Compacité des bâtiments et coûts de construction

Le sommaire des infos et concepts des maisons passives
L
a compacité, beaucoup en parlent mais sans vraiment préciser son intérêt et, surtout, en la sous-estimant très largement. Les articles « Compacité des bâtiments et conséquences » et « Compacité des bâtiments ou double peine » définissent la notion de compacité pour le premier et la nécessité de la mettre en œuvre pour le second. Ce nouvel article est destiné à démonter qu’elle a un intérêt économique beaucoup plus grand que les a priori ne le laissent entrevoir, à partir d’un exemple concret de construction traditionnelle, et de chiffres basés sur des prix de prestations de maçonnerie et d’isolation par l’extérieur réalisés par des entreprises spécialisées dans la région de Toulouse. Il démontre l’importance de ce qui pourrait être considéré par certains comme un défaut de conception, ou au minimum un défaut de conseil, au regard de l’ampleur financière que peuvent représenter les déficits de compacité.

Les bases du raisonnement

Un mur de maçonnerie, brut coté extérieur mais avec un plâtre traditionnel coté intérieur, revient, tout compris, à approximativement 90 € TTC/m2.

Les infos et concepts

Les épaisseurs d’isolation des maisons passives peuvent varier, en France métropolitaine, de 10 cm dans les climats Méditerranéens les plus chauds jusqu’à 25, voire même 30 cm et plus, dans les climats les plus froids, notamment en haute montagne.

Le prix de l’isolation thermique par l’extérieur, fort heureusement, n’augmente pas proportionnellement aux épaisseurs de l’isolant puisque la majeure partie des travaux est le fait de la main-d’œuvre et des autres prestations. Avec un simple enduit de façade, il peut tout de même varier de 130 €TTC/m2 pour une épaisseur de 10 cm, à près de 200 €TTC lorsque 30 cm sont nécessaires. Ces prix comprennent la fourniture et la pose de l’isolant ainsi que toutes les sujétions de réalisation, notamment celle de l’enduit en trois couches avec trame de renfort. La valeur de l’isolant posé, généralement du polystyrène expansé, du PSE, est actuellement d’environ 360 €TTC/m3, soit 3,60 €TTC par cm d’épaisseur. Les autres prestations de l’ITE sont estimées à 90 €TTC/m2.

Le tableau ci-contre donne une idée du coût global d’un mur maçonné isolé par l’extérieur en fonction de l’épaisseur l’isolant.

Suivant ces données, le coût d’un mur complet de ce type peut approximativement varier, en fonction du climat, de 220 à 300 €TTC/m2, avec un écart maximum de 80 €TTC/m2.

Il est à noter que pour un type d’ITE donné :

  • Les prix réels varient non seulement en fonction de l’épaisseur de l’isolant mais aussi suivant son mode de fixation sur les murs, les frais de transport qui augmente avec le volume et la distance de livraison, la zone géographique du projet, et enfin, beaucoup plus difficile à maîtriser, les stocks des fabricants et distributeurs.
  • La détermination d’une épaisseur d’isolant qui n’existent pas en standard conduira à choisir les épaisseurs disponibles immédiatement supérieures avec un risque de surcoût qui pourra toutefois être compensé par des réductions de prestations par ailleurs.
  • Une épaisseur d’isolant plus importante que nécessaire pourra toutefois être moins chère car plus standard et plus facilement disponible en stock.
  • Les prix sont élevés parce qu’il n’existe encore en France que peu d’entreprises capables de réaliser ce type d’isolation. Il est vraisemblable que leur développement conduira à baisser les prix à l’image de ceux pratiqués dans le nord de l’Europe.
Les infos et concepts Maison Passive
En sus des prix, les bases du raisonnement sont également complétées par la construction constituant le principal point de comparaison.

Le modèle retenu est une maison construite en rez-de-chaussée. D’une surface habitable de 100m2 sur plan carré, sa hauteur sous plafond de 2,5m donne une surface de façades de 100m2 après déduction des ouvertures. Passive, elle est isolée par l’extérieur et optimisée à 15kWh/m2SHab•an.


Le colossal impact de la compacité

Le modèle peut être comparé à une autre maison, installée à proximité de la première sans être mitoyenne, identique en tout point au modèle sauf en ce qui concerne les surfaces des façades portées à 110m2 parce que, par exemple, les hauteurs sous plafond seraient supérieures de 10%.

Quelle est l’incidence de cette différence minime de compacité sur le prix de construction et, qu’elle est celle d’autres divergences plus marquées qui peuvent dégrader ou, inversement, améliorer la compacité?

Dans le cas précis de l’exemple, la réponse qui vient naturellement à l’esprit est 10 % puisqu’il y a 10 % de mur en plus. Le surcoût serait alors de 10 m2 de mur valant de 220 à 300 €TTC soit de 2200 à 3000 €TTC. Cette réponse… vraie en construction classique mais fausse en construction passive.

L’explication est donnée dans l’article « Compacité des bâtiments ou double peine ». L’erreur vient du fait que les besoins de chauffage d’une maison passive sont plafonnés. La conséquence est que toute augmentation des surfaces d’échange des parois d’une maison passive conduit obligatoirement à une amélioration des caractéristiques thermiques pour compenser l’augmentation des besoins qu’elle provoque.

Dans l’exemple, l’augmentation de la surface des parois de 10 % conduit à celle de 10 % des besoins qu’elles nécessitent. Comme la construction était optimisée, les besoins globaux dépassent alors les 15 kWh/m2SHab•an et la maison n’est plus passive. Il faut augmenter les performances de la totalité des façades pour revenir au besoin maximum autorisé dans les mêmes proportions, soit 10 %. L’amélioration pourrait bien sûr se porter sur d’autres prestations, une réduction des pertes ou une amélioration des apports, mais les 2 habitations ne seraient alors pour similaires sur les autres points.

Améliorer les performances de l’isolant de 10 % conduit à choisir un matériau dont la conductivité est 10 % plus faible ou, plus vraisemblablement, d’augmenter son épaisseur de 10 %.

D’un extrême à l’autre des climats français, pour une variation de la compacité de 10 % provoquant une augmentation de 100 à 110 m2 de la surface des façades, les résultats, déterminés suivant les données et la méthode de calcul précisée ci-avant, sont les suivants :
  • Le prix des façades varie de 100*220 soit 22 000 à 100*300 soit 30 000 €TTC
  • Le prix de l’augmentation de 10 m2 de la surface est compris entre 10*220 soit 2 200 et 10*300 soit 3 000 €TTC
  • La nouvelle surface de façade de 110 m2 voit son épaisseur augmenter de 10 % soit entre 1 et 3 cm
  • Le prix unitaire de son isolation à 360 €TTC/m3 augmente de 3,60 €TTC pour 1 cm à 10,80 €TTC pour 3 cm
  • Le surcoût global pour les 110 m2 augmente de 110*3,60 soit 396 à 110*10,80 soit 1 188 €TTC
  • L’augmentation totale des travaux de façades varie de 2 200+396 soit 2 596 à 3 000+1 188 soit 4 188 €TTC
  • Le pourcentage d’augmentation du prix des façades pour une augmentation limitée à 10 % de leur surface varie de 2596/22000 soit 11,7 % en climat chaud à 4188/30000 soit 14 % en climat froid !!!
  • Quelle que soit la surface initiale l’augmentation en valeur relative sera similaire mais elle sera proportionnelle en valeur absolue !!!
Il est à noter que l’augmentation des surfaces des parois résultant de l’augmentation de leurs longueurs, dues à celle des épaisseurs d’isolation aux deux extrémités, n’a pas été prise en compte. Dans un calcul réel sous PHPP, elles doivent l’être parce quelles dégradent les déperditions thermiques et augmentent simultanément les besoins et les coûts.

Le même calcul, avec des augmentations progressives de la surface des façades, donne les résultats suivants en région chaude à partir de 10cm d’épaisseur d’isolant et en région froide à partir de 20cm.

Les infos et concepts
Les infos et concepts

Cet exemple démontre encore une fois, qu’à surface habitable égale, les surfaces de toutes les parois, sols, murs et toits, doivent être réduites au maximum. Seul le coefficient de compacité Sp/SHab, qui prend en compte la Surface des Parois et la Surface Habitable, tel que défini dans l’article « Compacité des bâtiments et conséquences », est en mesure de formaliser l’influence de la variation réelle de la compacité, et notamment en cas d’augmentation des hauteurs sous plafond.

Suivant le principe de calcul ci-dessus :

  • Une maison individuelle de même surface habitable que la maison modèle, mais sur plan en forme de U ou de T par exemple, montrerait une augmentation de la surface des façades qui pourrait atteindre 34 %. L’épaisseur de l’isolant passerait de 10 à 14 cm en région chaude et de 20 à 27 cm ou plus en région froide. Suivant les tableaux ci-avant, l’augmentation du prix des façades, mêlant augmentation des surfaces simultanément à celle des prix unitaires, conduirait en région chaude, à une augmentation de 50 % et 11 000 €TTC, alors qu’en région froide elle atteindrait 87 % à 22 000 €TTC. A ce niveau, le prix des murs est presque doublé !
  • Une maison similaire au modèle, accolée avec une autre sur un seul coté, voit la surface de son ITE immédiatement réduite de 25% parce qu’elle n’est pas réalisée sur la paroi mitoyenne qui n’a, par ailleurs, pratiquement plus d’incidences sur le bilan thermique. Le corollaire est une baisse des déperditions de 25 % par les parois avec la possibilité de baisser de 25% des performances globales de l’ITE tout en restant au niveau passif. C’est l’inverse d’une augmentation de surface de 25 % avec une hausse obligatoire des performances de 25 %. Suivant les tableaux ci-dessus, le fait de ne pas être mitoyen d’un coté provoque une augmentation du prix de l’ITE qui peut atteindre 37 % en région chaude et plus de 61 % en région froide !!!
  • Lorsqu’une maison similaire au modèle est accolée des deux côtés, la surface de l’ITE est divisée par 2 parce qu’elle n’est pas réalisée sur les 2 parois mitoyennes. Les déperditions par les parois sont divisées par 2 parce que les déperditions vers les voisins peuvent être considérées nulles. Les performances de l’ITE restante peuvent alors être également divisées par 2. C’est exactement l’inverse d’un doublement de la surface des façades avec une doublement obligatoire de leurs performances. Suivant les tableaux ci-dessus, le fait de construire une maison individuelle en rez-de-chaussée au lieu d’une maison mitoyenne des deux cotés provoque une augmentation du prix de l’ITE d’environ 130% soit une multiplication par un facteur 2,3, en région chaude comme en région froide !!!

La comparaison peut également se faire avec une maison individuelle compacte en R+1 sur plan carré, de même surface habitable :
  • Une telle maison montre une augmentation de la surface des façades de 41 % par rapport à la maison modèle mais une baisse de celles du plancher et du toit de 50 %. Le bilan est une baisse globale de la surface des parois extérieures de pratiquement 60 %. Dans ce cas, la comparaison des prix ne pourra pas être réalisée aussi simplement que précédemment parce qu’elle dépend aussi du prix du sol et du toit, mais il est facile de comprendre que la compacité améliorée baissera le prix de construction de manière conséquente parce que les prix totaux du sol et du toit sont supérieurs à celui des murs.
  • Deux maisons en R+1 accolées d’un seul coté provoquent une réduction des façades de 25 %. La surface à traiter en ITE devient similaire à celle de la maison modèle mais la surface du plancher et du toit est divisée par 2 !!!
  • Une maison en R+1 accolées des deux côtés voit ses façades réduites de 50 %. Leurs surfaces deviennent inférieures de 30 % à celle de la maison modèle alors que les surfaces de plancher et du toit sont toujours divisées par 2 !!!

La non-compacité est financièrement exorbitante

Une mauvaise compacité peut conduire à doubler le prix total des isolations et représenter plusieurs dizaines de milliers d’euros.

Alors que les constructions classiques sont généralement moins chères quand elles sont entièrement construites en rez-de-chaussée, l’incidence de la compacité est tellement importante en construction passive que ce sont celles à étage qui le deviennent.

L’efficacité maximale, obtenue sans aucun frais grâce à la seule compacité, conduit à des constructions individuelles en R+1 mitoyenne de chaque coté, à un urbanisme de rue à l’image de celles des villages que les anciens nous ont légués ou à des maisons en bandes.

En construction individuelle,
la forme la plus efficace est celle qui sera la plus proche possible du cube

Les hauteurs sous plafond devront toutefois être de préférence limitées au minimum nécessaire ou permis par la réglementation. L’architecture trop cubique pourra être atténuée, voire même totalement disparaître, grâce à un sas et un garage séparé, tel que précisé dans l’article « L’intérêt insoupçonné des sas », des pare-soleil architecturés ou encore, par exemple, grâce à des voiles d’ombrage.

Les prix des murs isolés par l’extérieur des constructions seulement conformes à la RT2012 sont les mêmes que ceux des maisons passives. Ils sont toutefois généralement limités aux épaisseurs les plus faibles puisque, dans ce cas, c’est le système de chauffage qui sera chargé de compenser les trop faibles épaisseurs d’isolant. Même si des épaisseurs d’isolation plus faibles rendent le concept nettement moins essentiel, la compacité est également importante en RT2012, et plus généralement dans toute construction performante.

En résumé :

  • La compacité est un des principaux facteurs permettant la baisse des prix des maisons passives
  • La compacité maximale des constructions individuelles est atteinte avec une forme proche du cube qui limite les hauteurs sous plafond
  • Entre une maison compacte et une qui ne l’est pas le prix de la totalité des isolants de sol, de murs et de toit, peut varier d’un facteur supérieur à 2 et représenter plusieurs dizaines de milliers d’euros

À suivre : Compacité des bâtiments et architecture

Le sommaire :