Habitat bioclimatique, isolation et rénovation énergétique

Il s'agit d'une ébauche, non terminée, je complète plus tard

Habitat bioclimatique, qu'est ce que c'est ?

Il s'agit de concevoir ou rénover son habitation en utilisant plusieurs concepts simples pour diminuer le plus possible sa consommation énergétique mais également son impact sur l'environnement.
Pour cela, on agit sur plusieurs leviers qui sont notamment l'isolation (y compris inertie thermique), l'orientation (et apports solaires), la perméabilité à l'air (ou ventilation). On peut aller un peu plus loin en poussant également sur l'eau (à la fois récupération d'eau de pluie et eau chaude solaire) ou même la production d'électricité.
Pour ceux qui veulent plus de détails sur la définition, on peut en trouver ici notamment.

Pour se donner un exemple de ce qu'il est possible de faire, on arrive à faire des maisons passives (aucune source de chauffage permanent, uniquement du chauffage d'appoint) jusque 1200 m d'altitude dans les alpes.

Dans les grandes lignes, le facteur majeur est d'utiliser une très bonne isolation car la calorie de chauffage la moins cher est celle qu'on utilise pas ! Les deux autres facteurs essentiels sont la perméabilité à l'air et l'inertie. En effet, une très bonne isolation ne sert à rien si des courants d'air balayent l'habitation pour envoyer les précieuses calories dehors.
Il y a d'ailleurs une norme pour les maisons BBC (bâtiment basse consommation) et celles ci doivent avoir une surface d'échange avec l'extérieur de maximum 0.6 m3 d'air par m² de facade et par heure sous une dépression de 4 pascals.
Pour une maison BBC de 120 m² classique, ça correspond à une ouverture de la taille d'un ballon de foot. C'est à dire que toutes les fuites d'air de la maison représente un trou de cette dimension.
Une maison standard typique années 80 ou antérieur est plutôt vers 2 à 4 ce qui correspond à un trou d'1 m² ou 2, donc c'est comme si une fenêtre d'1 m par 2 était en permanence ouverte.
Nous reviendrons en détail sur la perméabilité à l'air plus loin.
Et enfin l'inertie thermique, qui est la capacité d'un matériau à stocker des calories pour la restituer ensuite. C'est primordial d'avoir une bonne inertie thermique dans une maison, car c'est elle qui lissera la température entre les apports brutaux (feu de cheminée, apports solaires) et les chutes rapides (coup de froid nocturne). Une bonne inertie thermique est capable de maintenir une température confortable dans une maison pendant plusieurs jours après l'arrêt du chauffage (exemple : ma maison perd 1°C par jour s'il fait moins de 5°C dehors et sans chauffage).


Principe d'isolation, comment fonctionne un isolant et comment le choisir

En premier lieu, il faut s'avoir qu'il y a 2 grands types d'isolants : les isolants par réflexion et les isolants par conduction.
Les isolants réflectifs fonctionnent comme un miroir pour les infrarouges en renvoient les calories vers leur source d'émission. C'est par exemple la couverture de survie, le revêtement mylar sur les satellites ou encore les fameux isolants minces. Pour faire court, l'isolation réflective marche très bien ... dans l'espace, sous vide, mais très mal sur le plancher des vaches (ou pendant une brève période pour la couverture de survie).
L'air en mouvement est un bien plus grand facteur de déplacement des calories que la seule réflexion, il faut donc considérer les isolants minces comme une supercherie et passer son chemin.
Parfois on peut leur trouver un intérêt comme membrane d'étanchéité à l'air ou comme un bon moyen de renvoyer les infrarouges d'une surface chaude en été et participer au confort d'été, mais d'autres solutions avec les mêmes performances sur ces applications existent pour moins cher.
Il reste donc les isolants par conduction qui regroupent toutes les laines minérales (verre, roche), synthétiques (ouate de cellulose) et naturelle (bois, mouton), mais aussi les mousses de polyuréthane ou polystyrène, ...
Ils utilisent tous le même principe physique : emprisonner de petites quantité d'air pour le rendre immobile car le meilleur isolant est l'air immobile.

La définition d'un isolant indique qu'il s'agit d'un matériau qui s'oppose à la conduction de chaleur. Il s'agira donc d'un matériau avec la plus basse conductivité thermique possible. La conductivité thermique est appelée le lambda ou , et on retrouve aussi son inverse rapporté à l'épaisseur (épaisseur/lambda = R qui est la résistance thermique surfacique)
https://fr.wikipedia.org/wiki/Conductivité_thermique
https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9sistance_thermique_de_conduction

Donc le lambda d'un isolant indiquera les performances du matériau sans tenir compte de son épaisseur, tandis que le R indiquera la performance réelle du produit qu'on achète (son lambda rapporté à l'épaisseur). la même laine de verre en 20 cm d'épaisseur aura donc un "R" double à celle en 10 cm d'épaisseur.
Donc pour résumer, plus le lambda est petit, plus le matériau est isolant. 
Plus le R est élevé, et plus le produit est performant
A l'inverse, un matériau avec un lambda élevé sera un bon conducteur thermique et servira dans les systèmes de refroidissement (cuivre, aluminium, ...)
Astuce : on se donne une très bonne idée de la performance d'un matériau en posant sa main dessus ! S'il y a un fort transfert de chaleur entre la main et le matériau, c'est que le matériau a une forte conductivité thermique et donc il parait froid (métal, pierre, béton, ...).
A l'inverse un bon matériau isolant transférera peu de chaleur entre la main et l'objet, il paraîtra chaud (laine, vêtement chaud, ...).

Dans les produits accessibles à tout le monde, le matériau ayant le meilleur lambda est le polyuréthane (noté PU par la suite). Juste derrière on retrouve le polystyrène (noté PS par la suite), puis la laine de verre et la laine de roche (le tout dans un mouchoir de poche).

Mais il ne faut surtout pas s'arrêter à la seule caractéristique lambda ou "R" pour choisir un isolant, bien d'autres facteurs entrent en compte.
Notamment sa résistance à l'humidité, sa perméabilité à l'air, sa facilité de mise en place, sa dégradation au cours du temps, son inertie, son déphasage thermique.

Résistance à l'humidité : c'est la capacité d'un matériau a conserver ses propriétés isolantes s'il est mouillé.
par exemple le PU, le PS et la laine de roche conservent quasiment toutes leurs capacités s'ils sont mouillés.
La laine de verre à l'inverse perd 80% (!) de son pouvoir isolant si elle est mouillée.

Perméabilité à l'air : Nous verrons plus loin que la perméabilité à l'air est au moins aussi importante que l'isolation. Donc si le matériau est étanche à l'air ou dispose d'un parevapeur (papier kraft pour les laines souvent) ça peut être un plus si la technique de pose en tiens compte (scotch sur les jointures, pas de trou, ...)

La facilité de mise en place : c'est un critère très subjectif mais néanmoins essentiel ! Certains isolants ont plein d'atouts mais sont tellement compliqués à correctement poser qu'ils perdent de l'intéret. En effet, comme nous le verrons plus loin, le moindre espace ou la moindre fissure dans le matériau fait littéralement écrouler la performance du mur terminé (ponts thermiques).
Par exemple les plaques de mousses PU ou PS, même avec des bords rainurés / bouvetés, les jonctions parfaites sont très difficiles à obtenir (support pas parfaitement plan, cassure des rainures ou bords abîmés lors du transport et de la pose, ...).
Autre exemple commun : les briques de terre cuite creuses dont la pose demande tellement de minutie qu'elle est quasiment irréalisable sur chantier et on se retrouve avec des briques abimés réparés au ciment, et se retrouve absolument plus isolantes. 

La dégradation au cours du temps est aussi un facteur a prendre en compte. Par exemple la laine de verre a la facheuse tendance à se tasser avec le temps, ou la paille qui se retrouve facilement colonisée par les insectes et les rongeurs si rien n'a été prévu pour les empêcher d'accéder à la couche d'isolant.

Comme on l'a vu plus haut, l'inertie est souvent confiée à des matériaux lourds (béton, pierre, briques) mais l'isolant peu aussi participer.
Certains isolants ont une bonne inertie (fibres de cellulose, laine de roche, laine de bois), d'autres quasiment aucune (laine de verre, mousses PU et PS, ...)

le déphasage thermique est une notion aussi importante que mal connue !
C'est la durée qu'il faut pour que la chaleur "traverse" une couche d'isolant. Si on chauffe un côté d'une plaque d'isolant, combien de temps met la chaleur à traverser.
Cette propriété est très importante pour le confort d'été. Car si l'isolation est très importante pour conserver la chaleur l'hiver, il est tout aussi important de ne pas transformer sa maison en sauna l'été. Or c'est par exemple typiquement le cas des maisons isolés à la laine de verre, qui est un matériau bon marché et performant, mais qui a un très très mauvais déphasage thermique (3 h pour 20 cm) 
Idéalement il faut que cette valeur soit de 12h environ, ainsi les fortes chaleurs du pic de midi (solaire donc 14h) l'été n'arriveront dans la maison que 12h plus tard, en pleine nuit, quand il fait le plus frais.

Différences entre isolation intérieure et extérieure

Vous avez déjà probablement entendu parlé d'isolation par l'intérieur (ou ITI : Isolation Thermique Intérieure) ou par l'extérieur (ou ITE : Isolation thermique Extérieure).
Il s'agit tout simplement de savoir ou on place d'isolant : soit sur la face intérieure du mur de la maison, soit sur la face extérieure.
L'ITI était jusqu'à présent la seule forme de pose d'isolation en France, avec une utilisation ultra marginale de l'ITE. Aujourd'hui les choses changent et on voit de plus en plus d'ITE car elle est bien plus efficace que l'ITI.
En effet, l'ITI provoque forcément de nombreux trous dans l'isolation au niveau des planchers et des murs de refend, que l'on appelle des ponts thermiques. Or, la continuité d'une surface d'isolant est primordiale pour garantir son efficacité. Avec 10% de "trous", la performance du mur complet est divisée par 2 !
Pour s'en rendre compte, rappelez vous quand vous vous baladez dehors par grand froid et qu'un vêtement est mal positionné et laisse un petit bout de votre peau à l'air libre : vous le sentez tout de suite, les calories profitent de ce maigre passage pour s'enfuir à toute vitesse.
Autre gros avantage de l'ITE : elle permet d'utiliser les murs comme inertie thermique, car ils se retrouvent dans le volume chauffé. Ils joueront donc le rôle de tampon thermique et apporteront aussi de la fraîcheur en été.
Donc il faudra autant que faire se peut privilégier la pose par l'extérieur, ou ITE. Si l'ITI est la seule option possible, il faudra veiller à diminuer autant que possible les ponts thermiques.
J'insiste vraiment sur l'utilisation de l'ITE qui est à privilégier, même si on laisse souvent cette technique de côté pour des raisons esthétiques.
On a coutume de dire qu'1 cm d'ITE sera aussi efficace que 2 cm en ITI.

Étanchéité à l'air et ventilation

Comme on l'a vu, l'étanchéité à l'air est aussi importante que l'isolation. En effet, il est inutile de mettre une grosse épaisseur isolante si un courant d'air (aussi bien à travers l'isolant qu'ailleurs) évacue les calories.
Pour cela, il faut que les murs, les planchers et la toiture soient étanches soit dans leur conception, soit par ajout d'une membrane étanche. Il faut aussi assurer la jonction étanche entre ces différentes parties.
idéalement, il faudrait qu'on puisse retourner la maison et la placer dans l'eau pour la faire flotter.
Bien évidemment, il faudra quand même renouveler l'air intérieur pour éviter l'accumulation de CO2, mais aussi d'humidité et même de COV. Seulement cette ventilation sera maîtrisée et contrôlée grâce à une VMC (ventilation mécanique contrôlée), ou mieux encore, une VMC à double flux, qui assure le renouvellement de l'air tout en gardant un maximum de calories dans la maison. On commence aussi à voir des systèmes où le renouvellement de l'air est assuré par des petites ouvertures (grilles) savamment disposées et parfois même électro-pilotés en utilisant l'effet cheminée, donc en se passant de ventilateur.
Dans tous les cas, le principe est toujours le même : la maison est étanche à l'air et on renouvelle l'air de manière contrôlé plutôt que complètement anarchique.
Pour combattre les idées reçues, un mur de briques ou un mur de parpaings ne sont pas étanches à l'air ! j'ai vu de mes yeux une maison parpaing / briques mise sous (légère) surpression avec un fumigène à l'intérieur, on voyait la fumée sortir des interstices des briques et des parpaings. Pour rendre étanche une telle surface, un simple gobetis de ciment suffit amplement. Sinon il existe des membranes d'étanchéités avec des règles de poses très strictes. J'ai personnellement utilisé de l'Intello +
Il faudra faire très attention à être étanche à l'air, mais pas à la vapeur d'eau ! Il faut laisser les murs respirer leur humidité sous peine de dégâts à long terme. Il n'y a pas de solution générique, juste du bon sens et un peu de lecture.
 
Pour détailler un peu plus la VMC double flux : il s'agit d'un gros caisson avec 2 circuits d'air. Un circuit sortant qui aspire l'air des pièces humides pour l'envoyer dehors (partie identique à une VMC standard) mais aussi d'un circuit d'air entrant refoulant dans les pièces à vivre qui est réchauffé via un échangeur par l'air sortant. On évite ainsi de chauffer les oiseaux en conservant les calories dans la maison. Le rendement réel de ces VMC oscille entre 50 et 80%, et elles coûtent cher (plusieurs milliers d'euros). Dans la pratique, elles ne sont réellement rentables que dans les maisons vraiment étanches et bien isolées, et dans ce cas elles descendent la facture de chauffage de 20%. Par contre poser une VMC double flux dans une maison sans autre rénovation énergétique n'a quasiment aucun intérêt.

Dans la partie ventilation, on peut aussi parler du puits canadien, qui est une technique très simple et rustique pour réchauffer l'air entrant en hiver, et le rafraîchir en été. Si vous avez un grand terrain et une maison bien étanche à l'air (avec ou sans double flux), le puits canadien vous fera encore économiser un peu. Mais encore une fois, ce type de système sans autre rénovation énergétique ne servira à rien.
Je ne détaille pas plus que ça pour le moment le puits canadien, beaucoup de sites le font déjà.



Il s'agit d'une ébauche, non terminée, je complète plus tard 

Je réserve pour la suite

Super; je rénove pour le moment ma maison. Tes explications sont claires j’attends la suite avec impatience :-)

J'ai étoffé un peu, mais c'est toujours pas complet, il y a tant à dire sur le sujet  
J'avancerai petit à petit au fur et a mesure de mes dispos
Si vous avez des parties que vous voulez que j'aborde en priorité ou que je détaille, n'hésitez pas à le demander

tres clair, merci.
a l'epoque ou je comptais construire, je ml'etais interressé au puit canadien ( ou provencal..).
un des probleme rencontré avec ce systeme est le radon.
https://www.le-projet-olduvai.com/t5818-se-proteger-du-radon?highlight=radon.

Si ton puits canadien / provençal est réalisé en tuyaux PVC, il n'y a aucune raison que le radon le contamine (le PVC est étanche aussi bien à l'eau qu'aux gaz).
Ça pourrait être le cas avec des tuyaux en grès, mais c'est tellement cher et compliqué à poser que plus personne n'en utilise

Voici juste un exemple de maison totalement passive dans la Creuse 
https://www.francetvinfo.fr/monde/environnement/video-on-a-teste-une-maison-100-autonome-et-qui-consomme-tres-peu-d-energie_2688140.html

Le prix de 500000 euros me semble surestimé, et surtout parce que c'est un prototype et qu'aller chercher les derniers pourcents d'efficacité et d'autonomie est très couteux.
Le surcoût de construire bien isolé est insignifiant, l'isolant ne coûte pas cher.
Chez moi j'ai posé 120 m3 d'isolants (oui oui, pas d'erreur) pour un surcoût inférieur au prix d'une berline, amorti en moins de 5 ans.

Tiens c'est bizarre, je voulais éditer mon premier post et je ne peux plus, le bouton a disparu ? Messieurs les modos, avez vous une explication ?

Jeff01 a écrit:Tiens c'est bizarre, je voulais éditer mon premier post et je ne peux plus, le bouton a disparu ? Messieurs les modos, avez vous une explication ?

...il y a un délai de temps pour éditer après c'est

Salut,
je viens de vérifier, il y a un délai d'édition de 24h pour chaque message. De mémoire on avait activé ceci pour éviter à des membres de détruire la structure des topics dans lesquels ils participent (par ex quand ça part en flamewar) et pour le cadre de la modération; le tout en considérant que 24h était suffisant aux membres pour corriger/éditer un post.

Les modos ont cependant le droit d'éditer à ta place pour apporter les corrections; il faut s'en rapprocher.
Sinon, vu que cela se comporte correctement sur le forum, on peut envisager d'étendre cette limite d'édition.

Au choix

N'étant pas habitué à cette limitation, je pensais retravailler le sujet au fur et a mesure plutôt que de préparer en hors ligne et tout publier d'un coup, mais s'il faut que je change de méthodo, c'est pas bien grave.
Sinon, porter le délai à 1 mois par exemple devrait être un bon compromis ?

magnifique article bien fouillé merci jeff01