Isolation / estimation des besoins en chauffage
Objectifs :
Le plus important pour nous est d'avoir des besoins très réduits en chauffage.
Le confort d'été vient en deuxième position, mais est nettement moins important que le confort d'hiver.
Bien sûr il est hors de question d'avoir besoin d'une clim, mais dans notre région,
la saison de chauffe peut facilement dépasser 6 mois, et au bord du lac Léman,
les périodes de fortes chaleurs ne durent que rarement 2 mois !
Nous souhaitons que nos besoins en énergie primaire ne dépassent pas 50kWh/m2/an (eau chaude pour 4 personnes comprise).
Isolations et matériaux:
Nous avons écarté les laines minérales qui ne nous semblent pas très saines,
et qui ne présentent pas un déphasage thermique suffisant (important pour le confort d'été dans une MOB).
La ouate de cellulose insufflée parait difficile à mettre en oeuvre nous-même,
il reste donc les panneaux de laine de bois, que nous retiendrons pour les murs et le toit.
Pour le sol, la dalle du vide sanitaire sera réalisée avec des entrevous isolants (en PSE),
qui permettent d'atteindre un R de 2.5 m2.K/W, ce qui est insuffisant pour notre projet, nous allons donc isoler cette dalle par dessus.
2 matériaux semblent convenir, des panneaux de liège expansé (très bien, naturel, mais très cher), ou du panneaux de polyuréthane (très bien, pas écolo du tout mais moins cher).
Nous allons essayer de retenir le liège, nous pourrons toujours changer si nous avons trop de problèmes de budget.
Epaisseurs choisies et résistance thermique :
sol : entrevous PSE + 12cm de liège, R: 5.5 m2.K/W
murs : 24cm de laine de bois (densité 50kg/m3), R: 5.4 m2.K/W (en tenant compte de l'ossature bois), déphasage thermique > 13h
toit : 7cm de fibre de bois (à 270kg/m3) + 30cm de laine de bois (à 50kg/m3), R: 7.7 m2.K/W (en tenant compte de la charpente), déphasage thermique > 17h
Menuiseries : 20m2 d'ouvertures, Uw des fenêtres = 0.79 W/[°K.m2], U porte = 0.8 W/[°K.m2], et Uw fenêtre de toit = 0.94 W/[°K.m2]
Bilan énergétique:
J'ai effectué beaucoup d'estimations moi-même, que vous pouvez consulter ici.
Voici les principaux résultats :
Chauffage :
- La période de chauffe devrait durer 6 mois, de novembre à avril, et pendant cette période :
- Déperditions conductives : 4700kWh/an
- Déperditions aéroliques : 215kWh/an
- Apports solaires passifs pendant la période de chauffe : 1600kWh/an
- Autres apports pendant la période de chauffe : 900 kWh/an
- Besoin en énergie finale pour le chauffage : 2400 kWh/an (ou 20kWh/m2 de SHON)
Eau chaude sanitaire :
- Besoin en électricité pour l'eau chaude pour 4 personnes : 1200 kWh/an
Cette valeur est calculée pour 40l d'eau chaude à 55°C par personne, avec un chauffe-eau solaire qui a un rendement de 60%. J'ai pris 40l par personne, car nous consommons un peu moins de 50m3 d'eau par an à 2, soit 68l/personne/jour. 40l représente un peu plus de la moitié, ce qui me parait réaliste, si on tient compte de l'eau froide pour les WC, le lave-linge, le lave-vaisselle...
- Bilan annuel chauffage et eau chaude sanitaire en énergie finale : 3600kWh/an ou 31kWh/m2/an
- convertis en énergie primaire (en considérant un chauffage principal (90%) au bois, un chauffage d'appoint électrique (10%) dans la salle de bain et un chauffe-eau solaire & électrique) : 5500 kWhEp/an ou 47 kWhEp/m2/an
Systèmes de chauffage:
Depuis le début de ce projet, notre volonté est de nous concentrer sur des solutions simples, naturelles, fiables et autonomes : l'isolation, la qualité des fenêtres, l'architecture bio-climatique, puits canadien...
Nous avons choisi d'éviter les solutions que nous jugeons complexes (PAC, géothermie), qui peuvent présenter des coûts d'entretien parfois élevés, des durées de vie inconnues, et des besoins en électricité non négligeables (même si les crédits d'impôts pour ces systèmes paraissent intéressants à première vue).
Nous déplorons le fait que l'état subventionne beaucoup ces solutions mais pas du tout les matériaux renforçant l'isolation (dans le cas d'une construction neuve), mais c'est un autre débat...
Nous installerons donc un petit poêle à bois (par exemple un Godin Bermude, de 6kW, avec un rendement de 74%), et profiterons quand même des crédits d'impôts sur un chauffe-eau solaire (certainement des capteurs plan classique, avec un chauffe-eau de 300l).
Nous mettrons également en place un puits canadien, surtout pour rafraîchir la maison en été.
La ventilation sera assurée par une VMC double flux haut rendement, pour limiter au maximum les déperditions.
Confort d'été et inertie thermique:
Notre maison sera donc très bien isolée. Les vitrages placés au sud seront assez bien protégés par les avancées de toit de 1m et nous installeront des brise-soleil extérieurs, pour limiter la gêne et la surchauffe, principalement sur les vitrages placés côté ouest.
L'inconvénient des maisons en bois est le manque d'inertie, et nous n'échapperons pas à ca. Pour essayer de limiter ce manque, nous avons prévu de poser des carraux de terre cuite au sol.
J'ai trouvé un fabriquant qui propose des carreaux de 40*40cm et 3.5cm d'épaisseur, ce qui permettra d'ajouter environ 2.5 tonnes pour 35m2.
Placés entre autre devant la baie vitrée sud, ils permettront de bien capter le rayonnement solaire en hiver, et apporteront un peu d'inertie en été.
L'avantage de ne pas avoir trop d'inertie, c'est qu'en hiver la chaleur du petit poêle se fera ressentir rapidement, et la VMC permettra de répartir un peu cette chaleur dans l'ensemble de la maison.
En été, je compte surtout sur l'important déphasage thermique apporté par la laine de bois, et sur le puits canadien, pour limiter la chaleur. Les fenêtres équipées de triple vitrage limitent également les apports solaires, ce qui est un avantage en été.
Et n'oublions pas que plus une maison est isolée, moins il y a besoin d'inertie.
liens, forums et outils :
Logiciel CALSOL, beaucoup d'infos utiles
Forum de maisons et bois
Forum Habitat bioclimatique, chauffage et isolation de Futura-Sciences
La maison passive
La calculette thermique d'Idées Maison
livres :
La conception bioclimatique
L'isolation écologique
Evolutions (15/10/2008) :
Après réflexions, nous allons certainement remplacer les 12cm de liège, la chape sèche et la terre cuite par un ravoirage de 4cm de béton/liège, 8cm d'isolant type TMS, 5cm de chape béton avec un plancher rayonnant électrique et du carrelage classique.
Nous avons aussi choisi de ne pas mettre de poêle à bois dans un premier temps. On verra après un hiver et les premières facture d'électricité si c'est un bon calcul, sinon on pourra toujours en ajouter un.
Les raisons sont financières (pour le poèle, le liège et la terre cuite), pratique et confort (plancher rayonnant et poêle), inertie thermique (chape béton), et esthétique (terre cuite).
La nouvelle version de mon fichier AideConceptionThermique.xls (lien ci-dessus) est à jour avec ces nouvelles données.
Les 50 kWh/m2/an sont très difficiles à atteindre avec cette solution "tout électrique", mais je ne suis pas sur qu'un poêle surdimensionné soit bien meilleur pour l'environnement.
Evolutions (15/05/2009) :
La construction avance et l'isolation est bientôt terminée. Pas de changement majeurs par rapport à ce qui
était prévu. Finalement pour le sol, nous avons opté pour un ravoirage de 4cm de béton-liège, 4cm d'extrudé, 4.7cm de TMS et une
chape béton de 5cm.
Nous avons installé 240m de PER pour garder une possibilité future de plancher chauffant, et finalement nous passeront l'hiver prochain
avec 2 radiateurs électriques et un sèche serviette. J'installerai un compteur de kWh sur le circuit chauffage pour mesurer précisément la conso.
Petite mise à jour de ma feuille de calcul (lien ci dessus) :
- amélioration des calculs de coûts et de perfomances énergiétique totale (possibilité d'entrer des ratios "heures creuses"/"heures pleines")
- prise en compte de la consomation de la VMC
- calcul des déperditions du chauffe eau
Evolutions (10/12/2009) :
Nouvelle mise à jour de la feuille de calcul :
- correction d'un bug sur les casquettes solaires, amélioration du calcul des apports solaires
- prise en compte de fuites d'air parasites, en cas de ventilation double flux
- corrections de quelques données suite aux premières mesures (nouveaux tarifs électricité, consommation réelle d'eau, apports internes, rendement réel double flux...)