50 quilles aux waters

Vous n’avez pas les moyens d’acheter une maison BBC ou passive, tout juste un pécule suffisant pour une rénovation d’une petite maison défraîchie ? Dès lors, vous vous dites que vous êtes un méchant pollueur ?!

Pas de panique et avant de nous faire une dépression, voyons ensemble si vous méritez d’être aussi mal jugé !

En 2011, la famille Dupont a acheté un pavillon de 150 m² en périphérie d’une grande ville. Ils ont fait appel à un architecte qui leur a livré une maison certifiée BBC.

La même année, la famille Durand a fait l’acquisition une bâtisse (100 m²) plus que centenaire, toute de moellons, situé en zone rurale, mais pour un coût inférieur à celle des Dupont de 25% tout de même. Bon, en revanche, l’étiquette DPE annonce une catégorie F.

Lorsque, l’hiver dernier, M. Dupont est venu raconter à Gaston, le papi des Durand, non sans une certaine fierté, qu’ils avaient fait l’achat d’une maison presque passive, le vieux monsieur n’y a pas compris grand chose :

« — Vous voyez, Gaston, dans notre maison, on a beau être peu nombreux, notre chaleur est suffisante pour chauffer toute la maison.
— …
— Du coup, on consomme moins de 50 kilowatts-heures chaque année !
— Bah… nous, quand j’étais jeune, on était nombreux dans la maison mais on chauffait pas alors… pis, on mettait pas les quilles aux waters, d’ailleurs on avait pas de vater. »

Veuillez m’excuser pour le jeu de mots laid… Remarquez en revanche, le bon sens de M. Gaston Durand : alors qu’aujourd’hui, chaque personne consomme peu par mètre carré mais jouit de beaucoup de surface, hier on consommait beaucoup pour moins de mètres carrés et … avant-hier on consommait peu pour encore moins de mètres carrés ! knockout myopera smiley

surface à vivre et efficacité énergétique

Revenons à nos 2 bâtiments, les foyers respectifs des Durand et Dupont.

La maison des Dupont est une maison parallélipipédique (j’ai bon ? confused myopera smiley) en brique, isolée avec 15 cm de polystyrène dans les murs et 40 cm de laine de verre dans les combles. L’ensemble des murs est doublé de placo-plâtres recouverts de toile de verre (miam ! chefb myopera smiley). Chaque façade est ouverte sur 25% de sa surface et équipée de menuiseries double-vitrage PVC, performantes bien sûr. Au final, la consommation de chauffage est de 25 kWh/m²/an.

La maison des Durand est de même forme mais plus petite et ne bénéficie d’aucun de ces matériaux si ce n’est quelque isolation en toiture. Elle est moins ouverte sur l’extérieur (20% des façades). Sa consommation de chauffage est de 200 kWh/m²/an, le DPE ayant surestimé la consommation réelle de ce bâti très ancien.

Cette dernière maison ne peut guère faire concurrence à la première et c’est évident quand on regarde les consommations cumulées de chauffage : ce que la maison des Durand aura consommé dans 40 ans est équivalent à ce que la maison des Dupont aura consommé… en 2 223 !

Mais les Durand ont l’espoir de faire quelques travaux conséquents, avant 2015, en isolant leur maison tout autant que celle des Dupont. Une telle intervention divisera par 4 leurs consommations de chauffage et infléchira la courbe précédente, réduisant à 30 ans l’écart de temps de consommation des deux maisons. Nul doute, rénover, ça marche !

Cependant, raisonner ainsi, c’est ignorer un paramètre essentiel : les Durand n’ont pas fait construire leur maison, elle existait avant eux, pas celle des Dupont.

Pour faire sortir de terre la maison des Dupont, il a fallu fabriquer et mettre en œuvre des matériaux, et cela a coûté de l’énergie, dite grise pour caractériser son aspect caché. Alors, oui, bien sûr, cette énergie-là ce n’est pas celui qui l’utilise qui la paye forcément mais, au final, son coût est à la charge de tous !

Les Durand n’ont eu à faire appel qu’aux matériaux de rénovation, qu’ils ont pris soin de choisir : laine de chanvre, ouate de cellulose, terre et bois. L’énergie grise qui a servi au gros œuvre de leur bâti n’est pas attribuable à leur seule personne, et, qui plus est, elle est très faible puisque la maison est faite des matériaux issus du terrain qui l’entoure (pierre et terre).

Ces énergies grises représentent tout de même l’équivalent de 17 années de consommation conventionnelle BBC (fixée à 50 kWh/m²/an) pour la maison Dupont, et seulement 8 années pour la maison Durand. Finalement, la maison des Dupont ne sera BBC que dans 17 ans, quand elle aura amortit sa construction cry myopera smiley

Et puis, figurez-vous que l’énergie économisée, entre les deux projets, pourraient nourrir les deux familles pendant 200 mois (soit 17 ans, encore) ! 363 114 pizzas margherita …

Maintenant que nous avons intégré cette externalité, regardons ce que deviennent les courbes comparatives précédentes :

Voilà qui change tout !

Le bâtiment des Dupont, alourdi de sa charge grise, ne commence plus la course en tête, il ne la reprend d’ailleurs qu’en 2035 soit dans plus d’une une vingtaine d’années ! Sans même rénover leur maison, le bâtiment des Durand restera moins impactant sur l’environnement jusqu’en 2018.

Nous pourrions ramener tout cela en kWh/m², mais ce serait évidemment handicaper la maison la plus petite et favoriser celle des occupants les plus aisés. Est-ce bien juste ?

Intéressons-nous, plutôt, à ramener ces dépenses énergétiques au nombre de personnes. Souvenez-vous, nous vous avions laissé imaginer un scénario catastrophe où la fiscalité se mêlerait de consommations énergétiques (mobilité, logement, alimentation), et dans lequel nous aurions un décompte si ce n’est des personnes, en tout cas des parts fiscales liées.

La famille Dupont est un couple avec un enfant unique, la famille Durand également, mais elle héberge aussi papi Gaston !

Le résultat est très intéressant. La famille Durand maintient une dépense énergétique par personne constamment plus faible que celle de la famille Dupont grâce à 3 facteurs-clefs que sont la taille plus réduite de leur maison, le plus fort taux d’occupation et la rénovation efficace basée sur des matériaux bio-sourcés.

Finalement, ce conte a une morale en 4 actes, une par comparaison temporelle happy myopera smiley :
– la construction basse ou très-basse-énergie fait montre d’une efficacité indubitable. Ne pas s’engager sur cette voie aujourd’hui serait idiot,
– les rénovations – du même type ! – sont indispensables pour éviter d’avoir un parc immobilier à deux vitesses,
– limiter les matériaux à forte énergie grise, privilégier les matériaux biosourcés, dans les bâtiments à rénover, permet de réduire l’écart avec le neuf, surtout si on n’a pas eu une telle démarche dans le neuf,
Quel que soit le projet, limiter l’énergie grise est avantageux, de toute façon, puisque c’est conserver du capital pour produire autre chose !
– les kWh/m²/an sont un indicateur comme les autres dont la vocation est d’amener les bâtiments vers la plus grande sobriété énergétique mais ils ne doivent amener aucune culpabilité, d’autant plus qu’il ne rendent pas compte de facteurs améliorant très notablement la performance absolue (« moins de m² » = limitation des surfaces artificialisées, « moins de m² superflus » = mutualisation des moyens, ce qui est l’inverse de ce qu’on constate [en]).

Voilà, j’espère que papi Gaston aura maintenant plus d’arguments à opposer à son voisin yes myopera smiley

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Q4uelques remarques sur l’étan50chéité à l’air des bâtiments

Q4uelques remarques sur l’étan50chéité à l’air des bâtiments

Précédemment, je m’étais permis un petit billet critique sur la RT2012. Quoique cela n’en soit pas l’objectif, celui-ci risque de souligner encore quelques uns des défauts de cette réglementation thermique pas tout à fait terminée mais déjà à appliquer.

En hiver, un bâtiment se refroidit, et c’est bien d’ailleurs pour cela qu’on le chauffe : pour éviter qu’il ne devienne trop froid. Il n’y a finalement que 2 voies de refroidissement : les parois et l’air. Passons sur le cas des parois, intéressons-nous à l’air.

Pour assurer la survie de ces occupants, un bâtiment « respire ». À tout moment, on veille à évacuer l’air vicié et à faire entrer de l’air « neuf », de l' »air frais ». Frais, voilà le souci. L’air qui pénètre à l’intérieur du bâtiment est généralement plus frais que l’ambiance intérieure, il tend donc à refroidir l’ambiance intérieure.

Cet air « frais » peut entrer dans le bâtiment soit de façon contrôlé (on veut s’assurer de la quantité et de la qualité) soit par l’intermédiaire d’infiltrations parasites.

Si on prend le cas d’une maison récente, l’air contrôlé provient des bouches, généralement positionnées sur les menuiseries, pour être ensuite évacué par la VMC des pièces humides. Dès lors, il se crée en permanence un appel d’air par dépression qui assure le renouvellement hygiénique de ce gaz indispensable à la vie.

Mais d’où viennent les infiltrations ? D’un peu partout à travers l’enveloppe de votre bâtiment. À la façon d’une chambre à air percée, cela fuit de toutes parts et de l’air échappant à votre contrôle pénètre ou s’enfuit de votre maison.

Est-ce grave docteur ? Hé bien, c’est ennuyeux sur au moins deux points :

  • ces infiltrations refroidissent le bâtiment (ou le réchauffent en été), parfois même, elles le refroidissent tout autant voire plus que la ventilation contrôlée. C’est fâcheux parce que cela revient à boucher la bonde de la baignoire et à ce que, malgré tout, le niveau du bain continue de baisser de façon rapide irked myopera smiley
  • de l’air incontrôlé c’est aussi de l’air qui emprunte des chemins inconnus pour nous rejoindre. Et donc qui passe parfois par des zones qui ne sont pas sanitairement neutres faint myopera smiley Moundié, qué fouchtra la bagasse !

Dès lors, on a compris, il y a une dizaine d’années, que contrôler l’étanchéité était un préalable incontournable au contrôle de la ventilation.

Une norme européenne (EN13829) a été établie qui consiste à mesurer le volume d’infiltrations parasites dans des conditions données. Pour cela, on insuffle (ou on aspire) tout bêtement de l’air dans un bâtiment sous une pression de 50 Pa (force 5 Beaufort, hissez les voiles !) et on mesure combien d’air parvient à s’échapper alors que l’on a bouché tous les système de renouvellement contrôlé.

La mesure de ce débit est ramenée au volume protégé du bâti, elle s’exprime en vol/h (ou h-1 en unités SI strictes) via l’indice d’étanchéité n50.

Quelques années après la création de cette norme, la France applique la RT2005 et décide, elle aussi, de s’intéresser à l’étanchéité à l’air. Bien sûr, fierté gauloise oblige, on invente notre propre indicateur d’étanchéité, le I4, pour Inétanchéité sous 4 Pa. Quelques années plus tard, on le renommera Q4Pa-surf, sans modifier quoique ce soit à sa définition. Rien d’étonnant au choix de ce nouveau nom, en mécanique des fluides on aime bien associer débits et des « Q » ! (jeux de mots ?!)

Comment procède-t-on pour mesurer la valeur de cet indicateur franco-français. C’est tout bête, on insuffle ou aspire de l’air sous une pression de 4 Pa…. knight myopera smiley tsss tsss tsss halte-là l’ami ! Il est impossible d’appliquer une différence de pression aussi faible entre l’intérieur et l’extérieur du bâtiment. Rendez-vous compte, 4 Pa, c’est à peine assez pour faire trembler la toile de l’araignée et être perçu sur le visage.

Si vous craignez pour vos oreilles, faisons un petit travail d’imagination. Il fait beau dehors et votre baromètre indique 1014 hPa. Je mets en dépression le bâtiment de 50 Pa, le baromètre chute à 1013,5 hPa ce qui équivaut à s’élever de … moins de 5 m ! Avec 4 Pa de dépression, je ne suis pas sûr que le baromètre puisse vous afficher 1013,96 hPa et ne se contente pas de rester à 1014 hPa (et une élévation équivalente à un saut de puce :bug:). On est loin des 960 hPa de la tempête de 1999 whistle myopera smiley

Voilà le premier souci de l’indicateur d’étanchéité du pays du fromage : impossible de faire une mesure directe, il faut extrapoler à partir d’un panel de mesures dont l’une d’elle correspondant, déjà, à n50.

On réalise donc des mesures sous différentes dépressions (ou surpression). Lorsqu’on atteint 50 Pa, on obtient déjà la valeur n50, mais il faut accumuler suffisamment de points pour être à même de définir, de façon tendancielle, la valeur de Q4Pa-surf, utilisé dans nos réglementations thermiques millésime 2005 et 2012 maintenant.

extrapolation_Q4

Reprenons le graphique ci-dessus. J’effectue une première mesure sous 55 Pa de dépression et je relève un débit d’infiltrations de 520 m³/h. La seconde mesure me donne instantanément la valeur de n50 : le débit constaté est de 475 m³/h, mon volume protégé de 540 m³, cela me donne donc n50 = 475 /540 = 0,88 vol/h. Hop, c’est réglé pour celui-ci (cf. point rouge).

trimble_tx5_3d_laser_scannerNotons qu’avec un scanner 3D, on n’a même pas à calculer le volume protégé, on le mesure de la même manière que les débits. Mesurer plutôt que calculer, c’est un gain de temps bien sûr mais la plupart du temps de précision également !

Si l’on ramenait l’ensemble des fuites à un trou circulaire unique, ce dernier aurait un diamètre de 8cm. Ce même bâtiment avec une étanchéité réglementaire aurait un trou équivalent d’un diamètre de 25 cm.

Si mon bâtiment doit répondre d’une exigence selon la RT20xx, alors il me faut cumuler d’autres mesures pour ensuite tracer une courbe de tendance et en déduire le point d’intersection (trait horizontal magenta) avec l’axe X = 4 Pa. À partir du débit extapôlé, je divise par la somme de mes surfaces déperditives et j’obtiens Q4Pa-surf. C’est un peu plus long, évidemment, mais c’est aussi un beau nid à erreurs et je voudrais vous montrer pourquoi.bomb myopera smiley.

Exigence de la EN 13829 :
« Il y a lieu d’inclure dans le calcul les incertitudes de toutes les grandeurs utilisées pour le résultat final ».Comme l’incertitude globale n’a pas d’influence sur le respect des valeurs limites, on peut la calculer avec une méthode de calcul très simplifiée. L’incertitude globale (ou erreur h) sur les grandeurs obtenues, n50, q50, w50 se compose de l’erreur de mesure du débit sous 50 Pascals V50 (erreur f) et de l’erreur engendrée par le calcul de la valeur de référence (erreur g). Pour le calcul séparé des erreurs f et h on peut utiliser les formules suivantes :f=\sqrt{a^2+b^2+c^2+e^2+d^2}h=\sqrt{f^2+g^2}a [%] : Erreur sur la mesure de débit selon mesure du fabricant. Plage d’erreur : a = 4% à 7%.
b [%] : Erreur sur l’estimation du niveau de pression dans le bâtiment. Plage d’erreur : b = 1 à 5 % (par exemple b = 1 % pour des appareils de mesure électronique, b = 3 % pour des appareils analogiques).
c [%] : Erreur due à l’influence du vent. Cf. Tableau Annexe 4. Plage d’erreur : c = 0% avec absence de vent, c = 3 % par exemple par vent faible (plus de valeurs en Annexe 4).
d [%] : Erreur en raison de la pression barométrique du lieu. Plage d’erreur : d = 2 % si l’on donne la pression barométrique et absolue, d = 5% si l’on donne les conditions standards.
e [%] : Erreur en raison de l’absence de valeur moyenne. Plage d’erreur : e = 0% si on applique la moyenne des mesures en pression et en dépression. e = 7% si une seule mesure a été faite.
g [%] : Erreur sur le calcul de la surface ou le volume de référence. Cette erreur se compose de la marge tolérée entre les plans et la réalité ainsi que des doutes sur la bonne prise en compte des surfaces et des volumes. Plage d’erreur : g = 3% si estimation précise de  la dimension de référence, g = 6% si contrôle de la dimension de référence par échantillonnage, g = 12 % pour une évaluation du volume intérieur à partir du volume brut.

Tout part d’un fait tout simple : aucune mesure physique n’est parfaite, elle est toujours entachée d’erreur ! Reprenons le graphique précédent mais, pour que cela soit plus pédagogique, avec seulement 2 points et une erreur sur chacun de 3% sur la mesure des débits.

extrapolation_Q4_erreur3%Alors que précédemment, nous obtenions le débit sous 4Pa avec la précision d’un laser chirurgical, ici le faisceau s’élargit et perd en précision : le débit des infiltrations se situe quelque part entre 50 et 100 m³/h. left myopera smiley

À supposer également une erreur de 3% sur la mesure des surfaces déperditives et voilà que je peux estimer l’étanchéité à l’air de mon bâtiment Q4Pa-surf = 0,19 ± 0,06 m³/h/m².right myopera smiley

Un peu comme si je vous disais que je fais 1,80m à 54cm près…

Je vous rassure, les mesures sont effectuées avec un plus grand nombre de points avec une plus forte amplitude de pression (les logiciels ne laissent pas trop de libertés aux techniciens testeurs) et l’erreur est plus faible… en tout cas sur les débits !

Oui parce que je vous ai parlé de surfaces déperditives à plusieurs reprises sans m’y attarder. Revenons dessus.

Si le n50 ramène le débit des infiltrations sous 50 Pa au volume protégé par l’enveloppe testée, le Q4Pa-surf ramène le débit des infiltrations sous 4 Pa (obtenu par extrapolation comme montré ci-dessus) à la somme des parois froides ou parois déperditives, au sens de la réglementation. Ces parois froides, c’est l’ensemble des parois en contact avec l’extérieur, à l’exception des planchers bas.

Je ne sais pas si c’est bien clair pour vous mais avec une telle définition, je peux vous assurer que 3% d’erreur sur cette mesure est optimiste et qu’on peut bien s’accorder, facilement, entre 5 et 10% d’erreur. Je dis ça, je dis rien zip myopera smiley

Avec notre petit exemple précédent, en ramenant la précision des débits à 1%, et celle de la mesure des parois froides à 5%, nous ramenons la précision à 14% plutôt que 30%. Je fais 1,80m à 25 cm près…

Si, avec beaucoup de méticulosité, la mesure peut s’avérer précise, le procédé employé a une tendance forte à engendrer une importante perte de précision dès que le moindre paramètre souffre d’une marge d’erreur un tant soit peu élevée.

On pourrait s’interroger sur ce qui fait les marges d’erreur, de la façon dont on évalue les parois froides (et mes vide-sanitaires ?) à la manière de procéder à un échantillonnage (est-il pertinent ?) mais, à mes yeux, retenez surtout que la réglementation thermique française, en faisant le choix d’une évaluation de l’étanchéité dépendante d’un nombre importants de paramètres, cumule les risques d’erreurs et les imprécisions.

Pour preuve que ce choix est malvenu, il n’est pas rare de constater, in situ, pendant un test, qu’alors qu’un artisan rebouche une fuite, le n50 diminue (amélioration de l’étanchéité bien sûr) mais le Q4 remonte !!! mad myopera smiley

Si vous avez suivi l’explication un peu plus haut, vous aurez compris tout seul pourquoi : en abaissant la hauteur du point rouge, la pente de la courbe tendancielle diminue et le débit extrapolé à 4Pa est réévalué à la hausse suivi de la valeur Q4Pa-surf qui en dépend.drunk myopera smiley

Arrivé à ce stade de ce billet d’humeur, on peut légitimement se poser la question de l’intérêt de Q4Pa-surf.

Je vous avoue mon ignorance complète quant à l’historique de cet indicateur et au pourquoi de son existence. Évidemment, on peut penser que c’est un souci de réalisme, un bâtiment étant plus souvent exposé à un vent de 5km/h que de 35 km/h… Mais qui est à même de se représenter, qu’exposé à un vent de quelques kilomètres par heure, un bâtiment souffre d’infiltrations dont le débit est de 0,18 m³/h… par mètres carrés de surface déperditives ? Vous ? Pas moi en tout cas !

Il est, en revanche, aisé de se faire une idée mentale d’une perte représentant 90% du volume chaque heure sous un vent capable d’agiter la cîme des arbres.

Là où le bas blesse, encore, c’est que je ne connais pas de méthode de calcul des déperditions par renouvellement d’air qui ne se base pas sur n50 et qui adopte Q4Pa-surf d’emblée. Généralement, on use d’une transformation de ce dernier indicateur vers celui de la norme européenne avant tout calcul d’infiltrations annuelles moyennes… pour vous dire comme on cumule les erreurs…

Reconnaissons tout de même une qualité à Q4Pa-surf, il a le mérite de tenter de signer non pas l’étanchéité d’un bâtiment mais d’une paroi moyenne ! En effet, en donnant une valeur de débit de fuite par m² de façade, il vous donne une idée de la porosité moyenne des murs et du toit d’un bâtiment. Par exemple, si mon bâtiment affiche le même Q4Pa-surf mais des n50 très différents, cela signifie que les entreprises ont réalisé la même qualité de mise en œuvre mais que l’architecte, lui, a réussi à faire un bâtiment plus ou moins compact* ! wizard myopera smiley Finalement, si le n50 est le vrai indicateur d’étanchéité d’un bâtiment, le Q4Pa-surf, lui, est un indicateur de la compétence des entreprises à rendre étanche une unité de surface d’enveloppe… pour peu qu’on puisse se fier à sa valeur…

* Moins le bâtiment est compact, plus il est facile d’avoir un bon score en Q4Pa-surf alors que c’est l’inverse pour le n50.