Compacité des bâtiments et urbanisme

Le sommaire des infos et concepts des maisons passives
La plupart d’entre vous sera d’accord pour dire qu’à climat extérieur et techniques constructives identiques, il sera, en hiver, plus difficile de chauffer un grand logement qu’un petit. Il paraît en effet évident qu’un grand logement nécessitera une plus grande puissance de chauffage pour atteindre rapidement la température de confort désirée et, une fois celle-ci atteinte, il nécessitera plus d’énergie pour la conserver.

Cet apriori n’est pas toujours vrai, loin s’en faut. Si le volume à chauffer peut facilement justifier le niveau de puissance nécessaire pour atteindre la température souhaitée, ce n’est pas le cas de l’énergie utile à la stabilisation de la température de confort indispensable à notre vie au quotidien. Cette dernière résulte, entre autre, de la nécessité de compenser de plus grandes déperditions de chaleur par des surfaces extérieures d’échange plus grandes. La taille des constructions n’en est pas systématiquement la cause essentielle puisqu’une forme complexe a les mêmes conséquences. Pire encore, la situation du logement est un facteur déterminant, parfois même le plus important. À situation géographique identique, et donc climat identique, c’est son emplacement en terme d’urbanisme, sa situation dans son espace de proximité immédiate, qui a le plus d’influence. Les défauts de compacité, qui résultent de la forme et de l’implantation de la construction se cumulent. Architecture et urbanisme peuvent concourir simultanément au gaspillage énergétique ou, inversement, à des économies conséquentes.

La comparaison d’une maison individuelle et d’un logement au centre d’un immeuble collectif en est l’exemple le plus flagrant. Alors que la maison individuelle perd de l’énergie vers l’extérieur, par le sol, les murs et le toit, l’appartement peut être entouré de logements chauffés sur tous ses côtés y compris en dessus et en dessous, à l’exception de la façade principale. Cette dernière étant le seul lieu des déperditions, le facteur de compacité SP/SHab est réduit au minimum. L’appartement peut, à surface égale avec la maison, du seul fait de sa situation, limiter ses déperditions à environ 10 % de celle de la maison individuelle. Ce cas, extrême mais très courant, pouvant diviser le besoin d’énergie par un facteur 10, démontre que les pertes énergétiques, les besoins et les puissances de chauffage dépendent moins de la taille des logements que de la conception d’ensemble et des choix d’urbanisme. Tous les logements d’une construction ne peuvent pas atteindre ce niveau de compacité puisqu’ils ne sont pas touts dans ce cas de figure. Le facteur de compacité global qui prend en compte la forme et la situation, l’architecture et l’urbanisme, peut, dans le cas d’un immeuble, tout de même atteindre un facteur de 3,3 suivant le ratio Sp/Shab décrit, entre autre, dans l’article « Compacité des bâtiments et conséquences ».

Outre leur intérêt social et économique, les maisons de ville constituent un exemple similaire. Alors qu’une construction individuelle, sur plan rectangulaire, perd de l’énergie par ces 6 faces comprenant le sol, les 4 murs et le toit, une maison mitoyenne n’en perd que par quatre puisque 2 murs sont accolés aux voisins qui chauffent. Le facteur de compacité SP/SHab est fortement réduit. Si elle est construite avec un étage, elle divise de plus par 2 l’énergie perdue par le sol et le toit sans en perdre beaucoup plus par les 2 façades visibles. À surface habitable égale, les besoins énergétiques d’une maison de ville peuvent être divisés par 2 par rapport à une maison individuelle en rez-de-chaussée.

Le fait d’autoriser la construction infinie de maisons individuelles à perte de vue est un choix d’urbanisme qui nie les conséquences en terme de consommation énergétique des bâtiments, de déplacement quotidiens polluants et de minéralisation des terres agricoles pourtant indispensables à notre nourriture.

Un autre facteur important en terme d’urbanisme est la nécessité de prendre en compte les apports solaires. Un plan d’aménagement correct doit permettre l’implantation des constructions face au sud afin d’augmenter les apports solaires directs sans risque de surchauffe estivale. Ces apports peuvent soit compenser en partie les défauts liés à la taille et à la compacité, soit simplement améliorer les performances thermiques globales. Les plans de lotissement ne prennent, malheureusement, pratiquement jamais en compte ce qui devrait être une obligation de moyen, si ce n’est de résultat.

Les avantages en terme de besoin de chauffage peuvent se cumuler :
  • L’effet de taille varie d’un facteur 3 avec des surfaces qui vont le plus souvent de 50 à 150m2 par logement ;
  • La compacité peut varier jusqu’à un facteur de 3,3 ;
  • L’orientation des constructions peut faire varier les apports solaires du simple au double.

Entre une maison de ville de 50m2 compacte et bien exposé au sud et une maison individuelle de 150m2 très découpée et mal exposée, construites sur des bases identiques, l’écart de besoin énergétique global annuel pour le chauffage peut varier d’un facteur supérieur à 10.

Dans le cas de constructions passives, si le besoin spécifique est identique, l’expérience prouve que les conséquences de l’application de règle d’urbanisme inadaptées ou de plans de masse mal conçus provoquent des différences colossales de prix de construction qui peuvent se chiffrer en dizaines de milliers d’euros.

Ces exemples confirment que les pertes énergétiques, les besoins et les puissances de chauffage peuvent être plus facilement et efficacement réduits grâce à une urbanisation adaptée et une conception d’ensemble bioclimatique que par tout autre moyen. Leur mise en œuvre systématique dans les constructions très haute performance thermique, notamment du niveau passif, concourt de plus à une baisse de prix de la construction contrairement à toutes les actions techniques de substitution qu’il est indispensable de mettre en œuvre pour atteindre le même résultat.

Il est à noter que ces constatations pour le chauffage en hiver ont évidemment les mêmes conséquences sur le confort estival. Pendant cette période, la chaleur extérieure pénétrera d’autant plus facilement dans un bâtiment que sa surface d’échange sera plus importante parce qu’il est plus grand, plus découpé ou mal orienté avec des ombrages passifs ingérables.

En résumé :
  • Les besoins globaux des bâtiments ne sont pas proportionnels à leur taille.
  • L’énergie nécessaire au maintien du confort dans un bâtiment est d’autant plus faible que le bâtiment est compact et bien orienté.
  • La conception bioclimatique est le facteur qui détermine, à moindre coût, les économies d’énergies maximales réalisables dès les phases de mise en place des règles d’urbanisme.