Maison passive (PassivHaus), les principes fondamentaux de la construction de bâtiments à haute performance

Dans un monde où nous faisons face à des enjeux climatiques de plus en plus grandissants, l’industrie de la construction a un devoir de penser les bâtiments de demain pour qu’ils soient moins énergivores, respectueux de l’environnement et plus ancrés dans les communautés. 

Les origines des standards Maisons Passives

La norme Maison Passive qui est née en Allemagne par l'institut de recherche Passive House de Darmstadt en 1990 est la norme de construction la plus avancée lorsque l’on parle de construction performante et durable.

— PASSIPEDIA

Mais étonnamment c’est dans les années 70, en Saskatchewan que le premier bâtiment performant a été érigé. Depuis 2000, l'institut PHI U.S. travaille sur l'adaptation de cette norme en Amérique du Nord.

La Saskatchewan Conservation House, à l'origine du mouvement Passive House. (Écohabitation, 2020)

La norme PassivHaus ou Maison Passive en français se concentre exclusivement sur la performance du bâtiment et repose sur un concept fondamental : la balance énergétique. Cette balance énergétique prend en considération les gains et les pertes d’énergie.

Figure 1 : Concept fondamental de la norme Maison Passive : la balance énergétique

L’idée principale est donc de limiter les pertes de chaleur et d’énergie, tout en maximisant les gains solaires afin de faire “pencher la balance de notre côté”. L’utilisation de systèmes HVAC* étant nécessaire, ce système se doit être performant pour assurer un confort élevé tout en limitant sa consommation d’énergie. 

Les projets certifiés Passive House sont jusqu'à 90% plus efficaces à chauffer qu'un projet construit pour répondre aux exigences minimales du code. 

- PassivHaus Institute

Les cinq principes clés de Maisons Passives

Pour agir sur ce concept de balance énergétique, il existe 5 facteurs qui influent directement sur la performance du bâtiment.

1 - L'isolation

L’isolation thermique est le premier facteur qui influence le concept de balance énergétique car il impacte directement sur la consommation du bâtiment. En effet, un bâtiment mal isolé voit sa chaleur interne se dissiper par ces failles (murs, fenêtres, ponts thermiques, etc). Ces pertes sont alors compensées par l’augmentation de la consommation du système de chauffage de la maison. Or dans le cadre d’une habitation passive, la consommation en chauffage/climatisation ne doit pas excéder 15 kWh/m2.an et 30 kWh/m2.an pour le PHI Low Energy . L’isolant thermique doit donc constituer une enveloppe continue et suffisamment isolante autour de la bâtisse. 

La consommation d’un bâtiment ne varie pas de la même manière si on ajoute une épaisseur d’isolant dans les murs, le toit, ou sous la dalle. L’usage d’un modèle énergétique (PHPP - Passive House Planning Package)  devient donc prépondérant afin d’optimiser l’ajout d’isolant. 

2 - L'étanchéité

Limiter les pertes de chaleur implique également une bonne étanchéité à l’air. À l’image de l’isolation, l’étanchéité doit former une enveloppe continue autour de la bâtisse. L’étanchéité d’un bâtiment se mesure à l’aide d’un test d’infiltrométrie qui calcule le nombre de changement d’air par heure. Cette valeur ne doit pas excéder 0,6 CAH (Changement d’Air par Heure) @ 50 Pa. Autrement dit, une valeur élevée à ce test indique la présence de défaillances dans l’enveloppe. Plusieurs experts s’accordent à dire d'ailleurs qu’effectuer plusieurs tests de ce type lors de la phase de construction permet de colmater ces défaillances.

Finalement, la problématique de l’humidité est réglée par l’utilisation de membrane hygrovariable (Siga - Majrex) (installer du côté chaud du mur) qui permet de faire sécher le mur par l’extérieur tout en rendant l’infiltration d'humidité par l’intérieur de la maison impossible. 

3 - Les ponts thermiques

Les ponts thermiques sont dûs à l’assemblage d’éléments structuraux ayant une forte conductivité thermique et perforant l’enveloppe du bâtiment. Ils deviennent alors un vecteur important pour les transferts de chaleur, et donc de perte d’énergie. La figure suivante illustre ce principe.

Ponts thermiques (La maison des travaux, 2016)

La coupe précédente permet d’observer le fonctionnement d’un pont thermique ici représenté par le plancher. Il permet ainsi à la chaleur, attirée par l’extérieur (zone plus froide), de traverser le mur. 

En plus d’être responsable de fuite de chaleur, les ponts thermiques sont également à l’origine d'importants risques de condensation. 

Afin de les identifier, la phase de conception est importante. Elle permet de les supprimer ou de trouver des méthodes de mitigation  lorsque la première solution n'est pas possible. 

À ce sujet, aucune contrainte explicite n’est mentionnée par la norme mais l’idée est toujours fondée sur le principe de la balance énergétique … “moins on perd d’énergie, moins on en a à ajouter”.

4 - La fenestration

Les fenêtres d’un bâtiment sont l’unique élément permettant d’obtenir gratuitement de l’énergie (solaire), mais constituent également une interruption dans l’enveloppe du bâtiment. Ainsi, deux éléments sont à prendre en compte. Premièrement l’orientation des fenêtres et par extension du bâtiment doit être réfléchie de manière à maximiser l’ensoleillement. La plus grande proportion des fenêtres du projet doit être orientée du côté sud afin qu’elles puissent capter le maximum d’énergie solaire. Deuxièmement, les fenêtres peuvent constituer des ponts thermiques. Afin de l'éviter, les fenêtres sélectionnées doivent être “performantes”. Ce critère de performance est encadré par la norme passive house à travers un système de certification. Cependant le choix d’une fenêtre certifiée par la norme ne garantit pas un résultat optimal. En effet, la méthode d’installation ainsi que les matériaux utilisés pour sceller l’ouverture des fenêtres (Siga Wigluv, Huber Engineer flashing tape), sont tout autant importants afin de compenser l'interruption dans l’enveloppe du bâtiment. 

5- Le système de ventilaction et de climatisation (HVAC

Finalement le dernier facteur important concerne la ventilation du bâtiment. En effet, les 4er facteurs influent essentiellement sur la réduction des pertes d’énergie. Cependant une fois isolé et donc "coupé du monde extérieur” une habitation doit être dotée d’un équipement de ventilation efficace et performant. Efficace car la norme Maison Passive ne permet qu’une consommation maximum pour le chauffage de 15 kWh/m2.an (idem pour la consommation en climatisation). Le système se doit donc d’être performant en matière de récupération d’énergie. Ainsi, il est question généralement de système à récupération d’énergie (ERV) qui assure un transfert (à hauteur d’au moins 75%) de la chaleur de l’air vicié à l’air frais. 

Ce genre de système permet d'assurer une qualité de l’air ambiant significative, prépondérant dans un contexte sanitaire tel qu’on le connaît. 

Des entreprises tel que Zehnder America  ou plus proche de nous, Minotair (Pentacare-V12) ont développé des produits capables de répondre à de tels critères de performance. 

La norme Maison Passive représente ainsi les plus hauts standards de maison performantes. Ces standards bien qu’ambitieux devraient ouvrir la voie à une réflexion plus profonde sur la construction pour atteindre les cibles 2030 pour le climat. 

Dans notre prochain article nous vous présenterons les différences entre les différents types de construction, des maisons codes à la construction passive.

Blog réf. Construction code vs Novoclimat vs Passif, différences, impact, bénéfices.