Maison Radu de la Gulia - projet de structure et de configuration énergétique d'une maison passive

Ce que vous pouvez apprendre de l'article

La réunion que j'ai eue avec Cătălin Caraza de Ingénierie créative a eu comme raison et point de départ de notre discussion le projet de conformité structurelle et énergétique de la maison de Ioana et Ciprian Radu, construite par Litarh à Gulia, près de Bucarest, un projet auquel il a été directement associé. Il y aura de nombreuses références à premier article sur cette maison (dans lequel j'ai parlé avec l'architecte et présenté la construction), je vous conseille donc de le relire d'abord. Construire les maisons les plus économes en énergie possible, réduire la consommation d'énergie pour le chauffage et la climatisation sont des sujets d'actualité, c'est pourquoi notre discussion a été plus large, très technique et a abordé de nombreux sujets d'intérêt pour les maisons à ossature bois. Nous avons parlé du parcours que le futur propriétaire doit suivre avant de commencer la construction de la maison, des principes d'efficacité, des coûts, de la part du coût de la structure dans le coût total de la maison et d'autres sujets de ce type.

Etapes de la phase d'édification de la structure de la maison

Nous avons lancé la discussion sur ce sujet parce que Pierre Bortnovski (Team Built), l'architecte et le chef de chantier de la maison Gulia, disait que de nombreuses personnes qui veulent construire une maison commencent par s'adresser à Creative Engineering (grâce aux informations disponibles sur le net), mais que cela ne devrait pas être la première étape. Nous avons demandé à Catalin de nous dire À qui un propriétaire potentiel doit-il s'adresser en premier lieu ?

"La première étape consiste à trouver un architecte. Les gens s'adressent directement à nous sans savoir ce que nous faisons. Nous nous occupons de la structure et de la conformité énergétique, la conformité énergétique signifiant le dimensionnement de la stratification, la conception pour l'efficacité énergétique si vous voulez une maison passive. Car il faut savoir comment on arrive à une maison passive. Comment savoir ce que doivent être les fenêtres, si elles sont trop grandes ou trop petites, comment savoir ce qu'est une maison passive ? caractéristiques de la menuiserie respectifs ? 

Si vous voulez une maison, adressez-vous d'abord à l'architecte qui s'entend dire, par exemple, je veux un grand séjour lumineux, 3 chambres, 2 salles de bains, c'est à peu près ce qu'il faut. L'architecte dessine le schéma fonctionnel, la volumétrie, puis les équipes spécialisées - structures, installations, paysagistes - interviennent. 

Sans le projet technique, seul le projet de l'architecte, la construction ne peut pas commencer, selon la loi. Vous devez projet technique avec les détails d'exécution, les matériaux, tout. Le constructeur apparaît à la fin, une fois le projet achevé, avec les détails d'exécution, les quantités, éventuellement un modèle en 3D.

Avec Vlad Liteanu (Litarh) C'est simple, nous travaillons avec le même logiciel et nous lui envoyons directement le modèle 3D. Nous lui envoyons aussi clairement que possible les détails d'exécution, les gabarits des poutres, les gabarits des colonnes ou tout ce qu'il y a dans le projet d'un point de vue structurel, les éléments que nous dimensionnons et dont nous sommes responsables, et lui, sur la base de ce projet, fait une offre de prix au client. L'offre au client intervient après que l'architecte a réalisé le projet et que la conception structurelle a été effectuée. Plusieurs équipes travaillent sur le projet complet - le constructeur qui réalise la structure, ceux qui fabriquent et posent les fenêtres, l'équipe d'installation, etc. 

De nombreuses personnes sont impliquées dans le projet jusqu'à ce que la maison soit prête. À un moment donné, Pierre a dressé un tableau de toutes les personnes qui ont travaillé sur la maison de Gulia et il en est ressorti que plus de 100 personnes étaient impliquées. Pour que tout se passe bien, il faut que quelqu'un prenne le relais en tant que chef de projet".  

En quoi a consisté le projet d'ingénierie créative pour la maison Gulia ?

"En ce qui concerne la maison de Gulia, nous (Ingénierie créative) J'ai effectué les calculs de conformité structurelle et énergétique. La conformité est la stratification, c'est-à-dire la raison pour laquelle certaines épaisseurs d'isolation des murs, du toit ou du sol sont utilisées. Le client choisit le niveau de consommation annuelle qu'il souhaite atteindre, au maximum 15 kWh/m²/an s'il s'agit d'une maison passive. À partir de là, nous avons effectué les calculs en commençant par les fondations. La partie structurelle comprenait le dimensionnement des poutres, du plancher et de la disposition des murs intérieurs. Dans les maisons à ossature bois, les murs intérieurs, même s'ils sont plus fins, peuvent être utilisés comme murs porteurs pour soulager certains efforts du toit. Et même s'ils ne déchargent aucune force, les murs soutiennent la maison et ont donc un rôle structurel. Nous donnons également les contreventements, les angles. Après les calculs, nous indiquons au constructeur si les montants des murs doivent être plus longs que 625 mm, ce qui correspond à la pente habituelle. Nous nous occupons également des détails de fixation - les angles de la fondation, les murs, le plancher du mur, le plancher du mur, le mur du plancher - les calculs de résistance au vent et aux séismes sont également effectués par nos soins".

D'après ce qu'a dit Catalin, je comprends qu'un maison conçue pour résister aux tremblements de terre ou le vent, elle tiendra bon, qu'elle soit en bois, en brique ou en béton. La construction est le résultat des calculs, qui indiquent l'épaisseur des murs et le type d'angles et de fixations à utiliser.

"Nous avons également réalisé l'étude de conformité énergétique. Dans cette étude, nous modélisons la maison en tenant compte des éventuels voisins. Même s'ils n'existent pas, ils peuvent être simulés en fonction des règles de zonage. Toute construction peut avoir un impact sur l'ombrage. La maison n'a pas de voisins pour le moment, et si tous ceux qui construisent à proximité tiennent compte des règles de proximité et de hauteur, il ne devrait pas y avoir de problèmes à l'avenir. En tenant compte de l'orientation par rapport aux points cardinaux et des données climatiques, les fenêtres ont été choisies, l'enveloppe a été dimensionnée, l'isolation thermique du socle, des murs et du toit a été calculée.

Nous faisons également de la modélisation par zone. Nous procédons à une modélisation locale et faisons varier l'épaisseur de l'isolation. Cela dépend de l'emplacement de la maison. Le calcul se fait strictement sur le site, strictement avec la géométrie et la position calculée. Cette maison sur le même site, mais tournée de 20°, n'aurait pas les mêmes coefficients. L'orientation est très importante : au sud se trouvent les grandes ouvertures, et au nord, seulement celles qui sont strictement nécessaires. Cela est très utile en hiver, car il n'y a pratiquement pas besoin de chauffage, mais en été, cela peut entraîner une surchauffe. C'est pourquoi des éléments d'ombrage (brise-soleil, stores) sont nécessaires. 

Une fois tous ces calculs et simulations finalisés, le constructeur reprend le modèle 3D et réalise une conception technologique. Les matériaux sont dimensionnés, toujours en accord avec le concepteur qui souhaite que la structure soit solide. Le constructeur peut introduire certaines tolérances pour permettre l'assemblage. Les changements sont très minimes et ne modifient pas les calculs, mais ils sont très utiles lors de l'assemblage. Si des modifications sont apportées à la conception, elles le sont avant le début de la construction, très rarement après. Cependant, si elles sont nécessaires, les modifications entraînent des coûts car les calculs de résistance doivent être refaits. 

Qu'est-ce que la conformité énergétique des bâtiments ?

La performance énergétique d'un bâtiment est une caractéristique importante, car l'énergie utilisée dans une maison augmente les coûts d'entretien et crée une quantité importante de pollution par les gaz à effet de serre - la cause première du changement climatique. Il n'est donc pas surprenant qu'aujourd'hui, plus que jamais, l'efficacité énergétique soit un élément important de la conception et de la construction des bâtiments. À cette fin, tous les nouveaux bâtiments, quelle que soit leur taille, devront satisfaire à des exigences minimales de performance énergétique adaptées au climat dans lequel ils sont construits. Ces exigences visent à réduire la consommation d'énergie nécessaire à l'entretien des bâtiments, ce que le changement climatique nous oblige à faire. Les mesures d'économie d'énergie seront bénéfiques pour l'environnement, amélioreront la qualité de l'air, la qualité de vie des personnes à l'intérieur des bâtiments et feront baisser les factures d'énergie.

La discussion avec Cătălin s'est poursuivie sur les exigences en matière d'efficacité énergétique, d'autant plus que de plus en plus de bénéficiaires s'informent et souhaitent construire des maisons passives ou aussi économes en énergie que possible. Ainsi, la discussion s'est poursuivie avec Cătălin, à quoi devraient ressembler les maisons qui seront construites à partir de 2021 et dans quelle mesure peuvent-elles ou doivent-elles être efficaces ?

"La réponse serait assez simple. À partir de 2021, les maisons devront se situer à l'intérieur des limites de la Normes nZEBCela signifie qu'ils ne peuvent pas être autre chose qu'efficaces sur le plan énergétique. En outre, ils devraient également utiliser une certaine quantité d'énergie renouvelable pour répondre à la norme. En termes d'efficacité, il existe plusieurs niveaux. Si nous regardons le graphique ci-dessous, nous voyons qu'une maison passive a une consommation maximale de 15 kWh/m² par an, mais une maison très efficace est aussi une maison très efficace avec 30 kWh/m², elle peut même être certifiée. Si les gens ne veulent pas nécessairement une maison passive, mais qu'ils veulent qu'elle soit économe en énergie, nous recommandons ce niveau, 30 kWh/m² par an. C'est correct en termes de consommation et même si la différence peut sembler minime, l'effort financier pour atteindre le niveau d'une maison passive est beaucoup plus important. Les différences proviennent des matériaux certifiés qui sont beaucoup plus chers".

Lors de la rénovation énergétique d'une maison, les principes à respecter sont les mêmes que pour les maisons passives, mais lorsque la maison est seulement économe en énergie, les valeurs sont plus permissives, moins strictes. Les principes qui nous intéressent sont les suivants :

• très bonne isolation thermique
• le moins de ponts thermiques possible
• fenêtre de performance
• enveloppe étanche à l'air testée avec une porte soufflante
• la qualité de l'air grâce à la ventilation et à la récupération de la chaleur".

Isolation thermique est essentielle pour minimiser les pertes de chaleur. L'isolation thermique permet à l'intérieur d'une maison d'être indépendant de la température extérieure, ce qui facilite grandement le maintien d'un confort thermique constant. Une fois la bonne température atteinte à l'intérieur de la maison, elle doit être maintenue le plus longtemps possible en évitant les pertes de chaleur grâce à une bonne isolation des fondations, des murs et du toit. Dans une maison à haute efficacité énergétique ou passive, l'épaisseur de l'isolation est considérablement plus importante que dans une maison conventionnelle. Plus l'isolation est fine, plus l'échange de chaleur est important.

"Ponts thermiques (zones d'échange d'air incontrôlé) ne doivent pas être rompus du tout, mais c'est l'idéal. S'il n'est pas possible de le faire, il faut le réduire au minimum. Par exemple, il y a un pont thermique dans les poutres lamellaires de la maison Gulia qui ne peut pas être totalement supprimé, parce que le bois traverse le mur et sort, et que l'énergie est perdue à travers le bois. Mais il est possible de le minimiser. Deux feuilles de PURENIT, un matériau ayant un coefficient de transfert de chaleur plus faible (0,08), ont été placées entre le mur et la poutre. La pièce métallique retenant la poutre a été fixée par le PURENIT et le PURENIT par le mur. Le tablier n'a pas été supprimé, mais il a été réduit. Sans cette intervention, la perte dans cette zone aurait été beaucoup plus importante. 

 Le fenêtreIl existe une différence de prix entre les menuiseries certifiées et non certifiées, et cette différence n'est pas mince. Les menuiseries ont trois composantes importantes qui influencent leur efficacité : le cadre, le verre et la façon dont elles sont fixées ensemble. Le cadre peut être en PVC, en bois, en bois avec de l'aluminium à l'extérieur ou en aluminium. Il est complété par des matériaux à faible transmission, visibles en coupe, qui rompent le pont thermique entre l'intérieur et l'extérieur. Les fenêtres les plus chères sont celles en aluminium et certifiées. Pour être très bonnes, elles doivent avoir un coefficient de transmission thermique inférieur à 0,8 W/m²K. Il est également très important de veiller à ce que la fenêtre et le mur soient parfaitement étanches l'un par rapport à l'autre, car c'est là que peuvent apparaître des ponts thermiques importants, qui peuvent être détectés par un balayage thermique. 

Enveloppe est tout ce qui entre en contact avec l'environnement extérieur - murs, fondations, toit. 20% d'énergie peuvent être perdus par les fondations, 25% par les murs, 10-20% par les fenêtres et 25-35% par le toit. C'est pourquoi la couche thermique du toit est plus épaisse. Il ne doit pas y avoir d'échange d'air incontrôlé, car cela peut entraîner de la condensation, ce qui est très dangereux pour les maisons en bois. C'est pourquoi toutes les feuilles et couches utilisées pour l'isolation sont fermées vers l'intérieur et ouvertes vers l'extérieur, afin que l'eau provenant de processus humides puisse être évacuée. C'est pourquoi l'OSB n'est pas utilisé à l'extérieur, car il constitue une barrière. Dans la maison de Gulia, on a utilisé du DWD à l'extérieur, un matériau avec un assez bon coefficient de perméabilité qui laisse s'échapper les vapeurs. Le DWD a été recouvert d'un pare-vapeur basaltique, collé à l'aide d'un adhésif. La colle a été choisie de manière à permettre aux vapeurs de s'échapper. Vient ensuite le plâtre perméable à la vapeur. L'ensemble du système doit être perméable à la vapeur pour la laisser s'échapper". 

La certification à domicile est-elle utile ?

"Pour l'instant, le fait d'avoir une maison certifiée n'apporte aucun avantage en termes de taxes ou d'incitations de l'État. La certification est cependant une garantie de la qualité des produits utilisés et de l'exécution ; c'est la garantie d'une maison bien conçue et bien exécutée. En ce qui concerne la certification des maisons passives, un grand problème pour nous et pour les architectes est le manque de certification des matériaux utilisés, même chez certains grands fabricants. Pour la certification des maisons passives ou à très haute efficacité énergétique, nous avons besoin d'un dossier contenant les documents relatifs aux matériaux utilisés, la documentation technique, des photos de la construction et les résultats des tests. 

Quelle est la part de la construction proprement dite (la structure) dans le prix final de la maison ?

"La structure a un impact visuel important, mais elle ne représente que 20-40% de la construction. Il en va de même pour son prix. Le prix indiqué par le constructeur ne concerne que la construction surélevée. À cela s'ajoutent de nombreux autres coûts. Au final, avec les intérieurs semi-finis, c'est-à-dire sans les finitions qui peuvent grandement influencer le coût (parquet, carrelage, finitions murales spéciales, etc.), le prix final peut atteindre jusqu'à 1800 euros/m² pour une maison passive sur un terrain de 1,5 hectare. CLT et environ 1500 euros/m² pour une maison à ossature bois économe en énergie (jusqu'à 90 kWh/m² par an). Une maison en briques coûte environ 1400 euros/m². Nous avons également un film réalisé par Marius (choflete.ro) sur le coût d'une même maison sur différentes structures". 

Parler à un spécialiste de l'efficacité des maisons est très instructif et convaincant, de sorte qu'au bout du compte, vous souhaitez construire la maison la plus économe en énergie ou la plus passive possible, car vous comprenez vraiment l'importance de ce facteur pour votre confort futur. Mais pour cela, vous devez faire appel au bon architecte, au bon concepteur et au bon constructeur, et planifier à l'avance.