en été ;
• permettre de créer des courants d'air aux moments opportuns pour évacuer la chaleur en été.

Par ailleurs, d'autres fonctions leur sont affectées :

• amener de la lumière pour profiter au maximum de l'éclairage naturel tout en évitant l'éblouissement ;
• permettre une circulation aisée entre l'intérieure et les différentes zones de vie extérieure ;
• protéger la maison des intrusions.

Pour répondre à ces fonctions, 3 éléments techniques principaux permettent de décrire les menuiseries :

• pour le rôle de capteur solaire thermique, le : facteur solaire de la fenêtre qui traduit sa capacité à transmettre la chaleur d’origine solaire à l’intérieur du local.
• pour le rôle d'éclairage, le: facteur de transmission lumineuse de la fenêtre qui traduit sa capacité à transmettre la lumière naturelle à l’intérieur du local.
• pour le rôle d'isolant le: coefficient de transmission thermique de la fenêtre qui traduit sa capacité à conserver la température intérieure (Triple vitrage plus performant).

D'une manière générale, plus la surface de la fenêtre est grande, plus ces 3 propriétés améliorent la performance de la menuiserie.

Ainsi, en fonction des contraintes d'aménagement, de circulation et de sécurité vis à vis de l'intrusion, on disposera autant que possible les menuiseries selon les principes suivants :

• pas ou peu d'ouvertures au nord : pas de soleil en hiver et exposition au vent froid. En passif, dans cette orientation le triple vitrage plus isolant s'impose souvent ;
• pas ou peu d'ouverture en toiture : peu de soleil en hiver et beaucoup en été ;
• de larges ouvertures au sud protégées par une avancée horizontale type débord de toiture ou terrasse couverte : beaucoup de soleil bas sur l'horizon en hiver à capter et un soleil haut en été ;
• des ouvertures mesurées à l'est et à l'ouest protégées par des protections verticales : peu de soleil en hiver et beaucoup en été quand le soleil est bas.

Dans tous les cas, il faut prévoir une disposition permettant de créer des courants d'air le soir et la nuit, l'été (positionnement traversant et avec effet cheminée s'il y a un étage).

Dans notre cas, la façade nord et la toiture de la maison sont restées aveugles, une large ouverture au rez-de-chaussée au sud a été prévue avec une protection constituée par le porte à faux de l’étage et les nombreuses ouvertures à l'est et à l'ouest présentent des protections verticales par volets battants bois.

Par ailleurs, les menuiseries sont en triple vitrage très performant avec :

• un Uw moyen de 0,7 W/m2.K ;
• un bon facteur solaire (50%) ;
• une bonne transmission lumineuse (71%) ;
• un rapport surface vitrée/surface pleine important.

Les références des menuiseries mis en place (SMARTWIN) peuvent être retrouvées sur le site du fabricant, menuiserie ANDRE.

Diffusion de la vapeur d’eau à travers la toiture

En hiver, dans une maison chauffée, les habitants produisent de la vapeur d'eau du fait de leur simple respiration, de leur activité en cuisine ou dans leur salle de bains. Ainsi, de la vapeur d'eau peut s’accumuler et, du fait de la différence de pression et de température entre l'intérieur et l'extérieur, cette vapeur va tenter de s'évacuer vers l'extérieur en traversant les différentes couches de la toiture.

Pour éviter toute condensation de cette vapeur d'eau pouvant dégrader l'habitat (apparition de moisissures, dégradation de l'isolant, pourrissement des éléments de la charpente), deux stratégies sont envisageables :

1 - bloquer complètement le passage de la vapeur d'eau à travers la toiture en l'obligeant à rester dans le volume chauffé jusqu'à ce qu'elle soit évacuée par renouvellement d'air. On utilise alors un "pare-vapeur" qui empêche totalement la vapeur d'eau de migrer dans les matériaux.

2 - laisser passer la vapeur d'eau de façon graduelle et répartie sur l'ensemble de la surface en utilisant un "frein-vapeur" en partie ouvert à la vapeur d'eau associé à des isolants capables de faire migrer la vapeur d'eau vers l'extérieur sans se dégrader : on parle alors de "perspirance" comme dans les vêtements Goretex !

schéma comparant l'isolation conventionnelle avec l'isolation mettant en œuvre la persipance.

Source : La conception bioclimatique (J.P. Oliva, S. Courgey)

C'est la deuxième solution qui a été retenue en utilisant un "frein-vapeur"(système Intello)

qui sert également de barrière d’étanchéité à l’air et dont la perméance à la vapeur d’eau varie en fonction du taux d'humidité. Il est associé aux isolants végétaux capables de faire migrer la vapeur d’eau que sont la ouate de cellulose et la fibre de bois et surtout, la dernière couche est constituée d’un pare-pluie imperméable à l'eau venant de l'extérieur mais perméable à la vapeur d'eau pour la laisser sortir.

Je veux construire une maison passive : comment faire ? A qui m'adresser ? Quelles sont les démarches ?

L'interlocuteur français en terme de maison passive est l'association "La Maison Passive France". Le but de l’association « La Maison Passive» ou « LAMP » est de promouvoir le concept de construction selon la définition européenne du standard de « maison passive », d’encourager le développement d’une filière de construction de « maisons passives » en France et cela de manière indépendante en y associant tous les acteurs de la construction qu’ils soient professionnels ou particuliers.

Ce label répond à trois principaux critères sur le bâtiment :

• Besoins en chauffage < 15 kWh/(m2.an) ou puissance de chauffe < 10 W/m2
• Étanchéité de l’enveloppe : n50 = 0,6 h-1 (pas de fuite)
• Besoins en énergie primaire totale (électroménager inclus) < 120 kWh/(m2.a)

Pour faire construire une maison au standard européen "maison passive", il faut s'adresser à un professionnel de la construction ayant suivi la formation de Concepteur Européen de Maison Passive/PassivHaus (CEPH). Ce professionnel est formé par l'association La Maison Passive France (pour les français) et le diplôme est délivré par le PassivHaus Institut, Darmstadt (Allemagne). Le nombre de professionnels répondant à ce critère est aujourd'hui encore restreint en France (54). Et, dans les Pyrénées Atlantiques, Carbone 64 et BAM ont 3 personnes certifiées.

Pour concevoir votre maison, le professionnel va utiliser un logiciel dédié à la conception de maison passive : le PHPP pour Passive House Planning Package. Il permet non seulement de concevoir l’habitation pour s’assurer qu’elle respectera les très faibles consommations énergétiques recherchées, mais en plus c’est aussi l’outil de validation de la construction qui sert de base pour l’attribution de la labellisation.

Cette certification, même si elle ne parait pas indispensable de prime abord, vous permet en fait de valider les savoir-faire des entreprises en charge de votre projet en les obligeant à respecter un cahier des charges précis et en permettant le contrôle de la mise en œuvre par des spécialistes européens de la maison passive qui n’en sont pas à leur coup d’essai !
Alors, n’hésitez plus a vous engager dans un projet ambitieux proche des futures obligations prévues en 2020 avec l’arrivée des maisons à énergie positives ! Mais ça, c’est encore un autre sujet ……………

Label BBC-Effinergie et label Maison Passive

Qu'est-ce qui les différencie concrètement ?

Tout d'abord, la consommation énergétique finale (ce que vous payez, au bas de votre facture EDF, GDF etc...) bien inférieure en maison passive à celle d'une maison BBC.

Comme dans une maison passive la consommation de chauffage est réduite au minimum et que par ailleurs, il est obligatoire d'utiliser des appareils électriques très économes en énergie pour ne pas dépasser le deuxième seuil de consommation calculé, la facture est bien moins salée.
En effet, dans le calcul BBC, les appareils électriques comme la hifi, l'informatique, l'audiovisuel ou les appareils électroménagers ne sont pas pris en compte. Suivant leur nombre, leur performance énergétique et leur utilisation, la différence peut être importante. De plus, la consommation de chauffage se situe généralement autour de 25 kWh/m2.an soit 10 kWh/m2.an au moins au dessus du passif pour une température intérieure moins confortable (19°C au lieu de 20 °C).
La maison BBC sera donc encore plus énergivore que la Maison Passive pour atteindre un même niveau de confort. Dans un contexte de hausse permanente du coût de l'énergie qui va encore s'accentuer très prochainement, les économies sur la facture vont devenir de plus en plus déterminantes pour le calcul du temps de retour sur investissement !

Ensuite, pour une maison BBC qui n'a qu'une limite de calcul globale de l'énergie consommée, l'introduction d'un système de production de chauffage et/ou d'eau chaude sanitaire performant type Pompe à Chaleur voire l'ajout d'un système de production d'électricité à partir d'énergie renouvelable peut venir masquer des gros défauts de conception de la maison. Il est donc possible d'obtenir une labellisation BBC sans pour autant optimiser ses consommations grâce à l'utilisation de systèmes et technologies coûteuses à l'investissement et ayant une forte empreinte écologique !

Enfin, un paramètre important est souvent passé sous silence dans ce type de construction : le confort d'été, mal pris en compte par le logiciel de calcul réglementaire utilisé en BBC mais aujourd'hui bien traité lors de la conception de maison passive par le logiciel PHPP. Ce logiciel est optimisé pour le fonctionnement des maisons passives avec leurs caractéristiques spécifiques d'isolation pointues et tient compte des conditions climatiques réelles locales et non de celles d'une autre ville comme Agen (pour le sud-ouest) dans le cas d'un calcul BBC.

Alors, pourquoi tout le monde ne construit pas des maisons passives aujourd'hui ?

Eh bien parce que, pour arriver à se passer d'un chauffage conventionnel, il faut utiliser les économies faites sur cette partie pour les investir dans une isolation et une ventilation très performantes. Or, aujourd'hui, les techniques et les produits permettant d'atteindre un tel niveau d'exigence sont peu répandus en France et très peu de professionnels sont formés sur le sujet. Il devient donc compliqué et couteux d'opter pour ce système du fait du peu de formation de la filière française du bâtiment sur ces techniques efficaces, le mode de calcul du BBC permettant encore d'éviter ces contraintes et de rester sur nos anciens modes de construction à la française.

Les fondations de la maison passive : explications

En phase de conception, une importante réflexion a été portée sur la réalisation des fondations et du dallage de cette maison passive. L’objectif recherché est de minimiser au maximum les ponts thermiques sans engendrer, bien évidemment, de surcoûts trop importants. Pour éviter les déperditions thermiques, il faut assurer une continuité entre l’isolant sous dallage et l’isolant extérieur des murs qui sera posé par la suite. Une bonne isolation est nécessaire pour satisfaire aux critères de la maison passive. Pour les fondations, il a donc été décidé d’effectuer des longrines reposant sur les fûts de semelles isolées. En effet, ce système permet de passer l’isolant du dallage sous les longrines et de le faire remonter verticalement sur les longrines jusqu’à l’isolant extérieur des murs. Le problème de continuité se situera seulement au niveau des fûts des semelles isolées. Dans le cas où les fondations auraient été des semelles filantes, un pont thermique continu sur toute la périphérie de la construction aurait été rencontré.

Qu'est-ce qu'une maison passive ?

Alors que les fondations de la maison sont finies, il est temps de parler un peu de ce qui se cache derrière le concept de maison passive….

Pour construire une maison au niveau des exigences du label Passivhaus, des principes de base sont à respecter et doivent être inclus dès la conception du projet :

• L’utilisation du solaire passif : l’objectif ici est d’arriver à une maison qui se chauffe essentiellement toute seule. Les rayons du soleil pénètrent dans la maison à travers le vitrage et deviennent effectifs en tant que gain de chaleur solaire passive. Ces fenêtres répondent à des critères d’isolation très importants (triple vitrage calorifuge avec châssis super isolant et super étanche à l’air) mais permettent aussi de récupérer la chaleur du soleil grâce à un bon facteur solaire du vitrage (proportion de flux énergétique que le vitrage laisse passer) et grâce à une orientation des fenêtres vers le sud. Ces larges ouvertures garantissent également un éclairage suffisant.

• Une super isolation : en passif, il faut une isolation très performante c’est à dire des épaisseurs d’isolant dans les parois et en toiture pouvant atteindre plus de 30 cm, une absence de ponts thermiques et une étanchéité à l’air très élevée.

• La complémentarité entre la récupération efficace de chaleur et le chauffage d’appoint : pour conserver un confort optimal, les bâtiments passifs sont approvisionnés en air neuf par un système de ventilation mécanique contrôlé double flux qui permet de garantir un renouvellement hygiénique de l’air permanent tout en optimisant les apports d’air frais au minimum nécessaire. Grâce à un échangeur de chaleur performant, l’air frais entrant est réchauffé par l’air intérieur sortant. Si besoin, pendant la période de chauffe, l’air entrant est réchauffé ultérieurement pour atteindre la température de confort. En outre, un échangeur de chaleur géothermique peut également venir compléter le système pour préchauffer l’air frais entrant en le faisant passer au contact du sol plus tempéré que l’air extérieur (système du puits canadien).

• L’efficacité électrique : en maison passive, le deuxième objectif énergétique est celui de la consommation électrique qui oblige à utiliser des appareils électroménagers performants ainsi que des ampoules basse consommation.

La maison n’échappe pas à ces règles et pour l’instant, le point sensible à ce stade de la construction, c’est de minimiser les ponts thermiques au niveau du dallage, au dessus des fondations, mais ça, c’est Thibault qui vous expliquera comment...