Cours Eco Construction [PDF]

Zitiervorschau

ECO CONSTRUCTION

pour Génie Civil IV École Nationale Polytechnique de Douala

Dr ODI ENYEGUE Timothée Thierry

Objectifs > Connaître les impacts environnementaux dans un projet de construction > Se familiariser avec les matériaux et les techniques de l’éco construction > Savoir mener une démarche éco constructive étape par étape PREMIÈRE PARTIE : Les essentiels de l’éco construction > Enjeux et contexte de l’éco construction > Réglementations, certifications et labels > Le cadre de référence du bâtiment durable > Aspects économiques > Les principales étapes de la démarche et les bonnes pratiques > Les principaux matériaux et de l’éco construction DEUXIÈME PARTIE EN PRÉSENTIEL : Les étapes de la démarche éco constructive > L’analyse de site : l’intégration du projet dans son environnement > En phase de conception :  La biodiversité  L’architecture bioclimatique : principes et exemples  L’éco conception : Analyse de cycle de vie, sobriété et économie de ressources  Le choix des matériaux et des techniques de construction  Le choix des systèmes : anticiper l’exploitation (gestion de l’eau, performance énergétique)  La végétalisation > En phase de réalisation du projet :  Le respect des normes  Les DTU  Les règles de l’art  Le chantier > L’anticipation de la fin de vie du bâtiment (réemploi, démontabilité…) Exemples de projets d’éco construction et cas pratiques ÉVALUATION ET VALIDATION > Questionnaire d’auto évaluation de l’atteinte des objectifs en fin de formation inclus dans la durée totale de la formation

Iere Partie : LES ESSENTIELS DE L'ECO CONSTRUCTION Introduction Les questions relatives au réchauffement climatique, à la réduction des émissions de gaz à effet de serre, à la consommation excessive d’énergie fossile et, plus généralement, à la nécessité d’adopter des modes de vie plus conformes à la notion de développement durable sont de plus en plus présentes dans les décisions, les analyses et affectent la plupart des secteurs d’activité et de développement. Le bâtiment n’échappe pas à cette prise de conscience et connaît notamment depuis quelques d’années des évolutions tout à fait considérables, en particulier avec la mise en œuvre de plus en plus intense des principes et des techniques d'éco-construction, ainsi qu'une réglementation axée sur le respect de l'environnement, la sécurité, l’économie énergétique. En effet, le secteur du bâtiment, pour des raisons d’ordre écologique, social et économique, est concerné par cette recherche de diminution des émissions de gaz à effet de serre et des consommations d’énergie et par la nécessité de produire un habitat à la fois confortable et économe, conformément aux principes et aux techniques de l’écoconstruction. Il convient en effet de rappeler que le patrimoine bâti représente à ce titre un levier conséquent avec un potentiel d’économies considérable. L’accent est donc mis sur le renforcement des réglementations thermiques qui imposent aux constructions neuves le respect de seuils minimaux (quoi qu’élevés) de performance et s'appliquent également, mais de façon moins exigeante, à la rénovation du bâti existant. alors, si l’éco-construction désigne l’ensemble des moyens techniques qui permettent de rénover, de réhabiliter ou de construire un édifice tout en minimisant son empreinte sur l’environnement, elle pourrait alors, en ce sens, être l’une des réponses nécessaires aux défis écologiques qui s’imposent désormais. De plus, l’éco-construction procède d'une réflexion globale sur la façon d’intégrer le mieux possible le bâti à son milieu (exposition, style architectural, emploi de matériaux locaux...). Avec l’éco-construction, il s’agit, dans une vue plus large, de contribuer à un autre modèle de développement, moins consommateur en énergies fossiles et plus respectueux des aspects suscités. Tel est l’esprit du "développement durable", conception de l’intérêt public d’où se décline le concept d’éco-construction, et qui repose sur un équilibre de quatre engagements tel-que la qualité de vie, le respect de l'environnement, la performance économique et le management responsable. Le développement de l’éco-construction, qu’il soit à l’échelle nationale ou international, est aussi le moyen de profiter d’une double opportunité économique. D’une part, elle participe à la réduction et/ou à la limitation des dépenses des ménages consacrées à l'énergie et, d'autre part, elle donne aux entreprises du bâtiment la possibilité d'accroître leur activité et de conquérir de nouveaux marchés. 1.1 DEFINITION ET CONTEXTE ET ENJEUX DE L’ECOCONSTRUCTION La définition de l’éco-construction est complexe en ce qu’elle recoupe plusieurs problématiques différentes, notamment la santé, le sociale, l'économie et l'environnement. De plus, cette notion a une origine ambivalente puisqu’elle est à la fois novatrice et relève pourtant d’une idée très ancienne ; elle constitue à cet égard une résurgence de certaines pratiques dont l’habitat conventionnel s’est peu à peu détourné au fil du XXème siècle. Enfin, le concept d’éco-construction renvoie par ses origines théoriques à une conception beaucoup plus générale, celle du "développement durable". Il est dont question de proposer une démarche constructive axée sur le respect des normes établies pour le bien de tous.

Les enjeux des acteurs d'une eco construction sont les suivant : Au niveau de la réglementation : – Orientations d'une politique volontaristes des dispositions relatives au bâtiment eco construit ex : mise en place d’un diagnostic de performance énergétique obligatoire & moyen de sensibilisation du public à la maîtrise de l’énergie et moyen de négociation des prix d’achat – Réglementation thermique de plus en plus exigeante et contraignante Au niveau de l’offre : – Acteurs convaincus et déterminés couvrant tout le territoire – Technologies et solutions matures et maîtrisées – Des (éco)matériaux de plus en plus performants (aussi bien sur l’aspect isolation thermique, acoustique que confort) – Coûts d’exploitation du bâtiment très inférieurs à une construction traditionnelle Au niveau de la demande : –Actions de sensibilisation du grand public sur la sobriété énergétique des habitations une demande et un intérêt en pleine croissance -De nombreux dispositifs d’aides financières 1.2 REGLEMENTATION , CERTIFICATIONS ET LABEL 1.2.1

Lois et réglementations : les leviers de développement de l’éco-construction

La réglementation thermique a pour but de fixer une limite maximale à la consommation énergétique des bâtiments neufs pour le chauffage, la ventilation, la climatisation, la production d’eau chaude sanitaire et l'éclairage. La première réglementation thermique date de 1974. Pour faire face à l’augmentation du prix de l’énergie due au premier choc pétrolier, une isolation thermique était exigée pour tous les logements neufs. Depuis, cette réglementation a évolué régulièrement (RT 1974, RT 1988, RT 2000, RT 2005, RT 2012) en fixant des objectifs de plus en plus contraignants (amélioration des performances énergétiques de 15 à 20 % tous les cinq ans, extension des exigences au secteur non résidentiel, à la rénovation…). Au fil des réglementations, la consommation énergétique des bâtiments neufs a baissé de 50 % Pour les bâtiments neufs, la RT 2012 est applicable à toutes les constructions neuves dont le permis de construire a été déposé à partir du 1er septembre 2013. avec objectif de limiter la consommation d'énergie primaire des bâtiments neufs à un maximum de 50 kWhEP/m2 /an contre 80 à 250 kWhEP/m2 /an selon l’énergie de chauffage utilisée avec la RT 2005. La prochaine Réglementation Thermique, la RT 2020, a pour objectif d’imposer que la production d'énergie soit supérieure à la consommation. La dépense doit être inférieure à 0 kWhEP/m2 /an . La RT 2020 s' applicable à tous les permis de construire déposés : • à partir de 2018 pour les bâtiments neufs du secteur tertiaire, public et les bâtiments à usage d'habitation construits en zone ANRU (Agence Nationale pour la Rénovation Urbaine) • à partir du 1er janvier 2022 pour tous les autres types de bâtiments neufs. I.2.4.

Les labels et certifications d’éco-construction

Outre les réglementations thermiques, la promotion de l’éco-construction s’appuie sur un certain nombre de certifications et de labels officiels qui permettent d’attester le respect de la réglementation ou de critères prescrits par l’Etat, des organismes ou encore des associations. Tout label ou certification doit par conséquent s’accompagner d’un cahier des charges ou d’un référentiel précis, afin que celui-ci puisse être attribué en toute transparence. Les exigences peuvent être aussi bien de nature quantitative, c’est-à-dire mesurables, que qualitative, c’est-à-dire soumises à l’appréciation de l’agréeur. I.2.4.1 Certifications ou labellisations pour les bâtiments a) Le label Haute Performance Energétique (HPE)

Ce label atteste un respect par l’édifice d’un niveau de performance énergétique supérieur au niveau exigé par la réglementation. Il certifie en plus de la performance un certain nombre de caractéristiques tel la durabilité, la sécurité, la climatisation, les conditions d’exploitation des installations de chauffage, la production d’eau chaude sanitaire, l’éclairage, ou encore la qualité globale du bâtiment. Il est délivré par des organismes privés sous convention avec l’Etat. Il comprend cinq niveaux : 1) HPE 2005, pour les constructions dont les consommations conventionnelles sont inférieures d'au moins 10 % par rapport à la consommation conventionnelle de référence RT 2005, et pour l'habitat neuf au moins 10 % par rapport à la consommation maximale autorisée par la RT 2005 ; 2) THPE 2005, pour les constructions dont les consommations conventionnelles sont inférieures d'au moins 20 % par rapport à la consommation conventionnelle de référence RT 2005 et particulièrement pour les logements neufs d'au moins 20 % par rapport à la consommation maximale autorisée par la RT 2005 ; 3) HPE EnR 2005, basé sur les exigences du label HPE 2005 accompagnées d'exigences sur l'installation d'équipements d'énergie renouvelable (chauffage complet par la biomasse, ou partiel à partir de 60 %) ; 4) THPE EnR 2005, pour les constructions dont les consommations conventionnelles sont inférieures d'au moins 30 % par rapport à la consommation de référence RT 2005 et, pour l'habitat neuf, au moins 30 % par rapport à la consommation maximale autorisée, accompagné d'exigences sur l'utilisation d'équipements d'énergie renouvelable (capteurs solaires thermiques, capteurs photovoltaïques ou des éoliennes) ou de pompes à chaleur très performantes ; 5) BBC 2005, bâtiment basse consommation énergétique, pour les bâtiments ayant une consommation très nettement inférieure à la consommation énergétique réglementaire, c’està-dire en-deçà ou égal à 50 kW/h/m²/an avec les modalités de la RT 2005. Pour le bâti tertiaire, il suffit de réduire la consommation d’au moins 50 % par rapport à la réglementation. b) Le label HPE Rénovation Destinés aux bâtiments réhabilités ou rénovés, il s’appuie sur les mêmes réquisits que le HPE. Il peut être utile pour l’obtention d’aides spécifiques, tel l’éco-prêt à taux zéro ou l’éco-prêt logement social. Il comprend deux volets concernant les logements : - HPE Rénovation 2009, pour une consommation inférieure à 150 kWh/m²/an d’énergie primaire, suivant l’altitude et la zone climatique ; - BBC Rénovation 2009, pour une consommation inférieure à 80 kWh/m²/an d’énergie primaire, suivant l’altitude et la zone climatique. Pour le bâti tertiaire, il est exigé une réduction d’au moins 40 % par rapport à la RT existant global (décrite ci-avant). Les différents types de labels évoqués ci-dessus reprennent les principes des autres labels présents en Allemagne (Passivhaus) ou en Suisse (Minergie). En France, un autre label reprenant les caractéristiques du label Bâtiment Basse Consommation a été créé par l’association Effinergie en 2007 (dit BBC-Effinergie). Si la performance énergétique est souvent considérée comme la principale porte d’entrée, elle n’est pas la seule. La qualité des espaces en termes d’architecture, d’aménagement et d’urbanisme influera aussi sur la qualité d’usage du bâtiment notamment sur les aspects confort et santé. Les démarches présentées ci-dessous sont volontaires, à l’initiative du maître d’ouvrage. a) Les labels de « qualité environnementale » La démarche Haute Qualité Environnementale (HQE®) L’approche globale de la qualité environnementale a longtemps été davantage une question de démarche plutôt que de labellisation. Eco-construction, conception bioclimatique, ces notions ont influencé la démarche HQE® initiée au début des années quatre-vingt-dix. Elle vise à instaurer la notion de développement durable dans l’acte de construire. Elle est basée sur 14 cibles réparties en 4 catégories (éco-construction, éco-gestion, confort et santé). Elle a donné lieu à des certifications

telles que « Habitat et Environnement » et « NF Démarche HQE ». Remarque : les logements HPE/THPE, sont des bâtiments construits ou rénovés en suivant une démarche d'éco-construction en accord avec les efforts de notre société pour respecter l'environnement tout en garantissant des économies d'énergie . c) La certification Haute Qualité Environnementale (HQE) Il ne s’agit pas d’un label, mais d’une certification élaborée en 1996 et délivrée par l’association Haute Qualité Environnementale pour réduire l’impact environnemental des bâtiments neufs. Elle était fondé sur 14 critères au départ, ( la propreté du chantier, la gestion des déchets, la qualité de l’air, l’insertion dans l’environnement…). Le constructeur s’engage, pour obtenir la certification, à se montrer "très performant" dans au moins trois domaines, et "performant" dans cinq autres. La certification HQE se décline en fonction des types de bâtiments : hôtellerie, logements, bureaux, commerces… Aujourd’hui la démarche est plus globale et repose sur 4 engagements avec 12 objectifs, le tout piloté par 5 grands principes c'est la vision du bâtiment durable. d)La certification Habitat & Environnement (H&E) Appelée anciennement Qualitel, la certification H&E reprend une structure similaire à la HQE. Elle se compose de sept thèmes environnementaux, dérivés des 14 critères HQE. Elle prend notamment en compte le management environnemental de l’opération, la filière et la construction des matériaux, le confort et la santé, etc. La certification est accordée aux logements qui remplissent au moins 6 des 7 critères, dont obligatoirement les critères management, énergie et gestes verts. D’autres certifications découlent directement du H&E, en fonction de l’âge ou du type de bâti : – H&E Performance, créée en 2006, impose ainsi des exigences supérieures, avec la validation des sept critères. – Patrimoine H&E, créée en 2005, concerne quant à elle les logements de plus de 10 ans. Elle est attribuée aux projets de rénovation qui réunissent 6 des 11 critères suivants : management environnemental de l’opération ; chantier propre ; gestes verts ; sécurité incendie ; qualité sanitaire des logements ; accessibilité et qualité d’usage ; clos et couvert ; équipement et confort des parties communes ; équipement technique des logements ; performance énergétique ; confort acoustique des logements. Quatre critères sont à valider obligatoirement pour l’obtenir : management, énergie, gestes verts et performance énergétique. 1.2.3 Certifications ou appellations des matériels et matériaux (liste non exhaustive) Les éco-labels : les seuls labels officiels • L’éco-label européen Créé en 1992, l’éco-label européen est le seul label écologique officiel européen utilisable dans tous les pays membres de l'Union européenne. Il s’agit d’une marque volontaire de certification de produits et services. • La marque NF Environnement Créée en 1991, la marque NF Environnement est l’éco-label français. Il s’agit également d’une marque volontaire de certification de produits et services. La marque NF Environnement est destinée à certifier, tout au long de leur cycle de vie, que les produits ou services sur lesquels elle est apposée, présentent un impact moindre sur l'environnement et une qualité d’usage satisfaisante par rapport à d'autres produits ou services analogues présents sur le marché Les certifications pour les matériaux • Certificat ACERMI

Le Certificat ACERMI est délivré par l'Association pour la Certification des Matériaux Isolants. Il vise les produits isolants fabriqués en usine sous forme de plaques, panneaux ou rouleaux et depuis 2001 les produits à base de laine minérale en vrac destinés à être soufflés sur planchers de combles perdus. • Avis Technique (AT ou ATec) L’Avis Technique est délivré par la « Commission chargée de formuler les Avis Techniques ». Il s’est substitué à l’ancien Agrément du Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB) . Une vingtaine de groupes d’experts, représentants les constructeurs, gère la délivrance des ATec dans des domaines d’application très larges : structures, isolation thermique et acoustique, traitement des eaux, revêtements de sols, baies et vitrages, installations de génie climatique… • Nature Plus Nature Plus est le label de l'Association pour la Construction et l'Habitat Durable, une organisation environnementale internationale dont l'objectif est de soutenir le développement durable dans le bâtiment. Ce label est accordé aux matériaux de construction respectueux de l'environnement et ne présentant pas de risque pour la santé. Les substances nuisibles à la santé et à l'environnement sont interdites et 85 % des matières premières doivent être renouvelables ou minérales 1.3 CADRE DE REFERENCE DU BATIMENT DURABLE Outre les réglementations thermiques, la promotion de l’éco-construction s’appuie sur un certain nombre de certifications et de labels officiels qui permettent d’attester le respect de la réglementation ou de critères prescrits par l’Etat, des organismes ou encore des associations. Tout label ou certification doit par conséquent s’accompagner d’un cahier des charges ou d’un référentiel précis, afin que celui-ci puisse être attribué en toute transparence. Les exigences peuvent être aussi bien de nature quantitative, c’est-à-dire mesurables, que qualitative, c’est-à-dire soumises à l’appréciation de l’agréeur. QUALIBAT Depuis 1949, QUALIBAT est le premier organisme de qualification et de certification des entreprises du secteur du bâtiment accrédité par le COFRAC (Comité Français d’Accréditation). Afin de répondre au mieux aux attentes du Grenelle de l’Environnement, QUALIBAT a développé : • Les certifications « énergies renouvelables » : le solaire thermique, la géothermie, le bois énergie, le photovoltaïque ; • La certification « rénovation énergétique » qui concerne l’analyse globale d’un bâtiment, pour en améliorer sa performance énergétique ; • La qualification « perméabilité à l’air de l’enveloppe » ; • La mention « économie d’énergie », attribuée en complément de certaines qualifications métiers en lien avec la rénovation énergétique. www.qualibat.com Qualit’EnR Créé en 2006, Qualit’EnR est un organisme qui gère les appellations Qualisol, QualiPV, Qualibois et QualiPAC pour la qualité d’installation des systèmes à énergie renouvelable. Elles sont recommandées par l’ADEME et les collectivités territoriales, préconisées par les Espaces Info Énergie et citées fréquemment dans les médias comme référence qualité pour le consommateur. Qualit’Enr a délivré 20 825 qualifications en 2010. www.qualit-enr.org Eco Artisan® pour la CAPEB Marque destinée aux entreprises artisanales du bâtiment, elle a été mise en place par la CAPEB. Elle est portée par 3 engagements forts : • Évaluation thermique globale, • Conseil global en matière d’efficacité énergétique, • Réalisation des travaux et contrôle de qualité. Au 25 janvier 2011, on

comptait 1 889 artisans labellisés Eco Artisan® (attestations délivrées par Qualibat). www.eco-artisan.net EFFINERGIE L'association Effinergie a développé 2 labels pour les bâtiments basse consommation du secteur résidentiel et non-résidentiel : BBC-Effinergie® pour les bâtiments neufs et BBC- Effinergie Rénovation® pour les bâtiments rénovés. Effinergie propose également un référentiel BBC+ BEPOS visant à aller plus loin que le référentiel BBC actuel. Il existe des labels étrangers pouvant être obtenus sur le territoire français tels que le label allemand PassivHaus® et le label suisse Minergie®. ALLIANCE HQE-GBC (haute qualité environnement -green building council) Le cadre de référence du bâtiment durable de l'alliance HQE-GBC concerne tous les acteurs du bâtiment et de l'immobilier qui souhaitent entrer dans une démarche de progrès en faveur de la qualité de vie, du respect de l'environnement et de la performance économique. IL S'applique à tous les bâtiments neufs, en rénovation ou en exploitation. Constitué 05 principes, 04 engagements et 12 objectifs, il propose une vision structurante pour les années à venir, afin d'accompagner les acteurs et de leur faciliter la mise en œuvre opérationnelle de bâtiments durables. Le cadre légal national Les engagements pris par la France dans les conférences internationales et sur la scène européenne se sont traduits par des lois cadres nationales qui ont impulsé la mise en place de réglementations énergétiques, notamment en ce qui concerne le bâti. Aussi est-il nécessaire de les évoquer de façon succincte, afin de bien saisir de quel cadre découle les exigences relatives à la performance des bâtiments. Une directive européenne a ainsi permis de cadrer les réglementations du bâtiment. En l'occurrence, la Directive pour la Performance Energétique des Bâtiments (DPEB.) a eu pour vocation de fixer les exigences de construction et d’utilisation du bâti, ainsi que les méthodologies de calcul des performances énergétiques. Adoptée par la Commission en 2002, puis traduite dans le droit national de tous les pays européens, cette directive répond aux engagements pris par l’Union Européenne lors du protocole de Kyoto. Des programmes d’action ont également été mis en place : les Plans Climat de 2004 et 2006 ont ainsi permis de déterminer les grandes orientations de la lutte contre l’effet de serre pour chaque niveau de territoire. Des plans climat ont également été adoptés sur le plan européen (appelé "paquet climat-énergie"), de même que sur le plan régional (Plans Energie Climat Territoriaux -PECT-). Ils ont ainsi permis de dresser un état des lieux de la consommation énergétique, de définir la stratégie et les grands objectifs à suivre afin de diminuer les émissions de gaz à effet de serre, tout en favorisant le développement durable. Le plan climat 2004 contient notamment un volet consacré à l’amélioration énergétique du bâti, où l’on retrouve les principes à l’œuvre dans la Réglementation Thermique (RT) 2000 et 2005. notamment dans le domaine du bâti. 1.4 ASPECTS ÉCONOMIQUES DE L'ECO CONSTRUCTION L'importance du secteur du bâtiment doit ici être soulignée. La construction neuve et rénovation/réhabilitation confondues se présente comme un secteur d'activité à venir avec beaucoup plus d'exigences. Or, avec une part de 55 % du total des travaux réalisés, la rénovation représente l’activité principale des entreprises du bâtiment, contre 45 % pour la construction neuve. On imagine dès lors combien le développement de l’éco-construction peut constituer un enjeu économique important pour le cameroun, puisqu’il pourrait consolider et dynamiser un secteur important en termes d’activité économique et d’emploi. De surcroît, ce secteur peut à plus forte raison être "activé" par l'éco-rénovation du bâti existant qui constitue en soi un véritable enjeu, les logements en question représentant une part considérable du développement de l'immobilier. Pour compléter ce bref rappel de l'importance économique du secteur de l'eco construction, quelques données statistiques peuvent être mentionnées. Ainsi, selon l'INSEE, en 2007, en Normandie ce secteur (y compris les établissements de Travaux Publics)

rassemblait 9 228 établissements. Pour l'essentiel, il s'agit de structures de taille : 4 160, petite soit 45 % d'entre eux, n'employaient aucun salarié, 4 141 employaient entre 1 et 9 salariés (45 % également) et seuls 21 dépassaient le seuil des 100 salariés (0,2 %). Au sein de ce secteur, l'artisanat occupe une place prééminente avec près de 36 000 actifs sur un total estimé à 45 000. Au sein de la construction neuve, force est de reconnaître que le marché même de l'éco-construction demeure encore plutôt modeste. D'après les données recueillies par l'association ARCENE auprès d'Effinergie, des certificateurs BBC (essentiellement CERQUAL) de l'ADEME et du Conseil Régional, les réalisations et les projets de construction répondant aux spécificités BBC restent peu nombreux. Plusieurs raisons motivent ce constat en demi teinte : d'une part, il s'agit de réalisations plus contraignantes que la norme énergétique aujourd'hui encore en vigueur (RT 2005) ; d'autre part, le marché de la construction a été affecté par la crise économique, cette conjoncture défavorable se traduisant par une rétractation des projets, surtout s'ils sont plus coûteux ; enfin, il s'agit de projets relativement exigeants en terme d'instruction et de savoir-faire des entreprises. 1.5 LES PRINCIPALES ÉTAPES DE LA DÉMARCHE ET LES BONNES PRATIQUES Apparue dès les années 60, notamment en Allemagne (PassivHaus1 ), la notion d’éco-construction désigne de prime abord l’ensemble des techniques permettant de rénover, réhabiliter ou construire un bâtiment tout en cherchant à minimiser son impact environnemental, aussi bien lors de la mise en œuvre des travaux de construction que tout au long de son usage. Il s’agit notamment, à travers ce concept, de diminuer la consommation d’énergie du bâti à niveau de confort égal, et de favoriser l'usage des énergies renouvelables, tout en réduisant les pollutions (émissions de gaz à effet de serre, eaux usées…). a) les principales étapes de bonnes pratiques ● L’analyse de site : l’intégration du projet dans son environnement ● l'eco conception ● réalisation de la construction suivant les exigences ● L’anticipation de la fin de vie du bâtiment (réemploi, démontabilité…) b) la démarche et les bonnes pratiques d'éco construction Deux exigences ressortent par conséquent de l'application du principe de l’éco-construction : minimiser les nuisances du bâti tout en maximisant le confort et le bien-être des habitants. L’éco-construction s’entend comme une démarche qui comprend deux versants, l’un qui réside dans le choix des matériaux et des équipements, et l’autre dans leur mise en œuvre. Un premier versant tend en effet à privilégier des matériaux dont la production et l’acheminement n’engendrent qu’un faible coût écologique et qui nécessitent peu d’énergie consommée (notamment d’origine fossile, comme le pétrole, le charbon ou le gaz). L'éco-construction privilégie par ailleurs des matériaux performants énergétiquement qui assurent une isolation thermique et phonique maximale. De plus, les performances hygrométriques du bâti éco-construit assurent quant à elles son confort et sa salubrité. Deux possibilités s’offrent alors dans le choix des matériaux : l’emploi de composants dits "écologiques" (bois, chanvre, lin, paille…), ou l’emploi de composants très performants issus de techniques récentes (brique alvéolaire, matériaux composites…). Il convient de distinguer deux aspects essentiels relatifs au choix des matériaux de construction : d’une part, la quantité et la nature de l’énergie nécessaire à leur production, dite "énergie grise" (issue d’un processus de calcul, appelé ACV2 ), et d’autre part, la performance énergétique intrinsèque des matériaux. En additionnant tous ces facteurs, on obtient ainsi une évaluation chiffrée de la consommation énergétique (dit également "contenu énergétique") du produit tout au long de sa vie. Les critères pris en compte pour estimer la quantité d’ "énergie grise" ainsi déployée sont multiples. On calcule ainsi l’énergie dépensée à partir : – de la conception du produit ou du service ;

du transport et de l’extraction des matières premières ; de la transformation des matières premières, de la fabrication du produit ou lors de la préparation du service ; – de l’usage ou la mise en œuvre du produit ; – lors du recyclage du produit. Toutefois, il convient de souligner ici qu’un édifice à basse consommation ne fait pas forcément appel à des produits utilisés de longue date comme le torchis, mais peut recourir à des matériaux très récents, tout aussi performants (sinon plus) en termes de consommation d’énergie, comme le sont par exemple les produits composites. Il ne faut donc pas seulement considérer l’écoconstruction nécessairement comme la réalisation d’un bâti à l’aide de matériaux traditionnels et "naturels", mais comme un bâti qui peut également utiliser des composants de "pointe". – –

1.6 LES PRINCIPAUX MATÉRIAUX ET DE L’ÉCO CONSTRUCTION L’intérêt des matériaux "écologiques" comparé aux matériaux composites récents, réside le plus souvent dans une réduction significative de la quantité d’énergie grise déployée (moindre coût de transformation, réduction des distances de transport quand le produit est extrait et élaboré localement…). Pour ces raisons, l’impact environnemental du bâti en matériaux technologiquement élaborés est généralement plus lent à être compensé par les économies d’énergies réalisées. Une attention toute particulière doit ainsi être accordée au choix des matériaux. L’appréciation d’un type d’éco-construction et de son efficacité globale impose donc de prendre en compte un certain nombre de critères, tels la nature du produit utilisé (traditionnel ou élaboré), la provenance géographique ou la "recyclabilité" estimée. L’autre versant décisif de l’éco-construction réside dans la mise en œuvre de ces matériaux, c’est-à-dire dans la pose et l’efficacité coordonnée de tous les composants, ce qui nécessite une précision et des compétences accrues pour le secteur du bâtiment. Plus encore que le choix des matériaux, qu’ils soient techniquement récents ou d’usage traditionnel, ce sont donc les règles strictes de mise en œuvre qui marquent véritablement une rupture dans les pratiques des professionnels. Il en va ainsi par exemple de l’ajustement des portes, de l'herméticité ou de l'usage d'isolants performants. L’utilisation de matériaux préfabriqués peut dans ce cas apporter une réponse à cette difficulté, en facilitant la pose et la cohésion des composants en ce qui concerne le bâti neuf. De même, les coordinations des différents corps d'état intervenant dans la construction conditionne l'efficacité finale d'un bâtiment écoconstruit. Si l’éco-construction demeure tributaire des matériaux utilisés et de leur mise en œuvre, elle l’est aussi des moyens de production d’énergie retenus (chauffage, production d'eau chaude…), l’ensemble participant à la réduction de l’impact sur l’environnement. Elle vise donc une maîtrise accrue de la consommation d’énergie. Le bâtiment éco-construit s’efforce ainsi d’employer des techniques de chauffage (chaudières-bois, chaudières à condensation…), ou encore de production d’électricité (panneaux photovoltaïques, chauffe-eaux solaires…), à la fois écologiques et économiques. Toutefois, il ne suffit pas de superposer les techniques, de les additionner, il faut également les mettre en œuvre en fonction du milieu où est implanté le bâtiment: Il convient de souligner que ces exigences d'implantation étaient naguère prioritaires, ce afin de tirer le meilleur parti des avantages qu'offraient naturellement la zone de construction. En ce sens, les techniques d’éco-construction demeurent avant tout des moyens au service d’une intégration respectueuse et cohérente de l’édifice avec son milieu. De la sorte, loin de n’être qu’un simple agrégat de techniques, l’éco-construction privilégie une réflexion globale sur le rapport du bâtiment à son milieu, puisqu’il s’agit de l’intégrer le plus harmonieusement possible à son espace, en tenant compte, entre autres, de son orientation vis-à-vis du soleil ou du vent, des reliefs du terrain, de l’aspect visuel, etc. S’efforcer de protéger la construction du vent, ou encore de l’exposer un maximum au soleil permet d’ores et déjà de réaliser des économies significatives en matière de consommation d’énergie, tout en améliorant le confort d’utilisation de la construction. Pour autant, les considérations et les préoccupations d’ordre esthétique ne sont pas absentes de l'éco-construction puisqu’il s’agit de faire correspondre le bâti au contexte local, c’est-à-dire au style propre à la région, sans toutefois pour autant verser dans un régionalisme ou un traditionalisme qui pourraient nuire à l’innovation architecturale et à l’efficacité

énergétique. Par conséquent, l’éco-construction se caractérise moins par un assemblage des compétences que par une association, une chaîne intégrée dite de "construction durable", qui implique la totalité des acteurs du bâtiment de la conception du projet (architectes…), à sa réalisation (artisans, entreprises du bâtiment…). Outre une conception et une étude tenant compte du milieu dans lequel l’édifice va s’insérer, cette démarche nécessite une concertation et un contrôle de la qualité des produits à chaque étape de la réalisation du bâti, d’où la place centrale qu’occupent le conseil et le diagnostic dans la mise en œuvre de l’éco-construction. Celle-ci peut alors être adaptée à tout type d’édifice, qu’il soit neuf ou existant et qu’il ait une vocation proprement tertiaire (industrie, commerce) ou d’habitat (maisons particulières, habitat collectif). Si les techniques et les matériaux utilisés pour construire ou rénover le bâti peuvent différer suivant l’âge ou encore l’utilisation du bâtiment, le passage à l’éco-construction fera toutefois toujours appel à la même réflexion globale. MATERIAUX DE CONSTRUCTION Acier électrique faiblement allié, Acier galvanisé, Acier inoxydable (acier électrique fortement allié), Aluminium, Ardoises, Béton à hautes performances, Béton armé, Béton cellulaire, Béton d'argile expansée, Béton de ponce, Béton standard/Béton de granulats courants, Blocs de béton, Bitume armé, Bois, Briques et blocs en terre cuite, Briques silico-calcaires, Carreaux et dalles céramiques, Chapes anhydrites, Chapes d'asphalte, Chaux, Chlorure de polyvinyle/Polychlorure de vinyle (PVC), Ciment, Portland, Colles cellulosiques et amylacées, Colles en dispersion, Colles époxydes, Colles polyuréthanes, Colles solvantées, Coton, Cuivre, Enduits à la chaux, Enduits bâtards, Enduit de glaise, Enduit de plâtre, Enduits en mortier de ciment / Mortier en ciment / Chapes en mortier de ciment, Enduits légers / Mortiers légers, Enduits isolants avec PSE, Flocons de cellulose, Fonte, Isolants à base de fibres de coco, Isolants à base de liège, Laine de mouton, Laine de roche, Laine de verre, Lasures naturelles solvantées (lösemittelhaltige Naturharzlasuren), Lasures synthétiques hydrodiluables (wasserverdünnbare Lasuren), Lasures synthétiques solvantées (lösemittelhaltige Kunstharzlasuren), Lin, Linoléum Membranes d'étanchéité en PIB (polyisobutylène) Membranes d'étanchéité en polyoléfines Membranes d'étanchéité en PVC Moquettes en fibres naturelles Moquettes en fibres synthétiques Panneaux bois OSB Panneaux contreplaqués trois couches Panneaux de fibres tendres Parquets (bois massif) Peintures à base de résine alkyde (Alkydharzlackfarben) Peintures à la chaux (Kalkfarben) Peintures à la colle (Leimfarben) Peintures à l'huile (Ölfarben) et peintures naturelles solvantées (Naturharzlacke) Peintures aux copolymères en phase solvant (Polymerisatharzfarben) Peintures émulsions naturelles à teneur réduite en co-solvants (Naturharzfarben) Peintures émulsions naturelles sans co-solvants (lösemittelfreie Naturharzfarben) Peintures émulsions synthétiques à teneur réduite en co-solvants (lösemittelhaltige Dispersionsfarben) Peintures émulsions synthétiques avec co-solvant (Dispersionslackfarben) Peintures émulsions synthétiques sans co-solvants (lösemittelfreie Dispersionsfarben) Peintures époxydiques hydrodiluables (Epoxidharzdispersionen) Peintures époxydiques solvantées (lösemittelhaltige Epoxidharze) Peintures polyuréthanes hydrodiluables (wasserverdünnbare Polyurethanharze) Peintures polyuréthanes solvantées (lösemittelhaltige Polyurethanharze) Peintures silicatées bicomposants (2K-Silikatfarben) Peintures silicatées monocomposant (1K-Silikatfarben) Peintures siloxanes (Silikonharzfarben) Perlite Plaques composite plâtre-fibres Plaques de fibres-ciment Plaques de plâtre Plâtre Polyéthylène (PEHD) Polypropylène (PP) Polystyrène expansé (PSE) Revêtements de sol en caoutchouc Revêtements de sol en polyoléfines Revêtements de sol en PVC Revêtements plastiques épais (RPE) Sols en pierre naturelle Stratifié Tuiles en terre cuite Vermiculite / Vermikulite Vernis hydrodiluables (wasserverdünnbare Klarlacke) Vernis naturels solvantés (lösemittelhaltige Naturharzklarlacke) Vernis synthétiques solvantés (lösemittelhaltige Kunstharzklarlacke) Verre cellulaire Zinc-titane pour plus de connaissances consulter le Guide de la construction et de la rénovation durables élaboré par le Centre de Ressources des Technologies pour l’Environnement (CRTE) Version 2.02 (2010)

ECO-MATÉRIAUX Définition d’un éco-matériau Une définition universelle d’un éco-matériau, adoptée par l’ensemble des acteurs de la construction n’existe pas. Cependant, le rapport de la rencontre des Amis de la terre1 sur le thème : les écomatériaux en France ; états des lieux et enjeux dans la rénovation thermique des logements en Mars 2009 a permis de définir les éco matériaux selon quatre critères bien precises de bonne usage d’où l’appellation définition multicritère des éco-matériaux. Ces critères sont les critères « mise en œuvre », « santé et confort », « environnement », « développement local équitable ». Leur résumé conduit à dire qu’un éco-matériau est un matériau caractérisé par son caractère renouvelable. D’origine naturelle, issu éventuellement d’un processus de transformation ou de fabrication non polluant et économe en énergie, un éco-matériau a des qualités en terme de performance énergétique, de résistance (durabilité, feu, humidité..), d’absence de nocivité pour la santé, de confort. Caractéristique d’un éco-matériaux a) Propriétés thermiques La conductivité thermique λ est le flux de chaleur par mètre carré, traversant un matériau d’un mètre d’épaisseur pour une différence de température d’un degré entre ses deux faces. Cette propagation d’énergie se produit dans un solide par agitation des molécules constitutives du matériau. La conductivité thermique λ est donc une grandeur intrinsèque du matériau, qui dépend uniquement de ses constituants et de sa microstructure. Un deuxième élément permettant de caractériser les propriétés thermiques des matériaux est la chaleur massique ou chaleur spécifique C en J/kg.K. Cette grandeur caractérise la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température de l’unité de masse de 1°C. Plus la chaleur massique sera élevée, plus le matériau aura besoin d’énergie pour que sa température augmente. Il sera donc moins sensible aux variations de températures du milieu extérieur. Un coefficient C élevé traduit une forte inertie thermique donc une tendance du matériau à peu évoluer lorsque les conditions extérieures changent. Il sert ainsi de régulateur de la température à l’intérieur de la structure. Enfin, à partir de la conductivité λ et de la chaleur massique C, on définit la diffusivité a (J/(m.K)). Cette grandeur caractérise la vitesse à laquelle la chaleur se propage par conduction dans un corps. Plus la valeur de a est faible, la chaleur met de temps à traverser le matériau. Ainsi, le pouvoir isolant du matériau dépend non seulement de la valeur de λ mais également de la vitesse de transfert thermique. D’autres paramètres thermiques se déduisent de tout ce qui précède à savoir la résistance thermique R qui est fonction de la conductivité thermique et de l’épaisseur du matériau. Ci-dessous, il est présenté quelques valeurs de conductivité thermique de quelques matériaux. Tableau II.1: conductivité thermique de quelques matériaux

Tableau II.2: conductivité thermique de quelques éco-matériaux -

II-LES ÉTAPES DE LA DÉMARCHE ÉCO CONSTRUCTIVE 2.1 Intégration des facteurs extérieurs 2.1.1 Organisation de la parcelle et orientation du bâtiment a) Choix du site Le choix du lieu d’implantation d’un bâtiment public dans une localité spécifique est du ressort des décideurs institutionnels et politiques. Quant à la sélection du site proprement dit, il appartient à l’autorité locale, au maître d’ouvrage et au futur bénéficiaire. Avant de penser à construire son habitation, il est important d’observer et de comprendre son terrain afin de concevoir un habitat en harmonie avec son environnement. Cela permettra, d’une part, de limiter les impacts négatifs durables de la construction sur le paysage et, d’autre part, d’améliorer le confort et la qualité de vie des futurs habitants. Il est de la responsabilité du concepteur de projet de vérifier la pertinence de ce choix en veillant à ce que le terrain réponde à une série de critères, telle que l’accessibilité ou la facilité de raccordement aux réseaux (eau, électricité, égouts). Il faut également que la topographie et la géologie du sol soient compatibles avec la construction d’un bâtiment (au-delà de la résistance du sol, un point d’attention sera la présence de sel, corrosif pour les murs). Une attention particulière sera portée à la salubrité du terrain, aux risques d’érosion ou d’inondation en saison des pluies. Le couvert végétal :Quels végétaux poussent sur mon terrain ? La vue : Quel emplacement me donne la meilleure vue tout en minimisant l’impact sur celle des voisins ? Harmonie avec le voisinage : Couleurs, sens des pentes de toit, implantation des maisons proches… Les éléments naturels : Quelle topographie ? Quel est l’ensoleillement du terrain et son orientation ? Dans quel sens soufflent les vents dominants ? Quels sont les paysages remarquables (restanques, vallons, espaces boisés…) Le sous-sol : Est-il argileux, rocailleux, sableux… ? L’eau y est-elle présente ? Quel est le passé du terrain : carrière, zone industrielle, agricole… ? Le sol :Présente-t-il des risques naturels : inondations, incendies… ? Comment se comportent les eaux de ruissellement ? Implantation et emprise au sol Le terrain défini, l’emprise au sol des ouvrages, ainsi que leur implantation et leur orientation sont parmi les premiers choix à poser dans la conception d’un projet. Plusieurs paramètres entrent en ligne de compte : la situation des bâtiments existants et les zones de recul qu’ils impliquent, les possibles alignements et autres exigences urbanistiques, les contraintes topographiques et la déclivité du terrain, la préservation d’éléments remarquables sur le terrain, en ce compris la végétation, les orientations adéquates par rapport à la course du soleil et aux vents dominants, ainsi qu’aux pluies et poussières qu’ils entraînent. La notion de surface constructible d'un terrain mérite d’être rappelée ici. La plupart des législations, déconseillent d'allouer la totalité d'une parcelle à la construction, même en ville. Il importe de respecter les ratios et normes en vigueur, de tenir compte des besoins de circulation et de parking, des zones de stockage et traitement de déchets, en ce compris des espaces tampons qu'ils induisent, ainsi que les espaces nécessaires à la collecte et l'évacuation des eaux de pluie, voire le traitement des eaux usées, sans oublier les espaces récréatifs et de détente. Il conviendra de valoriser des espaces verts utiles à la préservation de la biodiversité, à la recharge des aquifères et au bien-être des occupants. Une zone de recul sera requise entre chaque bâtiment pour permettre un niveau d’éclairement et une ventilation acceptables, sans oublier l’accessibilité aux véhicules de secours. Un espace libre de 4m entre bâtiments est un minimum. Il importe aussi d'éviter d'implanter le bâtiment au milieu de la parcelle afin d’optimiser son organisation spatiale pour les différents

usages, tout en prévoyant d'éventuelles extensions futures. L’orientation d’un bâtiment doit tenir compte de la trajectoire du soleil et des vents dominants. D’autres éléments, outre l’alignement avec les bâtiments existants, sont également à prendre en compte, comme la présence de sources sonores (voie rapide, usine…) mais aussi de nuisances visuelles (pylône électrique, bâtiments industriels,…). A contrario, il conviendra de tirer profit des perspectives et vues présentant un intérêt afin de les mettre en valeurs et ce, de deux points de vue : celui du bâtiment même, en privilégiant les vues sur les perspectives remarquables (paysage, arbres remarquables, patrimoine bâti, …) mais aussi celui de l’impact du bâtiment sur son environnement en veillant à ne pas boucher une perspective ou gâcher la qualité d’un paysage. La course du soleil Les apports de chaleur dans un bâtiment sont fortement dépendant de l’orientation de ce dernier par rapport à la trajectoire du soleil. Il s’agit d’un facteur clé dans les climats chauds. Les toitures étant les plus exposées au rayonnement, il convient de les isoler, de les ombrager ou encore d’utiliser leur masse thermique pour amortir le transfert calorique qu’il sera possible de rejeter ensuite par une ventilation appropriée. L’angle d’incidence de l’ensoleillement est plus important à l’ouest et à l’est qu’au sud et au nord, et donc, les rayons plus pénétrants. C’est pourquoi l’orientation la plus favorable dans les pays chauds se trouve le long de l’axe est-ouest. Cela signifie que pour un bâtiment rectangulaire, les côtés les plus longs doivent faire face au nord et au sud. Le nord n’est pratiquement pas exposé, il est donc peu soumis aux apports de chaleur. L’exposition sud peut être facilement maitrisée, le soleil étant au zénith, grâce à un débord de toiture ou un porte-àfaux. Afin de se prémunir des rayons chauds venant de l’ouest, certaines écoles construites par la CTB au Cambodge disposent d’un auvent sur la partie ouest afin de protéger le pignon d’une trop forte exposition. A contrario, l’exposition est des écoles en Palestine est privilégiée, en ce qu’elle apporte le matin, quand les élèves sont en classe, la lumière et la chaleur naturelle nécessaires durant les mois d’hiver. L’exposition aux vents Face aux vents dominants, deux stratégies sont possibles, s’exposer ou se protéger. Une exposition des façades principales aux vents dominants favorise la ventilation naturelle quand le dispositif est accompagné de bouches de ventilation de façon transversale. Pour donner sens à une telle stratégie, il conviendra d’implanter le bâtiment dans une zone à bonne potentialité de vent, soit au voisinage du sommet d’une déclivité topographique, ou encore entre 2 obstacles en créant un « effet venturi ». A contrario, un creux entre 2 collines, ou un positionnement arrière d’un obstacle important (bâtiment, relief) est à éviter. Idéalement la distance devrait être de 12 fois la hauteur de l’obstacle dans le sens du vent et de 4 fois celle-ci perpendiculairement au sens du vent. Il peut être également possible de tirer profit des déviations de vent occasionnées par les obstacles, bâtiments, relief, végétation... Cette dernière peut en effet contribuer tant à se protéger du vent, qu’à le diriger à son avantage, pourvu que le massif végétal soit suffisamment large, haut et bien positionné. Ces principes, porté à l’échelle urbaine ont des implications diverses. 2.1.2 L’intégration environnementale L’intégration environnementale appelle à minimiser l’impact du bâtiment sur la faune et la flore, et à veiller à la préservation de l'écosystème local, en ce compris les arbres remarquables, source d’ombre et de fraicheur mais aussi l’habitat de nombreuses espèces. Le cycle de l’eau mérite également notre attention. Dans les climats arides, il convient d’optimiser son usage en privilégiant d’abord des équipements sanitaires économes en eau de type WC à double poussoir et robinets hydro-économes à double débit. On pensera ensuite à l’installation de systèmes de récupération d’eau de pluie, utile pour l’arrosage des plantes en saison sèche ou l’alimentation des sanitaires si la source est disponible une grande partie de l’année. Il sera également utile de disposer des tranchées filtrantes couvertes de graviers le long des façades pour limiter les éclaboussures en saison des pluies. En milieu urbain, la couverture excessive du sol par des matériaux imperméables devra être limitée afin de faciliter le renouvellement de la nappe phréatique et de limiter les problèmes d’inondation en cas de fortes pluies. Un recouvrement complet du sol par des matières réfléchissantes et imperméables sans couvert

végétal concourt au développement d’îlots de chaleur – un microclimat artificiel caractérisé par une augmentation de la température tant diurne que nocturne en comparaison aux zones adjacentes agricoles, suite au caractère minéral et réfléchissant du milieu et le manque d’exposition aux vents. Une attention particulière sera portée au contrôle et au traitement des différentes sources de pollution générées par l’activité humaine non seulement durant le chantier mais aussi tout au long de la durée de vie du bâtiment. On pensera notamment au cycle des matériaux de construction, soit l’énergie consommée pour leur production et la pollution induite, et à leur recyclage après la démolition. On privilégiera les matériaux disposant de l’empreinte écologique la plus réduite sur l’ensemble du cycle de vie. Il s’agit enfin de développer un traitement des eaux usées et une gestion des déchets solides performants. Dans le cas spécifique des centres de santé cela passe par le développement de petites unités de traitements d’eau et l’aménagement d’un espace dédié au traitement des déchets hospitaliers intégrant des zones de stockage de produits dangereux, des fosses d’enfouissement et un incinérateur. 2.2 La conception architecturale 2.2.1 L’organisation des espaces intérieurs L’agencement des pièces dans un bâtiment doit être pensé sur base d’une série de facteurs, à commencer par leur fonctionnalité, leurs relations, la gestion des flux, les possibles nuisances générées, dont le bruit, l’accès à certains fluides… mais aussi compte-tenu de leur exposition et de leur relation avec l’extérieur. Certaines fonctions peuvent tolérer des chocs thermiques, comme les garages, les zones de stockage, les buanderies, les sanitaires ou les couloirs. Ils peuvent dès lors servir d’espace tampon pour les pièces plus nobles et occuper les zones les moins propices. Certains locaux, utilisés de façon exceptionnelles peuvent également s’établir sur les façades les moins bien exposées, laissant aux pièces de vie continuellement occupées les zones les plus confortables. Il est également intéressant de regrouper les pièces d’eau, comme la cuisine et la salle de bain, de manière à minimiser la longueur des conduites d’eau chaude et par la même occasion, les pertes de chaleur. 2.2.2 L’enveloppe du bâtiment Un des premiers rôles de l’enveloppe du bâtiment est d’établir un équilibre entre quatre types d’échanges entre l’intérieur et l’extérieur: les calories, la lumière naturelle, l’air et les sons. Ces échanges dépendent de la forme et la de compacité du bâtiment, des caractéristiques des matériaux qui composent ses parois (porosité à l’air et l’eau, degré d’isolation tant thermique que phonique…) et du soin avec lequel sont conçues les ouvertures et les baies. Le défi de la conception consiste à trouver un optimum dans les échanges entre intérieur et extérieur et la manière de les contrôler. Il s’agira de faire entrer une quantité de lumière naturelle et d’air suffisante pour un minimum de transfert calorique et acoustique non contrôlé à travers l’enveloppe tout en assurant l’évacuation de l’air vicié et de l’humidité issus de l’intérieur. Ainsi, les parties vitrées, telles que les fenêtres ou les portes, peuvent transférer les calories jusqu’à 5 fois plus vite qu’un simple mur de briques de 20cm d’épaisseur. Dans un climat chaud, la taille des baies a une influence certaine sur les besoins en climatisation; plus elles sont grandes, plus les besoins de climatisation sont importants. Il importe dès lors de bien réfléchir à la manière de constituer cette enveloppe, à commencer par sa forme. Forme et compacité du bâti La relation du bâtiment à son milieu passe notamment par la définition de sa forme et de sa compacité. Celle-ci se mesure par le ratio entre les surfaces de déperdition du bâtiment et son volume. Une forte compacité est un moyen de réduire les déperditions thermiques de l’enveloppe et donc les pertes d’énergie tant d’un système de chauffage que de refroidissement. Au-delà des échanges de calories, la compacité a également des implications sur la ventilation et l’apport de lumière naturelle. Ces deux dimensions aspirent quant à elles plutôt à des formes étalées. Dans les climats arides, où l’on retrouve un écart de température important entre le jour et la nuit, une forme compacte est idéale, afin de minimiser la surface exposée au soleil durant le jour, pourvu que l’on permette durant la nuit à la chaleur accumulée de s’échapper vers l’extérieur. A l’inverse, dans les climats tropicaux, où l’humidité relative est importante et les écarts de température faibles, on

favorisera l’enveloppe la plus ouverte possible, en vue de favoriser la ventilation naturelle tant la nuit que le jour. Composition des parois Transmission thermique L’isolation des parois est un excellent moyen de limiter les transferts de chaleur entre l’intérieur et l’extérieur. Tout matériau se caractérise par un coefficient de transmission, appelé valeur U. Celui-ci reprend tous les échanges calorifiques possibles, à savoir la convection, la conduction et la radiation. Plus cette valeur est basse, plus le matériau a des vertus isolantes, le degré d’isolation augmentant en fonction de l’épaisseur du matériau. A titre d’exemple, la valeur U de 50cm de béton est de 2.4 ; celle de briques pleines en terre cuite d’une épaisseur de 50cm est de 1.2 alors qu’elle sera de 0.7 pour 5cm de polyuréthane. Ainsi donc, en termes de transmission thermique, 17mm de cellulose équivaut à 913mm de béton plein. La valeur U et l’épaisseur des différents matériaux qui composent l’ensemble des parois d’un local définissent le bilan thermique global de ce dernier. Celui-ci s’exprime au travers du coefficient K global, qui reprend l’addition des coefficients de transmission thermique de chacune de ses parois. Il reflète donc la quantité de chaleur traversant cette paroi en régime permanent, suivant une unité de temps, une unité de surface et une unité de différence de température entre les ambiances situées de part et d'autre de la paroi9 . Toute infiltration non contrôlée de la paroi est à éviter parce qu’elle concoure à la déperdition thermique du local et perturbe les systèmes de ventilation. C’est pourquoi l’étanchéité à l’air maximale est un des prérequis de l’architecture passive, qui nécessite la mise en place de systèmes de ventilation mécaniques. D’autres éléments caractérisent un matériau isolant : sa disponibilité sur le marché local, son coût, son degré de toxicité tant à la pose qu’une fois installé, son inflammabilité, sa résistance mécanique, l’énergie nécessaire à sa production, son imperméabilité à l’eau et son étanchéité à l’air…Ces éléments sont également à prendre en compte lors de la sélection des divers isolants, ceux-ci étant souvent différents selon qu’il s’agisse de l’isolation du sol, d’un mur ou d’une toiture. Il importe en effet d’isoler toutes les parois, toute partie non isolée conduisant à des déperditions importantes. Des normes de plus en plus restrictives sont désormais d’application en Europe en matière de transmission thermique des différentes parois d’un immeuble. Se pose ensuite la question de la position de l’isolant, ce dernier pouvant être placé soit du côté intérieur, soit du côté extérieur de la paroi. Le choix de l’une ou l’autre position est déterminé par: - L’usage ou non de la masse thermique de la paroi (voir plus bas) ; - La gestion des risques de ponts thermiques ; - Le gestion du point de rosée (le point de condensation de l’humidité de l’air) et des problèmes d’humidité qui lui sont liés ; - La disponibilité des matériaux et des techniques de construction sur le marché local et leurs caractéristiques. L’emploi de la masse thermique du mur, les risques de ponts thermiques et de points de rosée plaident pour un positionnement de l’isolant à l’extérieur. Se posera alors la question du parement de la façade. Il importe en effet de disposer d’une finition à la fois esthétique, étanche et résistante aux chocs afin de recouvrir la couche d’isolant qui ne peut être laissée à nu. Ainsi, aujourd’hui, une paroi est généralement composée de cinq couches au minimum : la finition intérieure, le mur porteur (ou un système de colonnes et d’un mur de remplissage), un isolant, souvent complété d’un pare-vapeur, un vide d’air pour collecter l’eau de point de rosée et le parement (briques, bois, ardoises…). Si l’emploi de telles techniques de construction est devenu une évidence depuis plusieurs années dans les régions tempérées et froides, la recherche d’économie d’énergie des systèmes mécaniques de refroidissement plaide pour leur emploi également dans les régions chaudes, quitte à adapter le système aux contraintes locales. Placer l’isolant du côté intérieur requiert la pose d’une couche de finition telle qu’une plaque de plâtre, ainsi que d’un parevapeur. Il se conçoit si l’emploi de l’inertie thermique du mur n’est pas recherché. Si l’emploi de l’isolant dans les pays du sud reste encore l’exception, la promotion de murs creux pourrait être une première étape utile. En effet, disposer d’un deuxième mur de parement séparé d’un vide ventilé permet d’absorber une grande partie de la chaleur induite par les rayons solaires. Inertie thermique La masse ou l’inertie thermique est la capacité d’un matériau à absorber la chaleur. Une grande quantité d’énergie est requise pour changer la température de matériaux aussi denses que la brique ou le béton. A l’opposé, des matériaux légers comme le bois, ont une faible masse thermique.

Figure 12 : Effet de l'inertie thermique sur la transmission calorique jour/nuit L’inertie thermique définit la vitesse à laquelle le bâtiment se refroidit ou se réchauffe et permet d’amortir les variations non désirées de température extérieure. Plus l’inertie est grande plus on obtient un «amortissement» de la température qui permet d’atténuer l’effet des canicules. La notion de déphasage apparait aussi, ce qui permet de retarder le front de chaleur accumulé pendant la journée. Le Figure 12 illustre comment les variations de température entre l’intérieur et l’extérieur fluctuent dans le temps en fonction de la masse thermique. La différence de température est minime lorsque le mur du local est dépourvu de masse thermique (schéma de gauche). On visualise sur le schéma de droite le déphasage de température entre l’intérieur et l’extérieur lorsque le mur est pourvu d’une forte inertie thermique. Le béton a la propension de restituer durant la nuit par radiation les calories accumulées durant la journée, à condition que le delta entre les températures diurnes et nocturnes soit important. Afin de tirer profit de cette différence de température, le concepteur de projet aura dès lors intérêt à équiper le bâtiment d’un système de ventilation permettant d’évacuer ces calories à l’extérieur durant la nuit afin de rafraichir les pièces pour le jour suivant, ce qui est intéressant dans un climat aride.

Figure 13: Effet de l'inertie thermique en été et en hiver dans un climat tempéré Source: http://www.yourhome.gov.au/technical/fs44.html Un tel procédé est à exclure dans des climats chauds et humides où la variation de température entre le jour et la nuit est faible. L’emploi de matériaux lourds à fortes inerties thermiques exposés au soleil la journée rendrait les nuits encore plus inconfortables. Il est indispensable dans ce type de climat d’utiliser des solutions à très faible inertie, comme le bois, comprenant une forte ventilation. La circulation d’air apparait donc comme le facteur essentiel permettant de diminuer l’inconfort résultant de ce type de climat. Dans le calcul des calories à évacuer, toutes les sources de chaleurs doivent être considérées, non seulement l’apport des rayons directs du soleil sur les parois et les

fenêtres, mais également les sources internes, comme la production de chaleur d’un réseau informatique ou des usagers. Pour rappel, les gains calorifiques internes sont de l’ordre de 100W par occupant, ou +/- 10W/m² dans les bureaux, de 4W/m² par 100 Lux de lumière artificielle, et de 400W par ordinateur ou +/- 40W/m² en moyenne par bureau. Il conviendra dès lors de développer des mesures spécifiques dans les bureaux par exemple. Conception et protection des baies La lumière naturelle Outre la question de l’apport calorifique qu’il convient tantôt de privilégier, tantôt de combattre, tirer parti de la lumière naturelle est essentiel pour fournir un confort visuel optimal tout en minimisant les besoins en énergie (lumière artificielle) quel que soit le climat dans lequel on opère. Dans les ciels clairs caractéristiques des climats chauds et arides, la luminosité n’est pas uniforme, diminuant de l’horizon vers le zénith, avec une augmentation importante autour de la position du soleil. Dans les ciels plus couverts des climats chauds et humides, la luminosité est plus uniforme mais à l’inverse augmente de l’horizon vers le zénith. Dans les climats chauds et secs, l’éblouissement provient surtout de la lumière réfléchie par les bâtiments adjacents de couleur claire ou par les sols. Il convient donc de placer les ouvertures de manière à ce que le regard se dirige vers le ciel plutôt que sur le bas de l’horizon. Ainsi, on privilégiera la position des fenêtres au-dessus du regard ou on les protègera par des stores vénitiens. Cela évite une vision directe sur l’extérieur mais permet toutefois à la lumière indirecte réfléchie par les éléments extérieurs de pénétrer à travers les stores et d’être réfléchie par les plafonds, produisant une lumière intérieure uniforme. Dans les climats chauds et humides, puisque l’éblouissement provient surtout du ciel, on privilégiera les fenêtres placées à hauteur du regard, vers les éléments extérieurs. Des dévers de toiture ou de larges vérandas peuvent être utilisées pour bloquer la vue directe sur le ciel. Performance des matériaux Dans un pays chaud, faire entrer la lumière sans la chaleur est un défi de taille. La performance des matériaux constituant la fenêtre joue ici un rôle important. La performance thermique de cette dernière dépend principalement de son coefficient de transmission thermique et du facteur solaire de son vitrage. Le premier est liée aux performances du verre, du gaz qui remplit l’interstice, quand il s’agit d’un double vitrage, de l’espaceur et du châssis. Cette performance se mesure avec le coefficient U [W/m²K]10 qui quantifie la déperdition thermique de la fenêtre. Le facteur solaire quantifie la capacité du vitrage à laisser passer les gains solaires. Les performances d’une fenêtre ne se limitent pas à son caractère isolant. Il faut également prendre en compte le facteur solaire et la transmission lumineuse de son vitrage. Le facteur solaire est la fraction de l’énergie solaire incidente qui passe à travers le vitrage et de son éventuelle protection solaire. Cette grandeur représente le niveau de protection que le vitrage et son ombrage offrent face aux surchauffes et son rôle de « capteur d’énergie ». La transmission lumineuse est la fraction du rayonnement solaire passant à travers le vitrage, si on ne considère que la partie visible du spectre solaire. C’est une grandeur qui caractérise sa transparence. On opte en général pour un vitrage clair (transmission lumineuse élevée), avec un facteur solaire élevé, pour profiter des gains solaires, en privilégiant l’ombrage en été par des éléments externes de type brise-soleil, auvent, store, volet, … le choix d'un châssis doit tenir compte de son impacte environnemental et de sa propre performance thermiques. (selon le matériau utilisé le châssis participera plus ou moins à l'épuisement des ressources, sera plus ou moins recyclable etc...) Les châssis en bois oet en aluminium à plusieurs frappes constituent généralement un bon compromis.

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