Energie Plus Le Site

Outil d'aide à la décision en efficacité énergétique des bâtiments du secteur tertiaire. Réalisé par Architecture et Climat, Faculté d'architecture, d'ingénierie architecturale, d'urbanisme (LOCI), site de Louvain-la-Neuve, Université catholique de Louvain, Belgique avec le soutien de la Wallonie.

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Monthly Archives: août 2018

Author Image Posted By : Sylvie 28 Août, 2018

Étanchéité à l’air dans le cadre d’une transformation

Comment assurer l’étanchéité à l’air d’une habitation transformée en bureaux

Étanchéité à l’air dans le cadre d’une transformation

Le bâtiment et ses voisins. (Source : ICEDD).

Une maison mitoyenne unifamiliale située à Mons a été transformée récemment en bureaux. Diverses techniques d’isolation ont été utilisées pour permettre au bâtiment d’atteindre un haut niveau de performances thermiques. L’étanchéité à l’air du bâtiment a un impact important sur son niveau EW. Comment a-t-elle atteint un niveau suffisant malgré les difficultés provoquées par la variété des techniques d’isolation mises en œuvre ?

Introduction

Le projet consiste en la rénovation et la transformation d’un bâtiment en vue d’y installer les bureaux d’une société spécialisée en expertise énergétique : Homeco. Le projet fut confié aux architectes associés Xavier BACHELART et Elie DELVIGNE.
Alors qu’il est plus facile lorsqu’on veut réaliser un bâtiment énergiquement performant  de créer un nouveau bâtiment, le maître de l’ouvrage n’a pas hésité à utiliser un immeuble ancien existant qui, de par sa situation et ses dimensions, offre une visibilité intéressante de sa société.
En y expérimentant de nouvelles techniques dans un contexte difficile, il souhaite montrer son savoir-faire à travers ce projet exemplaire.
La façade avant est rénovée et traitée de façon à retrouver son aspect d’origine. Afin de conserver son apparence, elle est isolée par l’intérieur.

Isolation par l’intérieur de la façade avant (Source : Homeco).

Par contre la partie arrière est traitée de manière plus contemporaine. Les anciennes annexes en mauvais état sont remplacées par d’autres, plus rationnelles, tout en conservant le principe des extensions en gradins. Les nouvelles annexes sont réalisées en ossature bois isolée.

Nouvelles annexes à l’arrière cohérentes avec l’environnement (Source : Homeco).

Nous allons vérifier si le bâtiment conçu en 2013 et achevé en 2015 répond déjà aux exigences de la réglementation PEB Q-ZEN qui est d’application pour les bâtiments publics à partir du 1er janvier 2019 et à partir du 1er janvier 2021 pour les autres bâtiments.
Nous allons également passer en revue les mesures qui ont été prises pour assurer la meilleure imperméabilité à l’air de l’enveloppe du volume protégé de manière à améliorer les performances énergétiques du bâtiment.

Le bâtiment

Le bâtiment d’origine est une maison unifamiliale mitoyenne comptant au-dessus des caves, un rez-de-chaussée et deux étages ainsi qu’un grenier aménagé. Une annexe à toit plat prolongeait le rez-de-chaussée sur toute la façade arrière. A l’entresol, une salle de bain formait une deuxième annexe.
Tous les planchers existants furent enlevés et remplacés par des nouveaux. Les niveaux ont été légèrement modifiés de manière à rendre plus utilisable l’étage sous toiture tout en ne modifiant pas le volume du bâtiment principal.
Les nouveaux planchers ne porteront pas sur la façade avant afin de ne pas interrompre la continuité de l’isolant et la barrière d’étanchéité à l’air placés du côté intérieur de la façade.

Continuité de l’isolant en façade avant (Source : Homeco).

Plans du bâtiment après transformations (Source : Homeco).

Isolation de l’enveloppe

De nombreuses manières d’isoler les parois de l’enveloppe du volume protégé ont été utilisées.

  • Les caves ne font pas partie du volume protégé. Le plafond des caves a donc été isolé, et ce de différentes façons et principalement par projection d’une mousse de polyuréthane sur le support en béton et pose d’une chape en ciment sur l’isolant (U = 0.15 ou 0.16 W/m²K suivant les épaisseurs).
    A certains endroits, cette isolation est encore renforcée par des plaques de mousse de polyuréthane (PUR) fixées sous le support en béton (U = 0.10 W/m²K).
    Une petite surface de 7 m² n’est isolée que de 6 cm de mousse de polyuréthane (PUR). À cet endroit U = 0.26 W/m²K et l’exigence de la PEB Umax = 0.24 W/m²K, qui est d’application en 2021, n’est pas respectée. Il suffit néanmoins d’augmenter l’épaisseur de l’isolant de 2 cm pour qu’il n’y ait plus de problème.

Isolation complémentaire au plafond des caves (source : ICEDD).

  • Côté rue, la façade existante doit rester visible. Elle est isolée du côté intérieur à l’aide de panneaux en fibre de bois (U = 0.23 W/m²K). L’isolation est prolongée de 50 cm sur les murs mitoyens pour réduire les ponts thermiques.
  • Les nouveaux murs orientés vers le jardin, en grande partie vitrés, sont de type à ossature bois remplie de cellulose. Côté extérieur, est appliqué un enduit sur isolant. (U = 0.09 ou 0.10 W/m²K suivant les épaisseurs).
  • Les murs mitoyens non bâtis (= qui sont en contact avec l’air extérieur) sont en maçonnerie de briques (existant) ou en blocs de béton cellulaire collés (neuf). Dans les deux cas, ils sont doublés du côté intérieur par une ossature en bois remplie de cellulose. (U = 0.13 ou 0.17 W/m²K suivant que la maçonnerie est en brique ou en béton cellulaire).

Façade avant : isolation par l’intérieur avec retour sur le mitoyen (source : ICEDD).

Façade arrière et murs mitoyens : ossature bois isolée  (source : ICEDD).

Façade arrière : isolation complémentaire extérieure à cimenter (source : ICEDD).

  • Les parois intérieures qui séparent le volume protégé des caves sont en maçonnerie de briques légère (U = 0.88 W/m²K) ou constituées d’une cloison légère doublée d’une couche de mousse de polyuréthane (U = 0.25 W/m²K). Ces deux types de parois ne respectent pas les Umax de la réglementation PEB de 2021 dont les exigences ont évolué depuis l’année de la conception du bâtiment. Les superficies concernées sont très réduites et le problème peut facilement être résolu en ajoutant un peu d’isolant.

Mur en maçonnerie légère apparent du côté cave et isolation sous l’escalier par des panneaux de mousse PUR (source : ICEDD).

  • Les fenêtres à haute performance thermique ont un Uw déclaré compris entre 0,91 et 0,99 W/m²K suivant leur type et leurs dimensions. Le Ug des triples vitrages est de 0.60 et 0.80 W/m²K.
    L’exutoire de fumée en toiture  se trouve à la limite des valeurs tolérées (Uw = 1.5 W/m²K et Ug = 1.10 W/m²K).
    Il n’y a pas de protection solaire extérieure.

Les vitrages sont clairement identifiés (source : ICEDD).

  • La toiture inclinée est constituée d’une structure en bois dont les cavités épaisses de 30 cm sont remplies de cellulose (U = 014 W/m²K).
    Les toitures plates sont également constituées d’une structure en bois dont les cavités épaisses de 24 cm sont remplies de cellulose. Au-dessus de la structure ont été placés 10 cm de mousse de polyuréthane  (U = 010 W/m²K).

La toiture inclinée (source : ICEDD).

  • Aucune précaution n’a été prise pour isoler thermiquement la porte d’accès à la cave. (U = 2.40 W/m²K). Son remplacement ne poserait aucun problème.

Choix des installations techniques

Chauffage

Le chauffage est du type chauffage central avec transport de chaleur par eau.
La production de chaleur est assurée par une pompe à chaleur réversible air-eau de 4 kW équipée d’une résistance électrique. Son rendement est de 198 %.
Le système d’émission est constitué de radiateurs ou de convecteurs.

Le chauffage central (source : ICEDD).

Refroidissement

La production de froid est assurée par la pompe à chaleur réversible air-eau qui assure le chauffage. Son rendement en production de froid est de 234 %.

Ventilation

La ventilation est du type double flux avec échangeur de chaleur. Son débit est de 600 m³/h avec mesure continue des débits. Il a un rendement reconnu par la base de données EPBD de 82 %.

Le système de ventilation (source : ICEDD).

Éclairage

La puissance spécifique moyenne de l’éclairage artificiel est inférieure à 2 W/m² par 100 lux.
Il est équipé dans la plupart des locaux par un système de modulation automatique en fonction de l’éclairage naturel.

L’éclairage est également géré automatiquement par l’occupation des locaux. Le système assure l’extinction automatique de l’éclairage en cas d’absence dans ceux-ci.

Luminaires à faible consommation gérés automatiquement(source : ICEDD).

Étanchéité à l’air

Le niveau d’étanchéité à l’air atteint est v50 = 1 m³/hm²

Préparation de la baie pour le test blower door (Source : Homeco).

Énergie renouvelable

Des panneaux solaires photovoltaïques ont été installés sur le versant arrière de la toiture inclinée orientée au Sud – Sud-Est et sur la toiture plate de l’annexe. (4 900 Wc).

Les capteurs solaires photovoltaïques (source : ICEDD).

Respect des exigences Q-ZEN

L’analyse du bâtiment à l’aide du logiciel PEB montre que celui-ci ne répondait qu’en partie, lors de sa conception, aux exigences Q-ZEN de la réglementation qui devront être respectées en 2021. Sa mise en conformité avec cette réglementation ne pose cependant pas de problème.

Après transformation, le bâtiment a comme fonction bureaux.

Il ne comporte qu’un seul volume protégé, une seule unité PEB et une seule partie fonctionnelle.

Les conditions à respecter pour que le bâtiment respecte les exigences Q-ZEN 2021 en Région wallonne sont les suivantes :

  1. Respecter les Umax.
  2. Ne pas dépasser le niveau K maximum en tenant compte de l’impact des nœuds constructifs.
  3. Ne pas dépasser le niveau EW maximum spécifique au bâtiment concerné.
  4. Respecter les règles de ventilation décrites dans l’annexe C3 de l’AGW du 15/05/2014 telles que modifiées par l’AGW du 15/05/2016.
  5. Installer un comptage énergétique pour chaque unité PEB.

Comme il s’agit d’une transformation, même si le bâtiment n’est pas très grand, le nombre de parois différentes est élevé.

Le tableau ci-dessous montre que cette exigence n’a pas été respectée partout.

Nom de la paroi U (W/m²K)
(a.Ueq)
(b.Ueq)		 Umax (W/m²K)
Fenêtres (les moins bonnes) 0.99 1.50 V
Vitrage fenêtres (les moins bons) 0.80 1.10 V
Fenêtre de toiture 0.91 1.50 V
Vitrage fenêtre de toiture 0.50 1.10 V
Toiture plate 0.10 0.24 V
Toiture à versant 0.14 0.24 V
Mur isolé par l’intérieur 0.23 0.24 V
Mitoyen (les moins bons) 0.17 0.24 V
Mur isolé dans la structure et par l’extérieur 0.10 0.24 V
Cloison vers cave 0.25 0.24 x
Mur vers cave isolé 0.26 0.24 x
Mur vers cave non isolé 0.88 0.24 x
Dalle sur sol 0.14 0.24 V
Dalle sur cave 0.16 et 0.10 0.24 V
Escalier sur cave 0.26 0.24 x
Porte extérieure 0.93 2.00 V
Porte intérieure 3.00 2.00 x

Lors de sa conception, le bâtiment respectait parfaitement les exigences PEB en vigueur. Celles-ci sont cependant plus sévères en 2021 avec pour conséquence que certaines ne répondent plus à celles-ci.
Il est cependant très facile de rendre le bâtiment conforme aux exigences PEB de 2021. Il aurait suffi de prévoir une épaisseur d’isolant légère plus grande pour les parois insuffisamment isolées, d’isoler la paroi non isolée et de remplacer la porte d’accès vers la cave par une porte thermiquement plus performante.

Remarque

Les surfaces concernées sont très réduites et certaines améliorations pourraient ne pas être effectuée à condition de respecter la règle des 2 % de surface de l’enveloppe pour lesquels un dépassement est toléré.

2. Respect du critère K ≤ K35

Le bâtiment répond largement à ce critère malgré les difficultés inhérentes à ce type de travaux (transformation) grâce au haut niveau moyen d’isolation des parois de l’enveloppe du volume protégé et à la bonne compacité du bâtiment (2.24 m). Le niveau K calculé est K22.

3. Respect du critère EW ≤ (90/45)

Le niveau EW calculé est de EW31 < EW45 qui est l’exigence la plus sévère pour les bâtiments non résidentiels. Le critère est donc clairement respecté à cause des bonnes performances de l’enveloppe et des équipements techniques installés. Le bon niveau d’étanchéité à l’air améliore encore les performances.

4. Respect des règles de ventilation

La ventilation du bâtiment est assurée par un système D équipé d’une centrale double flux avec récupération de chaleur. Le choix de cette centrale de traitement d’air s’est fait suite au calcul du débit nécessaire dans ce bâtiment conformément à l’annexe C3 de l’AGW du 15/05/2014 tel que modifié par l’AGW du 15/05/2016. Elle répond donc aux exigences PEB Q-ZEN de 2021.

La centrale double flux, qui se situe dans un local technique intérieur, a un rendement de 82 % et assure un débit de 600 m³/h qui sera distribué dans l’ensemble du bâtiment.

5. Respect de la règle de comptage énergétique

Le bâtiment ne compte qu’une seule unité PEB. Cette règle est donc très facile à respecter puisque la présence des compteurs des sociétés distributrices (gaz et électricité) suffit.

Des compteurs électriques supplémentaires ont néanmoins été placés pour mesurer :

      • la consommation de la pompe à chaleur ;
      • la consommation du groupe de ventilation hygiénique ;
      • la production de l’installation photovoltaïque ;
      • la consommation de l’éclairage.

Exemple de comptage (source : ICEDD).

L’étanchéité à l’air

Une étanchéité à l’air performante est difficile à obtenir dans un bâtiment ancien rénové à cause de la variété des types de parois présentes et des éléments conservés qui ne se prêtent pas toujours à des interventions classiques. Suivant les endroits, l’étanchéité à l’air est obtenue de différentes manières.

  • Les parois légères à ossature sont munies d’un freine-vapeur qui fait office de couche d’étanchéité à l’air.
  • Les parois monolithes (béton coulé, chape, …) sont étanches à l’air par nature.
  • Les parois en maçonnerie sont rendues étanches par l’application des enduits (plafonnage, cimentage, …)
  • Les menuiseries ont un niveau d’étanchéité à l’air correspondant à la qualité de leur fabrication.
  • Les raccords entre les différents éléments sont rendus étanches à l’air à l’aide d’accessoires adaptés.

Le maître de l’ouvrage souhaitait que son bâtiment réponde aux exigences relatives aux bâtiments passifs et notamment en matière d’étanchéité à l’air. Il a donc apporté un soin particulier à la mise en œuvre des dispositifs qui permettent des performances suffisantes.
La tâche ne fut pas facile et de nombreux test blower door ont été effectués en vue de détecter les points faibles et d’améliorer le résultat final.

  • Correction au niveau des joints des châssis.
  • Remplacement de bandes de pare-vapeur et de rubans adhésifs.
  • Resserrage autour des câbles photovoltaïques.
  • Remplacement de la porte d’entrée.
  • Colmatage de trou dans la membrane d’étanchéité à l’air.

Finalement, le résultat obtenu est très bon : v50 = 1 m³/hm², ce qui, dans ce bâtiment, équivaut à une valeur n50 = 0.6 volume par heure, en conformité avec le standard « passif ».

Le plan l’étanchéité à l’air

Après avoir déterminé le volume à étanchéifier qui comprend les espaces isolés thermiquement et chauffés, le positionnement de la barrière d’étanchéité à l’air a été localisé précisément dans la paroi. Le positionnement de l’écran à l’air au sein de la paroi influence considérablement la réalisation de la continuité au droit des nœuds constructifs.

Localisation de la couche d’étanchéité à l’air (en plan) (Source : Homeco).

  • en bleu —  —  — :   membrane souple
  • en rouge —  —  — : enduit

Localisation de la couche d’étanchéité à l’air (en coupe) (Source : Homeco).

Les détails d’étanchéité à l’air

Le plan d’étanchéité à l’air étant déterminé, il a fallu s’assurer de la continuité de l’étanchéité à l’air à chaque point singulier, nœud constructif ou percement. Au moment du projet, l’architecte a élaboré des détails techniques de principe montrant comment relier les parois ayant des couches d’étanchéité à l’air de natures et de positions différentes. Le maître de l’ouvrage et le maître d’œuvre souhaitaient obtenir les meilleures performances possible. Régulièrement des tests ont été effectués pour pouvoir alors qu’il est encore temps réaliser les mises au point et réparations nécessaires.

  • Les tableaux électriques se trouvent à l’intérieur du volume protégé. De cette manière, les câblages se trouvent tous à l’intérieur du volume protégé. Seul le câble d’alimentation générale doit percer la couche d’étanchéité à l’air de l’enveloppe du volume protégé.
    En limitant le nombre de percements, on limite également le nombre de points faibles  où des fuites peuvent se présenter et les difficultés causées la réalisation correcte des raccords étanches.
    La pénétration des câbles des panneaux solaires photovoltaïques a causé quelques difficultés qui ont pu être résolues.

Les tableaux électriques ont été placés à l’intérieur du volume protégé (Source : Homeco).

  • Jadis, la maçonnerie à l’intérieur des gaines n’était pas enduite. Ce n’était pas jugé nécessaire, car l’enduit n’avait qu’une fonction esthétique. Étant donné que c’est l’enduit qui forme la couche d’étanchéité à l’air, il est indispensable, si on veut obtenir un bâtiment performant en la matière, d’enduire toutes les maçonneries de l’enveloppe y compris dans les gaines, les placards et les extrémités des cloisons intérieures légères au contact avec les maçonneries.

Enduit à l’endroit des gaines et cloisons (Source : Homeco).

  • Les maçonneries intérieures sont liaisonnées avec les maçonneries formant l’enveloppe du volume protégé. Pour assurer la continuité de la couche d’étanchéité à l’air, il faut que toutes les maçonneries intérieures soient également enduites. Une attention particulière est également nécessaire aux ébrasements des baies intérieures avec ou sans porte.

Couche d’étanchéité à l’air sur les maçonneries intérieures (Source : Homeco).

  • Les menuiseries extérieures constituent chacune une paroi distincte de l’enveloppe du volume protégé. Cette paroi a son étanchéité propre qui dépend de la qualité de sa réalisation. (choix des matériaux, qualité de l’assemblage, mise en œuvre, précision de la conception, …). En cas de faiblesse, seuls des réparations ou des réglages peuvent être envisagés.

Vérification de l’étanchéité à l’air d’un châssis (Source : Homeco).

Une attention toute particulière devra cependant être apportée au raccord de la menuiserie avec le gros œuvre afin d’assurer la continuité des performances de la menuiserie et de la barrière d’étanchéité à l’air de la façade.
Les menuiseries sont munies d’une bande raccord qui sera soit noyée dans l’enduit, soit collée à l’aide d’adhésif sur la membrane d’étanchéité à l’air suivant les cas.

Bande de raccords de la fenêtre collée au freine vapeur (source : ICEDD).

Détail du raccord de la fenêtre avec le freine-vapeur (Source : Homeco).

Étanchéité à l’air entre les fenêtres de toiture et le freine-vapeur (source : ICEDD).

  • L’étanchéité des portes d’entrée des bâtiments est toujours difficile à assurer. Ce bâtiment ne fit pas exception. La porte d’entrée dut donc être remplacée pour atteindre les performances souhaitées.

La porte d’entrée (Source : Homeco).

  • Pour assurer l’étanchéité à l’air aux raccords entre une membrane souple et l’enduit (jonction sec-humide) des bandes spéciales prévues pour cette fonction ont été utilisées. Elles sont constituées d’une bande autocollante d’un côté et d’une bande de treillis synthétique de l’autre. La bande autocollante est appliquée contre la membrane tandis que le treillis est noyé dans l’enduit.

Raccord entre membrane et enduit (source : ICEDD).

  • Pour ne pas percer le freine-vapeur avec des conduites, un vide technique a systématiquement été créé par la pose d’une contre-cloison pour intégrer celles-ci. Cette solution évite de devoir rendre étanche à l’air un grand nombre de percements, opération difficile et délicate qui amène souvent de piètres résultats.

L’espace technique pour les conduites (source : ICEDD).

  • L’intégration de prises électriques dans les murs maçonnés enduits constitue une source de fuite potentielle, car il y a interruption de la couche d’enduit.
    Les prises et interrupteurs ont été placés de préférence sur les murs intérieurs.
    Les blochets placés sur les murs délimitant le volume protégé ont été noyés dans le plâtre frais.

Les boîtiers noyés dans le plâtre frais (source : ICEDD).

Informations complémentaires

Cette étude de cas a été développée à l’aide des informations et documents fournis par le maître de l’ouvrage HOMECO et les architectes auteurs du projet, Messieurs Xavier BACHELART et Elie DELVIGNE dans le cadre du concours Bâtiment exemplaire Wallonie 2013.
Nous avons également consulté l’expert nommé par la Région wallonne pour vérifier les travaux : l’Institut de Conseil et d’Etudes en Développement Durable (ICEDD). Notre interlocuteur fut Monsieur Raphaël Capart.
Author Image Posted By : Sylvie 28 Août, 2018

Géothermie et géo-cooling dans un centre de formation

Une alternative économique pour le refroidissement des locaux.

Géothermie et géo-cooling dans un centre de formation

Mise en place d’une sonde géothermique (photo IFAPME).

En Région wallonne, un nouveau bâtiment à hautes performances énergétiques s’est équipé d’une pompe à chaleur géothermique épaulée par une chaudière au gaz à condensation pour assurer le chauffage de ses bureaux, ateliers, classes et auditoire. Pour le rafraîchissement de ces locaux, le géo-cooling direct est utilisé.

Introduction

Un nouveau bâtiment, reconnu exemplaire dans le cadre de l’action « Bâtiments exemplaires Wallonie 2013 » a été construit aux Isnes dans les environs de Gembloux pour le compte de « l’Institut wallon de formation en alternance et des indépendants et petites et moyennes entreprises » (IFAPME).

Il est destiné à abriter des locaux de formation pour les apprenants, tant pratiques (ateliers petits et grands) que théoriques (classes, salle de conférence), et des locaux administratifs (bureaux, salles de réunions, espaces polyvalents et d’exposition) pour les différentes organisations professionnelles concernées par la construction de bâtiments durables, le but étant d’établir des ponts entre la formation, la recherche et l’innovation en cette matière. Le bâtiment se devait donc d’être le plus exemplaire possible du point de vue écoconstruction et construction durable.

Les formations qui y seront données se focaliseront notamment sur l’enveloppe du bâtiment (isolation, étanchéité à l’air) et sur les techniques spéciales (biomasse, micro-cogénération, régulation, ventilation double flux).

Le maître de l’ouvrage voulait que le centre créé soit très performant en matière d’énergie et qu’il soit une source d’inspiration pour les professionnels de la construction de par son caractère raisonnable d’un point de vue technique et budgétaire.

Le résultat fut un immeuble d’aspect contemporain à très hautes performances thermiques.

Le bâtiment GREENWAL aux Isnes (Photo IFAPME).

Le bâtiment

Le bâtiment est composé de 2 ailes principales.

  • Une aile administrative, d’environ 2 470 m² de surface utile, comportant trois niveaux :
    • un niveau de bureaux au 2e étage ;
    • un niveau de salle de classe pour la formation théorique à la construction durable au 1er étage ;
    • un niveau administratif au rez-de-chaussée avec un auditoire et un hall d’accueil permettant des expositions.
  • Une aile, d’environ 1 530 m² de surface utile, dévolue aux ateliers d’écolage. Elle est constituée d’un grand atelier « enveloppe » dont la taille permet la construction à l’échelle 1/1 de deux maisons unifamiliales mitoyennes et, sur deux niveaux, de 6 ateliers orientés vers les techniques spéciales du bâtiment, à savoir chaudière, pompe à chaleur, ventilation double flux, micro-cogénération, panneaux solaires photovoltaïques et thermiques, …

La surface utile totale est donc d’environ 4 000 m².

Plan du rez-de-chaussée.

Plan du 1er étage.

Plan du 2e étage.

Coupe dans le bâtiment (voir localisation sur les plans).

Respect des exigences Q-ZEN

L’analyse du bâtiment à l’aide du logiciel PEB montre que celui-ci répondait déjà lors de sa conception aux exigences Q-ZEN de la réglementation qui devront être respectées en 2021.
Le nouveau bâtiment a comme fonction principale enseignement.

Il ne comporte qu’un seul volume protégé, une seule unité PEB, une seule zone de ventilation et 2 secteurs énergétiques, l’un n’étant pas équipé d’un système refroidissement (les ateliers), l’autre bien (les classes, auditoires, bureaux, salle de réunion et locaux annexes).

  • Le secteur énergétique sans refroidissement ne compte qu’une seule partie fonctionnelle  « enseignement » située dans l’aile des ateliers.
  • Le secteur énergétique avec refroidissement compte deux parties fonctionnelles :
    • une partie fonctionnelle « bureau » qui occupe la totalité du 2e étage
    • une partie fonctionnelle « enseignement » au rez-de-chaussée et au 1er  étage.

Les conditions à respecter pour que le bâtiment respecte les exigences Q-ZEN 2021 en Région wallonne sont les suivantes :

  1. Respecter les Umax.
  2. Ne pas dépasser le niveau K maximum en tenant compte de l’impact des nœuds constructifs.
  3. Ne pas dépasser le niveau EW maximum spécifique au bâtiment concerné.
  4. Respecter les règles de ventilation décrites dans l’annexe C3 de l’AGW du 15/05/2014 telle que modifiée par l’AGW du 15/05/2016.
  5. Installer un comptage énergétique pour chaque unité PEB.

1. Respect des Umax

Le tableau ci-dessous montre que cette exigence a été respectée partout sauf pour les exutoires de fumée. Dans le cas présent, les exutoires de fumée ont une surface de 2 m² alors que la surface totale de déperdition est de 6 900 m². La surface des exutoires de fumée représente donc 0.03 % de la surface totale de déperdition. Le bâtiment répond ainsi aux exigences de la réglementation qui permet un dépassement du Umax pour maximum 2 % de la surface des parois de l’enveloppe du volume protégé.

Nom de la paroi U (W/m²K)
(a.Ueq)
(b.Ueq)		 Umax (W/m²K)
Fenêtres 0.83 1.50 v
Vitrage fenêtres 0.60 1.10 v
Fenêtre de toiture 1.95 1.50 v
Vitrage fenêtre de toiture 1.63 1.10 v
Verrières 1.31 1.50 v
Vitrages verrières 1.10 1.10 v
Exutoires de fumée 1.55 1.50 ?
Vitrage exutoires de fumée 1.30 1.10 ?
Toiture structure bois 0.09 0.24 v
Toiture structure béton 0.10 0.24 v
Mur avec parement de béton 0.24 0.24 v
Mur avec bardage bois 0.12 0.24 v
Mur enterré 0.14 0.24 v
Dalle sur le sol 0.15 0.24 v
Dalle sur le sol (ateliers) 0.22 0.24 v
Portes sectionnelles 0.70 2.00 v

2. Respect du critère K ≤ K35

Le bâtiment répond largement à ce critère. Le niveau K calculé est K15.

3. Respect du critère EW ≤ (90/45)

Le niveau EW calculé est de EW33 < EW45 qui est l’exigence la plus sévère pour les bâtiments non résidentiels. Le critère est donc clairement respecté.

4. Respect des règles de ventilation

La ventilation du bâtiment est assurée par un système D grâce à trois groupes de ventilation double flux avec récupération de chaleur. Le choix de ces centrales de traitement d’air s’est fait suite au calcul du débit nécessaire dans ce bâtiment conformément à l’annexe C3 de l’AGW du 15/05/2014 tel que modifié par l’AGW du 15/05/2016. Elle répond donc aux exigences PEB Q-ZEN de 2021.

Les groupes de ventilation ont un rendement compris entre 82 et 86 % et assurent un débit de 18 300 m³/h qui sera distribué dans l’ensemble du bâtiment.

5. Respect de la règle de comptage énergétique.

Cette règle a été largement respectée.

De par sa destination (centre de formation en bâtiments durable), une attention particulière a été apportée à la possibilité d’enregistrer et d’étudier la physique du bâtiment.
Une GTC a été installée. Elle permet de paramétrer les installations, de stocker et analyser les données des différents composants, et ce, afin de donner des outils bien concrets aux formateurs et aux étudiants du bâtiment. De plus, le maître de l’ouvrage s’est engagé dans le cadre du concours « Bâtiments exemplaires Wallonie » à effectuer un rapport annuel des consommations et à le transmettre à la Région wallonne.

Une interface homme-machine accessible via réseau facilite le paramétrage, la gestion et la consultation des différentes données. La gestion des installations étant une des préoccupations du maître de l’ouvrage, il a veillé à se donner les outils nécessaires à l’analyse les différentes consommations des installations du bâtiment.

Les compteurs suivants ont été installés :

  • Compteurs gaz
    • compteur général ;
    • compteur ateliers (ateliers formation) ;
    • compteur chaudière.
  • Compteurs eau
    • compteur eau chaude sanitaire ;
    • comptage remplissage chaufferie ;
    • comptage eau froide général ;
    • comptage eau de pluie ;
    • comptage eau froide pour complément eau de pluie
  • Compteurs intégrateurs de chaleur
    • compteur chaudière ;
    • comptage par pompe à chaleur ;
    • comptage kit geocooling ;
    • comptage sondes géothermiques ;
    • comptage départ de chaque circuit terminal ;
    • comptage ECS.
  • Compteurs électricité
    • compteur PV ;
    • comptage groupes de ventilation ;
    • comptage groupe de pompage eau de pluie ;
    • comptage par pompe à chaleur ;
    • comptage pour les circulateurs de chauffage ;
    • comptage par tableau électrique.

Analyse des surchauffes

Une simulation dynamique a été réalisée par le bureau d’études du maître de l’ouvrage pour étudier les risques de surchauffe dans certains locaux : des salles de réunion orientées au Sud-Ouest ; une classe type orientée à l’Ouest ; des bureaux orientés dans différentes directions ; l’auditoire et un atelier.

La simulation a été effectuée à l’aide du logiciel TRNSYS.

  • Les données climatiques utilisées sont celles d’Uccle.
  • Le chauffage est considéré comme actif du 1er septembre au 15 juin, le rafraîchissement du 16 juin au 31 août.
  • Le rendement des échangeurs thermiques inclus dans les groupes de ventilation a été estimé à 80 %.
  • L’horaire d’occupation pour l’intégration des surchauffes est basé sur le planning d’occupation du maître de l’ouvrage.
  • Les seuils d’ouverture et de fermeture des stores en fonction de l’insolation par orientation est de 120/140 W/m²
  • Le nombre d’heures où la température est supérieure à 26 °C pendant les heures d’occupation des bâtiments est comptabilisé.
  • Le free cooling est activé lorsque :
    • la température intérieure est supérieure à 22 °C ;
    • la température intérieure est supérieure à la température extérieure ;
    • la température extérieure est supérieure à 16 °C.
  • Le night cooling est activé lorsque :
    • le rafraîchissement géothermique ne fonctionne pas ;
    • la température intérieure est supérieure à 20 °C ;
    • la température intérieure est supérieure à la température extérieure.
  • Les consignes de chauffage sont 25 °C en occupation et 15 °C hors occupation.
  • Les consignes de refroidissement sont 25 °C en occupation et 21 °C hors occupation.
  • Une puissance limite de 15 kW a été déterminée afin de limiter les sondes géothermiques. Cela donne une surface surfacique limite de rafraîchissement disponible de 10,82 W/m² dans la partie administrative du bâtiment.
  • Les gains internes ont été estimés en fonction de l’éclairage, de l’activité des personnes, du nombre d’ordinateurs prévus et d’équipements divers dans les ateliers.

Résultat des calculs

La maîtrise du confort estival est assurée à condition de mettre en œuvre les techniques suivantes :

  • Protections solaires automatiques devant toutes les fenêtres sauf celles orientées au Nord (facteur de réduction solaire  de 0,8).
  • Bypass de l’échangeur de chaleur des groupes de ventilation.
  • Ventilation mécanique des bureaux la nuit (hors utilisation du rafraîchissement géothermique).
  • Rafraîchissement géothermique lors des périodes d’utilisation hors saison de chauffe.
  • Night cooling géothermique hors saison de chauffe.

Il n’y a pas de dépassement de température opérative de 26 °C en dehors de l’atelier où 73 heures de dépassement ont été calculées.

La température opérative de 26 °C n’est pas dépassée dans les classes
(document POLY-TECH ENGINEERING sprl).

La température opérative de 26 °C n’est pas dépassée dans les salles de réunion
(document POLY-TECH ENGINEERING sprl).

Le bureau d’études a vérifié si toutes ces conditions étaient nécessaires et a évalué l’impact de différents scenarii.

1. Si les stores ne sont pas placés, le confort n’est pas assuré, entre autres, pendant 334 heures dans l’auditoire, pendant 294 heures dans un atelier, pendant 256 heures dans une des salles de réunion et pendant 32 heures dans la salle d’informatique.

La température opérative de 26 °C est dépassée pendant 256 heures dans une des salles de réunion
(document POLY-TECH ENGINEERING sprl).

La température opérative de 26 °C est dépassée pendant 334 heures dans l’auditoire
(document POLY-TECH ENGINEERING sprl).

La température opérative de 26 °C est dépassée pendant 2944 heures dans un des ateliers
(document POLY-TECH ENGINEERING sprl).

2. Sans free/night cooling de la ventilation, le confort n’est pas assuré, entre autres, pendant 559 heures et 239 heures dans les classes étudiées et de 931 heures dans un atelier. Le problème se pose en mi saison lorsque le rafraîchissement géothermique n’est pas utilisé. En effet, les classes ayant un apport constant de chaleur pendant toute l’année, en mi-saison, le rafraîchissement ne peut être apporté que par le free/night cooling.

La température opérative de 26°C est dépassée pendant 559 heures dans une des classes et pendant 239 heures dans une autre.  (document POLY-TECH ENGINEERING sprl.

3. Sans rafraîchissement géothermique, les surchauffes ne sont pas maîtrisées dans les classes et dans les salles de réunion.
Si on sait que le froid géothermique nécessite peu d’énergie, uniquement pour le circulateur, et est nécessaire afin de recharger le sol en chaleur, le choix de cette technique est recommandé.

La température opérative de 26 °C est dépassée pendant 691 heures dans une des classes et pendant 197 heures dans une autre.  (document POLY-TECH ENGINEERING sprl).

La température opérative de 26 °C est dépassée pendant 62 heures dans une des salles de réunions
et pendant 18 heures dans une autre.  (document POLY-TECH ENGINEERING sprl).

Dimensionnement du système géothermique

Les différentes solutions de pompes à chaleur géothermiques ont été analysées par le bureau d’études du maître de l’ouvrage à l’aide du logiciel TRNSYS.
Le bâtiment a été divisé en 5 parties : les ateliers ; l’auditoire et les trois étages de l’aile administrative.

Le principe de distribution et de production choisi est de type « change-over », c’est-à-dire qu’il n’y a pas de possibilité de produire en même temps du chaud et du froid.

Deux solutions techniques ont été comparées.

  • Une pompe à chaleur géothermique réversible.
  • Une pompe à chaleur géothermique pour la production de chaleur et un échangeur passif pour la production de froid. Pour la production de froid, en cas de canicule, un appoint sera fourni par la pompe à chaleur géothermique couplée à un aéroréfrigérant.

Un calcul statique effectué suivant la norme EN 12831 permet de déterminer la puissance nominale de la chaufferie et d’approximer une puissance en chaud de la pompe à chaleur et d’identifier ainsi la gamme de puissance à étudier.
Conformément à l’étude de surchauffe, la période de chauffe a été limitée du 22 septembre au 15 mai. En ne faisant pas fonctionner le système de refroidissement durant la période de chauffage, le besoin net de refroidissement est de 6 461 kWh. La puissance maximale en froid nécessaire est de 18 kW le 20 juin.

Evolution des besoins net (document POLY-TECH ENGINEERING sprl).

Profil géothermique mensuel (document POLY-TECH ENGINEERING sprl).

La puissance disponible est de 15 kW en rafraîchissement géocooling et 15 kW d’appoint via la pompe à chaleur réversible.

L’étude économique a montré que la solution consistant à utiliser la pompe à chaleur réversible est économiquement préférable et que le surcoût lié à l’appoint de froid complémentaire ne peut être rentable économiquement mais est nécessaire pour assurer le confort en période de canicule.

L’étude énergétique a montré que :

  • L’utilisation d’une pompe à chaleur de plus grande puissance permet de diminuer les consommations finales, mais de manière limitée.
  • Le géocooling permet de fortement diminuer la consommation finale.
  • Le taux de couverture de la pompe à chaleur pour l’optimal économique de 27.5 kW est de 84 % en hiver.
  • Le taux de couverture du géocooling en été est de 100 %.
  • la pompe à chaleur géothermique  réduit de 72 % les consommations en énergie primaire pour le chauffage et le refroidissement.

Il a finalement été décidé :

  • D’installer une pompe à chaleur réversible d’une capacité de 30 kW.
  • Que le rafraîchissement se fera principalement par géocooling avec un appoint par la pompe à chaleur qui sera couplée à un aéroréfrigérant pour ne pas perturber le géocooling.

L’installation

Les conditions de confort sans risque de surchauffe sont finalement assurées :

  • Dans l’auditoire par freecooling, night cooling et géoccoling à l’aide du groupe de ventilation.
  • Dans les locaux administratifs et les classes par freecooling, night cooling et géoccoling à l’aide des ventilos-convecteurs.
  • Dans les ateliers de formation par freecooling, night cooling et ventilation naturelle via les fenêtres ouvrantes manuelles et les exutoires de fumée.

Après la réalisation d’un forage de test, 8 forages géothermiques ont été effectués en trois semaines. Les sondes ont ensuite été connectées horizontalement au collecteur, testées sous pression de 5.0 bar et remplies par un mélange de 25 % de mono propylène glycol et d’eau. Les débits ont également été vérifiés pour une différence de pression d’environ 2.1 bar.

Les forages de 120 mm de diamètre ont une longueur de 60 m. Dans la partie supérieure, le terrain étant instable, un tube a été placé sur 28 m de profondeur. Dans la partie rocheuse située en dessous, ce tube n’est pas nécessaire.

Le forage.

Tubage à l’enfoncement sur 28 m dans les terrains instables.

L’échangeur de chaleur placé dans le forage est constitué de deux tubes de 32 mm en PEHD en forme de U. Après sa mise en place, le trou de forage est rempli par du gravier 4-8 mm dans la partie rocheuse et par un coulis thermique (λ = 1.35 W/mK), stable et très peu perméable (k = 10-10 m/s) dans la partie supérieure tubée. Ce coulis va durcir et d’une part bien reboucher le forage (imperméabilisation et protection des sondes) et d’autre part assurer un bon contact thermique entre les échangeurs et le sol.

Schéma des sondes géothermiques.

Les tubes et le coulis géothermique sont placés dans le forage.

Enfouissement des tubes de raccordement des sondes (min 80 cm).

Raccordement des sondes au collecteur.

Schéma de raccordement des sondes (document ENERGIE VERBEKE sa).

Implantation des sondes.

Les débits dans les différentes sondes ont été équilibrés à 0.60 m³/h à l’aide des vannes de réglage de manière à obtenir un débit total d’environ 5.5 m³/h. La différence entre les débits des sondes est inférieure à 10 %.

Informations complémentaires

Cette étude de cas a été développée à l’aide des informations et documents fournis par le maître de l’ouvrage : « l’Institut wallon de formation en alternance et des indépendants et petites et moyennes entreprises » (IFAPME). Notre interlocuteur fut Monsieur Jacques Guérin, gestionnaire du patrimoine immobilier de l’institut.

L’architecte auteur de projet est le bureau R²D² Architecture.

Les études techniques ont été réalisées par le bureau d’études POLY-TECH ENGINEERING sprl.

Les forages géothermiques, la pose des sondes, les raccordements et les réglages de débits ont été réalisés par la société spécialisée ENERGIE VERBEKE SA.

Author Image Posted By : Sylvie 28 Août, 2018

Isoler les parois d’un entrepôt transformé en bureaux

Comment isoler les murs et toitures d’un entrepôt existant pour le transformer en bureaux passifs ?

Isoler les parois d’un entrepôt transformé en bureaux

Les nouveaux locaux du bureau d’études écoRce à Liège.

Un entrepôt situé à Liège a été transformé en bureaux. Le maître de l’ouvrage souhaitait atteindre les valeurs du standard passif. Quelles solutions a-t-il adoptées pour isoler les parois extérieures ?

Introduction

Le bâtiment a été réalisé à partir d’un entrepôt existant en pleine ville de Liège à proximité de la gare des Guillemins. Il a été conçu en 2013 par le bureau d’architecture FHW Architectes et le bureau d’études écoRce sprl qui est également le maître de l’ouvrage.

L’extérieur du bâtiment avant les travaux.

L’intérieur du bâtiment avant les travaux.

Il a été complètement transformé. Seule la structure en béton et les murs mitoyens ont été maintenus. Le bâtiment peut donc être considéré comme une construction neuve dans le cadre de la réglementation PEB. Les éléments conservés ont provoqué des contraintes qui ont dû être résolues notamment en matière d’isolation de l’enveloppe.

Le bâtiment compte, après travaux, trois niveaux.

  • Au rez-de-chaussée accessible depuis une cour intérieure d’îlot, se trouvent l’accueil, une salle de réunion et les sanitaires. Un carport occupe une partie de ce niveau. Il abrite une zone de parking pour vélos et une zone de tri pour les déchets.
  • Le premier étage, est occupé par des bureaux paysagés, une salle de réunion ainsi qu’un petit local réservé à l’impression et à la copie des documents.
  • Le deuxième étage est réservé à la détente : réfectoire, cuisine, terrasse et jardin.

Plans du projet (document architecte).

Le maître de l’ouvrage avait pour objectif de limiter au maximum les besoins d’énergie de façon à en réduire les consommations. Il concentra donc, entre autres, ses efforts sur la réduction des déperditions thermiques tant par transmission à travers les parois de l’enveloppe du volume protégé que par manque d’étanchéité à l’air de celles-ci.

Respect des exigences Q-ZEN

L’analyse du bâtiment à l’aide du logiciel PEB montre que celui-ci répondait déjà lors de sa conception aux exigences Q-ZEN de la réglementation qui devront être respectées en 2021.

Le nouveau bâtiment a comme fonction bureaux.
Il ne comporte qu’un seul volume protégé, une seule unité PEB, une seule zone de ventilation et deux parties fonctionnelles :

  • une partie fonctionnelle « bureaux » qui occupe la totalité du rez-de-chaussée et du 1er étage ;
  • une partie fonctionnelle « rassemblement – cafétéria/réfectoire » au 2e étage.

Les conditions à respecter pour que le bâtiment respecte les exigences Q-ZEN 2021 en Région wallonne sont les suivantes :

  1. Respecter les Umax.
  2. Ne pas dépasser le niveau K maximum en tenant compte de l’impact des nœuds constructifs.
  3. Ne pas dépasser le niveau EW maximum spécifique au bâtiment concerné.
  4. Respecter les règles de ventilation décrites dans l’annexe C3 de l’AGW du 15/05/2014 tel que modifié par l’AGW du 15/05/2016.
  5. Installer un comptage énergétique pour chaque unité PEB.

1. Respect des Umax

Comme il s’agit d’une transformation, même si le bâtiment n’est pas très grand, le nombre de parois différentes est élevé.

Le tableau ci-dessous montre que cette exigence a été respectée partout.

Nom de la paroi U (W/m²K) Umax (W/m²K)
Fenêtres 0.74 1.50 [fusion_fontawesome icon= »fa-check fas » size= » » flip= » » rotate= » » spin= »no » alignment= » » hide_on_mobile= »small-visibility,medium-visibility,large-visibility » class= » » id= » » margin_top= » » margin_right= » » margin_bottom= » » margin_left= » » circle= »yes » iconcolor= » » circlecolor= » » circlebordercolor= » » animation_type= » » animation_direction= »down » animation_speed= »0.1″ animation_offset= » »][/fusion_fontawesome]
Vitrage fenêtres 0.50 1.10 [fusion_fontawesome icon= »fa-check fas » size= » » flip= » » rotate= » » spin= »no » alignment= » » hide_on_mobile= »small-visibility,medium-visibility,large-visibility » class= » » id= » » margin_top= » » margin_right= » » margin_bottom= » » margin_left= » » circle= »yes » iconcolor= » » circlecolor= » » circlebordercolor= » » animation_type= » » animation_direction= »down » animation_speed= »0.1″ animation_offset= » »][/fusion_fontawesome]
Fenêtre de toiture 1.36 1.50 [fusion_fontawesome icon= »fa-check fas » size= » » flip= » » rotate= » » spin= »no » alignment= » » hide_on_mobile= »small-visibility,medium-visibility,large-visibility » class= » » id= » » margin_top= » » margin_right= » » margin_bottom= » » margin_left= » » circle= »yes » iconcolor= » » circlecolor= » » circlebordercolor= » » animation_type= » » animation_direction= »down » animation_speed= »0.1″ animation_offset= » »][/fusion_fontawesome]
Vitrage fenêtre de toiture 1.10 1.10 [fusion_fontawesome icon= »fa-check fas » size= » » flip= » » rotate= » » spin= »no » alignment= » » hide_on_mobile= »small-visibility,medium-visibility,large-visibility » class= » » id= » » margin_top= » » margin_right= » » margin_bottom= » » margin_left= » » circle= »yes » iconcolor= » » circlecolor= » » circlebordercolor= » » animation_type= » » animation_direction= »down » animation_speed= »0.1″ animation_offset= » »][/fusion_fontawesome]
Toiture sur 1er étage 0.09 0.24 [fusion_fontawesome icon= »fa-check fas » size= » » flip= » » rotate= » » spin= »no » alignment= » » hide_on_mobile= »small-visibility,medium-visibility,large-visibility » class= » » id= » » margin_top= » » margin_right= » » margin_bottom= » » margin_left= » » circle= »yes » iconcolor= » » circlecolor= » » circlebordercolor= » » animation_type= » » animation_direction= »down » animation_speed= »0.1″ animation_offset= » »][/fusion_fontawesome]
Toiture sur 2ème étage 0.08 0.24 [fusion_fontawesome icon= »fa-check fas » size= » » flip= » » rotate= » » spin= »no » alignment= » » hide_on_mobile= »small-visibility,medium-visibility,large-visibility » class= » » id= » » margin_top= » » margin_right= » » margin_bottom= » » margin_left= » » circle= »yes » iconcolor= » » circlecolor= » » circlebordercolor= » » animation_type= » » animation_direction= »down » animation_speed= »0.1″ animation_offset= » »][/fusion_fontawesome]
Mur isolé par l’intérieur 0.23 0.24 [fusion_fontawesome icon= »fa-check fas » size= » » flip= » » rotate= » » spin= »no » alignment= » » hide_on_mobile= »small-visibility,medium-visibility,large-visibility » class= » » id= » » margin_top= » » margin_right= » » margin_bottom= » » margin_left= » » circle= »yes » iconcolor= » » circlecolor= » » circlebordercolor= » » animation_type= » » animation_direction= »down » animation_speed= »0.1″ animation_offset= » »][/fusion_fontawesome]
Mitoyen non bâti côté voisin 0.12 0.24 [fusion_fontawesome icon= »fa-check fas » size= » » flip= » » rotate= » » spin= »no » alignment= » » hide_on_mobile= »small-visibility,medium-visibility,large-visibility » class= » » id= » » margin_top= » » margin_right= » » margin_bottom= » » margin_left= » » circle= »yes » iconcolor= » » circlecolor= » » circlebordercolor= » » animation_type= » » animation_direction= »down » animation_speed= »0.1″ animation_offset= » »][/fusion_fontawesome]
Mur extérieur 0.18 0.24 [fusion_fontawesome icon= »fa-check fas » size= » » flip= » » rotate= » » spin= »no » alignment= » » hide_on_mobile= »small-visibility,medium-visibility,large-visibility » class= » » id= » » margin_top= » » margin_right= » » margin_bottom= » » margin_left= » » circle= »yes » iconcolor= » » circlecolor= » » circlebordercolor= » » animation_type= » » animation_direction= »down » animation_speed= »0.1″ animation_offset= » »][/fusion_fontawesome]
Façade bureau 0.13 0.24 [fusion_fontawesome icon= »fa-check fas » size= » » flip= » » rotate= » » spin= »no » alignment= » » hide_on_mobile= »small-visibility,medium-visibility,large-visibility » class= » » id= » » margin_top= » » margin_right= » » margin_bottom= » » margin_left= » » circle= »yes » iconcolor= » » circlecolor= » » circlebordercolor= » » animation_type= » » animation_direction= »down » animation_speed= »0.1″ animation_offset= » »][/fusion_fontawesome]
Autres façades 0.19 0.24 [fusion_fontawesome icon= »fa-check fas » size= » » flip= » » rotate= » » spin= »no » alignment= » » hide_on_mobile= »small-visibility,medium-visibility,large-visibility » class= » » id= » » margin_top= » » margin_right= » » margin_bottom= » » margin_left= » » circle= »yes » iconcolor= » » circlecolor= » » circlebordercolor= » » animation_type= » » animation_direction= »down » animation_speed= »0.1″ animation_offset= » »][/fusion_fontawesome]
Pied de façade 0.22 0.24 [fusion_fontawesome icon= »fa-check fas » size= » » flip= » » rotate= » » spin= »no » alignment= » » hide_on_mobile= »small-visibility,medium-visibility,large-visibility » class= » » id= » » margin_top= » » margin_right= » » margin_bottom= » » margin_left= » » circle= »yes » iconcolor= » » circlecolor= » » circlebordercolor= » » animation_type= » » animation_direction= »down » animation_speed= »0.1″ animation_offset= » »][/fusion_fontawesome]
Dalle sur sol 0.09 0.24 [fusion_fontawesome icon= »fa-check fas » size= » » flip= » » rotate= » » spin= »no » alignment= » » hide_on_mobile= »small-visibility,medium-visibility,large-visibility » class= » » id= » » margin_top= » » margin_right= » » margin_bottom= » » margin_left= » » circle= »yes » iconcolor= » » circlecolor= » » circlebordercolor= » » animation_type= » » animation_direction= »down » animation_speed= »0.1″ animation_offset= » »][/fusion_fontawesome]
Dalle sur extérieur 0.08 0.24 [fusion_fontawesome icon= »fa-check fas » size= » » flip= » » rotate= » » spin= »no » alignment= » » hide_on_mobile= »small-visibility,medium-visibility,large-visibility » class= » » id= » » margin_top= » » margin_right= » » margin_bottom= » » margin_left= » » circle= »yes » iconcolor= » » circlecolor= » » circlebordercolor= » » animation_type= » » animation_direction= »down » animation_speed= »0.1″ animation_offset= » »][/fusion_fontawesome]
Porte 1.00 2.00 [fusion_fontawesome icon= »fa-check fas » size= » » flip= » » rotate= » » spin= »no » alignment= » » hide_on_mobile= »small-visibility,medium-visibility,large-visibility » class= » » id= » » margin_top= » » margin_right= » » margin_bottom= » » margin_left= » » circle= »yes » iconcolor= » » circlecolor= » » circlebordercolor= » » animation_type= » » animation_direction= »down » animation_speed= »0.1″ animation_offset= » »][/fusion_fontawesome]
Mitoyens bâtis côté voisins < 0.63 1.00 [fusion_fontawesome icon= »fa-check fas » size= » » flip= » » rotate= » » spin= »no » alignment= » » hide_on_mobile= »small-visibility,medium-visibility,large-visibility » class= » » id= » » margin_top= » » margin_right= » » margin_bottom= » » margin_left= » » circle= »yes » iconcolor= » » circlecolor= » » circlebordercolor= » » animation_type= » » animation_direction= »down » animation_speed= »0.1″ animation_offset= » »][/fusion_fontawesome]

2. Respect du critère K ≤ K35

Le bâtiment répond largement à ce critère malgré les difficultés inhérentes à ce type de travaux (transformation). Le niveau K calculé est K20.

3. Respect du critère EW ≤ (90/45)

Le niveau EW calculé est de EW38 < EW45 qui est l’exigence la plus sévère pour les bâtiments non résidentiels. Le critère est donc clairement respecté.

4. Respect des règles de ventilation

La ventilation du bâtiment est assurée par un système D grâce à une centrale double flux avec récupération de chaleur. Le choix de cette centrale de traitement d’air s’est fait suite au calcul du débit nécessaire dans ce bâtiment conformément à l’annexe C3 de l’AGW du 15/05/2014 tel que modifié par l’AGW du 15/05/2016. Elle répond donc aux exigences PEB Q-ZEN de 2021.

La centrale double flux, qui se situe dans un local technique intérieur, a un rendement de 85 % et assure un débit de 1 556 m³/h qui sera distribué dans l’ensemble du bâtiment.

5. Respect de la règle de comptage énergétique.

Le bâtiment ne compte qu’une seule unité PEB. Cette règle est donc très facile à respecter puisque la présence des compteurs des sociétés distributrices (gaz et électricité) suffit.

Des compteurs électriques supplémentaires ont été placés pour mesurer :

  • la consommation du groupe de ventilation ;
  • la production de l’installation photovoltaïque (1 700 Wc) ;
  • la consommation de l’éclairage.

Le respect des exigences a été permis, entre autres, par ne niveau d’isolation thermique des différentes parties de l’enveloppe du volume protégé.

Les parois de l’enveloppe du volume protégé

Comment sont isolées les parois extérieures neuves et existantes ?

Coupe de localisation des détails (document architecte).

  1. Mur existant isolé par l’extérieur
  2. Toiture existante isolée par l’extérieur et végétalisée
  3. Nouveau mur à ossature bois
  4. Nouvelle toiture compacte
  5. Nouveau mur isolé par l’intérieur et l’extérieur
  6. Mur extérieur existant isolé par l’intérieur
  7. Sol existant isolé par le haut

1. Un mur existant isolé par l’extérieur

La façade avant a été partiellement conservée et isolée par l’extérieur. L’isolant est protégé par un bardage en bois. L’isolation thermique d’un bâtiment existant par l’extérieur réduit considérablement les risques de ponts thermiques et de condensation interstitielle, le pare-pluie extérieur étant très perméable à la vapeur d’eau.

Coupe mur existant isolé par l’extérieur (document architecte).

Le calcul du coefficient de transmission thermique U réalisé à l’aide du logiciel PEB indique une valeur U = 0.14 W/m²K en partie courante et 0.11 W/m²K à l’endroit de la structure en béton où l’épaisseur d’isolant est plus importante pour des raisons technologiques.

Calcul du U des parties courantes à l’aide du logiciel PEB.

Calcul du U des parties situées devant les poutres en béton à l’aide du logiciel PEB.

2. Toiture existante isolée par l’extérieur et végétalisée

La toiture plate existante a été isolée selon le principe de la toiture chaude. L’isolant est posé au-dessus de la dalle en béton. La membrane d’étanchéité bitumineuse existante a été conservée. Elle contribue à la protection de l’isolant assurée par le nouveau pare-vapeur contre la vapeur d’eau provenant de l’intérieur du bâtiment. Une nouvelle membrane d’étanchéité en EPDM est posée sur l’isolant. Elle lestée par une toiture verte extensive.
Cette technique est courante. Elle ne pose pas de problème de condensation interstitielle et permet d’éviter les ponts thermiques.

Coupe toiture existante isolée par l’extérieur et végétalisée (document architecte).

Le calcul du coefficient de transmission thermique U réalisé à l’aide du logiciel PEB indique une valeur U = 0.09 W/m²K.
Le faux plafond acoustique n’a aucun impact sur la performance thermique de la paroi.
Le lestage que constitue la couche végétalisée n’a pas été pris en compte. Son influence sur le U est négligeable en comparaison de celle de la couche d’isolant. Elle protège cependant la membrane d’étanchéité du rayonnement direct extérieur.

Calcul du U des toits existants isolés par l’extérieur à l’aide du logiciel PEB.

3. Nouveau mur à ossature bois

La façade à ossature bois permet la pose d’une grande épaisseur d’isolant sans augmenter exagérément l’épaisseur de la paroi elle-même, celui-ci étant posé à l’intérieur de la structure. La structure interrompt la couche isolante. L’impact de celle-ci sur les performances thermiques est pris en compte dans le calcul.
Autant que possible la paroi est composée d’éléments de plus en plus ouverts à la diffusion de vapeur de l’intérieur vers l’extérieur de manière à se prémunir contre la condensation à l’intérieur du mur.

Ainsi, le pare-vapeur  situé du côté chaud de l’isolant sera le plus étanche possible à la vapeur d’eau en hiver et le pare-pluie situé du côté froid de l’isolant sera, par contre, le plus perméable possible à celle-ci.
Le pare-vapeur aura une perméabilité à la vapeur d’eau variable en été et en hiver. En été il sera plus ouvert à la vapeur pour permettre à la paroi de sécher. C’est ce que l’on appelle un freine vapeur à µ (sd) variable.
L’auteur de projet a pris en compte le comportement hygrométrique de la paroi de manière à s’assurer de la pérennité du bâtiment. Il a réalisé une simulation dynamique à l’aide du logiciel WUFI® afin de valider la paroi du point de vue de la diffusion de vapeur d’eau.

Coupe nouveau mur à ossature bois (document architecte).

Le calcul du coefficient de transmission thermique U réalisé à l’aide du logiciel PEB indique une valeur U = 0.13 W/m²K.
Les deux couches d’isolant ont été considérées comme une seule couche dans le calcul, L’isolant étant identique et les structures en bois occupant les mêmes proportions d’espace.

Calcul du U de la façade à ossature bois à l’aide du logiciel PEB.

4. Nouvelle toiture compacte

La toiture compacte désigne la toiture plate dont l’isolant est placé à l’intérieur du support en bois sans lame d’air entre les différentes couches. Un écran pare-vapeur étanche à l’air doit être placé sous le support. Ce n’est pas une toiture froide, car il n’y a pas de couche d’air ventilée au-dessus de l’isolant. Cette technique est délicate à cause des risques de condensation interne.

Principe de fonctionnement : séchage par utilisation de freine-vapeurs hygrovariables.

  • En hiver, la pression de la vapeur dans les locaux est généralement supérieure à celle régnant dans le complexe toiture, ce qui crée un flux de vapeur se déplaçant de bas en haut.
  • En été, cette diffusion de vapeur est inversée : de haut en bas.
  • On suppose que l’action du freine-vapeur assèche le complexe toiture durant les périodes plus chaudes tandis que l’apparition d’humidité peut être limitée dans les périodes plus froides grâce à la fermeture du freine-vapeur.

Certaines règles doivent être respectées.

  • L’étanchéité doit absorber le plus possible les rayonnements solaires.
  • La toiture doit être totalement ensoleillée.
  • La pente doit être d’au moins 2 % (pas de stagnation d’eau pluviale).
  • La pente ne peut pas être de plus de 40° pour des versants orientés vers le Nord, l’Est et l’Ouest.
  • L’isolant doit être très ouvert à la vapeur (µ le plus petit possible)
  • Le freine-vapeur doit être du type hygrovariable.
  • La finition intérieure sous le freine-vapeur doit être perméable à la vapeur.
  • Il faut éviter toute convection entre l’air intérieur et le complexe de toiture (blower door test).
  • Le taux d’humidité du bois doit être limité avant la mise ne place du système.
  • La classe de climat intérieure ne peut pas dépasser la classe III ou même la classe II lorsque la toiture est végétalisée.

Le maître de l’ouvrage (bureau d’études spécialisé dans ce domaine) a réalisé des simulations hygrothermiques pour évaluer le risque d’apparition de problème d’humidité dans la toiture compacte de son bâtiment. C’est une tâche délicate, car il y a énormément de paramètres inconnus à entrer et il est souvent très difficile d’interpréter correctement les résultats finaux.

Deux solutions ont été envisagées.

Les deux solutions analysées par des simulations hygrothermiques.

La simulation hygrothermique a clairement montré que c’est la solution B qui devait être adoptée.

Coupe nouvelle toiture compacte (document architecte).

Le calcul du coefficient de transmission thermique U réalisé à l’aide du logiciel PEB indique une valeur U = 0.08 W/m²K.

Malgré que l’épaisseur d’isolant soit plus importante que celle de la toiture présentée plus haut au point 2, le U atteint est proche. Cela est dû aux caractéristiques des matériaux utilisés.

  • Mousse phénolique -> λi = 0.021 W/mK
  • Cellulose et laine de bois -> λi = 0.039 W/mK

Calcul du U de la toiture compacte à l’aide du logiciel PEB.

5. Nouveau mur mitoyen isolé par l’intérieur et l’extérieur

Pour que le mur mitoyen neuf donnant sur l’air extérieur soit thermiquement le plus performant possible tout en n’empiétant pas trop sur l’espace intérieur, il a été isolé à la fois par l’intérieur et l’extérieur.
Le maître de l’ouvrage a réalisé des simulations hygrothermiques pour évaluer le risque d’apparition de problème d’humidité dans ce mur. Les résultats furent rassurants.

Coupe nouveau mur mitoyen isolé par l’intérieur et l’extérieur (document architecte).

Le calcul du coefficient de transmission thermique U réalisé à l’aide du logiciel PEB indique une valeur U = 0.12 W/m²K.

Calcul du U du mur mitoyen isolé par les deux côtés à l’aide du logiciel PEB.

6. Un mur existant isolé par l’intérieur

Isoler un mur existant par l’intérieur est, dans certains cas, la seule solution possible bien que la gestion des ponts thermiques et des condensations internes soit délicate.
Le maître de l’ouvrage après avoir réalisé quelques simulations dynamiques a opté pour la solution ci-dessous.

Coupe mur existant isolé par l’intérieur (document architecte).

Le calcul du coefficient de transmission thermique U réalisé à l’aide du logiciel PEB indique une valeur U = 0.23 W/m²K. Nous sommes toujours en-dessous de Umax =  0.24 W/m²K pour un mur extérieur.

Calcul du U du mur extérieur isolé par l’intérieur à l’aide du logiciel PEB.

7. Sol existant isolé par le haut

Comme dans bien des cas, la solution la plus économique pour isoler un plancher posé sur le sol est de poser l’isolant sur la dalle en béton existante et de tirer une nouvelle chape armée sur l’isolant.
C’est la technique qui a été choisie.

Coupe plancher sur sol existant isolé par le haut (document architecte).

Le calcul du coefficient de transmission thermique U réalisé à l’aide du logiciel PEB indique une valeur U = 0.14 W/m²K.

Calcul du U de la dalle sur sol isolée par le haut à l’aide du logiciel PEB.

Informations complémentaires

Cette étude de cas a été développée à l’aide des informations et documents fournis par le bureau d’architecture ayant conçu le bâtiment FHW Architects et le maître de l’ouvrage écoRce sprl dans le cadre de l’action Bâtiments exemplaires Wallonie 2013.

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