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Le bâtiment passif repousse les frontières de l’efficacité énergétique


Le bâtiment passif repousse les frontières de l’efficacité énergétique

Categorie(s) :   Climapresse   Nouvelles  


Par Maxime Durocher, ing.

Avec une réduction en énergie de chauffage d’au moins neuf fois par rapport à un bâtiment neuf construit aujourd’hui, le bâtiment passif certifié « Passivhaus » ou « Maison passive » surprend. Fondée sur la science du bâtiment, cette approche éprouvée figure sur les plans de lutte contre les changements climatiques de plusieurs régions et villes dans le monde. Voici un aperçu de l’approche, des avantages et des défis à son implantation au Québec.

 

 


 

Maison Passive Québec est un jeune organisme à but non lucratif dont la mission est de promouvoir le bâtiment passif au Québec. C’est un regroupement de personnes ayant diverses compétences et convaincues que le bâtiment passif est la voie d’avenir.

Mais qu’est-ce qu’un bâtiment passif? C’est un bâtiment qui consomme très peu d’énergie pour le chauffage tout en maintenant un haut niveau de confort pour ses occupants durant toute l’année. Ses principes reposent sur une enveloppe de bâtiment très isolée thermiquement et très étanche, un apport optimal d’énergie solaire par les fenêtres et l’utilisation d’ombrage selon l’inclination du soleil l’été sans négliger l’effet de masse thermique et la forme du bâtiment.

Mais pourquoi utilise-t-on l’adjectif « passif » pour décrire un bâtiment? En fait, l’enveloppe du bâtiment perd tellement peu d’énergie qu’elle utilise un plus grand apport d’énergie passive pour le chauffage que d’énergie provenant d’un système de chauffage. L’énergie passive est la chaleur gratuite générée par des rayons de soleil qui entre par les fenêtres, la chaleur dégagée par ses occupants et des appareils électriques. Les systèmes de chauffage, quelles que soient leurs formes, sont considérés comme actifs, car leurs fonctions premières sont de chauffer le bâtiment.
 
 

Le terme « Maison passive »

Le terme « Maison passive » ou « Passivhaus » est le nom d’une certification qui repousse l’efficacité énergétique à des niveaux encore plus élevés. En fait, cette certification est la plus ambitieuse au monde. Bien que l’on retrouve le mot « Maison » dans le terme français, cette certification s’applique à tous les types de bâtiment comme les multilogements, les écoles, les bâtiments publics, les commerces, etc. La certification « Maison passive » a été développée par l’institut Passivhaus en Allemagne au début des années 1990 et s’est inspirée de la certification canadienne R2000, référence mondiale en matière d’efficacité énergétique durant les années 1980.

 
 

L’efficacité énergétique d’un bâtiment

L’efficacité énergétique d’un bâtiment s’exprime en énergie générée annuellement par un système de chauffage répartie par la surface habitable. Un des principaux critères pour atteindre la certification « maison passive » est de ne pas dépasser 15 kWh/m2/an en chauffage. La figure 1 montre la demande en énergie de chauffage selon différentes normes ou certifications. La certification « Maison passive » se distingue avec une demande en énergie de chauffage réduite de 9 à 10 fois par rapport celle de bâtiment neuf construit aujourd’hui!

 

bâtiment passif - fig.1

Fig. 1 – l’efficacité des bâtiments selon diverses certifications ou normes.

 

La comparaison des bilans énergétiques entre un bâtiment standard neuf et un bâtiment passif certifié à la figure 2 démontre bien le concept du bâtiment passif. Bien qu’il y ait des gains d’énergies solaires plus appréciables avec le bâtiment passif, la principale différence se situe sur le plan d’une grande réduction des pertes énergétiques de l’enveloppe du bâtiment.

 

Bâtiment passif-fig2

Fig. 2 – ce graphique montre l’apport en énergie passive pour un bâtiment standard et un bâtiment passif. Les colonnes en rouge sont l’énergie produite par un système de chauffage.

 

 

La figure 3 illustre les principes qui expliquent la performance énergétique de l’enveloppe du bâtiment : une architecture compacte, une enveloppe très isolée et très étanche, des fenêtres à triple vitrage très performantes, une ventilation continue avec une haute récupération de chaleur et l’absence de ponts thermiques. Ces facteurs simples et durables sont employés de façon rigoureuse pour atteindre des objectifs quantifiés de consommation énergétique.

Bâtiment passif -fig3

Fig. 3 – les principes de base pour l’enveloppe du bâtiment passif

 

 

L’enveloppe d’un bâtiment passif certifié surprend bien des gens lorsqu’on leur dit que l’épaisseur de l’isolation varie entre 350 et 450 mm pour notre climat. Cela brasse les paradigmes!

 
 

Critères pour un bâtiment certifié

Peu importe l’endroit dans le monde, les critères, montrés dans le texte encadré à la figure 4, sont les mêmes. Le critère de confort l’été se définit en fréquence de surchauffe, c’est-à-dire en pourcentage de temps où la température intérieure dépasse 25°C. L’énergie totale consommée du bâtiment, incluant l’énergie de chauffage, est exprimée en énergie primaire et ne doit pas dépasser un seuil selon le type de certification visé. En quelques mots, l’énergie primaire est l’énergie totale du bâtiment multiplié par un facteur qui tient compte de l’énergie de transformation et de transport. En 2015, ces facteurs ont été revus en tenant compte de la portion d’énergie renouvelable dans l’énergie électrique.

bâtiment passif - fig4

Fig. 4 – Critères pour un bâtiment certifié

 

 

 

Réductions accrues de gaz à effet de serre et bien d’autres avantages

Les bâtiments passifs certifiés utilisant les combustibles fossiles ou biomasses émettent beaucoup moins de GES, soit environ neuf fois moins pour un même combustible et une efficacité de combustion similaire. Pour cette raison, de plus en plus de villes et régions d’Europe exigent qu’on respecte ces standards pour les nouvelles constructions (Bruxelles, Oslo, Fribourg, Luxembourg, etc.).

En Amérique du Nord, les villes de Vancouver et de New York intègrent les bâtiments passifs dans leurs plans de développement durable. Plusieurs états américains offrent des incitatifs à la construction de bâtiments passifs.

Actuellement, le bâtiment passif se développe rapidement en Chine.

Outre les grandes économies d’énergie et la réduction de GES, le bâtiment passif offre aussi un autre grand avantage : le confort. En effet, la température d’air intérieur et la température des surfaces internes des pièces sont plus uniformes en hiver et plus fraîches en été. Si vous croisez des gens qui habitent un bâtiment passif, questionnez-les sur le confort!

Les autres avantages, nommés en rafale, sont une bonne qualité d’air d’intérieur, une très grande résilience face aux pannes de chauffage, une excellente isolation acoustique aux bruits extérieurs, une grande durabilité de l’enveloppe du bâtiment et un risque quasi nul de contamination aux moisissures.

 
 

Une approche de conception différente

L’optimisation et l’atteinte des objectifs énergétiques s’effectuent pendant la phase de conception du bâtiment. Pour accomplir cette tâche, le programme de simulation énergétique PHPP (Passive House Planning Package) doit être employé. En tenant compte des données locales du climat et de l’ensoleillement, le programme évalue la demande en énergie selon les caractéristiques du bâtiment. Par exemple, il est possible d’évaluer rapidement l’effet en ajoutant de l’isolation à un certain endroit, en augmentant la fenestration dans une direction donnée, voir l’effet de brise-soleil sur le confort l’été, etc. Cette approche, axée sur des objectifs plutôt que des moyens à prendre, encourage l’innovation.

 

L’importance d’une bonne ventilation

Avec une grande étanchéité, inférieure ou égale à 0.6 changement d’air à l’heure, le bâtiment passif limite les pertes d’énergie occasionnées par les infiltrations d’air. Cependant, l’échange d’air par ventilation mécanique avec une haute récupération de chaleur est essentiel pour obtenir une bonne qualité d’air intérieur.

La figure 5 illustre l’écoulement d’air pour la ventilation d’un bâtiment passif. Un apport d’air neuf entre dans le VRC (ventilateur récupérateur de chaleur) dans lequel il est chauffé par le transfert de chaleur provenant de l’air vicié qui sort du bâtiment. L’air neuf réchauffé qui sort du VRC est soufflé vers des diffuseurs de chaque pièce de vie (chambres, salle de séjour, salon, salle à manger…). Par la suite, l’air se dirige vers les pièces qui possèdent des bouches d’extraction comme la cuisine, la salle de bain, la pièce d’entreposage et la salle mécanique. Cet air, maintenant vicié, repasse par le VRC afin de donner son énergie à l’air neuf. Elle alors est évacuée vers la sortie d’échappement.

Bâtiment passif - fig5

Fig. 5 – Principes de ventilation pour un bâtiment passif.

 

Mentionnons que l’apport d’air neuf dans le bâtiment doit se faire en continu. L’interruption du débit d’air neuf lors d’un cycle de dégivrage n’est pas acceptée. Pour éviter une situation de givrage du VRC, l’air neuf est préchauffé avant de pénétrer dans le VRC. Différentes options de préchauffage de l’air sont possibles : un échangeur géothermique à air (souvent appelé puits canadien), un échangeur géothermique à liquide caloporteur (une boucle de circulation eau-glycol passant par un serpentin de préchauffage), un collecteur solaire à air et en dernier recours l’utilisation de serpentin électrique. L’échangeur géothermique à air demeure une alternative très efficace, mais il doit être installé avec grandes précautions afin d’éviter une obstruction au passage de l’air par une accumulation de condensation ou d’infiltration d’eau.

 
 

Certification

Une des exigences de la certification « Maison passive » est que le changement d’air s’effectue avec très haute récupération de chaleur. Cette exigence ne peut être atteinte qu’avec l’utilisation d’un VRC qui utilise le principe d’un échangeur de chaleur de type à débit contre-courant, à débit contre-courant-croisé ou VRC avec mini-pompe de chaleur intégrée. L’efficacité de récupération de chaleur doit être d’au moins 75%, établie selon une norme qui diffère des normes nord-américaines. Un VRC dont l’échangeur de chaleur est de type à débit croisé n’est pas assez efficace pour obtenir la certification « Maison passive ».

 

Afin d’obtenir une bonne qualité d’air intérieur, la ventilation mécanique doit assurer un débit d’air neuf adéquat en satisfaisant trois conditions : un changement d’air minimum de 0.3 changement d’air/heure, le débit selon nombre de personnes et le débit d’air par personne (varie selon le type de bâtiment) et le débit d’air pour compenser la reprise d’air selon le type de pièce (ex. : cuisine, salle de bain, entreposage, etc.).

Les particules dans l’air affectent aussi la qualité de l’air. Ainsi, il est nécessaire de filtrer l’air neuf avec par un filtre fin de classe F7 (équivalent Merv13).

 
 

Plusieurs types de certifications possibles

La certification BaSE (bâtiment sobre en énergie) ou « low energy building » est adapté pour des bâtiments neufs qui n’arrivent pas à atteindre les critères de la certification « Maison passive » pour des raisons variées. La certification EnerPHit, qui s’adresse à la rénovation des bâtiments, possède aussi des exigences moins élevées.

Un bâtiment certifié « Maison passive » combiné avec de la génération d’énergie sur le site (panneaux PV, éolienne) permet d’atteindre des niveaux encore plus élevés en développement durable, soit par la certification « Maison passive plus » ou « Maison passive premium ». Cette dernière devient une petite centrale d’énergie, c’est-à-dire qu’elle génère plus d’énergie qu’elle en consomme.

Certifié ou pas certifié? Il y a plus de 50 000 bâtiments passifs dans le monde et ils ne sont pas tous certifiés. L’important est de faire un grand bond en termes d’efficacité énergétique par rapport aux bâtiments standards. La certification est un sceau de qualité qui assure que le bâtiment respecte des objectifs d’énergie et de confort. C’est aux propriétaires de décider.

 
 

Défis pour le Québec

Quoique certaines maisons soient en processus de certification actuellement, il n’y a pas encore de bâtiment certifié « maison passive » au Québec. Il faut mentionner que le bâtiment passif est une approche relativement nouvelle au Québec. Cette approche représente aussi un grand changement dans la façon concevoir et construire, et tout grand changement demande un certain temps d’adaptation.

Cependant, il y a environ une dizaine de maisons au Québec qui, sans être certifiées « Maison passive », sont considérées comme des bâtiments passifs parce qu’elles utilisent un plus grand apport d’énergie passive pour le chauffage.

Un des gros défis au Québec est d’augmenter l’offre sur le marché de composantes certifiées « Maison passive »  telles que des fenêtres et des VRC. Lors d’une conférence à laquelle j’ai assisté l’année passée, l’institut Passivhaus a clairement indiqué son ouverture à certifier des produits nord-américains, mais ceux-ci doivent satisfaire aux critères élevés de performance. D’ailleurs, nous attendons avec grand intérêt la certification d’une unité à récupération d’énergie innovatrice produite par un manufacturier québécois (Minotair).

L’expertise québécoise en bâtiment passif est un élément à améliorer. Le nombre de concepteurs, consultants et certificateurs certifiés est restreint, mais croît avec les années. Les entrepreneurs qui ont déjà construit un bâtiment passif connaissent les améliorations à apporter pour leurs prochaines constructions. D’ailleurs, Maison Passive Québec se donne aussi comme buts de favoriser les échanges entre professionnels du bâtiment et d’offrir des sessions de formation.

 
 

Des solutions existent pour notre avenir

Selon les experts du GIEC (Groupe intergouvernemental d’experts sur l’évolution du climat), les émissions de GES doivent être réduites de 40% à 70% d’ici 2050, par rapport à 2010, afin d’éviter des effets graves. Il est clair que nous devons faire de grands changements dans nos habitudes et dans l’utilisation de moyens plus efficaces et propres. Les bâtiments constituent un des grands émetteurs de GES dans le monde.

La transition vers la génération d’énergie renouvelable s’avère une voie à suivre, mais il faut aussi réduire notre consommation énergétique. Avec une faible consommation énergétique, le bâtiment passif offre un très grand potentiel de réduction de GES et aussi, comme déjà expliqué, beaucoup d’autres avantages.

 

 


Maxime Durocher, ing.

Concepteur certifié maison passive (Institut Passivhaus)

Membre Maison passive Québec

maxime.durocher@videotron.ca

 

 



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