Perméabilité à l`air des bâtiments hyper-isolés - Cerema Centre-Est
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Projet PREBAT PABHI Étude de la perméabilité à l’air des bâtiments hyper isolés Octobre 2008 Page 1 Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie 500 route des Lucioles, Sophia-Antipolis, 06560 VALBONNE Samira Kherouf, Tél 04 93 95 79 06, Courriel : [email protected] Convention ADEME N°0504C0093 du 11 avril 2006 Délais de réalisation : 30 mois Direction Générale de l'Urbanisme, de l'Habitat et de la Construction Sous-direction de la qualité et du développement durable dans la construction Anne Voeltzel, Tél 01 40 81 90 64, Courriel : [email protected] Affaire : HT 6023 A Projet PREBAT PABHI Étude de la perméabilité à l’air des bâtiments hyper isolés Octobre 2008 CETE de Lyon 46 Rue St Théobald, BP 128 38081 L’ISLE d’ABEAU cedex Département Villes et Territoires, Groupe Habitat Urbanisme Construction, Domaine Construction Contact : Daniel LIMOGES, Tél 04 74 27 51 35, Courriel : [email protected] Référence : ISRN EQ-CT69-DVT/RE—08-91--FR Page 2 PREBAT - PABHI Partenaires du projet Société Adresse Contact Tél. Courriel Coordinateur CETE de LYON 46 rue St Théoblad, BP 128 38081 L’ISLE d’ABEAU Cédex Remi.Carrie@developpem ent-durable.gouv.fr Daniel.Limoges@developp Daniel LIMOGES 04 74 27 51 35 ement-durable.gouv.fr Romuald.Jobert@developp Romuald JOBERT 04 74 27 51 42 ement-durable.gouv.fr Rémi CARRIE 04 74 27 51 61 Partenaires POUGET Consultants 81 rue Marcadet 75018 PARIS André POUGET 01 42 59 53 64 [email protected] Camille BREJON 01 42 59 53 64 [email protected] Page 3 PREBAT - PABHI SOMMAIRE 1 RÉSUMÉ...................................................................................................................................................5 2 CONTEXTE ..............................................................................................................................................6 3 L'ÉTANCHÉITÉ A L'AIR DE L'ENVELOPPE..........................................................................................7 3.1 Pourquoi avoir une enveloppe étanche ? ..........................................................................................7 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5 L’hygiène et la santé - qualité de l’air intérieur ............................................................. 7 Le confort thermique et acoustique des occupants......................................................... 7 La facture énergétique.................................................................................................... 7 La conservation du bâti .................................................................................................. 7 La sécurité à proximité des sites industriels SEVESO................................................... 8 3.2 Comment se produisent les infiltrations ? ..........................................................................................8 3.3 Les points faibles................................................................................................................................8 3.4 Méthode pour obtenir une bonne étanchéité ...................................................................................10 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.4.5 Programmer.................................................................................................................. 10 Sensibiliser ................................................................................................................... 10 Concevoir ..................................................................................................................... 10 Vérifier ......................................................................................................................... 11 Corriger ........................................................................................................................ 11 4 CAS CONCRETS ...................................................................................................................................12 4.1 Opération « CASTANET » ...............................................................................................................12 4.2 Opération « MYOTTE » ...................................................................................................................14 5 ÉTUDES DE SENSIBILITÉ À LA PERMÉABILITÉ À L’AIR.................................................................16 5.1 Études de sensibilité sur le cas concret « CASTANET ».................................................................16 5.1.1 5.1.2 5.1.3 Perméabilité à l’air et hyper isolation .......................................................................... 16 Perméabilité à l’air & ventilation simple flux / double flux ........................................ 19 Perméabilité à l’air & énergie ...................................................................................... 20 5.2 Étude de sensibilité sur le cas concret «MYOTTE »........................................................................22 5.3 Études de sensibilité sur d'autres opérations...................................................................................24 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 Bâtiments tertiaires....................................................................................................... 25 Logements collectifs .................................................................................................... 27 Maisons individuelles................................................................................................... 30 Résumé ......................................................................................................................... 34 6 CONCLUSIONS .....................................................................................................................................35 6.1 Dans les constructions hyper isolées, faut-il se préoccuper de l’étanchéité à l’air de l’enveloppe ?35 6.2 Quel est l’impact sur les consommations ?......................................................................................35 6.3 Peut-on obtenir une bonne étanchéité à l’air de l’enveloppe ?........................................................36 6.4 Comment faire ?...............................................................................................................................36 7 RÉFÉRENCES .......................................................................................................................................38 8 ANNEXES...............................................................................................................................................39 8.1 Liste des figures ...............................................................................................................................39 8.2 Liste non-exhaustive des actions réalisées dans le cadre de ce projet...........................................40 8.3 Description de l'opération CASTANET ............................................................................................41 8.4 Opération CASTANET. Essais de perméabilité à l’air en cours de chantier et à la réception.........42 8.5 Opération MYOTTE. Livret de recommandations............................................................................78 8.6 Opération MYOTTE. Essai en cours de chantier.............................................................................89 8.7 Opération MYOTTE. Essai à la réception ........................................................................................99 Page 4 PREBAT - PABHI 1 RÉSUMÉ Ce rapport présente l’étude de l’influence de la perméabilité à l’air de l’enveloppe sur les consommations dans des bâtiments dits « hyper isolés » au début de l’étude en janvier 2006. Un peu plus de deux ans après, suite au grenelle de l’environnement (2007), nous savons que nos futures constructions devront être de ce type. Cette étude, financée par l’ADEME1 et la DGUHC2 a été réalisée par le bureau d’études « POUGET CONSULTANTS » et le CETE de LYON. Onze études de sensibilité des consommations à l’étanchéité à l’air ont été effectuées et deux cas concrets ont été étudiés : la réhabilitation d’un bâtiment de bureaux à Paris et la construction d’une maison individuelle à ossature bois dans le Doubs. L’impact d’une excellente étanchéité à l’air de l’enveloppe (Q4Pa-surf= 0.2 m3/(h.m²)) a été quantifiée par rapport aux performances de bâtiments courants (valeur de perméabilité par défaut de la réglementation). Le gain constaté sur les consommations de chauffage en énergie primaire va de 1 à 16 kWhep/(m².an). Dans le cas concret de la maison individuelle, dont les performances sont celles d’une maison passive3, le gain sur les besoins de chauffage est de 30 kWh/(m².an). Il faut noter que ces estimations ne prennent en compte que l’impact du renouvellement d’air supplémentaire qui court-circuite le système de ventilation. Les impacts éventuels dus, d’une part à la diminution de la résistance thermique des isolants, et d’autre part à l’augmentation de la consigne de température provoquée par l’inconfort des courants d’air, ne sont pas quantifiés dans cette étude. L’étude des deux cas concrets a montré qu’il était possible d’obtenir une excellente étanchéité à l’air en réhabilitation, comme dans le neuf, l’essentiel étant que cette préoccupation soit portée de la programmation jusqu’à la réception par tous les acteurs de la construction. Nos futures réhabilitations et constructions neuves devront absolument prendre en compte cette problématique si nous voulons être sûrs que la performance soit au rendez-vous. Mots-clés : « perméabilité à l’air », « étanchéité à l’air », enveloppe, bâtiment, consommation 1 Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie 2 Direction Générale de l'Urbanisme, de l'Habitat et de la Construction 3 Concept de bâtiment à très faible consommation d’énergie apparu en Allemagne à la fin des années 80 avec des besoins de chauffage qui sont inférieurs à 15 kWh/(m².an) Page 5 PREBAT - PABHI 2 CONTEXTE Dans le secteur du bâtiment, aussi bien en construction neuve qu’en réhabilitation de bâtiments existants, on constate une tendance forte à la réduction des consommations d’énergies tous usages. Ces niveaux de performance importants, inhabituels, modifient les ratios connus et sensibilités aux paramètres connus. In fine, plus les prestations sont exceptionnelles (hyper isolation, équipements très performants) et plus les « défauts » de construction deviennent relativement prépondérants. En effet, les liaisons entre les différents composants du bâti se traduisent bien souvent par des fuites thermiques, soit par conduction (ponts thermiques), soit par infiltration d'air parasite (forte perméabilité à l'air). Ces problèmes doivent être obligatoirement traités pour que la performance soit réellement au rendez-vous. Nos voisins allemands et suisses entre autres (souvent cités en la matière4) ne livrent jamais une construction hyper isolée sans avoir vérifié la perméabilité à l'air par un contrôle effectué avant la réception du bâtiment. Jusqu'en 2007, la réglementation thermique française n'imposait aucun garde-fou. La quasitotalité des maîtres d'ouvrage se contentait d'utiliser pour le calcul réglementaire une valeur par défaut de perméabilité à l’air assez peu pénalisante. Aucun soin particulier n'était apporté à l'étanchéité à l'air de la construction et aucune vérification n'était effectuée. Sous l'impulsion du Grenelle de l'environnement, de nombreux maîtres d'ouvrage souhaitent des constructions de meilleure qualité et font appel aux labels « haute performance énergétique » de la réglementation thermique 2005. Le plus performant d'entre eux, le label « BBC » en liaison avec l'association « Effinergie » impose pour la première fois en France un garde-fou de perméabilité à l’air et un contrôle à la réception pour le résidentiel. Notre propos dans le cadre de notre mission est d’analyser sur ce type de bâtiments l’impact de la plus ou moins bonne perméabilité à l’air de l'enveloppe sur la performance énergétique et de montrer sur deux cas concrets, une réhabilitation et une construction neuve, que le passage de la théorie à la pratique est possible. . 4 Réalisations Minergie (Suisse), Passiv Hauss (Allemagne), etc. Page 6 PREBAT - PABHI 3 L'ÉTANCHÉITÉ A L'AIR DE L'ENVELOPPE 3.1 Pourquoi avoir une enveloppe étanche ? Assurer un bon niveau d’étanchéité à l’air pour un bâtiment, c’est être capable de maîtriser les flux d’air qui circulent à travers des orifices volontaires (bouches de ventilation et entrées d’air) et limiter les flux incontrôlés, qui peuvent être source de pathologies, d’inconfort, et de gaspillage d’énergie. Il ne s’agit en aucun cas de confiner les occupants dans un « sac plastique», mais au contraire de leur procurer de l’air de qualité en quantité suffisante mais sans excès. On peut citer cinq enjeux principaux liés à l’étanchéité à l’air : 3.1.1 L’hygiène et la santé - qualité de l’air intérieur Pour ventiler correctement les pièces qui en ont besoin, il convient que les arrivées d’air neuf soient maîtrisées. L'air qui transite dans les parois avant de pénétrer dans le logement peut se charger en polluants (fibres, poussières, moisissures, composés organiques volatils, etc.), puis les transférer à l'intérieur. 3.1.2 Le confort thermique et acoustique des occupants D’un point de vue thermique, en période de chauffe, les infiltrations d’air parasite peuvent être source de sensations gênantes (courants d’air, paroi froide, fluctuation de températures, voire une impossibilité de chauffer correctement). Cet inconfort peut également avoir une influence sur la facture énergétique car l’usager aura tendance à augmenter la température de consigne pour compenser les gênes. L’impact n’est pas chiffré dans ce rapport. D’un point de vue acoustique, une enveloppe perméable compromet l’isolation acoustique vis-àvis des bruits extérieurs. 3.1.3 La facture énergétique L’existence de trous dans l’enveloppe génère des flux d’air traversant non maîtrisés qui viennent en supplément du renouvellement d’air spécifique dû au système de ventilation. Ce phénomène sera plus ou moins amplifié selon les conditions de vent et le fonctionnement du système de ventilation. Ce point est étudié dans ce rapport. Enfin, certains transferts peuvent affaiblir la performance thermique des parois, si l’air extérieur s’infiltre dans l’isolant et/ou entre l’isolant et le parement intérieur. L’impact n’est pas chiffré dans ce rapport. 3.1.4 La conservation du bâti En période de chauffage, l’air exfiltré vers l’extérieur se refroidit en particulier dans l’isolant. Ainsi, son humidité relative augmente. Si au cours de ce parcours le point de rosée5 est atteint, il y a condensation, ce qui rend l’isolant moins performant et peut engendrer des phénomènes de corrosion et de moisissure des matériaux. 5 Point de rosée : pour une pression donnée, c’est la température à laquelle l’humidité contenue sous forme de vapeur d’eau dans l’air commence à se condenser en gouttelettes d’eau. Page 7 PREBAT - PABHI 3.1.5 La sécurité à proximité des sites industriels SEVESO Dans certains cas particuliers, une excellente étanchéité à l’air de l’enveloppe peut être recherchée afin de mettre à l’abri les personnes en cas de pollution atmosphérique (risques technologiques à proximité de sites SEVESO par exemple) et/ou pour confiner des produits toxiques dans une enceinte maîtrisée. 3.2 Comment se produisent les infiltrations ? Les différences de pression sont à l’origine des mouvements d’air dans un bâtiment, elles permettent le passage de l’air de part et d’autre de son enveloppe. En conditions normales, il existe trois causes principales. L’action du vent. En hiver, le vent pousse l'air froid à travers les orifices situés sur les parois exposées au vent qui se réchauffe à l’intérieur du bâtiment et ressort par les parois sous le vent. Le tirage thermique ou l'effet de cheminée qui provoque la montée de l'air chaud qui s’échappe par les ouvertures situées dans le haut du bâtiment. La ventilation. Le système de ventilation, qu’il soit naturel ou de type mécanique simple flux, provoque des différences de pression entre l’intérieur du bâtiment et l’extérieur. Un système de ventilation double flux bien réglé induit de faibles différences de pression. 3.3 Les points faibles D'après des essais réalisés dans un grand nombre de logements en France6, quatre grandes catégories de points faibles ont été répertoriées : Liaisons façades et planchers Liaison mur / dalle sur terre plein, liaison mur / dalle ou plancher en partie courante… Menuiseries extérieures Seuil de porte palière, seuil de porte fenêtre, liaison mur / fenêtre au niveau du linteau... Équipements électriques Interrupteurs sur paroi extérieure, prises de courant sur paroi extérieure… Trappes et les éléments traversant les parois Trappe d’accès aux combles, Trappe d’accès aux gaines techniques… Figure 1 Localisation des fuites 6 Le CETE de Lyon a effectué plus de 1000 essais capitalisés dans une base de données Page 8 PREBAT - PABHI Figure 2 Exemples de fuites détectées à la caméra infra-rouge D'un point de vue quantitatif, un recensement de la localisation des fuites récurrentes a été réalisé sur une campagne de mesures sur 123 logements. Il ressort que dans 80 % des cas, des infiltrations se manifestent au niveau des menuiseries et des passages des équipements électriques. Figure 3 Répartitions des fuites Page 9 PREBAT - PABHI 3.4 Méthode pour obtenir une bonne étanchéité 3.4.1 Programmer À la programmation, le maître d'ouvrage qui souhaite réaliser un bâtiment confortable et économe peut, pour s'assurer d'atteindre les objectifs, fixer un niveau de perméabilité à l’air maximum et imposer un contrôle. Une autre méthode consiste à faire appel aux labels réglementaires qui prennent en compte l’étanchéité à l’air de l’enveloppe et imposent un gardefou, comme le label « BBC-Effinergie ». 3.4.2 Sensibiliser La perméabilité à l’air de l'enveloppe étant encore en assez peu connue en France, il est important d'expliquer aux différents acteurs – maître d’ouvrage, équipes de maîtrise d'œuvre et entreprises - quels sont les différents enjeux d'une bonne prise en compte de cet aspect : qualité d’air intérieur, confort, consommation, pérennité du bâtiment. 3.4.3 Concevoir L'étanchéité à l’air d'une construction ne peut pas être laissée aux seuls artisans chargés de l'exécution si aucune réflexion n'a été engagée lors de la conception. L'étanchéité est constituée par un ensemble de matériaux qui se juxtaposent et parfois se superposent que l'équipe de maîtrise d’œuvre définit avec les entreprises. Une ligne représentant la « peau étanche » doit être dessinée sur les différentes coupes et plans à l'aide d'un crayon imaginaire sans jamais le décoller de la feuille. À chaque point singulier de cette ligne devra correspondre un détail d'exécution présentant les matériaux et méthodes utilisés avec les différents points de vigilance en lien avec « qui fait quoi ». Figure 4 Ligne imaginaire représentant la peau étanche Page 10 PREBAT - PABHI Figure 5 Exemple de détail constructif extrait du projet PREBAT MININFIL en cours 3.4.4 Vérifier Un suivi rigoureux du chantier permettra de s'assurer du respect des consignes élaborées en phase conception. En cours de chantier, si le type constructif le permet - exemple : construction à ossature bois -, la réalisation d'un essai d'étanchéité à l'air permettra d'affiner et de corriger plus facilement les défauts. 3.4.5 Corriger La réalisation d'un essai d'étanchéité à l’air juste avant la réception du bâtiment est absolument nécessaire et permettra le cas échéant de reprendre les mises en oeuvre déficientes. Page 11 PREBAT - PABHI 4 CAS CONCRETS 4.1 Opération « CASTANET » Rénovation de bureaux, 81 rue Marcadet à PARIS, dans un bâtiment des années 70. SU = 334 m² Ubât = 0.29 W/(m².K) (2.54 avant la réhabilitation) Objectif de perméabilité à l’air : lorsque le projet PABHI a commencé, ce chantier était déjà bien avancé. Aucune étude de sensibilité n’était effectuée à ce moment là et nous nous sommes fixés comme objectif d’avoir la meilleure étanchéité possible. Consommations pour le chauffage = 14.4 kWhep/(m².an) (calcul réalisé selon les règles ThCE 2005). Actions réalisées : Sensibilisation des acteurs par le maître d’ouvrage. Réunion sur le chantier le 6 janvier 2006 pour définir une feuille de route. Essai en cours de chantier le 24 janvier 2006 afin de détecter les ultimes corrections à effectuer à l’aide d’une caméra thermique : Q4 Pa-Surf = 0.43 m3/(h.m²) (8.6). Essai à la réception le 29 mai 2006 Q4 Pa-Surf = 0.37 m3/(h.m²)7 (8.6). Réalisation des études de sensibilité à la perméabilité à l’air avec le moteur Th-CE 2005 en avril 2007 (5.1). Réalisation d’une fiche de cas CETE de LYON en octobre 2007. 7 2ème essai le plus performant parmi les 28 réalisés par le CETE de Lyon sur des bâtiments de bureaux. Page 12 PREBAT - PABHI Résultats Indicateurs de perméabilité à l'air 3 Débit d'air en m /h à 4 Pascals par m² de parois froides hors plancher bas 1,7 Réglementation thermique : valeur à retenir en l'absence de justification 0,43 Réglementation thermique : valeur à retenir dans le cadre d'une démarche qualité 0,37 Essai en cours de chantier 0,28 Essai à la réception 1,2 Garde-fou du label allemand "Passiv Haus" 1,8 1,6 1,4 1,2 Q4 Pasurf 1 3 0,8 (m /(h.m²)) 0,6 0,4 0,2 0 Figure 6 Opération CASTANET : indicateurs de perméabilité à l'air Le gain obtenu sur les besoins de chauffage est de 6.2 kWhep/(m².an) en comparaison avec la valeur qui doit être utilisée dans le calcul réglementaire en l’absence de justification. Le surcoût lié aux soins particuliers pour atteindre ce bon niveau d’étanchéité à l’air a été estimé à 800 € TTC hors coût des essais de perméabilité à l’air. Points forts Sensibilisation particulière du maître d’ouvrage André POUGET Essai de perméabilité à l’air en cours de chantier qui a permis, grâce à la caméra thermique, de repérer les fuites restantes Bonne sensibilisation des entreprises réalisée par le maître d’ouvrage Points faibles Beaucoup de temps consacré à sensibiliser les entreprises qui manquent totalement de connaissances sur les enjeux liés à l’étanchéité à l’air Malgré un suivi rigoureux du chantier, il existe quelques malfaçons En réhabilitation, le travail de colmatage est fastidieux et peu valorisant Page 13 PREBAT - PABHI 4.2 Opération « MYOTTE » Construction d’une maison individuelle à ossature bois à ROCHE-LEZ-BEAUPRE dans le DOUBS.8 SHAB = 132 m² Objectif de perméabilité à l’air : Q4 PaSurf = 0.12 m3/(h.m²) ou n50 = 0.5 vol/h. Objectif ambitieux, inférieur au garde-fou des labels « Passiv Haus » allemand ou « Minergie-P » suisse qui est : n50 = 0.6 vol/h. Estimation des besoins énergétiques pour le chauffage = 15 kWh/(m².an) (5.2). Actions réalisées : Étude de sensibilité à la perméabilité à l’air avec le logiciel « Pleïade+Comfie » et estimation des débits de ventilation avec la norme EN 13790 (5.2). Une demi journée de sensibilisation des acteurs - maître d’ouvrage, maîtrise d’œuvre et entreprise – le 23 août 2007. Remise d’un livret de recommandations (8.5). Essai en cours de chantier le 16 juin 2008 pour vérifier la bonne mise en œuvre du parevapeur : Q4 Pa-Surf = 0.16 m3/(h.m²) Essai à la réception le 4 août 2008 Q4 Pa-Surf = 0.17 m3/(h.m²)9 (8.7). 8 Ce cas concret remplace celui prévu à l’origine qui était la construction d’une salle polyvalente à CRISOLLES dans l’Oise. 9 Résultat atteint par seulement 1% des 494 maisons testées par le CETE de LYON Page 14 PREBAT - PABHI Résultats Indicateurs de perméabilité à l'air 3 Débit d'air en m /h à 4 Pascals par m² de parois froides hors plancher bas 1,4 1,3 1,2 1 Q4 Pasurf 0,8 0,8 3 (m /(h.m²)) 0,6 0,4 0,16 0,17 Réglementation thermique : valeur à retenir dans le cadre d'une démarche qualité 0,14 Essai en cours de chantier 0 0,11 Objectif 0,2 Figure 7 Opération MYOTTE : indicateurs de perméabilité à l'air Le gain obtenu sur les besoins de chauffage est de 30 kWh/(m².an) en comparaison avec la valeur qui doit être utilisée dans le calcul réglementaire en l’absence de justification. Le surcoût peut être estimé en comptant les coûts des matériaux et le temps nécessaire à la réalisation des liaisons des différentes lés de freine-vapeurs entre elles et avec les autres composants de la maison. En effet, ceci n’est pas imposé dans les DTU bien que ce soit recommandé. Ce surcoût est égal à 700 € TTC (450 € pour 1 jour de main d’œuvre10 et 250 € de fournitures). Points forts Demi journée de sensibilisation de l’entreprise, des maîtres d’œuvre et du maître d’ouvrage Monsieur MYOTTE Mise en place du freine vapeur et du système de ventilation par le maître d’ouvrage lui même Essai de perméabilité à l’air en cours de chantier qui a permis de repérer les fuites restantes Points faibles L’entreprise sensibilisée n’a réalisé qu’une partie des travaux et n’a pas mis en place le freine-vapeur La méthode pour traiter l’étanchéité des fenêtres au niveau des équerres de fixation est à améliorer 10 Coût horaire « BATI PRIX 2007 » de main d’œuvre du corps d'état charpente bois : 43.58 € HT Page 15 PREBAT - PABHI 5 ÉTUDES DE SENSIBILITÉ À LA PERMÉABILITÉ À L’AIR 5.1 Études de sensibilité sur le cas concret « CASTANET » Les calculs présentés sont effectués via les règles de calculs Th CE utilisées pour justifier le respect de la réglementation thermique. L’étude est menée sur le cas des bureaux de la « SCI CASTANET », 81 rue Marcadet à PARIS 18ème. C'est une réhabilitation à un niveau CRT2005 – 40% (8.3). Nous présentons ci-dessous, l’analyse selon trois considérations ; le niveau d’isolation, le type de ventilation mécanique et le choix de l’énergie. 5.1.1 Perméabilité à l’air et hyper isolation Pour ce bâtiment, les niveaux d’isolation coefficient U bât caractéristiques sont les suivants : U bât RT2000 = 0.55 W/m.K U bât RT2005 = 0.47 W/m.K U bât réalisé = 0.29 W/m.K (Marcadet) 5.1.1.1 Performance énergétique & perméabilité Dans un premier temps, nous avons étudié l’évolution de la performance énergétique en fonction du niveau de perméabilité avec le niveau d’isolation comme paramètre. Performance énergétique en % = fonction (perméabilité à l’air) Paramètre Coefficient U bât Première constatation, la variation de la performance est linéaire en fonction de la variable « perméabilité à l’air », et ceci quelque soit le niveau d’isolation. On vérifie au passage que la performance diminue quand la perméabilité à l’air du bâtiment augmente, et c’est heureux…En revanche, on remarque que la pente de la droite diffère selon le paramètre U bât. Plus précisément, la perte de performance est plus importante pour les BBC que pour les bâtiments isolés médiocrement, soit ; avec U bât = 0.29 W/m².K, la pente (diminution de perf.) est de 7.3 avec U bât = 0.70 W/m².K, la pente (diminution de perf.) est de 8.1 Pour faciliter l’interprétation de ce résultat, il est plus facile d’analyser les résultats sur les consommations de chauffage, paragraphe ci-après. Page 16 PREBAT - PABHI Variation du Ubat (PE=f(Permea)) Ubat=0.284 W/m²*°c Ubat=0.47 W/m²*°c Ubat=0.55 W/m²*°c Ubat=0.7 W/m²*°c y = -7,3357x + 43,83 Linéaire (Ubat=0.284 W/m²*°c) Linéaire (Ubat=0.47 W/m²*°c) Linéaire (Ubat=0.55 W/m²*°c) Linéaire (Ubat=0.7 W/m²*°c) 45 35 Performance énergétique en % 25 y = -7,606x + 28,919 15 y = -7,7346x + 16,998 5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 -5 y = -8,051x + 3,0404 -15 -25 Permea Figure 8 Influence de la perméabilité à l’air sur la performance énergétique en fonction du niveau d'isolation 5.1.1.2 Consommation de chauffage et perméabilité Nous avons étudié ici l’évolution de la consommation de chauffage en fonction du niveau de perméabilité avec le niveau d’isolation comme paramètre. Consommation de chauffage en kWh ep / m² = fonction (perméabilité à l’air) Paramètre Coefficient U bât Page 17 PREBAT - PABHI Variation du Ubat (Conso=f(Permea)) Ubat=0.284 W/m²*°c 80 Ubat=0.47 W/m²*°c Ubat=0.55 W/m²*°c 70 Ubat=0.7 W/m²*°c y = 7,8921x + 49,385 60 y = 7,5738x + 35,741 Cch en kWh/m².an 50 y = 7,4245x + 24,137 40 30 y = 7,1461x + 9,5956 20 10 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Permea Figure 9 Influence de la perméabilité à l’air sur la consommation de chauffage en fonction du niveau d'isolation Première constatation, la variation de la consommation est linéaire en fonction de la variable « perméabilité à l’air », là aussi quelque soit le niveau d’isolation. Cette consommation augmente bien quand la perméabilité à l’air augmente… Enfin, on remarque que la pente de la droite diffère selon le paramètre U bât. Plus précisément, toutes grandeurs égales par ailleurs, l’augmentation des consommations de chauffage en fonction de la perméabilité est moins importante pour le BBC que le bâtiment mal isolé, soit ; avec U bât = 0.29 W/m².K, la pente (augmentation des consommations) est de 7.1 avec U bât = 0.70 W/m².K, la pente (augmentation des consommations) est de 7.9 Résultats : Perméabilité de référence RT2005 bâtiment neuf de bureaux I4 = 1.20 m3/h.m² Perméabilité mesurée pour Marcadet I4 = 0.37 m3/h.m² Soit Performance énergétique avec I4 = 0.37 m3/h.m² PE ≈ 41 % Performance énergétique avec I4 = 1.20 m3/h.m² PE ≈ 35 % Gain sur PE = 6 % Consommations de chauffage avec I4 = 0.37 m3/h.m²= 12 kWh ep / m² Consommations de chauffage avec I4 = 1.20 m3/h.m²= 18 kWh ep / m² Gain = 6 kWh ep / m² ou 33% sur les consommations de chauffage Page 18 PREBAT - PABHI 5.1.2 Perméabilité à l’air & ventilation simple flux / double flux Cette étude permet de d’analyser l’influence du type de ventilation mécanique, soit simple flux, soit double flux. Là encore, on constate la relative linéarité de la fonction qui relie la perméabilité à la performance ou aux consommations de chauffage. On remarque aussi un léger avantage de la ventilation double flux, très faible toutefois. Enfin sur le second graphe, on voit que la pente de la droite est plus prononcée pour le double flux, ce qui montrerait que les consommations de chauffage sont plus sensibles à la perméabilité dans le cas du double flux que celui du simple flux. Variation de la Ventilation Performance = f(perméa) 45 Simple flux Double flux Linéaire (Double flux) Linéaire (Simple flux) Performance energétique en % 40 35 30 25 20 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 Perméa Figure 10 Influence de la perméabilité à l’air sur la performance énergétique en fonction du système de ventilation Page 19 PREBAT - PABHI Variation de la ventilation Conso = f(Perméa) 35 Consomation en chauffage en kwh/m².an 30 25 20 Simple flux Double flux Linéaire (Double flux) Linéaire (Simple flux) 15 10 5 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 Perméa Figure 11 Influence de la perméabilité à l’air sur la consommation de chauffage en fonction du système de ventilation 5.1.3 Perméabilité à l’air & énergie Est-ce qu’une variation de la perméabilité à l’air d’un local a le même effet sur les consommations de chauffage selon l’énergie utilisée ? Nous avons étudié trois solutions de chauffage possibles : soit l’électricité par effet Joule, soit le gaz avec chaudière à condensation, soit la pompe à chaleur. Les 2 derniers réagissent de façon à peu près équivalentes, seul le cas de l’effet Joule est nettement plus sensible. Le coefficient de conversion de 2.58 pour l’électricité explique en partie ce résultat, dans le cas de la pompe à chaleur le COP annule cet effet. Page 20 PREBAT - PABHI Etude sur le chauffage Conso = f(perméa) PAC 80 EJ Gaz à condensation Consommation en chauffage en kwh/m².an 70 Linéaire (Gaz à condensation) Linéaire (PAC) 60 Linéaire (EJ) 50 40 30 20 10 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 Perméabilité Figure 12 Influence de la perméabilité à l’air sur la consommation de chauffage en énergie primaire en fonction du type d’énergie Page 21 PREBAT - PABHI 5.2 Étude de sensibilité sur le cas concret «MYOTTE » Les calculs de l'impact de la perméabilité à l'air sur les besoins de chauffage ont été effectués avec le logiciel de simulation thermique « PLEIADE+COMFIE »11 version 2.7.7 qui permet d’analyser le comportement de différentes zones thermiques d'un bâtiment en régime dynamique. Pour tracer la courbe, quatre points ont été retenus correspondant aux quatre niveaux de perméabilité à l’air de l’enveloppe suivant : - Q4Pa-Surf = 0.11 m3/(h/m²), valeur cible très exigeante que le maître d’ouvrage s’est fixé12 ; - Q4Pa-Surf = 0.45 m3/(h/m²), valeur intermédiaire; - La valeur de référence de la réglementation thermique RT 2005, correspondant à la valeur utilisée lorsqu’une démarche qualité d’étanchéité à l’air du bâtiment a pu être justifiée13 ; - La valeur par défaut de la réglementation thermique RT 2005, correspondant à la valeur utilisée en l’absence de justification (pas d’essai de perméabilité à l’air). Calcul des débits d'air parasite Pour estimer les débits d'air parasites, nous avons utilisé la méthode décrite dans la norme EN 13790 qui calcule les besoins d'énergie pour le chauffage des locaux, et en particulier la méthode de l'annexe G4 pour calculer le débit d'air supplémentaire induit par le vent et le tirage thermique du fait des entrées d'air et des infiltrations dues aux défauts d'étanchéité. Extrait de la norme : Pour les systèmes de ventilation à double flux, [Vdot] f est égal à la plus grande des valeurs entre le débit d'air insufflé, [Vdot] sup, et le débit d'air extrait, [Vdot] ex. Le débit d'air supplémentaire, [Vdot] x, peut se calculer comme suit : [Vdot] x= Vn50e / (1 + f/e[[Vdot] sup- [Vdot] ex/ Vn50] où : n50 est le taux de renouvellement d'air résultant d'une différence de pression de 50 Pa entre l'intérieur et l'extérieur, incluant les effets des entrées d'air ; e et f sont des coefficients d'exposition au vent que l'on peut trouver au Tableau G.4 . Les coefficients e et f pris en compte correspondent à une maison située en rase campagne à exposition multiple, non abritée du vent. Données entrées dans le logiciel "PLEIADE+COMFIE" Le système de ventilation retenu est un système double flux avec récupération de chaleur d'un rendement de 75 % et un taux de renouvellement d'air volontaire de 0,5 vol/h. Dans « PLEIDAE+COMFIE », le taux de renouvellement d'air pris en compte est la somme des renouvellements d'air volontaire et parasite, et le rendement a été abaissé en effectuant une moyenne pondérée avec la formule suivante : 0,5 x 0,75 / (0,5 + taux de renouvellement d'air parasite) 11 Ce logiciel a été développé par l'École de Mines de Paris et par IZUBA énergies, avec le soutien de l'ADEME. 12 Correspondant à n = 0.5 vol/h, ce qui est inférieur au garde-fou des labels « Passiv Haus » allemand 50 ou « MINERGIE-P » suisse qui est de 0.6 vol/h. 13 Conformément à l’annexe VII de l’arrêté du 24 mai 2006 relatif aux caractéristiques thermiques des bâtiments nouveaux et des parties nouvelles de bâtiments Page 22 PREBAT - PABHI Perméabilité à l'air cible Valeur intermédiaire Valeur de référence RT 2005 Valeur par défaut RT 2005 0,11 0,5 0,45 2,0 0,80 3,6 1,30 5,8 0,05 0,20 0,36 0,58 0,55 0,70 0,86 1,08 0,68 0,54 0,44 0,35 1953 15 3090 23 4334 33 6117 46 Débits parasites pris en compte Q4Pasurf (m3/(h.m²)) n50 (vol/h à 50 pascals) Débit parasite estimé avec la norme EN 13790 (vol/h) Données entrées dans le logiciel "PLEIADE+COMFIE" Taux de renouvellement d'air du système de ventilation (vol/h) Rendement Résultats Besoins de chauffage en kWh/an Besoins de chauffage en kWh/(an.m²) Influence de la perméabilité à l'air sur les besoins de chauffage 50 45 40 kWh/(m².an) 35 y = 26,511x + 11,644 Besoins de chauffage en kWh/(an.m²) 30 25 Linéaire (Besoins de chauffage en kWh/(an.m²)) 20 15 10 5 0 0,00 0,50 1,00 1,50 3 Q4Pasurf (m /(h.m²) Figure 13 Opération MYOTTE : influence de la perméabilité à l'air sur les besoins de chauffage Le gain obtenu sur les besoins de chauffage si l’objectif est atteint est de 31 kWh/(m².an) en comparaison avec la valeur qui doit être utilisée dans le calcul réglementaire en l’absence de justification. La sensibilité à la perméabilité à l’air sur les besoins de chauffage est de 26,5 kWh(m².an) par unité de Q4Pa-Surf. Page 23 PREBAT - PABHI 5.3 Études de sensibilité sur d'autres opérations Ces études portent sur neuf opérations14 : deux tertiaires, trois logements collectifs et quatre maisons individuelles. Les études thermiques de ces cas réels ont été réalisées par le bureau d’études « POUGET Consultants » et ont servi de support à l’analyse de l’influence de la perméabilité à l’air sur les consommations. Pour chaque cas, quatre calculs de la consommation globale du bâtiment en kWh/(m².an) d’énergie primaire et la consommation de chauffage en kWh/(m².an) d’énergie primaire ont été réalisés avec le logiciel de calcul thermique « Perrenoud » qui intègre le moteur de calcul réglementaire Th-CE 2005. Les versions du moteur utilisées sont 1.0.8 ou 1.1.0. Les quatre points retenus correspondent aux quatre niveaux de perméabilité à l’air de l’enveloppe suivant : - Q4Pa-Surf = 0.2 m3/(h/m²), valeur correspondant à un niveau qui pourrait être qualifié de très bonne, voir excellente, étanchéité à l’air 15; - La valeur de référence de la réglementation thermique RT 2005, correspondant à la valeur utilisée lorsqu’une démarche qualité d’étanchéité à l’air du bâtiment a pu être justifiée16 ; - La valeur par défaut de la réglementation thermique RT 2005, correspondant à la valeur utilisée en l’absence de justification (pas d’essai de perméabilité à l’air) ; - La valeur par défaut RT 2005 + 1. L’équation d’une droite passant au plus près de ces quatre points a été calculée pour en déterminer la pente et connaître ainsi la sensibilité à la perméabilité à l’air du bâtiment par unité de Q4Pa-Surf. Un autre indicateur a été calculé qui pourrait être nommé : « Gain sur les consommations de chauffage en kWhep/(m².an) dû à une excellente étanchéité à l’air ». Cet indicateur calcule le gain de consommation de chauffage en énergie primaire entre une excellente perméabilité à l’air (Q4Pa-Surf = 0.2 m3/(h/m²)) et la perméabilité à l’air par défaut du calcul réglementaire utilisée en l’absence de justification. 14 Une dixième opération n’a pas été retenue car l’étude de sensibilité réalisée avec le moteur réglementaire faisait ressortir des incohérences. Ce problème, que nous avons retrouvé sur d’autres études, a été remonté au CSTB, développeur du moteur. 15 Le garde-fou de l’indicateur de perméabilité n des labels « Passiv Haus » allemand ou « MINERGIE50 P » suisse qui est de 0.6 volume/heure correspond au meilleur compromis performance / économie. A 3 des fins de comparaison avec cet indicateur, la valeur Q4Pa-Surf = 0.2 m /(h/m²) correspond à : - 0.78 vol/h pour les maisons individuelles (ratio Volume chauffé / Surface déperditive = 1.4 m) - 0.43 vol/h pour les logements collectifs (ratio Volume chauffé / Surface déperditive = 2.5 m) - 0.47 vol/h pour les bâtiments tertiaires (ratio Volume chauffé / Surface déperditive = 2.3 m) Nota : les ratios « Volume chauffé / Surface déperditive » utilisés découlent de données collectées au cours de deux campagnes de mesures ( Litvak 2005 et Litvak 2001) 16 Conformément à l’annexe VII de l’arrêté du 24 mai 2006 relatif aux caractéristiques thermiques des bâtiments nouveaux et des parties nouvelles de bâtiments Page 24 PREBAT - PABHI 5.3.1 Bâtiments tertiaires Cas BT1 Ile de Monsieur - Centre de loisirs Locaux d'activités diverses + vestiaires Nom opération Définition SHON /zone climatique/énergie/perform SHON =466 m² / H1a (92) / PAC eau-eau / PB=41% / DF 50% ance du bâtiment ((UbâtrefUbât)/Ubâtref) /Ventilation Projet 2 Résultats Référence Perméabilité à l'air (perméabilité de référence par défaut de de la RT 2005) la RT 2005) Projet 4 0,2 2,5 3,0 4,0 79,6 17,0 22,7 23,8 26,2 190,8 56,5 62,5 63,6 66,1 70,4% 67,2% 66,7% 65,4% Consommation de chauffage en kWhep/(m².an) en kWhep/(m².an) (perméabilité 2,5 Q4Pasurf en m3/(h.m²) Consommation du bâtiment Projet 1 Projet 3 Performance énergétique en % (Créf-Cproj)/Créf 70,0 y = 2,5301x + 56,04 kWh/(m².an) 60,0 50,0 Consommation du bâtiment en kWhep/(m².an) 40,0 Consommation de chauffage en kWhep/(m².an) Linéaire (Consommation du bâtiment en kWhep/(m².an)) 30,0 y = 2,4239x + 16,547 Linéaire (Consommation de chauffage en kWhep/(m².an)) 20,0 10,0 0,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 3 Q4Pasurf (m /(h.m²) Sensibilité de la consommation du bâtiment à la perméabilité à l'air : 2,5 kWhep/(m².an) par unité de Q4Pasurf Gain obtenu sur les consommations de chauffage de ce bâtiment si l'étanchéité à l'air était excellente (Comparaison réalisée entres les perméabilités Q4Pasurf par défaut et 0,2 m3/(h.m²) 6,8 kWhep/(m².an) Page 25 PREBAT - PABHI Cas BT2 Nom opération CCA à Pré-en-Pail Bureaux Définition SHON /zone climatique/énergie/perform SHON =946 m² / H2b / PAC eau-eau / PB=28% / DF 90% ance du bâtiment ((UbâtrefUbât)/Ubâtref) /Ventilation Résultats Référence Perméabilité à l'air Q4Pasurf en m3/(h.m²) Consommation de chauffage en kWhep/(m².an) Consommation du bâtiment en kWhep/(m².an) Projet 1 Projet 2 Projet 3 (perméabilité (perméabilité de référence par défaut de de la RT 2005) la RT 2005) Projet 4 1,2 0,2 1,2 1,7 2,7 19,5 2,4 4,0 4,9 7,0 96,7 48,7 52,0 54,5 56,7 46,4% 44,6% 43,6% 41,3% Performance énergétique en % (Créf-Cproj)/Créf 60,0 y = 3,2692x + 48,235 50,0 Consommation du bâtiment en kWhep/(m².an) kWh/(m².an) 40,0 Consommation de chauffage en kWhep/(m².an) 30,0 Linéaire (Consommation du bâtiment en kWhep/(m².an)) 20,0 Linéaire (Consommation de chauffage en kWhep/(m².an)) 10,0 y = 1,8385x + 1,9092 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Q4Pasurf (m 3/(h.m ²) Influence de la perméabilité à l'air sur la consommation du bâtiment : 3,3 kWhep/(m².an) par unité de Q4Pasurf Gain obtenu sur les consommations de chauffage si l'étanchéité à l'air de ce bâtiment était excellente (Comparaison réalisée entres les perméabilités Q4Pasurf par défaut et 0,2 m3/(h.m²) 2,5 Page 26 PREBAT - PABHI kWhep/(m².an) 5.3.2 Logements collectifs Cas LC1 Nom opération LAVAL Le tertre 2 12 logements collectifs Définition Bat 1 (6 logements) SHON /zone climatique/énergie/perform SHON = 374m² / H2b / Elec + PV / PB=33% / SF hygro B ance du bâtiment ((UbâtrefUbât)/Ubâtref) /Ventilation Résultats Référence Perméabilité à l'air Q4Pasurf en m3/(h.m²) Consommation de chauffage en kWhep/(m².an) Consommation du bâtiment en kWhep/(m².an) Projet 1 Projet 2 Projet 3 (perméabilité (perméabilité de référence par défaut de de la RT 2005) la RT 2005) Projet 4 1,2 0,2 1,2 1,7 2,7 96,8 26,0 28,5 31,4 39,4 200,0 -4,2 -1,6 1,3 9,3 102,0% 101,0% 99,5% 95,4% Performance énergétique en % (Créf-Cproj)/Créf 45,0 40,0 y = 5,3769x + 23,528 35,0 Consommation du bâtiment en kWhep/(m².an) kWh/(m².an) 30,0 25,0 Consommation de chauffage en kWhep/(m².an) 20,0 Linéaire (Consommation du bâtiment en kWhep/(m².an)) 15,0 10,0 y = 5,4115x - 6,6442 Linéaire (Consommation de chauffage en kWhep/(m².an)) 5,0 0,0 -5,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 -10,0 Q4Pasurf (m 3/(h.m ²) Influence de la perméabilité à l'air sur la consommation du bâtiment : 5,4 kWhep/(m².an) par unité de Q4Pasurf Gain obtenu sur les consommations de chauffage si l'étanchéité à l'air de ce bâtiment était excellente (Comparaison réalisée entres les perméabilités Q4Pasurf par défaut et 0,2 m3/(h.m²) 5,4 Page 27 PREBAT - PABHI kWhep/(m².an) Cas LC2 Nom opération La Grange Doublet (A) 56 logement collectifs à Rungis Définition Batiment A SHON /zone climatique/énergie/perform SHON =1475m² / H1a / Gaz condens + solaire / PB=17% / SF hygro B ance du bâtiment ((UbâtrefUbât)/Ubâtref) /Ventilation Résultats Référence Perméabilité à l'air Q4Pasurf en m3/(h.m²) Consommation de chauffage en kWhep/(m².an) Consommation du bâtiment en kWhep/(m².an) Projet 1 Projet 2 Projet 3 (perméabilité (perméabilité de référence par défaut de de la RT 2005) la RT 2005) Projet 4 1,2 0,2 1,2 1,7 2,7 56 29,0 29,3 29,6 31,3 104,6 61,0 61,4 61,7 63,3 41,6% 41,3% 41,0% 39,4% Performance énergétique en % (Créf-Cproj)/Créf 70,0 y = 0,9077x + 60,534 kWh/(m².an) 60,0 50,0 Consommation du bâtiment en kWhep/(m².an) 40,0 Consommation de chauffage en kWhep/(m².an) y = 0,9077x + 28,484 30,0 Linéaire (Consommation du bâtiment en kWhep/(m².an)) 20,0 Linéaire (Consommation de chauffage en kWhep/(m².an)) 10,0 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3 Q4Pasurf (m /(h.m ²) Influence de la perméabilité à l'air sur la consommation du bâtiment : 0,9 kWhep/(m².an) par unité de Q4Pasurf Gain obtenu sur les consommations de chauffage si l'étanchéité à l'air de ce bâtiment était excellente (Comparaison réalisée entres les perméabilités Q4Pasurf par défaut et 0,2 m3/(h.m²) 0,6 Page 28 PREBAT - PABHI kWhep/(m².an) Cas LC3 Nom opération La Grange Doublet (B et C) 56 logement collectifs à Rungis Définition Batiment BC SHON /zone climatique/énergie/perform SHON = 2582m² / H1a / Gaz condens + solaire / PB=16% / SF hygro B ance du bâtiment ((UbâtrefUbât)/Ubâtref) /Ventilation Résultats Référence Perméabilité à l'air Q4Pasurf en m3/(h.m²) Consommation de chauffage en kWhep/(m².an) Consommation du bâtiment en kWhep/(m².an) Projet 1 Projet 2 Projet 3 (perméabilité (perméabilité de référence par défaut de de la RT 2005) la RT 2005) Projet 4 1,2 0,2 1,2 1,7 2,7 48,6 23,4 25,0 26,9 31,6 97,6 54,6 56,2 58,1 62,9 44,1% 42,4% 40,5% 35,6% Performance énergétique en % (Créf-Cproj)/Créf 70,0 y = 3,3385x + 53,109 kWh/(m².an) 60,0 50,0 Consommation du bâtiment en kWhep/(m².an) 40,0 Consommation de chauffage en kWhep/(m².an) y = 3,3x + 21,94 30,0 Linéaire (Consommation du bâtiment en kWhep/(m².an)) Linéaire (Consommation de chauffage en kWhep/(m².an)) 20,0 10,0 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3 Q4Pasurf (m /(h.m ²) Influence de la perméabilité à l'air sur la consommation du bâtiment : 3,3 kWhep/(m².an) par unité de Q4Pasurf Gain obtenu sur les consommations de chauffage si l'étanchéité à l'air de ce bâtiment était excellente (Comparaison réalisée entres les perméabilités Q4Pasurf par défaut et 0,2 m3/(h.m²) 3,5 Page 29 PREBAT - PABHI kWhep/(m².an) 5.3.3 Maisons individuelles Cas MI1 Nom opération CHELLES BBC - 52 Auguste Meunier Définition 1 Maison Individuelle (la plus défavorable) - Themopierre SHON /zone climatique/énergie/perform ance du bâtiment ((Ubâtref- SHON = 107,62 m² / H1a / CPCU+ECSsolaire / PB=22% / SF hygro B Ubât)/Ubâtref) /Ventilation Projet 2 Résultats Référence Perméabilité à l'air Q4Pasurf en m3/(h.m²) Consommation de chauffage en kWhep/(m².an) Consommation du bâtiment en kWhep/(m².an) Projet 1 Projet 3 (perméabilité (perméabilité de référence par défaut de de la RT 2005) la RT 2005) Projet 4 0,8 0,2 0,8 1,3 2,3 80 32,6 41,3 47,5 61,5 135,9 58,4 67,1 73,2 87,3 57,0% 50,6% 46,1% 35,7% Performance énergétique en % (Créf-Cproj)/Créf 100,0 90,0 y = 13,702x + 55,745 80,0 Consommation du bâtiment en kWhep/(m².an) kWh/(m².an) 70,0 60,0 Consommation de chauffage en kWhep/(m².an) y = 13,683x + 29,979 50,0 Linéaire (Consommation du bâtiment en kWhep/(m².an)) 40,0 30,0 Linéaire (Consommation de chauffage en kWhep/(m².an)) 20,0 10,0 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Q4Pasurf (m 3/(h.m²) Influence de la perméabilité à l'air sur la consommation du bâtiment : 13,7 kWhep/(m².an) par unité de Q4Pasurf Gain obtenu sur les consommations de chauffage si l'étanchéité à l'air de ce bâtiment était excellente (Comparaison réalisée entres les perméabilités Q4Pasurf par défaut et 0,2 m3/(h.m²) 14,9 Page 30 PREBAT - PABHI kWhep/(m².an) Cas MI2 Nom opération BOISSON Définition 1 maison individuelle en Franche comté SHON /zone climatique/énergie/perform SHON = 140m² / H1c / PRP + solaire + PV / PB=49% / DF 90% ance du bâtiment ((UbâtrefUbât)/Ubâtref) /Ventilation Résultats Référence Perméabilité à l'air en kWhep/(m².an) Consommation du bâtiment en kWhep/(m².an) Projet 3 (perméabilité de référence par défaut de de la RT 2005) la RT 2005) Projet 4 0,8 0,2 0,8 1,3 2,3 120,7 20,5 31,4 37,0 56,2 178,4 47,8 58,8 64,3 83,5 73,2% 74,0% 63,9% 53,2% Q4Pasurf en m3/(h.m²) Consommation de chauffage Projet 1 Projet 2 (perméabilité Performance énergétique en % (Créf-Cproj)/Créf 90,0 80,0 y = 16,743x + 44,346 70,0 Consommation du bâtiment en kWhep/(m².an) kWh/(m².an) 60,0 Consommation de chauffage en kWhep/(m².an) 50,0 y = 16,757x + 17,004 Linéaire (Consommation du bâtiment en kWhep/(m².an)) 40,0 30,0 Linéaire (Consommation de chauffage en kWhep/(m².an)) 20,0 10,0 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3 Q4Pasurf (m /(h.m ²) Influence de la perméabilité à l'air sur la consommation du bâtiment : 16,7 kWhep/(m².an) par unité de Q4Pasurf Gain obtenu sur les consommations de chauffage si l'étanchéité à l'air de ce bâtiment était excellente (Comparaison réalisée entres les perméabilités Q4Pasurf par défaut et 0,2 m3/(h.m²) 16,5 Page 31 PREBAT - PABHI kWhep/(m².an) Cas MI3 Nom opération LAVAL Le tertre 2 (T6 Ilot C) 12 logements collectifs et 33 Maisons individuelles Définition T6 Ilot C SHON /zone climatique/énergie/perform SHON = 164m² / H2b / PAC + solaire + PV / PB=21% / SF hygro B ance du bâtiment ((UbâtrefUbât)/Ubâtref) /Ventilation Projet 2 Résultats Référence Perméabilité à l'air Q4Pasurf en m3/(h.m²) Consommation de chauffage en kWhep/(m².an) Consommation du bâtiment en kWhep/(m².an) Projet 1 Projet 3 (perméabilité (perméabilité de référence par défaut de de la RT 2005) la RT 2005) Projet 4 0,8 0,2 0,8 1,3 2,3 45,5 16,2 17,3 21,5 30,7 116,3 8,9 14,0 18,5 28,1 92,3% 87,9% 84,1% 75,7% Performance énergétique en % (Créf-Cproj)/Créf 35,0 30,0 kWh/(m².an) 25,0 Consommation du bâtiment en kWhep/(m².an) y = 7,2089x + 13,135 Consommation de chauffage en kWhep/(m².an) 20,0 y = 9,1709x + 6,8285 15,0 Linéaire (Consommation du bâtiment en kWhep/(m².an)) 10,0 Linéaire (Consommation de chauffage en kWhep/(m².an)) 5,0 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3 Q4Pasurf (m /(h.m ²) Influence de la perméabilité à l'air sur la consommation du bâtiment : 9,2 kWhep/(m².an) par unité de Q4Pasurf Gain obtenu sur les consommations de chauffage si l'étanchéité à l'air de ce bâtiment était excellente (Comparaison réalisée entres les perméabilités Q4Pasurf par défaut et 0,2 m3/(h.m²) 5,3 Page 32 PREBAT - PABHI kWhep/(m².an) Cas MI4 Nom opération LAVAL Le tertre 2 (T2 Ilot E) 12 logements collectifs et 33 Maisons individuelles Définition T2 Ilot E SHON /zone climatique/énergie/perform SHON = 69m² / H2b / PAC + solaire + PV / PB=27% / SF hygro B ance du bâtiment ((UbâtrefUbât)/Ubâtref) /Ventilation Résultats Référence Perméabilité à l'air Q4Pasurf en m3/(h.m²) Consommation de chauffage en kWhep/(m².an) Consommation du bâtiment en kWhep/(m².an) Projet 1 Projet 2 Projet 3 (perméabilité (perméabilité de référence par défaut de de la RT 2005) la RT 2005) Projet 4 0,8 0,2 0,8 1,3 2,3 45,5 11,6 12,8 15,7 22,9 146,6 25,0 26,3 29,4 37,2 83,0% 82,1% 79,9% 74,6% Performance énergétique en % (Créf-Cproj)/Créf 40,0 35,0 kWh/(m².an) y = 6,0063x + 22,568 30,0 Consommation du bâtiment en kWhep/(m².an) 25,0 Consommation de chauffage en kWhep/(m².an) 20,0 15,0 Linéaire (Consommation du bâtiment en kWhep/(m².an)) 10,0 Linéaire (Consommation de chauffage en kWhep/(m².an)) y = 5,5654x + 9,3498 5,0 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3 Q4Pasurf (m /(h.m ²) Influence de la perméabilité à l'air sur la consommation du bâtiment : 6 kWhep/(m².an) par unité de Q4Pasurf Gain obtenu sur les consommations de chauffage si l'étanchéité à l'air de ce bâtiment était excellente (Comparaison réalisée entres les perméabilités Q4Pasurf par défaut et 0,2 m3/(h.m²) 4,1 Page 33 PREBAT - PABHI kWhep/(m².an) 5.3.4 Résumé Cas BT1 Bâtiments tertiaires BT2 LC1 Logements collectifs LC2 LC3 MI1 MI2 Maisons individuelles MI3 MI4 Gain obtenu sur les Influence de la consommations de SHON /zone climatique/énergie/performance perméabilité à l'air chauffage si sur la consommation l'étanchéité à l'air de du bâtiment ((Ubâtref-Ubât)/Ubâtref) / du bâtiment : ce bâtiment était Ventilation en kWhep/(m².an) par excellente unité de Q4Pasurf en kWhep/(m².an) SHON =466 m² / H1a (92) / PAC eau-eau / PB=41% / DF 50% SHON =946 m² / H2b / PAC eau-eau / PB=28% / DF 90% SHON = 374m² / H2b / Elec + PV / PB=33% / SF hygro B SHON =1475m² / H1a / Gaz condens + solaire / PB=17% / SF hygro B SHON = 2582m² / H1a / Gaz condens + solaire / PB=16% / SF hygro B SHON = 107,62 m² / H1a / CPCU+ECSsolaire / PB=22% / SF hygro B SHON = 140m² / H1c / PRP + solaire + PV / PB=49% / DF 90% SHON = 164m² / H2b / PAC + solaire + PV / PB=21% / SF hygro B SHON = 69m² / H2b / PAC + solaire + PV / PB=27% / SF hygro B 2,5 6,8 3,3 2,5 5,4 5,4 0,9 0,6 3,3 3,5 13,7 14,9 16,7 16,5 9,2 5,3 6,0 4,1 Figure 14 Tableau résumé des études de sensibilité à la perméabilité à l'air Gain sur les consommations de chauffage si la perméabilité à l'air était excellente 18,0 16,5 16,0 14,9 14,0 12,0 Gain sur les consommations 10,0 de chauffage en 8,0 kWhep/(m².an) 6,8 5,4 6,0 5,3 4,1 3,5 4,0 2,5 2,0 0,6 0,0 Cas Type de ventilation Zone climatique BT1 DF LC2 SF LC3 SF MI1 SF Trappes (H1a) MI2 DF Mâcon (H1c) BT2 DF LC1 SF MI3 SF MI4 SF La Rochelle (H2b) Figure 15 Gain sur les consommations de chauffage lorsque l’étanchéité à l’air est excellente Page 34 PREBAT - PABHI 6 CONCLUSIONS Les bâtiments que nous qualifions « d’hyper isolés » à l’origine de cette étude seront les bâtiments standards de demain. Cette étude tombe donc très bien. 6.1 Dans les constructions hyper isolées, faut-il se préoccuper de l’étanchéité à l’air de l’enveloppe ? Oui, une enveloppe de bâtiment étanche à l’air sera le garant d’une maîtrise des flux d’air à l’intérieur. Les courants d’air seront évités, la qualité d’air intérieur sera bonne, le confort des occupants sera assuré et le bâti aura une plus grande durée de conservation. D’autre part une trop grande perméabilité a un impact sur la facture énergétique : - diminution de la résistance thermique des isolants, si l’air parvient à circuler à l’intérieur ou à proximité de ceux-ci (non quantifié dans cette étude); - augmentation par les occupants de la consigne de température en présence de courants d’air (non quantifié dans cette étude) ; - renouvellement d’air supplémentaire court-circuitant le système de ventilation, et ne passant donc pas, le cas échéant, par l’échangeur de chaleur. 6.2 Quel est l’impact sur les consommations ? Seul l’impact lié à un renouvellement d’air supplémentaire dû aux défauts d’étanchéité a été évalué. Au total, onze études de sensibilité des consommations à l’étanchéité à l’air ont été effectuées. Une première constatation est que le niveau des consommations augmente lorsque la perméabilité à l’air de l’enveloppe augmente, et de façon pratiquement linéaire pour les valeurs de Q4Pa-Surf supérieures à 0.2 m3/(h.m²). Opération CASTANET Comme constaté ci-dessus, la variation de la consommation est linéaire en fonction de la variable « perméabilité à l’air », quel que soit le niveau d’isolation. Cette consommation augmente bien quand la perméabilité à l’air augmente. Pour cette opération ; - Perméabilité de référence RT2005 bâtiment neuf bureaux I4 = 1.20 m3/h.m² - Perméabilité mesurée pour Marcadet I4 = 0.37 m3/h.m² Selon les règles Th C Consommations de chauffage avec I4 = 0.37 m3/h.m²= 12 kWh ep / m² Consommations de chauffage avec I4 = 1.20 m3/h.m²= 18 kWh ep / m² Soit un gain = 6 kWh ep / m² ce qui représente un tiers des consommations de chauffage ! Opération MYOTTE C’est la seule étude de sensibilité qui n’a pas été réalisée avec le moteur de calcul réglementaire RT 2000 ou RT 2005. Le calcul des besoins de chauffage a été estimé avec le logiciel de simulation thermique « PLEIADE+COMFIE ». Le débit d’air renouvelé a été calculé en rajoutant le débit d’air parasite estimé avec la norme EN 13790 au débit du système de ventilation. Le rendement théorique de l’échangeur double flux a été diminué en fonction de l’air Page 35 PREBAT - PABHI parasite court-circuité. La sensibilité à la perméabilité à l’air sur les besoins de chauffage est de 26 kWh/(m².an) par unité de Q4Pa-Surf. Neufs autres opérations L’influence de la perméabilité à l’air sur les consommations globales du bâtiment a été calculée avec le moteur de calcul réglementaire Th-CE 2005, avec les résultats suivants : - pour les 2 bâtiments tertiaires : de l’ordre de 3 kWhep/(m².an) par unité de Q4Pa-Surf - pour les 3 bâtiments de logements collectifs : de 1 à 5 kWhep/(m².an) par unité de Q4Pa-Surf - pour les 4 maisons individuelles : de 6 à 17 kWhep/(m².an) par unité de Q4PaSurf Un autre indicateur a été calculé, représentant le gain sur les consommations de chauffage entre des calculs effectués avec, d’une part une excellente étanchéité, et d’autre part la perméabilité par défaut utilisée dans le calcul réglementaire en l’absence d’essai de contrôle ou de mise en œuvre d’une démarche qualité. Les estimations réalisées avec le moteur de calcul réglementaire montrent qu’une excellente étanchéité à l’air de l’enveloppe permet de diminuer de façon très significative les consommations de chauffage. Les gains obtenus sont assez variables d’une construction à l’autre et vont de 1 à 16 kWhep /(m².an). Pour les maisons individuelles, les gains vont de 4 jusqu’à 16 kWhep /(m².an) représentant un gain comparable à ce que peut apporter une installation solaire pour l’eau chaude sanitaire. Centrés sur des bâtiments très performants (parfois BBC-EFFINERGIE (50 kWh ep /m².an)), ces résultats représentent environ 10 à 30% des consommations totales. Ces écarts très importants s’expliquent par le poids de différents paramètres comme l’énergie utilisée pour le chauffage, l’architecture même de l’enveloppe, la zone géographique, l’usage du bâtiment, etc. 6.3 Peut-on obtenir une bonne étanchéité à l’air de l’enveloppe ? Les résultats obtenus sur les deux cas concrets étudiés, la réhabilitation d’un bâtiment de bureaux à PARIS et une construction d’une maison individuelle à ossature bois dans le DOUBS prouvent que oui il est possible d’obtenir une excellente étanchéité à l’air autant en réhabilitation de tertiaire existant que de maison à ossature : Opération CASTANET (334 m2 de bureaux ): Q4Pa-Surf = 0.37 m3/(h.m²), 3 fois inférieur à la référence réglementaire Q4Pa-Surf = 1.2 m3/(h.m²). Ce résultat est parmi les meilleurs réalisés par le CETE de LYON sur des bâtiments de bureaux. Opération MYOTTE (maison de 132 m² ): Q4Pa-Surf = 0.17 m3/(h.m²), 4 fois inférieur à la référence réglementaire Q4Pa-Surf = 0.8 m3/(h.m²). Seulement 1% des 494 maisons testées par le CETE de LYON ont un meilleur résultat. 6.4 Comment faire ? Les deux cas concrets étudiés nous montrent qu’il faut remettre en cause nos pratiques actuelles. La préoccupation d’obtention d’une étanchéité à l’air soignée doit être portée par tous les acteurs de la construction depuis le programme jusqu’à la réception : - le maître d’ouvrage doit imposer un objectif et le faire contrôler en imposant au minimum un test de perméabilité à l’air à la réception du bâtiment et éventuellement un test de contrôle en cours de chantier ; - le maître d’œuvre doit étudier chaque liaison au stade de la conception et indiquer Page 36 PREBAT - PABHI - le traitement à effectuer dans des carnets de détails (produits à mettre en œuvre, et qui le fait) ; le bureau d’études thermiques doit aider en amont le maître d’ouvrage à définir un objectif (études de sensibilité à la perméabilité à l’air) les entreprises, compagnons et artisans doivent être sensibilisés à l’importance d’une mise en œuvre correcte des éléments définis dans les détails techniques ; le maître d’œuvre doit suivre le chantier de près, car le traitement des détails est capital dans ce domaine ; et, si l’objectif n’est pas atteint, le maître d’ouvrage pourra exiger de reprendre les mises en œuvre incorrectes. Si ces recommandations sont suivies, des niveaux excellents d’étanchéité peuvent être atteints, quel que soit le mode constructif. Page 37 PREBAT - PABHI 7 RÉFÉRENCES Carrié R, 2008. Réussir l’étanchéité à l’air de l’enveloppe et des réseaux. Élaboration et application d’une démarche qualité. CETE de LYON. Rapport DVT n° 08.32. AIR.H, ADEME Carrié R, Jobert R, Fournier M, Berthault S, 2006. Perméabilité à l'air de l'enveloppe des bâtiments. Généralités et sensibilisations. CETE de LYON. RT 2005. Arrêté du 25 mai 2006 relatif aux caractéristiques thermiques des bâtiments nouveaux et des parties nouvelles de bâtiment. Fournier M. 2005. Perméabilité à l’air des constructions en bois, analyse d’un échantillon de 31 logements et caractérisation in situ de 4 maisons individuelles. CETE de Lyon. Rapport LRA n° 16053. Novembre 2005. Berthault S, Fournier M, Voeltzel A, Kappes-Grange J, Froment N. 2005 Amélioration de la mise en œuvre des menuiseries. Rapport ADEME 0304C0 122. Novembre 2005. Berthault S. 2005. Perméabilité à l’air d’une maison individuelle en ossature bois. CETE de Lyon. Rapport LRA n° 16053-2. juin 2005. Litvak A, et al. 2005. Campagne de mesure de l’étanchéité à l’air de 123 logements. CETE Sud Ouest. Rapport n°DAI.GVCH.05.10. ADEME-DGUHC NF EN ISO 13790. Calcul des besoins d'énergie pour le chauffage des locaux. Novembre 2004 .Berthault S, Sementa F. 2004. Perméabilité à l’air de trois maisons individuelles en ossature bois. CETE de Lyon. Rapport LRA n° 16053-1. Novembre 2004 . ADEME-FFB. 2003. Perméabilité à l’air des bâtiments en maçonnerie ou en béton – guide des bonnes pratiques. ISBN 2-915162-07-7. Février 2003 Déoux S et P. 2002. Le Guide de l’Habitat Sain. Medieco éditions. Andorra. EN 13829. 2001. Détermination de la perméabilité à l’air des bâtiments. Méthode de pressurisation par ventilateur. Performance thermique des bâtiments. Février 2001. EDF-CETE de Lyon. 2001. Perméabilité à l'air des bâtiments d'habitation – Guide améliorer la performance des logements existants. CETE de Lyon. Rapport DVT n°01.43. Juillet 2001. Litvak A, et al. 2001. Résultats de mesures de perméabilité à l’air sur 12 bâtiments tertiaires de grands volumes. CETE de LYON. Rapport DVT n° 01.45. Novembre 2001. ADEME-EDF. Guillot K, Litvak A. 2000. Étanchéité à l’air des constructions. Campagne de mesure de perméabilité à l’air et de ventilation de 70 logements. CETE de Lyon. Rapport DVT n°00.173. Septembre 2000. ADEME. Litvak A, et al. 2000. Étanchéité à l’air des constructions. État de l’art et recensement des pratiques. CETE de Lyon. Rapport DVT n°00.41. Avril 2000. ADEM E. Page 38 PREBAT - PABHI 8 ANNEXES 8.1 Liste des figures Figure 1 Localisation des fuites ......................................................................................................8 Figure 2 Exemples de fuites détectées à la caméra infra-rouge ......................................................9 Figure 3 Répartitions des fuites.......................................................................................................9 Figure 4 Ligne imaginaire représentant la peau étanche...............................................................10 Figure 5 Exemple de détail constructif extrait du projet PREBAT MININFIL en cours .............11 Figure 6 Opération CASTANET : indicateurs de perméabilité à l'air ..........................................13 Figure 7 Opération MYOTTE : indicateurs de perméabilité à l'air...............................................15 Figure 8 Influence de la perméabilité à l’air sur la performance énergétique en fonction du niveau d'isolation...................................................................................................................17 Figure 9 Influence de la perméabilité à l’air sur la consommation de chauffage en fonction du niveau d'isolation..................................................................................................................18 Figure 10 Influence de la perméabilité à l’air sur la performance énergétique en fonction du système de ventilation ...........................................................................................................19 Figure 11 Influence de la perméabilité à l’air sur la consommation de chauffage en fonction du système de ventilation ...........................................................................................................20 Figure 12 Influence de la perméabilité à l’air sur la consommation de chauffage en énergie primaire en fonction du type d’énergie .................................................................................21 Figure 13 Opération MYOTTE : influence de la perméabilité à l'air sur les besoins de chauffage ...............................................................................................................................................23 Figure 14 Tableau résumé des études de sensibilité à la perméabilité à l'air ................................34 Figure 15 Gain sur les consommations de chauffage lorsque l’étanchéité à l’air est excellente ..34 Page 39 PREBAT - PABHI – Annexe : liste des figures 8.2 Liste non-exhaustive des actions réalisées dans le cadre de ce projet Tâches Actions réalisées et documents produits Sensibilisation Essais de perméabilité à l’air Etudes de sensibilité Séminaires/ conférences Communication Livret de recommandations pour l’opération CASTANET Livret de recommandations pour l’opération CRISOLLES (cette opération a été abandonnée) Livret de recommandations pour l’opération MYOTTE Opération CASTANET : un essai en cours de chantier et un essai à la réception Opération MYOTTE : un essai en cours de chantier et un essai à la réception Opération CASTANET (Moteur RT 2000) Opération Myotte (Pleiade+Comfie) 9 autres pérations (Moteur RT 2005) Rencontre PREBAT à AIX-LES-BAINS en mars 2007 : réalisation d’un poster Séminaire de Contractants PREBAT SOPHIA-ANTIPOLIS en janvier 2008 : réalisation d’une fiche de présentation du projet Rencontre PREBAT à PERPIGNAN en juin 2008 : réalisation d’un poster Réalisation d’une fiche de cas CETE de LYON pour l’opération CASTANET Page 40 PREBAT - PABHI – Annexe : liste des actions réalisées Document inclu dans ce rapport Non Non Oui Oui Oui Oui Oui Oui Non Non Non Non 8.3 Description de l'opération CASTANET 81 rue Marcadet PARIS 18 … RT2020 … Pas de révolution, que des bonnes solutions qui existent aujourd’hui, soit ; Bonne isolation thermique des parois : - Murs, U=0,21 W/m²K, 10 cm de polyuréthane, Placotherm PLACOPLATRE Toiture, U=0,13 W/m²K, 28 cm laine de verre et chanvre, Isoconfort & Floranplan ISOVER Plancher bas, U=0,12 W/m²K , 28 cm (6 cm Thermacome sous chape, 22 cm sous dalle dans parking GR 32 ISOVER), double vitrage performant (4/16/4, peu émissif, argon, aérogel de cilice Nanogel CABOT, menuiseries bois alu et alu à rupture de pont) Excellente étanchéité du bâti via les mesures en cours de chantier et in fine avec le concours du CETE de Lyon, Équipements de chauffage, ventilation et éclairage performants : VMC double flux avec récupération sur air extrait à haute performance (90%) DF90R ATLANTIC, ventilateur basse consommation. à courant continu Pompe à chaleur R/O R ATLANTIC sur air du parking) avec émission sur plancher chauffant basse température ACOME installation agréée selon démarche GREENLIGHT avec équipements basse consommation (tubes fluo T5, ballasts électroniques, LED pour éclairage sécurité, …) et gestion optimisée (interrupteurs crépusculaires avec détection de lumière naturelle, détection de présence,…) Marcadet / basse consommation ; les chiffres Coefficient U bât 0,29 W/m².K, Perméabilité à l’air I4 0.37 m3/h.m² Puissance éclairage Pecl 7.8 W/m², Consommations chauffage 14.4 kWh ep/m² Performance énergétique PE = 40% /RT2005 38% inf. à RT2005 référence RT2005 = 1.2 inf. de 35% / RT2005 calculs via Th C/E 2005 ... soit RT2020 ? Marcadet / basse consommation ; les mesures … en cours Une campagne de mesures avec télé report est engagée avec le concours EDF R&D (14 températures, 6 compteurs d’énergie,…), pour apprécier le confort obtenu, appréhender les ratios de consommations selon les divers usages (chauffage, éclairage, bureautique, auxiliaires, eau chaude sanitaire, …), à suivre… Page 41 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, description de l’opération 8.4 Opération CASTANET. Essais de perméabilité à l’air en cours de chantier et à la réception Page 42 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 43 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 44 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 45 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 46 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 47 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 48 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 49 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 50 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 51 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 52 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 53 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 54 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 55 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 56 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 57 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 58 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 59 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 60 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 61 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 62 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 63 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 64 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 65 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 66 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 67 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 68 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 69 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 70 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 71 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 72 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 73 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 74 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 75 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 76 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air Page 77 PREBAT - PABHI – Annexe : CASTANET, essais de perméabilité à l’air 8.5 Opération MYOTTE. Livret de recommandations Projet PREBAT « PABHI » Perméabilité à l'air des bâtiments hyper isolés Opération MYOTTE Livret de recommandations Page 78 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, livret de recommandations 1. OBJECTIFS RECHERCHÉS POUR CE BÂTIMENT Ce bâtiment a été retenu pour servir d'exemple dans le projet d'étude de la perméabilité à l'air de l'enveloppe des bâtiments hyper isolés. Il s’inscrit dans le cadre du PREBAT (Programme de Recherche sur l’Energie dans le BATiment) dont l’objectif de réduire par quatre des émissions de gaz à effet de serre dans les bâtiments d'ici 2050. 2. POURQUOI RECHERCHER UNE ENVELOPPE ÉTANCHE À L'AIR ? Pour avoir une bonne qualité d'air intérieur Les chemins empruntés par l'air qui renouvelle le bâtiment doivent être uniquement ceux prévus par le système de ventilation. Pour avoir un bon confort thermique et acoustique Un trou d'air peut être une source de courants d'air et sera également un lieu de passage du bruit. Pour diminuer la facture énergétique Tout l'air qui pénètre dans le bâtiment devra être réchauffé (en hiver). Une excellente étanchéité à l'air peut faire diminuer considérablement les besoins de chauffage pendant toute la vie d'un bâtiment. Sur cette maison, en comparaison avec l'étanchéité réglementaire, les besoins de chauffage seront divisés par 2 si l'objectif d'étanchéité à l'air est atteint (voir Figure 1). Pour conserver le bâti L'air qui traverse une paroi peut se condenser à l'intérieur entraînant des dégradations importantes. Page 79 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, livret de recommandations 3. OBJECTIFS À ATTEINDRE POUR CE BÂTIMENT On se fixe une performance pour le débit de fuite à 0,5 volume par heure à 50 Pa (n50 = 0,5 vol/h) ou à 4 Pa, I4 = 0,11 m3/(h.m2), soit 7 fois inférieur à la réglementation actuelle (I4 = 0,8 m3/(h.m2) de la RT 2005). Ce qui représente une économie de 122 % sur les besoins de chauffage. Figure 1: Influence de la perméabilité à l'air sur les besoins de chauffage 4. SURFACES ÉQUIVALENTES DE FUITES Sur la figure 2 ci-après, chaque cercle concentrique représente la surface équivalente si toutes les fuites parasites étaient rassemblées en un seule point de fuite. Pour ce bâtiment, les déperditions sont visualisées par le cercle le plus petit. Page 80 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, livret de recommandations Page 81 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, livret de recommandations 5. COMMENT ATTEINDRE L'OBJECTIF En mettant en place une démarche pour soigner quelques détails, tant dans la conception que dans la réalisation (mise en œuvre et choix des matériaux). Un exemple de solutions retenues pour une construction en bois est donné au paragraphe 8. 6. LES INFILTRATIONS AU NIVEAU DE L'ENVELOPPE Figure 3 : L'enveloppe, localisation des infiltrations d'air parasites Page 82 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, livret de recommandations Menuiseries extérieures : Installer des menuiseries de qualité (les performances des fenêtres sont définies par la norme européenne EN 12207 de mai 2000) ; Jointoiement des liaisons entre fenêtres, portes ou porte-fenêtres et toits ou murs ; La porte d'accès au local : o Installation d'une porte à âme pleine ; o Vérification du bon état de la ou des portes d’accès ; o Planéité ; o Uniformité de l'espace périphérique de la porte afin que le joint soit bien plaqué ; o Qualité des joints périphériques ; o Clonette ou barre d'étanchéité en partie basse ; Coffres de volets roulants : jointoiement des liaisons entre coffre, fenêtre et murs. Trappes et éléments traversant les parois : Reprise des joints d'étanchéité au niveau de l'ensemble des liaisons, par exemple : Trappes d'accès gaine technique ou combles; Gaines techniques traversant le plancher ; Conduit d'évacuation des fumées ou des gaz. En façade ou en toiture selon le système de chauffage retenu ; Conduit d'évacuation de l'air vicié en toiture. Équipements électriques : De façon générale, il est nécessaire de limiter le nombre de percements des parois. Colmatage des points de passage de l'ensemble des équipements électriques installés sur les parois extérieures ou dans le local : o Tableau électrique ; o Interrupteurs et prises de courants ; o Points lumineux type plafonniers ; o Câblage des différents systèmes de mesures. Choix de produits adaptés. Page 83 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, livret de recommandations Liaisons entre parois : Jointoiement des liaisons murs verticaux avec plancher et plafonds, ou choix de techniques et produits adaptés, Page 84 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, livret de recommandations 7. PRODUITS ET MATÉRIAUX Des composants de construction en matériaux durs (bois, métal, béton, etc…) posés l'un contre l'autre ou assemblés sans joints, ne permettent pas de réaliser une liaison étanche. Les matériaux qui permettent généralement d'obtenir une bonne étanchéité aux assemblages sont : o des bandes d'étanchéité ou des cordons préformés comprimés, o des mastics extrudés ou coulés, o des mousses expansives injectées. Les fonds de joints ne sont pas prévus pour assurer seuls l'étanchéité à l'air d'une liaison. Les produits mis en contact pour obtenir l'étanchéité à l'air doivent être compatibles entre eux. Les produits qui n'adhèrent pas aux supports doivent être comprimés pour être efficaces. Les produits non-comprimés doivent adhérer aux supports pour que la liaison soit étanche La pérennité de l'étanchéité à l'air au niveau d'une liaison dépendra principalement : o de la conservation des supports, o de la conservation des produits d'étanchéité, o de la pérennité de la liaison support / produit d'étanchéité. Les conditions de stockage et de mise en œuvre des matériaux sont généralement contraignantes, mais elles doivent être respectées si l'on souhaite obtenir de bons résultats et les pérenniser. Les enduits intérieurs permettent de supprimer de nombreuses infiltrations. Page 85 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, livret de recommandations 8. EXEMPLES DE SOLUTIONS RETENUES POUR UNE CONSTRUCTION EN BOIS* Page 86 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, livret de recommandations Page 87 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, livret de recommandations Page 88 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, livret de recommandations 8.6 Opération MYOTTE. Essai en cours de chantier Page 89 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, essai en cours de chantier Page 90 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, essai en cours de chantier Page 91 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, essai en cours de chantier Page 92 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, essai en cours de chantier Page 93 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, essai en cours de chantier Page 94 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, essai en cours de chantier Page 95 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, essai en cours de chantier Page 96 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, essai en cours de chantier Page 97 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, essai en cours de chantier Page 98 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, essai en cours de chantier 8.7 Opération MYOTTE. Essai à la réception Page 99 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, essai à la réception Page 100 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, essai à la réception Page 101 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, essai à la réception Page 102 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, essai à la réception Page 103 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, essai à la réception Page 104 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, essai à la réception Page 105 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, essai à la réception Page 106 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, essai à la réception Page 107 PREBAT - PABHI – Annexe : MYOTTE, essai à la réception
