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Archive for the ‘Bioclimatisme’ Category

Le mot a été écrit dans l’article précédent : chape. Au rez de chaussée, nous avions prévu de faire une chape béton (de chaux) d’une dizaine de cm pour apporter de l’inertie à la maison, et capter le rayonnement solaire devant la baie vitrée. Ça faisait partie intégrante de la conception bioclimatique de la maison (cf. article). Sauf que, depuis, la technique de plancher a changé (cf. articles ici et ), et la maison est relevée d’une quarantaine de cm par rapport au niveau du sol extérieur : je me vois mal couler quelques mètres cubes de béton seau après seau…

Ça a été le début d’une intense réflexion qui a commencé il y a quelques semaines… Dernier gros défi de la maison ?

Mais revenons au début… Courant décembre, je me rends compte que les seuils de portes extérieures (y compris pour la baie vitrée) ne sont pas au même niveau : il y a une différence de plus d’1,5 cm entre les 3 ; sans compter que toutes les portes intérieures sont calées 1,5 cm en dessous de la plus basse… Bref, j’aurais dû prendre les niveaux précisément (à la lunette ou au laser) avant de couler les seuils, et de poser les menuiseries intérieures… Je me suis calé sur le dessus des madriers pour les seuils (à l’époque il n’y avait pas de plancher), mais les cotes des madriers ne sont pas vraiment identiques. Et pour les menuiseries intérieures, je me suis calé sur un seuil, sans faire le tour des 3 : voilà pourquoi je me retrouve avec ces différences. Et il se trouve que le seuil le plus haut, c’est celui de la porte d’entrée, que nous allons utiliser plusieurs fois par jour… Donc une marche de 2,5 cm n’est pas vraiment envisageable ! Les menuiseries intérieures ne sont pas censées être ré-ajustables en hauteur ; mais après avoir démonté une porte et regardé de plus près, nous devrions pouvoir gagner 2, voir 2,5cm. Du coup, nous pouvons remonter toute la chape de 2cm, et ne plus avoir de marche à l’entrée. Et une bonne leçon : il est impératif de caler toutes les menuiseries (intérieures ou extérieures) précisément… C’est évident, mais ça va mieux en le disant (et surtout en le faisant 😉 ).

Nous nous retrouvons donc avec une hauteur de sol fini à 11,5 cm du sol actuel… Soit une chape de 10cm d’épaisseur, au lieu des 8cm prévus initialement. Sur une surface de 57,5 m2, ça fait presque 6m3 de béton à couler… burp.

Du coup, j’ai regardé de près les chapes sèches, notamment avec le système Fermacell. Ça marche bien, d’après les artisans du coin : mise à niveau facile, pose facile, bonne planéité. C’est plus cher que la chape classique (2000 Euros de matos, en gros, pour 60m2), mais on peut le faire seul, à notre rythme. Sauf que : 1/ nous perdons l’effet « masse » et 2/ il y a quelques endroits au rez de chaussée où la chape portera des charges lourdes ponctuelles : poteaux de l’escalier, poteaux de chauffe-eau ; il faudrait renforcer à ces endroits… En coulant du béton ? Rhaaaa, je ne m’en sors pas.

Je regarde de nouveau l’option béton… Bien sûr, il y a la toupie : mais il faudrait une pompe à béton pour atteindre toutes les pièces (l’option « pompe à béton » est quasiment aussi chère que la toupie), et le béton de toupie sèche hyper vite, et est en général très liquide. J’imagine qu’on peut demander ce qu’on veut (consistance plus sèche, et sans additifs de séchage), mais pour avoir expérimenté les toupies à plusieurs reprises, je ne le sens pas. Et ça enlève l’option béton de chaux…

Il reste quoiqu’il arrive le problème du dimensionnement de la structure : 6m3 de béton, ça fait 13,2 tonnes. Est-ce que ça passe sur la structure du plancher ? Normalement, la flèche (déformation de la structure en hauteur) tolérée pour une chape béton ne doit pas dépasser 1/300ème de la longueur de la structure ; on compte 1/600ème pour être tranquille quand il y a du carrelage. Voici le calcul de Vincent (merci encore) à ce sujet… En prenant une épaisseur de 6cm de chape, et en comptant les charges d’exploitation (150kg / m2) plus le poids de la structure (madriers + OSB), la flèche est de 3,6mm sur 3,7m de portée, soit 1/1027ème. Ça marche… Sur le papier, je pourrais même monter jusqu’à 400kg au m2 en restant dans les 1/600ème de flèche. Ce qui autoriserait les 10cm de chape (220 kg/m2). Heureusement que j’avais surdimensionné la structure du plancher… En y regardant d’encore plus près, les forums sont plutôt récalcitrants à cette pratique. Et plusieurs artisans me disent qu’une chape béton sur un plancher bois, ça casse, même si la plupart avouent ne jamais en avoir fait. En dernier recours, je demande à Romu des photos du coulage de chape de sa maison ossature bois (faite par un constructeur qui a bonne réputation) : ils ont coulé une chape liquide de 5 ou 6 cm sur la même structure que nous, mais avec plus de portée… Donc en pratique, ça marche. Mais la prudence m’invite à limiter l’épaisseur de la chape à 6cm, en mettant un isolant incompressible de 4cm là où les portées sont les plus grandes…

Reste à couler ces 6cm x 57,5m2 = 3,45 m3 de béton… Finalement, j’ai trouvé une connaissance d’un ami qui avait une pompe à béton et un tabouret, spécialement conçues pour couler les chapes. Je ne savais même pas que ça existait (à part pour les chapes liquides)… Sauf que… la machine ne « mange » à priori pas de béton de chaux… En tous cas, le proprio de la machine n’en a jamais fait. Il va falloir que je fasse un trait sur le principe de la chaux… Et au fait, pourquoi de la chaux ? Pour le côté écolo (énergie grise moins importante, et la chaux n’est pas une poubelle ambulante contrairement au ciment), mais aussi pour sa souplesse (bienvenue sur un plancher bois), et pour sa perspirance (laisse migrer la vapeur d’eau). Du côté des inconvénients, il y a le prix (presque 2 fois le prix du ciment), et le temps de séchage. Pour la perspirance, ça ne marche que si on a un matériau de surface qui est lui aussi perspirant : carreaux de terre cuite (type tomettes), parquet. Vu que nous allons mettre du carrelage sur la plus grande partie, je me demande si la perspirance va pouvoir réellement se faire… C’est encore une question ouverte à ce jour : si vous avez des idées, j’achète : c’est tellement dur d’avoir de vraies infos à ce sujet !

Bref, tout ça a fait longtemps un gros sac de nœuds, et la théorie se confronte aux contraintes pratiques : à un moment donné, il faut trancher, d’autant que le temps passe, et que la chape est le dernier gros morceau de la maison… En tous cas le dernier gros morceau qui me stresse (jusqu’au prochain évidemment 😉 ). Je laisse ça décanter encore quelques jours ; on verra ce qu’il en sort !

Dans tous les cas, nous devons préparer le terrain : mettre à niveau les évacuations PVC tout en les réduisant, finir d’arranger les gaines, raccorder l’élec du rez de chaussée au tableau, poser des bandes latérales de désolidarisation, tracer un trait sur tous les murs à 1m du niveau fini, éventuellement poser un polyane microperforé. Pour les évacuations PVC, tout sort en 125mm CR8 ; selon les évacuations, il faut que je réduise à 100mm (WC), 40mm (évier, machine à laver, lave-vaisselle) ou 32mm (lavabo & lave-mains). Sauf que 125 vers 40 ou 32, ça n’existe pas : il faut d’abord réduire en 100mm ; et pour réduire en 100, il faut un manchon femelle-femelle en 125. Bref, ça fait un bon emboitage de 3 pièces par évacuation… Mais il faut y passer, et avoir réduit les évacuations en 100mm avant de traverser la chape n’aurait rien changé (à part avoir une pièce inaccessible en plus). Nous avons encore de quoi nous occuper !

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DSCN0407.resizedNous avons déjà parlé chauffage (cf. article), et bioclimatisme (ici) ; voici un ajout à ces chapitres, avec le mur de briques de terre crue. C’est un petit bout de mur, un tout petit bout de mur, situé juste derrière le poêle… Mais il va avoir son importance pour le confort dans la maison !

Un des problèmes rencontrés dans les maisons bois, c’est l’absence d’inertie : le bois est un isolant, et ne stocke pas la chaleur (ni la fraîcheur, d’ailleurs). La conséquence est que la température à l’intérieur d’une telle maison n’est pas très stable : elle varie beaucoup au cours de la journée, de la nuit. L’idée est donc d’apporter de la masse dans la maison, et pour nous ça sera fait principalement de 2 manières : avec un mur de masse, et avec une grosse dalle.

Le mur de masse est situé entre le poêle et la salle de bains : il servira de radiateur pour cette pièce qui est censée être la plus chaude de la maison. Il collectera une partie de la chaleur émise par le poêle, la stockera et la restituera petit à petit ; en plus de chauffer la salle de bains, il apportera un peu d’inertie à la maison.

Nous avions prévu les fondations adaptées sous ce mur (cf. article) afin que cette masse puisse être soutenue correctement. Même si le mur n’est pas aussi important que prévu (je n’ai pas encore bien compris pourquoi, mais il fait la moitié de ce qui était prévu : il y a eu tellement d’ajustements depuis le dessin des plans que le mur a perdu 90cm de longueur ;-)), il pèsera quand même un peu moins d’une tonne.

Les briques de terre crue

Les briques de terre crue

Restait la question cruciale : quel matériau pour faire ce mur de masse ? Dès le départ, c’était clair : des briques de terre crue. J’avais même prévu de les faire moi-même, et nous avions stocké de la terre lors des fondations… Le temps avançant, j’ai renoncé à les fabriquer, et quand j’ai commencé à regarder le prix des BTC (Briques de Terre Crue), je suis tombé de ma chaise. Je me suis alors mis à regarder d’un peu plus près les propriétés des différents matériaux en terme de « masse »… Là, on revient à la bible de Samuel Courgey et feu Jean-Pierre Oliva (cf. bibliographie), qui nous dit que le paramètre important pour l’inertie est la capacité thermique d’un matériau, notée ρC, exprimée en Wh.m-3.K-1. Plus la capacité thermique du matériau sera grande, plus l’inertie sera grande, puisque l’inertie (exprimée en Wh.m-2.K-1) = capacité thermique x épaisseur de matériau. Voici la capacité thermique de quelques matériaux, toujours selon le bouquin référencé ci-dessus :

  • Brique de terre crue de 20cm : I = 157 Wh.m-2.K-1
  • Briques de terre cuite de 20cm : I = 140 Wh.m-2.K-1
  • Mur de béton de 20 cm : I = 128 Wh.m-2.K-1
  • Béton cellulaire de 20cm : I = 24 Wh.m-2.K-1

C’est rigolo, non ? Un mur de béton sera 20% moins performant qu’un mur de brique de terre crue pour l’inertie… Je m’étais dit qu’un mur de béton de chaux banché ferait l’affaire pour le mur de masse, mais en voyant ce résultat, j’ai changé d’avis : avoir un radiateur 20% plus efficace dans la salle de bains, et 20% d’inertie en plus pour ce mur, ça pouvait changer beaucoup de choses… Du coup, retour à la case départ : pas de doute, la terre crue est le top du top. J’ai fini par trouver des BTC abordables chez Argilus, avec de plus des dimensions qui n’intéressaient, puisqu’elles faisaient 15 cm de large.

Pour la mise en œuvre du mur, rien de bien sorcier, et pourtant nous avons passé du temps… Pour commencer, la porte de la salle de bains vient directement contre le mur de BTC ; il fallait donc un appui pour le chambranle, et en même temps quelque chose pour protéger les coins des BTC lors des passages répétés par cette porte. Nous avons donc fait usiner une planche de vieux chêne : une rainure de la largeur d’une brique permet d’encastrer le mur de BTC dans cette pièce de bois, et ainsi d’assurer une finition nickel. De l’autre côté du mur, nous avons fait la même chose, mais cette fois-ci nous l’avons faite nous-même… Merci encore Pierrot pour la planche de chêne sèche !

Pièce de chêne sec pour arrêter le mur de BTC (vue de dessus) ; on aperçoit les gaines qui passent dans l'épaisseur du mur

Pièce de chêne sec pour arrêter le mur de BTC (vue de dessus) ; on voit les gaines qui passent dans l’épaisseur du mur

Ce mur de BTC accueille les interrupteurs de la salle de bains ; il fallait donc passer quelques gaines à l’intérieur du mur. Il a suffi de découper les briques à la circulaire pour faire la réserve pour les gaines. Attention, la lame de la circulaire ne survivra pas à ce traitement (prendre une vieille lame !), et vos poumons non plus si vous ne branchez pas un aspirateur sur la circulaire ;-). Le mortier pour assembler les briques est un mélange tout prêt de sable et d’argile, super agréable à travailler ! Les mains peuvent participer directement sans risque de brûlure… Pour le reste, c’est de la maçonnerie classique. Ah, si, nous avons taillé une latte de bois pour aligner les briques entre les 2 planches de chêne : c’était super pratique !

Découpe dans la BTC pour la réserve des gaines électriques

Découpe dans la BTC pour la réserve des gaines électriques

Pour commencer le mur, nous sommes partis sur une planche à coffrage sèche de 27mm d’épaisseur, histoire de répartir la charge du mur sur toute la surface en contact avec le sol ; le sol étant fait à ce jour de plaques d’OSB, je voulais m’assurer que le socle du mur soit solidaire, en une seule pièce.

Départ du mur en BTC

Départ du mur en BTC

Il aura fallu une bonne semaine à deux pour monter ce mur, tout compris (avec l’usinage de la planche de chêne sec)…

Le mur, presque terminé...

Le mur, presque terminé…

Maintenant,nous pouvons (enfin !) poser le plafond de la salle de bains, et commencer les cloisons de l’étage !

Addendum du 19/12/14 :

Après quelques semaines de chauffe (cf. article), je peux tirer quelques conclusions sur ce mur en briques de terre crue (BTC). Le poêle actuel n’est pas le définitif, et il est plutôt mal positionné car loin du mur de BTC ; j’étais un peu déçu de constater que les briques restaient froides au toucher même après une journée complète de chauffe. Du coup, j’ai empilé des BTC non utilisées autour du poêle, en laissant juste l’espace d’une lame d’air derrière, pour se rapprocher le plus possible de la configuration finale. Après de nouveau quelques jours de chauffe, je constate que les BTC qui se trouvent derrière le poêle ne sont toujours pas chaudes, ni même vraiment tièdes. Il faut bien que je me rende à l’évidence : j’ai été un peu optimiste de vouloir chauffer la salle de bains avec ce mur de masse. Bien sûr, le poêle n’est pas en contact avec le mur de masse, contrairement au poêle de masse qui lui sera en contact avec les BTC (si nous choisissons cette option). Mais c’est encore un pari ; et si une chose est sûre, c’est que nous ne voulons pas avoir froid dans la salle de bains… Je suis bien content d’avoir pu faire des tests en amont ! Du coup, une décision est prise : notre poêle aura obligatoirement un bouilleur, au moins pour alimenter un radiateur dans la salle de bains. Et là, le deuxième effet kisscool tombe : rhaa, il nous faudra de l’électricité pour nous chauffer (pour alimenter le circulateur)… La bonne nouvelle, c’est que nous pourrons en profiter pour chauffer le ballon d’eau chaude. Ça ouvre un gros chapitre… A suivre !

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L’énergie sans conteste la plus écologique de toutes est celle que l’on ne consomme pas » écrivent Samuel Courgey et Jean-Pierre Oliva dans la préface de leur livre. La conception bioclimatique consiste à concevoir les différentes parties de la maison de manière à obtenir un confort thermique dans une logique d’économie, de santé, de cohérence environnementale. Par exemple, une idée est d’utiliser les apports calorifiques du soleil l’hiver et en inter-saison pour réchauffer la maison, et de s’en protéger en été afin d’éviter les surchauffes.

La forme : 

Une des premières choses à prendre en compte dans une conception bioclimatique est la forme de la maison : plus une maison est compacte, moins elle a de surfaces en contact avec l’extérieur pour un volume équivalent, et donc moins il y a de déperditions. On mesure la compacité d’une maison par son  son coefficient de forme, qui représente la surface en contact avec l’extérieur (m2) divisé par le volume total de l’habitation (m3). Notre maison est de forme rectangulaire, sur 2 niveaux ; son coefficient de forme est de 0,65, ce qui est plutôt bien !  Il fallait aussi que cette maison soit la plus compacte possible car je souhaitais un poêle central comme unique moyen de chauffage.

Ensoleillement : 

La maison est orientée Sud-Sud Ouest, avec de larges ouvertures sur sa façade sud, dont une grande baie vitrée. L’idée est de capter la chaleur du soleil l’hiver et en inter-saison, quand le soleil est plus bas. 57% de la surface vitrée de la maison est située au Sud, afin de capter un maximum de cette chaleur gratuite disponible. Les ouvertures au Nord sont réduites au minimum afin de limiter les déperditions thermiques. Du coup la façade nord peut paraître un petit peu austère, mais ça a été un compromis avec la performance énergétique. La surface vitrée totale de la maison représente 17% de la surface habitable, ce qui est à priori un bon équilibre entre :

  • l’apport de lumière
  • l’apport de chaleur tout en évitant la surchauffe d’été (la proportion de surfaces vitrées doit rester inférieure à 20% de la surface habitable)
  • la limitation des déperditions thermiques (entre 25 et 35% des pertes thermiques d’une maison se fait par les ouvertures)

Récupération et stockage de la chaleur : 

La chaleur apportée par le soleil en inter-saison et l’hiver sera stockée dans le plancher de la maison, qui sera constituée d’une dalle lourde posée sur une dalle isolante (chaux/copeaux de bois). A priori le sol dans la partie cuisine (devant la baie vitrée) sera en tomettes (carreaux de terre cuite typiques de la région), et donc augmentera encore la masse de stockage du rayonnement solaire. Le mur sud de la salle de bains sera un mur lourd ; cela permettra de créer encore un peu plus d’inertie thermique, même si à priori ce mur ne sera que peu exposé au soleil.

Protection contre la chaleur estivale : 

Vu les tendances prévues à plus ou moins long terme, c’est le sujet le plus prometteur : se protéger du chaud. Il est évidemment hors de question pour nous de climatiser la maison… La première mesure de protection a été de limiter les ouvertures à l’Ouest ; ce sont celles qui captent le plus de chaleur l’été, quand le soleil baisse. Il n’y a pas de fenêtres à l’ouest dans la pièce de vie ; seulement dans les chambre, mais c’est gérable car on peut fermer les volets en fin d’après-midi sans problème. La seconde mesure a été de protéger les ouvertures sud, et notamment la grande baie vitrée, contre le soleil d’été. Là, je me suis amusé (ça a vraiment été rigolo) à calculer les caractéristiques d’une casquette solaire pour protéger la baie. Pour ce faire, il faut d’abord obtenir la latitude de la construction ; c’est facile avec le site géoportail  : il suffit de choisir les cartes IGN par exemple, d’entre le nom de la commune et de noter la latitude juste en-dessous de la carte. En Puisaye, à l’endroit où nous construisons, la latitude est entre 47° et 48° Nord, plus proche de 47°. Ensuite, il faut trouver la courbe du soleil pour cette latitude : Enertech propose ces diagrammes pour nos latitudes. Dans le diagramme ci-dessous, si je veux couper le soleil aux heures les plus chaudes des 2 mois les plus chauds, je peux par exemple choisir de couper le soleil dès qu’il atteint 60° ; cela permet de protéger les ouvertures entre 11h et 13h heure solaire entre le 21 mai et le 23 juillet. La dernière étape est de calculer le débord de la casquette solaire pour couper le soleil à plus de 60° ; ici une simple règle trigonométrique suffit :

  • b=distance entre le sol et le bas de la fenêtre (m)
  • l=longueur du débord depuis la fenêtre, horizontalement (m)
  • H=hauteur du débord (m)
  • A=angle du soleil (°)

La formule est : l=(H-b)/tan A

Pour la maison et la grande baie vitrée, cela donnait 1,79m de débord. C’est évidemment impossible de faire ce débord uniquement avec un débord de toit (nous ne sommes pas en Savoie ;-)) ; l’idée était donc de faire un décrochement pour « rentrer » la baie vitrée dans la maison. Au final, il a fallu faire un compromis : le débord est de 90cm + 70cm de débord de toit (le max accepté par les Architectes des Bâtiments de France, et encore, il a fallu vraiment argumenter). Disons que la baie principale est protégée par conception contre les heures les plus chaudes. Il se trouve aussi que grâce à ce renfoncement, la baie est aussi un peu protégée contre le soleil chaud de fin de journée l’été… Les 2 fenêtres Sud auront des volets pour les protéger le cas échéant. Une autre approche est la pergola avec de la végétation ou bien encore avec des lames de bois inclinées ; à ce stade je n’exclus pas cette solution si la casquette solaire n’est pas suffisante (je pense notamment à des surchauffes plus tard en saison, comme en Août).

La troisième mesure pour la protection d’été est le choix des matériaux isolants. J’ai découvert (avec surprise, dans le bouquin de Jean-Pierre Oliva et Samuel Courgey) qu’un isolant peut être performant pour isoler du froid et moins performant pour isoler des surchauffes l’été. Pour atteindre une performance donnée l’été et l’hiver, des calculs d’épaisseur de matériaux ont été faits avec plusieurs matériaux. Ainsi, pour ces performances, il faut par exemple 60% d’épaisseur de ouate de cellulose supplémentaire l’été, alors que la même épaisseur de laine de bois permet d’atteindre les performances d’été et d’hiver… Cela ne prend même pas en compte le déphasage, qui est aussi excellent pour la laine de bois. Pour référence, il faut presque 5 fois plus d’épaisseur de laine minérale pour atteindre ces performances d’été, pour la même performance d’hiver… Pourquoi toutes nos maisons classiques prennent le chaud l’été ? La réponse est maintenant limpide pour moi (à confirmer en pratique, évidemment). Le matériau isolant fait la différence, à priori. Du coup, notre choix se porte sur de la laine de bois !

La dernière mesure de protection contre les surchauffes est la mise en oeuvre des murs et du toit : laisser une lame d’air suffisamment importante entre le bardage et le pare-pluie, ou entre les tuiles et l’écran sous toiture, afin de laisser une ventilation naturelle s’occuper d’évacuer la chaleur… C’est évidemment beaucoup plus compliqué avec un enduit…

Zone tampon

La partie nord de la maison, au rez de chaussée, est constituée de pièces tampon, qui permettent d’ajouter de la distance entre le mur le plus froid (le mur nord) et les pièces de vie. Le sas d’entrée, le cellier, les WC font partie de cette zone tampon. A priori, ce mur nord devrait recevoir une épaisseur supplémentaire d’isolant, et les fenêtres devraient aussi être plus isolantes, si l’écart de prix le permet.

Il faut ajouter qu’en plus de toutes ces mesures de conception bioclimatique, le choix du terrain (par ses caractéristiques) a aussi été important : je voulais un terrain orienté sud, en pente descendante nord-sud, et il se trouve que (super bonus) il y a une grande haie au nord, qui protège naturellement le terrain sur sa partie nord…

Au final, cette partie de la conception a été très riche en apprentissage, et un bon investissement sur le papier ; reste à voir en pratique si tout cela se vérifie ! RDV dans 2 ans…

Trajectoire du soleil à latitude=47°N

Ressources :

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