Dans cet article, nous souhaitons approfondir les connaissances et les mesures d’efficacité énergétique nécessaires pour pouvoir concevoir un bâtiment efficace du point de vue des économies d’énergie. Nous apportons des réponses à la question de savoir quelles mesures énergétiques doivent être appliquées au bâtiment et comment appliquer les directives de base pour obtenir des économies d’énergie adéquates dans les bâtiments ou les logements.
Quelles sont les caractéristiques des logements basse consommation et des maisons passives ?
Les logements basse consommation (BBC) et les maisons passives sont deux types de maisons écologiques conçues pour réduire considérablement leur consommation d’énergie et leurs émissions de gaz à effet de serre. Voici les principales caractéristiques de ces habitations écologiques :
- Isolation thermique renforcée : Les logements BBC et les maisons passives bénéficient d’une isolation thermique performante, notamment au niveau des murs, de la toiture, des planchers et des menuiseries extérieures. Cette isolation permet de limiter les déperditions de chaleur et d’assurer un confort thermique optimal en hiver comme en été.
- Étanchéité à l’air : Une bonne étanchéité à l’air est essentielle pour éviter les infiltrations d’air parasites et les pertes de chaleur. Les logements BBC et les maisons passives sont conçus pour garantir une étanchéité à l’air optimale, tout en assurant une ventilation adéquate.
- Ventilation mécanique contrôlée (VMC) double flux : Les maisons passives et certains logements BBC sont équipés d’une VMC double flux, qui permet de renouveler l’air intérieur tout en récupérant la chaleur de l’air extrait. Ce système de ventilation contribue à améliorer la qualité de l’air intérieur et à réduire les besoins en chauffage.
- Apport solaire passif : Les logements BBC et les maisons passives sont conçus pour tirer parti de l’énergie solaire gratuite. Les grandes ouvertures orientées vers le sud permettent de capter la chaleur du soleil en hiver, tandis que des protections solaires adaptées (brise-soleil, débords de toiture, etc.) évitent les surchauffes en été.
- Chauffage et production d’eau chaude sanitaire performants : Les logements BBC et les maisons passives sont équipés de systèmes de chauffage et de production d’eau chaude sanitaire performants et économes en énergie, tels que les pompes à chaleur, les chaudières à condensation ou les panneaux solaires thermiques.
- Matériaux écologiques et locaux : La construction de logements BBC et de maisons passives privilégie l’utilisation de matériaux écologiques, à faible impact environnemental et issus de ressources locales. Ces matériaux contribuent à la fois à la performance énergétique du bâtiment et à la réduction de son empreinte carbone.
Mesures d’amélioration dans les bâtiments existants
La réduction de la demande d’énergie
Améliorations de l’enveloppe thermique
Ces mesures réduisent les pertes ou les gains d’énergie dans le logement, de sorte qu’en été, le flux de chaleur de l’extérieur vers l’intérieur est réduit et qu’en hiver, les pertes de chaleur de l’intérieur vers l’extérieur sont évitées, optimisant ainsi la performance énergétique de l’enveloppe thermique et réduisant la demande d’énergie pour le chauffage en hiver et pour le refroidissement en été, ces mesures sont les suivantes :
- Hiver : la chaleur ne quitte pas la maison, la demande de chauffage est moindre.
- Été : la chaleur n’entre pas dans la maison, la demande de refroidissement est moindre.
Améliorer l’isolation thermique
Si l’on se concentre sur les mesures d’économie d’énergie, l’isolation thermique est un point important. Avoir des panneaux d’isolation thermique sur les façades, les toitures, les faux plafonds et les planchers dans le cas d’éléments horizontaux sur l’espace extérieur ou les locaux non chauffés. Dans le cas des façades, la position du panneau est très importante, car le revêtement extérieur de la paroi garantit que toutes les couches de l’enceinte sont à une température proche de celle de l’environnement intérieur, améliorant notamment l’isolation thermique, éliminant tous les ponts thermiques et empêchant la condensation, bien qu’il s’agisse de la solution la plus coûteuse en raison du coût des échafaudages et des équipements auxiliaires. Le revêtement intérieur des murs est très économique mais moins recommandable car il laisse des zones à risque de condensation et de ponts thermiques. Il existe également la possibilité de remplir les chambres d’air avec une isolation thermique à l’intérieur, ce qui est une solution intermédiaire entre les deux qui laisse également des ponts thermiques. En ce qui concerne le type d’isolant à installer, je recommande ceux qui ont également des propriétés d’isolation acoustique, comme le polystyrène extrudé, les fibres de verre, la laine de roche, la mousse de polyuréthane, les isolants cellulosiques écologiques soufflés dans des chambres et le verre cellulaire, qui provient du recyclage du verre et qui a également une capacité d’étanchéité.
Remplacement de la menuiserie et du vitrage
L’utilisation de menuiseries avec rupture de pont thermique, de systèmes de double vitrage avec chambre à air, de verres à faible facteur solaire ou à faible émissivité avec un traitement qui parvient à réfléchir une grande partie du rayonnement solaire qu’ils reçoivent et donc à réduire considérablement la charge que le rayonnement solaire peut pénétrer à l’intérieur du bâtiment. Il est recommandé d’installer des coffres de volets avec isolation thermique incluse et des volets avec des lames isolées à l’intérieur. Il est également conseillé de remplacer les menuiseries par d’autres ayant une perméabilité à l’air adéquate, en fonction de la sévérité climatique de la zone où elles se trouvent, de sorte qu’elles aient une perméabilité moindre et soient plus étanches à l’air pour obtenir de meilleures performances thermiques.
Isoler de manière adéquate les zones présentant des ponts thermiques
En d’autres termes, comme pour les enveloppes, dans les zones où l’enveloppe est interrompue et perd son inertie thermique, il faut renforcer l’isolation, dans les coffres de volets, les jonctions avec les piliers, les jonctions avec les dalles de plancher, et surtout dans les bâtiments dans lesquels, pour installer des radiateurs de chauffage, on a eu la mauvaise pratique de faire une niche sous les fenêtres, en réduisant leur épaisseur et en laissant l’enveloppe sans protection thermique. Si possible, il est toujours conseillé de placer l’isolation à l’extérieur de la zone où se trouve le pont thermique.
Améliorer les conditions de ventilation du bâtiment et des espaces sous toiture
En général, il est toujours conseillé d’assurer une ventilation adéquate pour garantir la qualité de l’air intérieur. Dans les zones climatiques plus chaudes, cette ventilation est encore plus importante, surtout en été, et il est conseillé de réaliser une ventilation naturelle transversale et une ventilation nocturne, afin de réaliser des pertes d’énergie et de dissiper la chaleur accumulée dans les enveloppes pendant la journée. Il est donc conseillé dans les bâtiments anciens de ces zones d’améliorer l’enveloppe du bâtiment afin d’améliorer sa perméabilité et de réduire son étanchéité à l’air, tandis que dans les climats plus froids, il faut faire l’inverse, en réduisant la perméabilité et en augmentant l’étanchéité à l’air.
Améliorer les performances des installations de chauffage, de refroidissement, d’eau chaude sanitaire et d’éclairage
Remplacement des équipements de l’installation de chauffage et de production d’eau chaude sanitaire par d’autres plus efficaces
Remplacement des chaudières par d’autres chaudières à haut rendement, telles que des chaudières à condensation, des chaudières à biomasse ou une pompe à chaleur air-eau qui échange la chaleur avec un circuit hydraulique, le système de chauffage par le sol étant plus efficace.
Remplacement des équipements de climatisation par des équipements plus efficaces
La plupart des foyers disposent actuellement de tels équipements, normalement des pompes à chaleur, avec un split intérieur et une unité extérieure, qui devraient être remplacés par d’autres ayant une consommation plus faible et une meilleure efficacité énergétique, comme les pompes à chaleur air-air à haut rendement.
Améliorer le réseau de distribution de chauffage et d’eau chaude sanitaire
En plus d’isoler les tuyaux du réseau de distribution, l’intégration de robinets thermostatiques dans les radiateurs permet de réduire les pertes de chaleur et de réaliser une installation plus efficace. Il est également conseillé que les équipements de régulation et de contrôle de l’installation, tels que les interrupteurs, les programmateurs ou les thermostats, soient facilement accessibles et correctement programmés.
Améliorer les performances des installations d’éclairage et des autres équipements électriques
En remplaçant les lampes par d’autres à faible consommation et à haut rendement énergétique, et en disposant de systèmes de contrôle de l’éclairage, le reste des équipements de consommation électrique et des appareils électroménagers devraient avoir une cote énergétique de A ou plus. N’utilisez pas le mode veille des appareils électriques et éteignez-les complètement lorsqu’ils ne sont pas utilisés car ils continuent à consommer de l’énergie.
Établir des systèmes domotiques pour contrôler les périodes de service en fonction des horaires d’occupation de chaque zone du bâtiment et améliorer la maintenance des installations
L’introduction de la domotique et de l’automatisation, notamment dans le cas de la rénovation d’un immeuble de bureaux, permettra de tirer le meilleur parti et de gérer plus efficacement les installations thermiques du bâtiment, en fonction des conditions climatiques extérieures et de la demande.
L’installation d’énergies renouvelables
Dans ce cas, l’application d’énergies renouvelables telles que l’énergie solaire thermique pour la production d’eau chaude ou l’énergie solaire photovoltaïque pour la production d’électricité, à condition que les caractéristiques du bâtiment et de ses installations permettent de rendre cette mise en œuvre viable d’un point de vue technique et économique. Si ce n’est pas le cas, il faut mettre en place des systèmes avec des installations et des équipements à haute efficacité énergétique, comme indiqué au point précédent.
Les changements dans les habitudes des utilisateurs
Il est très fréquent que les utilisateurs programment le chauffage ou la climatisation à des températures qui non seulement se situent parfois en dehors des paramètres de confort thermique, mais entraînent également une augmentation disproportionnée de la consommation d’énergie. Ainsi, si nous abaissons la température de notre chauffage de seulement 1°C, nous pouvons réaliser des économies d’énergie de 5 à 10% et éviter 300 kg d’émissions de CO2 par ménage et par an. Une température d’environ 20°C est suffisante pour obtenir la bonne température. En programmant le thermostat pour qu’il s’éteigne lorsque nous ne sommes pas chez nous ou pour maintenir une température confortable, on peut réaliser des économies d’énergie de 7 à 15 %.
Dans le cas des immeubles d’habitation multifamiliaux existants, l’une des propositions les plus efficaces serait la mise en œuvre de l’énergie solaire thermique pour la production d’eau chaude sanitaire et le chauffage à l’aide d’une pompe à chaleur à haut rendement énergétique, associée aux mesures d’amélioration de l’enveloppe thermique (section A.1), de sorte qu’avec ces mesures, on pourrait réaliser simultanément des économies d’énergie de 70 à 80 % et une réduction des émissions de CO2 de 40 à 60 %. Dans ce cas, la note maximale qui pourrait être obtenue serait un B.
Mesures d’amélioration dans les nouveaux bâtiments
Conception du bâtiment avec des paramètres d’architecture bioclimatique
Cela signifie que, s’agissant d’un bâtiment à construire, il doit être conçu et construit en utilisant des techniques bioclimatiques qui permettront d’optimiser les mesures d’économie d’énergie dans l’habitation, en optimisant une série de paramètres qui, en fonction de son emplacement, de son environnement et des caractéristiques climatiques de la zone, permettent un comportement optimal et approprié pour obtenir une plus grande efficacité énergétique et minimiser au maximum l’impact environnemental sur son environnement. Elle vise également à concevoir le bâtiment de manière à obtenir un chauffage passif en hiver et un refroidissement passif en été. Les principales techniques d’architecture bioclimatique sont les suivantes :
Localisation et orientation du bâtiment en fonction du climat local
Il doit être adapté au climat local de la région où il est situé, car cela détermine son exposition au soleil et au vent. Il est donc conseillé d’évaluer le rayonnement solaire, les températures, l’humidité relative, les précipitations et le vent, en été comme en hiver. La topographie, la végétation du site et les éventuelles sources de pollution sonore à proximité doivent également être évaluées.
Conception de bâtiments simples et compacts
Un bâtiment compact est requis, de sorte que la surface de l’enveloppe soit réduite par rapport au volume du bâtiment (plus la surface de l’enveloppe est petite, plus les pertes thermiques sont faibles), car une quantité excessive de surplombs ou de zones avec des points de vue augmenterait la demande énergétique et le coût. Le facteur de forme étant le quotient entre la surface du bâtiment et son volume, plus le facteur de forme est faible, plus la capacité du bâtiment à retenir la chaleur est grande. Par conséquent, dans les climats froids, il est conseillé que ce facteur varie entre 0,5 et 0,8, tandis que pour les climats chauds, il est conseillé qu’il soit supérieur à 1,2. Il est également conseillé d’avoir une distribution appropriée des espaces, avec des zones de moindre usage, comme les garages, au nord.
Conception appropriée des ouvertures en fonction de l’orientation
Conception des surfaces vitrées sur chaque façade en fonction de son orientation, c’est-à-dire en fonction de l’énergie solaire fournie, en recommandant entre 40% et 60% sur les façades sud, 10-15% sur les façades nord, et moins de 20% sur les façades est, est et ouest.
Inertie thermique des éléments constructifs de l’enveloppe
De cette manière, et avec des murs et des sols à forte inertie, nous pouvons lisser la variation de température entre les environnements intérieurs et extérieurs, en obtenant un niveau de confort adéquat.
Concevoir pour réduire autant que possible les ponts thermiques
Les ponts thermiques se produisent parce que certaines zones de l’enveloppe du bâtiment ont une mauvaise résistance thermique. Par conséquent, afin de les éliminer complètement, l’extérieur du bâtiment doit être renforcé par une isolation thermique.
Systèmes et matériaux de construction permettant de réduire la demande en énergie
De sorte qu’ils doivent être conçus pour renforcer leur isolation thermique et leur étanchéité à l’air, et certains systèmes tels que les suivants sont recommandés :
- Toitures végétalisées : Ce système présente de nombreux avantages, tant d’un point de vue architectural, esthétique qu’environnemental. La végétation absorbe les polluants et produit de l’oxygène, ce qui a un effet positif sur l’environnement. Il améliore également l’isolation thermique globale de la toiture ainsi que son isolation acoustique, ce qui permet d’atteindre des conditions de confort importantes à l’intérieur.
- Façades végétalisées. Une réduction des apports solaires pouvant atteindre 20 % peut être obtenue en plantant une rangée d’arbres à feuilles caduques qui contribuent à réduire les apports solaires en été et à les augmenter en hiver.
- Façades ventilées. Réalisé avec des dalles en céramique ou en pierre sur une sous-structure de profils métalliques, normalement en aluminium, laissant une chambre d’air qui se ventile par convection naturelle avec l’enceinte principale, à travers laquelle se dissipe une grande partie de l’énergie absorbée par la couche extérieure. Il existe également des solutions intégrales similaires avec des panneaux solaires thermiques et photovoltaïques intégrés dans l’enveloppe de la façade extérieure.
- Façades à double peau de verre. Ce système consiste en deux surfaces vitrées, séparées l’une de l’autre par une chambre d’air ventilée en permanence, de manière à créer une seconde peau extérieure, fixée au mur par un système d’ancrages. Afin de contrôler le rayonnement solaire externe et de réduire leur transmission thermique, ces vitres sont traitées par un procédé de pigmentation ou de sérigraphie.
- Les verres ayant des propriétés particulières. Il peut s’agir de verres avec l’ajout de fines couches dynamiques, de verres chromogènes capables de changer de couleur ou de transparence ou de verres avec une chambre à fluides circulants, dans lesquels la réduction des charges thermiques est obtenue grâce à la circulation d’un fluide à travers la chambre, car certains d’entre eux sont capables d’absorber une partie du rayonnement infrarouge incident.
Éléments de protection passive
Pour éviter le réchauffement excessif de certaines façades présentant une incidence plus élevée de rayonnement solaire en été, il faut concevoir des éléments permettant de contrôler ce rayonnement, tels que des surplombs, des balcons, des auvents, des structures avec des éléments mobiles à lamelles orientables, des stores, des auvents, etc. Il s’agit de mesures d’économie qui n’entraînent pas de dépenses importantes et qui apportent des avantages efficaces.
Systèmes de ventilation passive
Par l’exécution de cheminées solaires à côté des puits canadiens pour garantir le renouvellement de l’air :
- Les chimneys solaires, sont des cheminées conçues de façon à ce que l’air à l’intérieur soit chauffé et monte par convection, de façon à ce qu’en montant il génère une aspiration et provoque un courant d’air, de façon à ce que l’air entre par le puits canadien, ventilant ainsi l’habitation.
- Les puits canadiens sont un système qui tire parti de l’énergie géothermique du sol pour que, grâce à des tuyaux enterrés, l’air circule à l’intérieur du bâtiment de telle sorte qu’en été, il garde l’atmosphère fraîche (le sol est plus froid) et en hiver, il est plus chaud (le sol est plus chaud), ce qui profite à l’efficacité du bâtiment.
Systèmes de chauffage passif avec serres vitrées et murs en trombe
La serre solaire consiste en une enceinte vitrée attachée à l’habitation qui profite de l’énergie solaire qui s’accumule à l’intérieur en raison de l’effet de serre, puisque le rayonnement solaire entre mais ne peut sortir, réchauffant ainsi l’intérieur. Les murs Trombe sont un capteur solaire formé d’une enceinte extérieure vitrée, d’une chambre à air et d’une enceinte à forte inertie thermique, normalement en pierre ou en béton, où l’énergie solaire est accumulée de sorte qu’à travers les perforations du mur, l’air circule par convention de la zone inférieure à la zone supérieure, entrant froid dans la zone inférieure et sortant chaud dans la zone supérieure pour ensuite distribuer cette chaleur à l’intérieur du logement.
Utilisation et réutilisation de l’eau de pluie et mécanismes d’économie d’eau
De cette façon, au moyen d’un réservoir de stockage et d’un équipement de pompage, l’eau de pluie est collectée et utilisée pour l’arrosage des plantes et pour l’utilisation du logement lui-même lorsqu’elle n’a pas besoin d’être potable, ainsi que de disposer de mécanismes d’économie d’eau dans les toilettes et les urinoirs.
Utilisation et réutilisation des eaux grises
L’eau des machines à laver, des éviers et des douches peut être réutilisée dans la citerne des toilettes, pour laquelle une installation indépendante est nécessaire pour collecter cette eau et la canaliser vers les toilettes.
Couleur de la façade
Un autre aspect qui intervient dans le mécanisme d’échange d’énergie entre le logement et l’extérieur est la couleur de la façade. Les couleurs claires sur la façade d’un bâtiment facilitent la réflexion de la lumière naturelle et, par conséquent, contribuent à repousser la chaleur due à l’insolation. À l’inverse, les couleurs sombres facilitent les apports solaires. Bien qu’apparemment sans importance, l’amélioration de l’efficacité énergétique d’un bâtiment grâce à la couleur apporte des avantages tangibles qui sont faciles à mettre en œuvre pour le portefeuille.
Installations de chauffage, de refroidissement, de production d’eau chaude sanitaire et d’éclairage à haut rendement énergétique
Ces installations seront planifiées, conçues et calculées pour obtenir des performances maximales, notamment les pompes à chaleur air-air, les pompes à chaleur air-eau et les chaudières à condensation à haut rendement énergétique (pour en savoir plus, consultez le guide sur les pompes à chaleur à inverseur). Il est également fortement recommandé de concevoir des systèmes centralisés, car ils sont plus efficaces que les systèmes individuels, ainsi que le chauffage par le sol. Les climatisations VAV (volume d’air variable) et VRV (volume de réfrigérant variable) garantissent également de bons résultats.
Installer des énergies renouvelables dans les bâtiments
Ainsi, lors de la conception et de l’exécution de ces installations, il est possible de réduire considérablement la consommation d’énergie, ainsi que de réduire, voire d’éliminer, les émissions de CO2. Les énergies renouvelables les plus utilisées dans les bâtiments sont l’énergie solaire thermique, l’énergie solaire photovoltaïque, les chaudières à biomasse pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire, les cheminées à eau, ainsi que d’autres systèmes tels que la cogénération ou la production simultanée de chaleur et d’électricité dans un seul processus.
Dans le cas des nouveaux bâtiments de logements collectifs, l’une des propositions les plus efficaces serait la mise en place d’une chaudière à biomasse pour la production d’eau chaude sanitaire et le chauffage, avec une pompe à chaleur à haut rendement énergétique pour le refroidissement en été (toutes deux centralisées), simultanément avec les mesures de conception bioclimatique de la section A, de manière à réaliser d’importantes économies d’énergie et une réduction des émissions de CO2 pouvant atteindre 100 %, en obtenant la meilleure notation énergétique, qui est A.
Dans la perspective d’une éventuelle rénovation énergétique, il est recommandé de réaliser une étude de faisabilité technique et économique afin d’analyser la ou les solutions dont la mise en œuvre permettrait d’atteindre les délais d’amortissement les plus courts. Pour ce faire, nous évaluerons le coût de la mise en œuvre des mesures incluses dans chaque proposition et les économies d’énergie réalisées annuellement afin de calculer les années d’amortissement nécessaires. Toutefois, compte tenu de l’augmentation du prix de l’énergie et des subventions obtenues en fonction de la qualification atteinte, ces périodes peuvent être considérablement réduites et leur viabilité économique peut donc être améliorée.