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Nous avons construit deux maisons mitoyennes en structure bois isolée en bottes de paille, durant l’année 2021-2022, à Crest dans la Drôme. Ces deux maisons sont passives : elles peuvent être chauffées en utilisant uniquement un préchauffage de l’air neuf au débit nécessaire au maintien d’une hygiène intérieure. Elles sont par ailleurs équipées d’une installation photovoltaïque chacune et d’un système de récupération d’eau de pluie commun aux deux maisons. Ce document résume la conception, construction et suivi de fonctionnement sur les premières années. Il pourra être mis à jour au fur et à mesure des analyse des résultats de l’instrumentation.
Mots clés : maison passive, maison paille, construction bois, maison écologique, récupération d'eau de pluie, ventilation double flux, enduits à l'argile, brises soleil orientables, chantier participatif
Le projet consiste en deux maisons mitoyennes construites dans un quartier résidentiel en limite sud de la ville de Crest dans la Drôme, sur un terrain quasi plat dans une zone pavillonnaire construite il y a plus de quarante ans. Il occupe une espace laissé en jardin lors de la construction de la maison directement au nord, il s’agit donc d’une forme de densification douce. L’accès se fait par un chemin créé pour le projet au nord-ouest.
Le terrain présente une faible pente vers le nord-ouest et est accessible par le nord-ouest depuis la rue Paramente. Les deux maisons sont construites sur deux parcelles séparées et sont totalement indépendantes l’une de l’autre hormis pour l’utilisation de l’eau de pluie qui est commune.
Les maisons sont construites sur un modèle bioclimatique classique : les volumes chauffés sont des rectangles de respectivement 6x9m et 6x8,5m intérieurs, sur deux étages, d’orientation Est-Ouest, avec les garages au nord en espaces techniques et tampon. Le système constructif et la coupe nord-sud sont communs aux deux maisons, et chaque famille a conçu son aménagement intérieur séparément.
Toutes les parois extérieures sont très bien isolées, les ponts thermiques sont bien traités, l’étanchéité à l’air est très bonne, pour limiter au maximum les échanges de chaleur avec l’extérieur été comme hiver, complété par une ventilation double flux. Les surfaces vitrées sont principalement au sud. Une bonne inertie thermique est obtenue grâce à la dalle béton du rez de chaussée, aux enduits terre épais à l’intérieur et à de la terre ajoutée sous le parquet dans le plancher intermédiaire. Avec une occultation solaire efficace par des brises soleil orientables et une ventilation nocturne manuelle, on obtient un très bon confort d’été.
<à faire : Passer la coupe en vectoriel et ajouter détails zoomés sur pied de mur, raccord mur/toiture en pignon, linteau de fenêtre avec BSO>
<Plan de masse / jardin>
Les parois sont composées comme suit :
Pour le traitement de l’étanchéité à l’air, la spécificité de ce projet a été de placer le plan d’étanchéité à l’air des murs à l’extérieur du contreventement extérieur, afin de ne pas avoir à traiter les raccords de l’enduit intérieur avec les huisseries et le plancher intermédiaire notamment. Le panneau contreventant de medium a donc été adhésivé et raccordé avec la dalle béton en rez de chaussée et avec le pare vapeur en toiture. Ce plan d’étanchéité a été connecté aux fenêtres en adhésivant les angles des encadrements de fenêtre, puis en posant les fenêtres en tunnel dans un cadre ossature bois rapporté, avec une bande précomprimée périphérique large.
L’étanchéité des deux maisons a été réalisée en un seul volume, avec une continuité en sol, murs et toiture malgré la présence d’un joint de dilatation entre les maisons. Le test d’étanchéité à montré que le mur mitoyen est suffisamment perméable pour qu’en testant une maison on soit en réalité en train de tester les deux : on obtient le même débit avec une machine sur une maison ou avec une machine par maison en simultané dont on fait la somme des débits.
Le test d’étanchéité a mesuré une perméabilité de l’enveloppe de n50 = 0,33 vol/h.
Les maisons sont chauffées, ventilées et fournies en eau chaude via des tour multifonction situées dans les salles de bain étage. Ce type de machine, en vente depuis plus d’une décennie en Scandinavie et Autriche par exemple, rassemble dans une même boîte une ventilation double flux, un ballon d’eau chaude et une petite pompe à chaleur. La pompe à chaleur peut si besoin récupérer de la chaleur sur l’air extrait après qu’il soit passé dans l’échangeur de chaleur, afin de chauffer le ballon d’eau chaude ou de post-chauffer l’air entrant si la maison nécessite chauffage. La machine utilisée, Genvex Combi 185 BP S, est la moins chère que nous ayons trouvé, à 6100€ttc livrée. Il existe des machines de conception plus récente qui présentent des performances meilleures en termes de rendement énergétique, bruit, régulation, et qui peuvent réaliser un rafraîchissement de l’air entrant en été, mais elles coûtent plus cher, 3000€ pour une Compact P de Nilan et 8000€ de plus pour une PKOM4 de Pichler.
Le réseau de distribution est en PEHD 90mm à joints, avec accessoires, caissons de distribution insonorisés et bouches fabriquées par Brink. Afin de ne pas acheter des filtres onéreux avec emballage individuel à jeter tous les six mois nous avons fait fabriquer des support de filtres chez InnovStore et acheté un rouleau de substrat filtrant G4 à découper, qui devrait faire X années. L’investissement est rentabilisé par rapport aux filtres au détail en YY années.
Une nourrice eau chaude et une nourrice eau froide alimentent chaque maison via un réseau en PER dont les diamètres ont été réduits au minimum pour limiter les pertes de distribution (diamètre 10mm intérieur pour les douches notamment).
Les douches en étage sont équipées de récupérateurs de chaleur sur leur évacuation eau grise, situés dans les garages juste après la sortie du volume chauffé, alimentant le départ vers ballon et l’eau froide du mitigeur douche étage. Ces appareils appliquent le même principe à l’eau de douche que la ventilation double flux à l’air intérieur : réduire la consommation d’énergie via un transfert de chaleur entre les fluides entrants et sortants. La maison Ouest utilise un Shower Pipe 2100, qui est un double conduit concentrique qui s’installe sur la descente d’eau usée de la douche, et la maison Est utilise le produit Obox plus performant en rendement, qui est un échangeur à plaque avec un mécanisme de nettoyage hebdomadaire.
Le dimensionnement avec le PHPP montrant que la puissance de chauffe de la tour multifonction n’était pas suffisante pour les jours les plus froids, la maison Ouest est équipée d’une batterie électrique complémentaire, pilotée par la tour, pour compléter la montée en température de l’air. Dans la maison Est la stratégie est d’utiliser un appoint électrique mobile s’il arrive qu’un inconfort soit ressenti à cause de cette limite de puissance. Pour les deux premiers hivers un allumage ponctuel de four 1h en rentrant le soir quelques jours par an a fait l’affaire.
Les toitures des maisons sont recouvertes de panneaux solaires photovoltaïques, fixés en surimposition avec des rails. Il y a 12 kWc par maison, pour une production annuelle d’environ 15 000 kWh chacune, en vente totale.
Chaque maison dispose d’un raccordement triphasé dédié à l’injection et d’un raccordement monophasé pour la consommation.
Les éclairages sont en LED à 90 %.
L’électroménager est d’occasion, de classe A à la date de fabrication. Par rapport à la maison Est, la maison Ouest est équipée en plus d’une voiture électrique, Opel Corsa, d’un congélateur et d’un lave vaisselle, créant des consommations significativement plus élevées, tout en restant très inférieures à la moyenne des ménages français.
Les maisons sont équipées des équipements d’enregistrement suivants :
Les toitures des deux maisons et des garages (environ 200m²) sont raccordées à une cuve de 10m³ fabrication Graf, fournie par Technipluie, enterrée sous une dalle béton devant le garage de la maison Ouest. Une pompe immergée envoie l’eau dans un espace technique dans le garage ouest où elle passe par deux étage de filtrations, 25µm et 5µm. Une dernière filtration pour la consommation a lieu à 0,5µm + charbon actif sous l’évier au point de puisage. Deux analyses réalisées au laboratoire départemental après plusieurs mois et un an et demi d’usage a montré que l’eau avec ce dernier étage de filtration était tout à fait potable.
L’eau vers le jardin n’est pas filtrée.
Les maisons sont équipées de toilettes sèches et un composteur commun à quatre bacs a été construit dans le jardin. Afin d’être réversibles des évacuations et arrivées d’eau ont été prévues dans les toilettes si une famille veut un jour passer en toilette à eau.
La cuve n’a pas été dimensionnée pour être auto-suffisant en eau, mais de réduire la consommation d'eau du réseau.
Sur l'année 2024 hors décembre la consommation d'eau des deux maisons a été de 79m³ d'eau. La maison Ouest a utilisé en moyenne de 150L/jour, 85L/j pour la maison Est. Les points de puisage jardin ont consommé 8,2m³ pour le rinçage des seaux lors du vidage des compost, et l'arrosage des plantes, soit 10% de la consommation totale. Pour comparaison la moyenne des foyers serait a priori aux alentours de 150L/jour/personne, donc les différentes mesures mises en place permettent de diviser au moins par trois à cinq la consommation d'eau par rapport au foyer moyen. Sur la même période il a été acheté 12m³ d'eau du réseau pour compléter lorsque la cuve était vide, sur aout et un peu juillet et septembre, ce qui revient à une autonomie de 84% sur la période grâce à l'eau de pluie.
Les maisons sont sur des parcelles séparées et un chemin a été créé sur la parcelle des vendeurs pour les desservir, nous avons donc dû déposer un permis d’aménager pour la création de chemin et le découpage des parcelles, ce qui a pris plusieurs mois. Par contre le fait que chaque maison soit sur une parcelle séparée a permis de ne pas avoir d’obligation de recours à un architecte, et nous avons pu déposer nous même les demandes de permis de construire pour chaque maison. Elles ont été préparées avec Zwcad et les vues 3D sorties du modèle Revit des maisons.
En amont des chiffrages des entreprises une étude de sol a été réalisée avec une missions AVP G2 afin de mesurer en laboratoire le gonflement des argiles présents dans le sol, ce qui a permis de valider la possibilité d’utiliser un radier sur Misapor.
L’étude thermique réglementaire a été réalisée par Tom, dont c’est le métier, et l’étude PHPP pour le dimensionnement du chauffage et les critères de certification passive a été faite par Antoine qui a suivi la formation de concepteur européen de maisons passives.
Des coupes techniques détaillées verticales et horizontales, dans plusieurs plans ont été dessinées avant et pendant les chiffrage des entreprises, pour laisser le moins de point possible indéterminés.
L’ensemble de la conception architecturale, technique, études de sol, chiffrages des entreprises, obtentions de permis a pris environ 2 ans. Ce délai aurait été raccourcis de 6 mois si le premier permis avait été validé, mais la mairie ne voulait pas entendre parler de bardage bois.
Un diagramme type Gantt a été préparé pour toute la partir gros œuvre et jusqu’aux cloisons intérieures, qui impliquait les calendriers des entreprises. Pour la partie second œuvre, réalisée en grande partie en auto construction, l’organisation a été faite plus à vue.
Le nombre d’entreprises intervenant a été limité, ce qui facilite la coordination :
Pour les ouvrages réalisés en autoconstruction des plans de réseau d’eau, tableau élec et tracé des gaines avaient été faits en amont du chantier, ce qui a permis de limiter le nombre de commandes fournisseurs et d’improvisations.
Un parcours branche par branche du réseau de plomberie a permis de lister les raccords, coudes, vannes de manière individuelle… puis un tri dans un tableur a permis de générer la liste de course avec les quantités de chaque pièce.
<Ajouter fichier dwg+pdf du plan de réseau corrigé>
Les ouvrages suivants ont été réalisés en chantier participatif :
Sur les deux premières années d’occupation le confort ressenti a été satisfaisant, avec de petits écarts entre les deux maisons :
Le graphique suivant représente les température mesurées en trois points intérieurs et à l’extérieur de décembre 2022 à septembre 2023 :
On peut voir que les températures intérieures sont dans la plage 17-22°C en hiver et 22-25°C en été la plupart du temps. Les amplitudes de températures journalières sont variables, avec des variation de moins d’un degré à plus de 2,5°C selon qu’il y ait ou non des apports solaires en hiver, et selon que la ventilation nocturne soit utilisée ou non en été.
Le tableau suivant synthétise les températures durant l’été 2023 :
Moyenne des zones | Séjour Ouest | Chambre NE O | Séjour Est | |
---|---|---|---|---|
Température moyenne sur la période (°C) | 23,2 | 23,4 | 23,7 | 22,6 |
Température maximale sur la période (°C) | 27,5 | 27,6 | 28,2 | 27,2 |
Nombre d’heures > 25° sur la période en moyenne des trois zones (= nombre de points x0,5 au pas de 30 minutes) | 508,5 | 596 | 796,5 | 334,5 |
% annuel (/8760) au-delà de 25°C pour la période | 5,80 % | 6,80 % | 9,09 % | 3,82 % |
En usage quotidien, au débit de base de 130m³/h pour la maison ouest soit environ 0,5 renouvellement d’air par heure,les capteurs de CO2 ne mesurent pas de dépassement des 1000ppm de CO2, et la plupart du temps sont en dessous des 800ppm. En cas d’usage intensif, comme une fête avec plus de quinze adultes au rez de chaussée le débit de ventilation est augmenté ou une fenêtre ouverte sans quoi les 2000ppm peuvent être atteints.
Les consommations d'énergie des deux maisons sont significativement différentes car la maison Ouest utilise en plus de la maison Est : une voiture électrique et un congélateur, et chauffe à une température plus élevée. Consommation et la production d’électricité mensuelles des deux logements de septembre 2023 à aout 2024 :
On peut voir que même sur le mois le plus défavorable (janvier), la maison la plus défavorable (ouest) reste avec un bilan à l'équilibre sur le mois.
Le tableau suivant résume les cumuls de production et consommation de septembre 2023 à aout 2024 , et les ratios annuels et pour août et janvier :
Cumul 2023-2024 | Est | Ouest | Global |
---|---|---|---|
Production (kWh) | 14 640 | 13 819 | 28 459 |
Consommation (kWh) | 1 667 | 4 834 | 6 501 |
Ratio prod/conso annuel | 8,8 | 2,9 | 4,4 |
Ratio prod/conso en aout | 23,3 | 2,9 | 5,2 |
Ratio prod/conso en janvier | 2,4 | 1,0 | 1,4 |
On voit que
Des incertitudes sont encore à lever sur la consommation d'énergie de la prise de la voiture, mais a priori celle-ci représente environ la moitié des consommations de la maison ouest. Une petite voiture électrique à usage régulier mais modéré (13 000km/an essentiellement rechargés à la maison) représente donc autant de consommation d'énergie qu'une maison passive de cent mètres carrés pour quatre occupants.
<Ajouter comparaison avec la consommation moyenne des foyers français>
A faire : Analyse par poste sur base relevés compteur Legrand : chauffage, tirage eau chaude, électroménager, voiture, cuisson.
Sur l'année 2024 nous avons consommé environ 95,4m³, répartis en 34% pour la maison Est, 57% pour la maison Ouest et 10% pour le jardin (arrosage et rinçage de seaux du compost). L'achat d'eau pour rempoter la cuve sur les périodes ou elle est vide a représenté 12m³, soit un taux d'autonomie grâce à la récupération d'eau de pluie de 87% : 13% de l'eau que nous consommons est achetée au réseau.
Cette consomm
Est | Ouest | Moyenne nationale | |
---|---|---|---|
Consommation annuelle par habitant (consommation eau de pluie + eau du réseau) |
6,48 m³ | 12,48 m³ | 54 m³ env. |
Habitants | 5 | 4 | - |
Ratio de réduction / moyenne nationale | 8,4 | 4 | - |
Les différentes mesures de réduction de la consommation d'eau : toilettes sèches, émetteurs bas débit, mousseurs, "écogestes" type fermer le robinet en se lavant les dents, permettent une réduction d'un facteur 4 à 8 de la moyenne nationale de consommation d'eau. L'utilisation de l'eau des toitures permet ensuite la satisfaction de plus de 80% du besoin restant.
Note : l'utilisation d'eau de pluie présente un bénéfice que nous n'avions pas vraiment anticipé : il n'est pas nécessaire de détartrer les bouilloires, la robinetterie n'accumule pas de dépôts de calcaire... et la durée de vie des machines type lave linge/vaisselle est peut être prolongée par cette absence d'encrassement, à confirmer d'ici quinze ans. Cette économie de temps de nettoyage compense pour bonne partie le temps passé à changer les filtres.
Graphiques int/ext/derrière enduit/contre Agepan sur années 1 et 2
Estimation de l’H max de l’agepan à partir des courbes de sorption/désorption + contextualisation avec document CSTB prévention risque moisissure
Poste | Total maison Ouest | Total maison Est | Ouest €ttc/m² | Est €ttc/m² |
---|---|---|---|---|
Études et taxes | 10 333 € | 10 486 € | 105€ | 101€ |
Terrain | 36 440 € | 40 500 € | 372€ | 389€ |
Raccordement réseaux publiques (VRD + frais concessionnaires) | 20 773 € | 20 725 € | 212€ | 199€ |
Travaux | 229 528 € | 213 588 € | 2342€ | 2054€ |
Solaire PV | 17 655 € | 17 089 € | 180€ | 164€ |
Récup eau de pluie | 6 711 € | 6 711 € | 68€ | 65€ |
Jardin terrasse pergola | 8 948 € | 7 456 € | 91€ | 72€ |
Total | 330 389€ | 316 556€ | 3371€ | 3044€ |
Le montant de travaux est tout compris : il intègre par exemple l’achat de la cuisine.
Aux tarifs de rachats d'électricité photovoltaïque de 2024 les installations de production seront rentabilisées en un peu moins d'une décennie.
A faire : Analyse du gain permis par la récupération, du gain permis par l’autoconstruction
Après deux années d’occupation les maisons sont agréables en toute saison : en hiver un pull et des chaussettes permettent d’être bien au chaud partout, sans sensations de parois ou courant d’air froids. En été, si l’on garde les volets baissés et que l’on ouvre les fenêtres le matin pendant le petit déjeuner on parvient à ne dépasser que rarement les 25°C. Nos consommation d’électricité sont très faibles, ce qui fait que le prix de l’électricité pourrait doubler sans que cela ne nous impacte particulièrement, et nous produisons au moins trois fois plus que ce que nous consommons à l’année, même en décembre nous sommes excédentaires. La ventilation continue nous permet de ne pas avoir d’odeurs dans les maisons, jamais de sensation de renfermé nécessitant ouverture des fenêtres. Le fait d’avoir réalisé un nombre important de tâches en autoconstruction a contribué à nous mettre en capacité d’agir : nous savons comment les choses ont été faites, et comment intervenir en cas de problème. Les chantiers participatifs ont été l’occasion de bon moments avec familles et amis et nous avons eu la satisfaction de faire travailler en grande partie des entreprises locales.
Seuls quelques points seraient à modifier pour qui veut faire le même type de maison à budget plus contraint : peut être remplacer la paille par de la ouate de cellulose, faire un plafond plâtre plutôt que bois au rez de chaussée… Pour un confort à l’année sans grosses factures d’énergie et émissions de gaz à effet de serre.
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