Maison basse énergie

Une maison basse consommation est un type de maison qui, à partir de la conception, des technologies et des produits de construction, consomme moins d’énergie, quelle que soit sa source, qu’une maison traditionnelle ou contemporaine. Dans la pratique de la conception durable, de l’architecture durable, de la construction à faible consommation d’énergie, les maisons à faible consommation d’énergie utilisent souvent des techniques et des composants actifs de construction solaire et solaire passive pour réduire leurs dépenses énergétiques.

Usage général
La signification du terme «maison à faible consommation d’énergie» a évolué au fil du temps, mais en Europe, elle désigne généralement une maison qui utilise environ la moitié des normes allemandes ou suisses de faible consommation mentionnées ci-dessous. 30 kWh / m²a à 20 kWh / m²a (9 500 Btu / ft² / an à 6 300 Btu / ft² / an). Ci-dessous, le terme «bâtiment à très basse énergie» est souvent utilisé.

Le terme peut également désigner tout logement dont la consommation d’énergie est inférieure aux normes exigées par les codes de construction actuels. Étant donné que les normes nationales varient considérablement dans le monde, les développements «à faible consommation d’énergie» dans un pays peuvent ne pas répondre à la «pratique normale» dans un autre.

Bâtiment sans énergie
Super-isolation
PlusEnergie

Technologie basse énergie

introduction
Les bâtiments à faible consommation d’énergie utilisent généralement des niveaux d’isolation élevés, des fenêtres à faible consommation d’énergie, de faibles niveaux d’infiltration d’air et une ventilation à récupération de chaleur pour réduire l’énergie de chauffage et de refroidissement. Ils peuvent également utiliser des techniques de conception de bâtiments solaires passifs ou des technologies solaires actives. Ces foyers peuvent utiliser des technologies de recyclage de la chaleur à l’eau chaude pour récupérer la chaleur des douches et des lave-vaisselle. L’éclairage et la consommation d’énergie diversifiée sont alliés à un éclairage fluorescent et à des appareils efficaces. La météorisation fournit plus d’informations sur l’augmentation de l’efficacité énergétique des bâtiments.

Les maisons passives doivent atteindre un taux de renouvellement total de l’air du bâtiment ne dépassant pas 0,6 ac / h sous pression forcée et essais de dépressurisation à un minimum de 50 Pa. Les tests sur place des soufflantes effectués par des testeurs certifiés sont utilisés pour prouver la conformité.

Une caractéristique importante des bâtiments à très basse consommation d’énergie est l’importance croissante des pertes de chaleur par pontage thermique linéaire dans la construction. La non-élimination des voies thermiques des surfaces chaudes aux surfaces froides («ponts») crée les conditions pour la formation de condensation interstitielle au sein de la construction et conduit à des problèmes potentiellement sérieux de croissance de moisissure et de pourriture. Avec des pertes de filtration quasi nulles à travers le tissu de l’habitation, on ne peut pas compter sur le mouvement de l’air pour assécher la construction et une analyse complète des risques de condensation de chaque détail de pilier est recommandée.

Amélioration du chauffage, du refroidissement, de la ventilation et du chauffage de l’eau
Réfrigérateur à absorption
Géothermie solaire annualisée
Tubes de refroidissement de la terre
Pompe à chaleur géothermique
Ventilation récupérateur de chaleur
Recyclage de la chaleur de l’eau chaude
Refroidissement passif
Chaleur renouvelable
Stockage thermique saisonnier (STES)
Climatisation solaire
Eau chaude solaire
Dispositifs solaires

Design solaire passif et paysage
La conception de bâtiments solaires passifs et l’aménagement paysager économe en énergie soutiennent la maison basse consommation en matière de conservation et peuvent les intégrer dans un quartier et un environnement. Suivant les techniques de construction solaire passive, les bâtiments sont de forme compacte pour réduire leur surface, les fenêtres principales étant orientées vers l’équateur – au sud de l’hémisphère nord et au nord dans l’hémisphère sud – pour maximiser le gain solaire passif. Toutefois, l’utilisation des apports solaires, en particulier dans les régions à climat tempéré, est secondaire à la minimisation des besoins énergétiques globaux de la maison. Par contre, dans les climats chauds, la chaleur excessive peut créer des conditions intérieures inconfortables. Les alternatives passives aux systèmes de climatisation tels que la ventilation dépendante de la température se sont avérées efficaces dans les régions ayant des besoins de refroidissement. Parmi les autres techniques permettant de lutter contre les apports excessifs de chaleur solaire, on peut citer les soleils de Brise, les arbres, les pergolas attachées avec des vignes, les jardins verticaux, les toits verts, etc.

Les maisons à faible consommation d’énergie peuvent être construites à partir de matériaux denses ou légers, mais certaines masses thermiques internes sont normalement incorporées pour réduire les pics estivaux, maintenir des températures hivernales stables et prévenir les surchauffes printanières ou automnales. exposition au mur du jour et pénétration de la fenêtre. La couleur du mur extérieur, lorsque la surface permet le choix, pour la qualité de réflexion ou d’absorption, dépend de la température extérieure ambiante dominante tout au long de l’année. L’utilisation d’arbres à feuilles caduques et de treillis muraux ou de vignes à fixation automatique peut aider dans les climats non aux températures extrêmes.

Aménagement paysager durable
Architecture paysagère durable
Jardinage durable
Récupération des eaux pluviales
Conservation d’eau

Éclairage et appareils électriques
Pour minimiser la consommation totale d’énergie primaire, les nombreuses techniques d’éclairage passif et actif constituent la première solution de jour à utiliser. Pour les jours où la luminosité est faible, les espaces non éclairés et la nuit; l’utilisation de conceptions d’éclairage créatives et durables utilisant des sources à faible consommation d’énergie telles que les lampes fluorescentes compactes «à tension standard» et l’éclairage à semi-conducteurs avec lampes à diodes électroluminescentes, diodes électroluminescentes organiques et diodes électroluminescentes à polymères PLED ; On peut utiliser des ampoules à incandescence à incandescence à basse tension et des lampes à halogénures métalliques, au xénon et à halogène compactes.

La circulation extérieure à énergie solaire, la sécurité et l’éclairage paysager – avec des cellules photovoltaïques sur chaque appareil ou la connexion à un système central de panneaux solaires, sont disponibles pour les jardins et les besoins extérieurs. Les systèmes basse tension peuvent être utilisés pour un éclairage plus contrôlé ou indépendant, tout en consommant moins d’électricité que les appareils et lampes classiques. Les minuteries, la détection de mouvement et les détecteurs de lumière naturelle réduisent encore plus la consommation d’énergie et la pollution lumineuse pour un environnement résidentiel basse consommation.

Les appareils ménagers répondant à des tests indépendants d’efficacité énergétique et recevant les marques de certification Ecolabel pour la réduction de la consommation d’électricité et de gaz naturel et les étiquettes d’émission de carbone sont préférables pour les maisons basse consommation. Les marques de certification écolabel Energy Star et EKOénergie sont des exemples.

Éclairage à économie d’énergie
Éclairage
les fenêtres
Conservation de l’énergie
Énergie alternative

Contraintes et avantages économiques

Coût:

Le coût supplémentaire d’une maison individuelle conforme à la réglementation thermique de 2012 est généralement de 10 à 15%. Cela est principalement dû aux prix des matériaux nécessaires et essentiels pour atteindre les objectifs fixés

Retour sur investissement:

Il faut savoir que la facture annuelle de chauffage représente en moyenne 900 euros par ménage, avec de grandes disparités (250 euros pour une maison « BBC » à plus de 1800 pour une maison mal isolée)

Les économies d’énergie, qui sont trois à quatre fois moins importantes qu’une maison classique, permettent un bon retour sur investissement (environ 4 ans). L’économie réelle est estimée à 15 000 euros sur 20 ans, pour une maison individuelle.

Avantages fiscaux et aide financière:
Parmi les avantages de la construction de bâtiments conformes à RT2012, citons:

le Eco-Ready Zero Rate (Eco-PTZ) qui facilite l’accession à la propriété pour les primo-acquéreurs investissant dans un nouveau logement à haute performance énergétique, grâce à l’élimination des intérêts, soutenue par l’État.
Les bâtiments portant le label « BBC » peuvent également bénéficier d’une réduction, voire d’une exonération de taxe foncière sur les immeubles construits.
Loi Duflot, ancien régime Scellier de garantie d’investissements locatifs à tous les contribuables français acquérant un logement neuf et destiné à la location, d’une réduction fiscale étalée sur neuf ans et correspondant à 18% du prix de revient initial, pour les logements labellisés BBC
le crédit d’impôt développement durable, pour les bâtiments existants (plafonné à 8 000 €, concerne l’isolation thermique ou le remplacement d’équipements, qui doit répondre aux besoins énergétiques)

Caractéristiques d’une maison basse consommation

Une conception bioclimatique de l’habitat

L’orientation de la maison
L’objectif est de récupérer le maximum de chaleur et de soleil en hiver et de réduire ces contributions en été. L’exposition Est-Ouest n’est pas recommandée. En occident, le bâtiment accumule de la chaleur en raison de l’exposition directe au soleil l’après-midi et de la surchauffe en été.

L’exposition nord est la partie la plus froide. Des espaces moins utilisés devront être aménagés dans le Nord afin de réduire l’impact du froid, de minimiser les baisses de température des bâtiments et de contribuer aux économies d’énergie et au confort des habitants. Le garage, les escaliers, les couloirs, etc. sont peu utilisés et les pièces à basse température: ce sont des zones tampons idéales.

L’exposition sud est souvent la plus intéressante pour respecter le confort estival et pour récupérer les apports solaires gratuits en hiver. En hiver, le soleil très bas réchauffe les murs de la maison qui préservent la chaleur, les rayons solaires pénètrent à l’intérieur des fenêtres et fournissent ainsi un chauffage de base. C’est au sud que nous aurons les salons. L’orientation méridionale est également favorable pour les systèmes d’énergie solaire (capteurs solaires thermiques pour le chauffage et l’eau chaude, panneaux photovoltaïques pour la production d’électricité). En été, le soleil arrive à la verticale et n’entrera pas dans la maison, dont les baies peuvent être protégées par une avance (balcon ou brise-soleil par exemple) ou des stores à lattes orientables.

La forme du bâtiment
L’architecture d’une maison a un impact très fort sur la consommation d’énergie. Le rôle de l’architecte est très important. Plus un bâtiment est compact, moins il consomme d’énergie. Pour cette raison, pour une bonne maison, le rapport entre les surfaces des murs en contact avec l’extérieur et la surface habitable doit être faible. La forme sphérique est la forme qui présente le plus petit rapport surface / volume. Il est donc parfait pour réduire les pertes thermiques de l’enveloppe du bâtiment. Néanmoins, pour l’architecture traditionnelle, nous utilisons le cube le plus proche de la sphère. Un bâtiment compact consommera donc moins qu’un bâtiment en forme de L ou à plusieurs étages.

Forte isolation thermique
L’isolation thermique fait référence à toutes les techniques utilisées pour limiter le transfert de chaleur entre un environnement chaud et un environnement froid. Les normes de résistance thermique 2012 (en m².k / W) sont les suivantes: R ≥ 8 pour les greniers, à 4 pour les murs et les sols.

Que le système de construction soit en bois, en blocs ou en briques, tous les murs doivent être isolés. L’isolation sera thermique, mais aussi acoustique.

Isolation du mur:
De l’intérieur: Il existe deux méthodes différentes: le double collage, qui consiste simplement à coller sur le mur l’isolant associé à une plaque de plâtre ou à la charpente métallique qui consiste à glisser entre un mur et une structure métallique constituée de rails et qui l’isole.
De l’extérieur: La maison est enveloppée d’un matériau isolant qui est ensuite recouvert d’un revêtement extérieur tel que du plâtre, du bardage, etc. pour se protéger des intempéries.
Isolation distribuée: ce système n’est possible qu’avec certains modes de construction où la structure du bâtiment présente également des performances thermiques.

Isolation des combles et des plafonds: L’isolation des toits est essentielle pour une bonne isolation thermique, car on considère que c’est à travers le toit que s’échappe 30% de la chaleur du bâtiment.Il faudra isoler les toitures perdues (isolation en « vrac » pour former un matelas continu et homogène) et les combles aménagés (il existe deux techniques d’isolement: de l’intérieur ou de l’extérieur, grâce à la sarking , cette technique consiste à poser un pare-vapeur horizontalement et parallèlement à la gouttière du bâtiment, puis à poser une isolation par-dessus.
Isolation du sol: Pour isoler le sol, nous optons pour le polystyrène expansé, extrudé, la laine de bois, l’isolation projetée, etc. Lorsque le sol est sur un vide sanitaire, un sol d’isolation composite en polystyrène et isolation sous plancher est fabriqué.

Les caractéristiques de certains isolants:

Le pouvoir isolant d’un matériau provient de l’air qu’il emprisonne. Il y a beaucoup de matériaux isolants, en voici quelques uns:

Ponts thermiques

Un pont thermique est un point ou une zone linéaire qui, dans l’enveloppe d’un bâtiment, présente une variation de la résistance thermique. C’est un point dans la construction où la barrière d’isolation est cassée. Un pont thermique est créé si:

il y a un changement dans la géométrie de l’enveloppe,
il y a un changement de matériaux et / ou de résistance thermique.
Il y a dix ans, un pont thermique représentait 10 à 20% des pertes totales de bâtiments. Au fil du temps, l’isolation s’est améliorée et le pourcentage de pertes dues aux parois a fortement diminué, et celui des ponts thermiques a fortement augmenté. Cependant, aujourd’hui, avec la mise en œuvre du règlement thermique 2012, des solutions sont mises en place pour minimiser les ponts thermiques en utilisant des disjoncteurs thermiques et une isolation de l’extérieur. Un disjoncteur est un dispositif conçu pour arrêter les ponts thermiques, en tant qu ‘ »isolation » sur ces ponts. Les ponts thermiques sont donc des zones de forte perte de chaleur. Il est important de les limiter pour améliorer le bâtiment.

Effectuer des ouvertures
Pourquoi s’inquiéter de la division des fenêtres en fonction des points cardinaux?

Parce que les fenêtres et les menuiseries extérieures sont 3 à 7 fois moins isolantes thermiquement qu’un mur solide.
Parce que les fenêtres permettent à la lumière du soleil d’entrer dans la maison, ce qui est très favorable en hiver mais peut entraîner une surchauffe en été.
Il est recommandé de prévoir des ouvertures sur les quatre côtés de la maison pour pouvoir bénéficier d’une ventilation pendant l’été et ne pas dépasser 25% de la surface habitable dans la zone vitrée.

La répartition des surfaces vitrées peut être considérée comme suit: 50% sud, 20% est, 20% ouest et 10% nord.

La protection solaire (diverses occultations telles que les stores extérieurs, les volets, les capuchons…) doit être conçue à partir de la conception pour éviter la surchauffe en été.

Les matériaux utilisés: L’isolation thermique haute performance garde la chaleur en hiver, mais maintient également la fraîcheur de l’été. Windows doit avoir une performance minimale de Uw <1,6 W / (m².k). Par exemple, double vitrage avec isolation renforcée: fenêtres de 4 mm dont une face est recouverte d’une couche de faible émissivité, séparées par une couche de gaz de 12 mm (parfois triple vitrage dans les zones de montagne et pour les façades orientées vers le nord), ainsi qu’un cadre isolant, également constitué de plusieurs couches (bois, aluminium, PVC) renforcées de mousses ou d’autres isolants. Une attention particulière sera accordée aux joints entre le cadre et le cadre lors de l’installation.

Le même soin sera apporté à la qualité (fabrication, matériaux, installation) des portes.

Un sceau parfait
L’un des grands changements entre RT2005 et RT2012 est l’introduction de valeurs limites pour les fuites d’air.

Qu’est-ce que l’étanchéité à l’air?

Ces fuites d’air dans une maison représentent une grande partie des pertes d’énergie. Dans les habitations, des fuites d’air peuvent se produire aux connexions entre les éléments (la jonction d’un châssis à un mur par exemple) ou les châssis de fenêtres coulissantes en verre ou aux prises (l’air peut passer par les gaines électriques). Les travaux d’isolation doivent être complétés par des mesures visant à améliorer l’étanchéité.

L’essai de porte de soufflante (ou test de porte de soufflante) consiste à mesurer l’infiltration d’air.Une machine équipée d’un ventilateur est placée sur la porte d’entrée de la maison ou du bâtiment.Cela mesure la quantité d’air entrant dans la maison. En utilisant une machine à fumée, il est facile de suivre les courants d’air et de détecter les fuites. La RT 2012 fixe un seuil de scellement. Lors de la construction d’un bâtiment, il est devenu obligatoire de mesurer l’étanchéité à la fin de la construction.

Ventilation à double flux avec récupération de chaleur sur l’air vicié
Il y a VMC single stream ou double stream. Si l’installation se contente d’évacuer l’air vicié, il s’agit d’une simple ventilation mécanique à débit régulé. Il comprend un seul réseau de conduits. Dans les salons, l’alimentation en air frais est assurée par des entrées d’air directement connectées à l’extérieur.

Avoir un système d’échange d’air efficace assure la qualité de l’air intérieur grâce à un apport suffisant d’air frais et évacuer la pollution atmosphérique sous forme d’odeur, d’humidité, de composants organiques volatils (COV) … quantité d’air frais pour augmenter le confort thermique et acoustique. De plus, il protège le bâtiment des dommages causés par l’humidité.

Un simple débit réglable en humidité VMC (ou ventilation mécanique contrôlée) s’adapte au besoin de renouvellement de l’air. Le débit de cet air augmente lorsque l’humidité augmente dans la maison et diminue lorsque les locaux sont vides, pour économiser de l’énergie. Les ouvertures et les fermetures des évents et des prises d’air sont entièrement automatisées.

Pour renouveler l’air dans toutes les pièces d’une maison, la chose la plus logique est de l’amener dans les salons secs, comme le salon, les chambres ou le bureau, et de le faire sortir des endroits où il y a une concentration. . l’humidité et les mauvaises odeurs, comme la cuisine, la salle de bain ou les toilettes.

La ventilation à double flux, avec récupération de l’air vicié, sera plus écologique car la chaleur de l’air évacué est récupérée au moyen d’un échangeur de chaleur avant d’être réintroduite dans le circuit (sans perte de chaleur).

L’utilisation des énergies renouvelables

L’énérgie thermique
Présentation: l’énergie solaire thermique est souvent utilisée pour fournir de l’eau sanitaire (ECS) partiellement ou totalement chaude, plus rarement pour assurer le chauffage de la maison. Cette pratique limite efficacement les émissions de gaz à effet de serre, raison pour laquelle ce système est fortement encouragé par de nombreux États et autorités locales via la fiscalité et les primes (primes écologiques, crédits d’impôt). Un chauffe-eau solaire couvre entre 40 et 80% des besoins en eau chaude d’une famille.

Exemple de fonctionnement du chauffe-eau solaire: les rayons du soleil, piégés par des capteurs thermiques, transmettent leur énergie à des absorbeurs métalliques, qui chauffent un réseau de tuyaux en cuivre dans lequel circule un fluide caloporteur. Cet échangeur de chaleur chauffe à son tour l’eau stockée dans un cumulus. Il existe trois types de panneaux solaires thermiques.

collecteurs plats non vitrés: l’eau circule dans un absorbeur généralement noir ouvert à l’air
capteurs de verre plat (les plus courants)
collecteurs à tubes sous vide, composés de capteurs solaires avec un collecteur de chaleur sur lequel sont fixés des tubes solaires à vide.
Les panneaux solaires sont installés dans le jardin, sur le toit ou sur les parasols, là où le soleil est le plus présent (c’est-à-dire de préférence dans le sud), avec une inclinaison optimale de 30 °. Selon le modèle, les capteurs doivent être superposés ou intégrés dans le toit. Pour la production d’eau chaude sanitaire uniquement, il faut 0,7 à 1,5 m2 de capteurs par habitant selon les régions, combiné à un stockage de 50 litres / m² de capteurs.

Coût de l’opération et retour sur investissement Il faudra une famille de 4 personnes de 3 800 à 5 800 euros d’investissement (capteurs, ballons, régulations, connexions), avec un retour sur investissement d’environ 10 ans.

Énergie solaire photovoltaïque

Présentation et fonctionnement

L’énergie solaire est disponible partout sur Terre et représente, théoriquement, 900 fois la demande mondiale en énergie. L’énergie solaire photovoltaïque est l’électricité produite en transformant une partie du rayonnement solaire au moyen d’une cellule photovoltaïque. Schématiquement, un photon de lumière incidente permet dans certaines circonstances de mettre en mouvement un électron, produisant ainsi un courant électrique.

La production d’électricité photovoltaïque repose donc sur un processus de conversion directe de la lumière en électricité, grâce aux matériaux dits « semi-conducteurs ». Deux technologies sont principalement utilisées aujourd’hui:

Panneaux de première génération utilisant le silicium. Ces panneaux représentent 85% du marché photovoltaïque mondial.
Une deuxième génération, appelée couches minces, s’est développée sur le marché. Ils sont plus efficaces mais aussi plus chers car ils utilisent des minéraux plus rares (indium et tellurure). Ils représentent 15% du marché mondial.
En 2008, l’Allemagne a accumulé 40% et le Japon 25% de l’énergie solaire photovoltaïque installée dans le monde.

25 m2 de modules peuvent produire en une année l’équivalent de la consommation électrique (hors chauffage, cuisson et eau chaude) d’une famille de 4 personnes, soit environ 2 500 kWh. Il est préférable d’orienter les modules vers le sud, si possible avec une inclinaison de 30 ° par rapport à l’horizontale.

Les panneaux solaires ont une durée de vie de 20 à plus de 30 ans et sont presque entièrement recyclables.

Limites et coûts

Les panneaux photovoltaïques les plus répandus, constitués de silicium cristallin, sont lourds, fragiles et difficiles à installer.
L’énergie électrique n’est pas « directement » stockable, c’est-à-dire sous sa forme primaire.
La technologie photovoltaïque est encore trop chère pour être pleinement compétitive avec les combustibles fossiles, son coût par kilowattheure est environ quatre fois plus élevé.

L’installation de panneaux solaires reste relativement coûteuse: selon le type de matériau utilisé, le coût d’installation d’une installation photovoltaïque couvrant une superficie de 10 m2 varie entre 5000 et 9000 euros. De plus, pour le solaire photovoltaïque, le prix de la connexion à EDF (Electricité France) est d’environ 18 000 euros pour 20 m2 connectés à EDF. L’enjeu de la recherche actuelle est d’améliorer les rendements et de réduire les coûts des cellules photovoltaïques.

D’ici 2020 (bâtiments à énergie positive, ce qui sera la norme, voir RT2020), les bâtiments seront nécessairement équipés de panneaux photovoltaïques.

Eolien domestique
L’énergie micro-éolienne (puissance inférieure à 1 kW) et les petites éoliennes (puissance comprise entre 1 et 20 kW) peuvent représenter, dans des régions adaptées (vents réguliers et fréquents), une alternative aux énergies fossiles. En fonction de la force et de la régularité du vent, une éolienne de 5 kW qui tourne 2000 heures par an à la puissance nominale peut produire l’équivalent de la consommation annuelle d’un ménage.

Fonctionnement: Une éolienne est composée d’un mât, d’un rotor ou d’une hélice à axe vertical ou horizontal, composé de plusieurs pales et d’un générateur qui convertit l’énergie mécanique en énergie électrique. L’énergie produite peut être utilisée sur site ou connectée au réseau et vendue à EDF.

Contraintes et coût: en dessous de 12m de hauteur, l’installation est libre de toute contrainte (sauf déclaration de travaux et sauf stipulation contraire dans le Plan Urbain Local). Pour un générateur de 50 kg et un rotor de 3 mètres, ce qui donne une puissance de 1 kW, il faut entre 3 000 et 5 000 euros, avec un retour sur investissement de 5 à 7 ans. Un crédit d’impôt est attribué au propriétaire qui entreprend la construction d’une éolienne, ainsi que diverses aides locales.

Géothermie et puits canadien
La géothermie caractérise la science des phénomènes thermiques internes de la Terre et l’exploitation de ces phénomènes naturels pour produire de la chaleur ou de l’électricité. Il se présente sous la forme d’une chaudière à vapeur, d’eau chaude ou de roche chaude. C’est une énergie renouvelable utilisée par plus de 70 pays.

Énergie géothermique dans le bâtiment: la chaleur est extraite du sol par des capteurs pouvant être enterrés verticalement, horizontalement ou placés dans des nappes d’eau:

Les capteurs horizontaux sont distribués et enterrés à faible profondeur (de 0,60 à 1,20 m), où la saumure ou le réfrigérant circule en circuit fermé de l’intérieur.

Sondes géothermiques verticales: elles sont installées dans un forage et scellées avec du ciment, où la saumure circule en circuit fermé. La profondeur peut atteindre plusieurs centaines de mètres, où la température du sol est stable tout au long de l’année.

Pompes à chaleur sur une nappe phréatique: elles captent la chaleur contenue dans les eaux souterraines (où la température de l’eau est constante entre 7 et 12 ° C), rivière ou lac, et nécessitent deux forages pouvant atteindre plusieurs dizaines ou centaines de mètres de profondeur.

Le puits canadien: également appelé puits provincial ou échangeur air-sol, le puits canadien utilise l’énergie géothermique. Il s’agit d’un système de ventilation naturelle qui consiste à faire passer une partie de l’air extérieur avant qu’il ne pénètre dans la maison, qui sera remplacé par des tuyaux installés dans le sol à une profondeur de un à deux mètres. Les dimensions du puits varient selon le terrain.

En hiver, le sol a une température supérieure à celle de l’extérieur, l’air traversant les tuyaux se réchauffe et rend la température de la maison plus constante. Inversement, le sol est plus froid que l’extérieur en été et l’air qui traverse les tuyaux rafraîchit la maison. Le puits canadien sera utilisé pour le chauffage et le refroidissement naturels.

Le puits canadien est couplé à une pompe à chaleur (PAC): ici utilisé dans le cadre thermique du bâtiment, il s’agit d’un dispositif thermodynamique qui transfère une quantité de chaleur d’un « émetteur » (qui fournit) à un  » « recevant » le support. Selon sa fonction, la pompe à chaleur peut être utilisée comme radiateur ou réfrigérateur. Ici, l’air sert de liquide de refroidissement (fluide chargé de transporter la chaleur entre plusieurs sources de température), tandis que le tube sert d’échangeur de chaleur tout en canalisant l’air du bâtiment.

Principe: Le puits canadien fonctionne selon le principe suivant:
L’air frais entre par la bouche d’entrée.
Cela se fait dans une conduite ou une prise d’air frais, qui doit être enfouie à au moins 1,5 mètre de profondeur, pour ne pas geler, et que la température moyenne mensuelle à cette profondeur varie selon les saisons. Le tube doit résister à la corrosion, étant en contact avec l’air et l’eau, écrasant, car il peut y avoir passage d’une machine de surface, et de légères déformations, pour accompagner un champ de mouvement sans se rompre.
L’air est ensuite évacué du condensat avant d’atterrir dans un échangeur de chaleur, où l’air vicié de la maison est conduit à l’extérieur, tandis que l’air frais le remplit.
Ce système, parfaitement écologique et économique en fonctionnement, est cependant assez coûteux en termes d’installation (pour compter environ 20 000 euros), ce qui empêche sa diffusion auprès d’un public plus large.

Une maison intelligente
Les maisons à faible consommation d’énergie utilisent souvent la domotique (mot dérivé de la contraction du mot latin « domus », home, et le mot automatique) car il permet d’optimiser la consommation d’énergie.

Qu’est-ce que la domotique?

C’est l’ensemble des techniques de l’électronique, de l’informatique et de la communication qui améliorent le confort et la sécurité de la maison (appartements, entreprises …). Il permet de gérer une partie des systèmes de la maison. Nous pouvons automatiser la gestion de l’énergie, le système de sécurité, le chauffage, l’éclairage …

Applications domotiques pour la maison

Gestion de l’énergie: chauffage (température homogène dans toute la maison), climatisation, ventilation …
La gestion des volets.
La gestion des appareils ménagers.
Gestion de l’éclairage.
Sécurité: alerte en cas d’intrusion, incendie, détection de fuite de gaz, inondation …
Communication: réception d’informations, contrôle à distance …
Programmation d’appareils électriques.

Comment ça marche ?
La domotique permet à tous les appareils de communiquer entre eux via le Wi-Fi, les ondes radio ou le réseau électrique. Nous pouvons centraliser tous les appareils électroniques sur un même support comme un ordinateur, un smartphone, une tablette ou un écran tactile relié au mur pour le contrôler.

Avenir
Le BEPOS ou bâtiment à énergie positive est un bâtiment qui produit plus d’énergie qu’il n’en consomme, d’où son nom. Il utilise donc des énergies renouvelables produites localement. D’ici 2020, ce bâtiment sera le modèle de l’habitat et les nouvelles normes de construction devront préciser les modalités et les contraintes de construction.

Lorsque nous essayons d’imaginer comment sera la maison de demain et comment elle consommera moins d’énergie, nous pouvons mentionner certains projets qui sont au stade de la recherche et de l’expérimentation, voire de l’amélioration:

l’utilisation de piles à combustible pour les chaudières. C’est une énergie propre et très rentable (de l’ordre de 90%) qui permet de produire de l’électricité par la production d’eau par oxydation de H2 et par la réduction de O2: 2H2 + O2 = 2H2O. Il produit également de la chaleur, qui est récupérée pour chauffer l’eau (sanitaire et chauffage). Malheureusement, il présente des inconvénients, notamment le coût, la durée de vie et le danger liés aux matériaux utilisés qui sont explosifs. Au Japon, près de 40 000 systèmes ont déjà été installés par des particuliers dans le cadre de la ferme ENE.

le Smart Grid également connu sous le nom de « smart grid ». Il vise à ajuster en temps réel la production et la distribution de l’électricité en fonction de la consommation. Il permet à une maison de gérer les heures de « pointe » où l’électricité coûte le plus cher via un compteur intelligent. Il permet également d’optimiser les performances de l’installation, d’éviter de devoir régulièrement construire de nouvelles lignes, de minimiser les pertes en ligne et de pouvoir distribuer l’électricité au meilleur prix possible. Il est également utile à l’échelle d’un quartier, l’énergie produite par un particulier peut être utilisée à proximité par un voisin.

le couplage habitat / transport, expérimenté sur le site INES du Bourget (collaboration entre le CEA, l’INES et Toyota, avec le soutien de l’ADEME), les terminaux alimentés en énergie solaire photovoltaïque rechargent les véhicules des batteries de manière optimisée .

la préfabrication est de plus en plus utilisée dans le domaine de la construction. Elle consiste à préparer un ensemble de matériaux (exemple: un mur entier, un plancher), ce qui permet de réduire le nombre de personnes sur un chantier, de réduire la durée de la construction et donc les coûts. Les bâtiments à faible consommation d’énergie sont directement concernés par ce développement.

Le stockage solaire inter-saisonnier: le PROSSIS (méthode de stockage Solar Inter-Saisonnier) a été expérimenté entre 2007 et 2012 par les universités CNRS Savoie, Lyon, Grenoble, CEA-INES et CIAT. C’est en été que les panneaux solaires fournissent le plus d’énergie et que nous en avons le moins besoin. Le procédé consiste donc à stocker l’énergie produite en été: les réactifs sont séparés par un processus endothermique en été, puis stockés à température ambiante, puis les réactifs sont mélangés en hiver par un procédé exothermique. C’est un processus d’absorption de LiBr / H2O qui a été testé.