Un écovillage à très basse consommation énergétique

1 PROGRAMME Protection solaire et inertie thermique

En 2006, l’objectif de la SC « Le Hameau des Buis » (Ardèche) était de construire à Berrias-et-Casteljau un ensemble associant école de type Montessori et espace résidentiel pour personnes retraitées et actives, répondant à des critères écologiques optimums de la RT 2005.
Pour mener à bien le projet, la SC a retenu une équipe de spécialistes, notamment Pierre-Henry Gomez, architecte spécialisé dans la construction en paille, Gaujard Technologie (BET bois), Stéphane Schmitt (chantier écologique) et Izuba Énergies. Cette équipe a défini les choix constructifs et fonctionnels à partir d’une analyse multicritère prenant en compte le coût de fonctionnement, l’investissement et surtout l’environnement.
Sur un terrain de 2 600 m ² (Shon), l’enjeu était d’associer des logements neufs à un mas à restaurer (200 m ² ) et deux maisons existantes. Les bâtiments neufs ont été implantés sur 1 ha, selon un axe nord/sud et sont conçus d’après les principales règles bioclimatiques : façades sud très vitrées ou disposant de murs capteurs, faible surface de vitrages sur les autres façades, limitation des surfaces de parois au nord à espaces tampons dans certains cas, protection solaire par pergolas, etc. Ils se composent de vingt logements résidentiels de type T1 à T3, d’une école (210 m ² ) et d’un espace commun (755 m ² ) comprenant salle à manger/cuisine, bibliothèque, laverie, ateliers.
Outre le confort thermique obtenu par l’optimisation du bâti à système constructif bois, paille, terre, l’objectif premier des études du BET Izuba Énergies a été de réduire les besoins de chauffage, tout en favorisant le confort d’été. Le deuxième, d’ajuster les différents systèmes de chauffage, production d’ECS et ventilation. Ainsi, un soin particulier a été apporté à la protection solaire des façades sud qui utilisent le système passif des murs Trombe-Michel. Des capteurs photovoltaïques installés en toit-terrasse assurent partiellement la production ECS.
La réalisation des travaux étant effectuée à travers un chantier/habitants participatif, le hameau est aujourd’hui un lieu de formation pour ces techniques de construction récemment appréhendées.

2 ÉTAT DES LIEUX ECS solaire/photovoltaïque en toiture

Fondé sur la simulation dynamique, le travail de réduction des consommations a porté essentiellement sur l’enveloppe et la mise au point du système énergétique.
L’existant bénéficiant déjà d’une orientation sud très dégagée qui favorise les apports solaires, une véranda réalisée sur toute la façade sud diminue de 7 % les besoins de chauffage. L’analyse de consommations du BET Izuba a validé l’intérêt des différents systèmes employés. Ainsi :
• mur extérieur composé de l’extérieur vers l’intérieur : enduit à la chaux (ép. 2,5 cm), Fibralith (ép. 2,5 cm), structure bois léger (ép. 2,5 cm) ; botte de paille (ép. 3,7 cm), terre crue (ép. 4 cm) ;
• mur capteur Trombe-Michel au sud : pierre calcaire (ép. 30 cm), lame d’air, vitrage ;
• cloison intérieure terre/paille, de l’extérieur vers l’intérieur : terre crue (ép. 1,5 cm), terre paille (ép. 10 cm), terre crue (ép. 1,5 cm) ;
• plancher bas sur terre-plein, de l’extérieur vers l’intérieur : mortier de chaux (ép. 8 cm), terre cuite (ép. 2 cm) ;
• plancher intermédiaire, du bas vers le haut : bois léger (ép. 2,5 cm), botte de paille (36 cm), terre sèche (3 cm), enduit chaux (5 cm) terre cuite (2 cm) ;
• toiture, de l’extérieur vers l’intérieur : terre sèche (3 cm), botte de paille (36 cm), bois léger (2,5 cm) ; • vitrage à isolation renforcée 4/16/4 basse émissivité à lame d’argon, pergolas végétalisées, volets persiennés à l’est et à l’ouest, etc. Ce qui attribue à l’ensemble un coefficient de performance Ubat de 0,529 W/m ² .K.
En 2007, l’étude d’optimisation énergétique d’Izuba Énergie calculant la consommation en énergie primaire ramenée à la Shon pour l’ensemble des usages a validé les options retenues : ECS solaire/photovoltaïque. Celle-ci répond au label Effinergie : consommation < 50 kWhep/m ² Shon/an en constructions neuves et gain de 20 % par rapport à la RT 2005 en rénovation.
De même, les relevés manuels et l’analyse des consommations d’ECS/chauffage ont validé le choix des équipements, les besoins de chauffage étant limités à 54 kWh/m ² /an pour le mas et à 15 kWh/m ² /an pour l’extension.
Ainsi, le chauffage et l’appoint eau chaude du mas sont assurés par une chaudière à bois, dont la consommation est évaluée à 22 000 kWh/an (? 13 stères), alors que l’énergie de chauffage au bois de l’extension s’élève à 47 000 kWh/an (? 28 stères).
À l’exception de la cuisson et du chauffage, les autres usages utilisent l’électricité comme énergie. Ainsi, la consommation finale électrique s’élève à 1 700 kWh/an pour le mas et à 42 000 kWh/an pour l’extension, soit au total 43 700 kWh/an.
La production d’ECS par groupe de bâtiment est essentiellement assurée par des chauffe-eau solaires, le complément du mas étant effectué par un poêle bouilleur couplé au chauffage par radiateurs et celui de l’extension par une résistance électrique en partie haute des ballons. De plus, chaque logement utilise des poêles à bois, alors qu’un poêle à granulés est installé en position centrale de l’école. Les équipements électriques retenus sont au minimum de classe énergétique A , telles des lampes à basse consommation. En cuisson, la consommation du mas s’élève à 5 000 kWh et celle des logements à 6 000 kWh/an, soit au total 11 000 kWh/an.
De plus, une installation de panneaux photovoltaïques (360 m ² ) (P = 34 kWc), produit 35 000 kWh/an d’électricité, soit l’équivalent de 90 000 kWh/an d’énergie primaire ⁽¹⁾ , production qui compense intégralement la consommation d’énergie non-renouvelable du site.
Enfin, la ventilation de tous les bâtiments est assurée par une VMC hygroréglable de type B pourvue d’un groupe de ventilation basse consommation de Type « Bahia micro-watt » d’Aldes (P = 15 W).

3 BILAN Bilan énergétique : 35 kWh/m2/an

Ce retour d’expérience de trois ans a permis d’ajuster les techniques constructives des bâtiments au comportement réel. Confirmé par l’avis des « utilisateurs/constructeur », le confort d’usage s’est avéré sur quatre points : • température/hygrométrie, • acoustique, • visuel, • qualité de l’air.
Par ailleurs, ramenée à l’énergie primaire, la consommation est de 68 kWhep/m ² /an pour le mas et de 49 kWhep/m ² /an pour l’extension, incluant le chauffage, l’eau chaude, la ventilation et l’éclairage.
Au total, la consommation d’énergie primaire pour ces postes est évaluée à 130 000 kWh/an dont 41 000 kWh pour le bois. Ainsi, les performances thermiques par rapport à la RT 2005 sont divisées par deux pour le mas et par quatre pour l’extension ! Ces résultats permettent donc aux bâtiments de satisfaire au label BBC « Bâtiment basse consommation ».
La ventilation nocturne et la protection solaire des fenêtres exposées ont permis l’été d’arriver à un écart de 7 °C intérieur/extérieur suffisant pour garantir une sensation de confort. L’écart plus réduit dans la salle à manger du mas demeure néanmoins à un niveau satisfaisant, compte tenu des apports internes importants au moment des repas. De même, pour l’école, la température des classes ne dépasse pas 29 °C durant les périodes scolaires.
In fine, effectuées en septembre 2011, les mesures de perméabilité à l’air et recherche de fuite à la porte soufflante (Minneapolis Blower Door) par le logiciel Tectite n’ont mis en évidence que de légères fuites diffuses. Ce travail collaboratif entre le maître d’ouvrage, le BET Izuba Énergies et l’architecte, a permis à cet ouvrage d’être lauréat Prebat (Rhône-Alpes) 2009.