16-8 - Effet de seuil thermique en maison passive (V2017)

Le sommaire des infos et concepts des maisons passives
Les calculs économiques de bâtiments, notamment des maisons passives, démontrent que le montant prévisionnel des travaux est impossible à déterminer correctement sur la base unique des prix au m2 habitable et de cette surface. Une estimation réaliste peut toutefois être obtenue rapidement sur la base du prix global d'un modèle similaire au projet et de son prix au m2 supplémentaire tel que précisé dans l'article « Estimations des prix de construction ». Malgré des estimations plus fiables, les erreurs peuvent encore se mesurer en dizaines de milliers d’euros quand le kilowatt heure à économiser pour respecter le critère maximal du besoin de chauffage des maisons passives, implique un changement de conception, notamment un changement d’équipement, de matériau ou pire encore, de mode de construction.

Rappel des critères des maisons passives

Une construction n’est considérée passive que lorsque les 5 critères, repris de l’article « Les critères du concept Maison passive » et récapitulés ci-après, sont respectés. En règle générale, la climatisation n'est pas nécessaire en France.

Les critères des maisons passives

Le critère essentiel

Parmi ces critères, déterminés par le calcul avec le logiciel PHPP, le besoin de chauffage doit être au maximum de 15kWh/m2SHab/an. Certains projets, même optimisés, peuvent se situer à seulement quelques kilowatts heures au-dessus de la valeur maximale autorisée pour atteindre le niveau passif. Le besoin de chauffage calculé est parfois à moins de 1kWh du Graal : la possibilité de certification « Maison Passive ».

Le composant qui change tout

Lorsque la compacité est optimisée, l’orientation plein sud, les menuiseries triple vitrage et la VMC double flux labellisées, lorsque l’augmentation des épaisseurs d’isolant de sol et de toits n’ont plus aucune incidence, que les vitrages ne peuvent pas être techniquement agrandis et sont déjà prévus avec une pose efficace, le kWh à économiser ne peut pratiquent être gagné que sur… les façades. Dans ce cas le problème de la forme du projet se pose avec acuité. Plus le bâtiment est petit et plus la quantité de façade par unité de surface de plancher ou de surface habitable est importante. L’article « Taille des bâtiments et conséquences » explique cette conséquence inévitable de la géométrie. Malgré une meilleure compacité, les constructions avec un étage aggravent ce problème, tel que précisé dans l’article « Forme des bâtiments et conséquences » parce que la proportion des façades par rapport à la surface habitable est alors supérieure à celle des maisons en rez-de-chaussée.

Le prix du passif

Le prix du kWh à économiser pour atteindre le niveau passif peut devenir exorbitant parce qu’il touche alors un des composants dont la surface est très importante. Quelques dizaines d’euros en plus sur les façades se soldent toujours par des milliers, voire même des dizaines de milliers d’euros en plus sur le prix de construction global.

Une maison compacte de 100m2 de surface de plancher répartie sur deux niveaux présente une surface de façade d’environ 160m2. Les différences de prix des façades peuvent atteindre et même dépasser les 100€TTC/m2 en fonction des matériaux utilisables. La variation de prix des façades peut alors atteindre la bagatelle de 16k€TTC. Le projet Mirraoussou, disponible sur ce site, était exactement dans ce cas de figure si l'épaisseur des murs de façade en béton cellulaire avait été fortement réduite en augmentant simultanément leur qualité de l'isolation grâce à une ITE, une isolation thermique par l'extérieur.

L’effet de seuil thermique d’un composant

L'exemple ci-dessus montre que le prix du kilowatt heure économisé pour atteindre le niveau réellement passif est alors tellement élevé qu’il ne pourra être amorti que sur du très long terme. La durée d’amortissement sera d’autant plus grande que l’écart du besoin calculé est faible par rapport à la valeur maximale du critère. Dans le pire des cas, lorsqu’il est inférieur à 1kWh/m2/an, la durée d’amortissement peut atteindre près de… 200 ans avec un taux d’évolution annuel du prix de l’énergie de 5 % et sans compter la possibilité de placement de la somme économisée. Atteindre le niveau du critère passif ne présente alors aucun intérêt et ceux d’autant plus que le surcoût peut alors parfois dépasser les possibilités financières du maître d’ouvrage.

Lorsqu’il existe une valeur de seuil physique ou technique d’un composant de construction, quel qu’il soit, mais notamment lorsqu'il s'agit de la limite infranchissable de la résistance thermique d'un mur de façade qui ne permet pas d’atteindre le niveau du critère du besoin de chauffage maximum du concept passif, un changement de mode constructif peut être nécessaire avec pour conséquence un surcoût probable qui peut parfois être très important.

Le respect des critères du concept passif ne doit pas être un objectif systématique
si les objectifs financiers ne peuvent pas être atteints
parce qu'il existe un effet de seuil thermique qui augmente trop les prix de construction

Les effets de seuil de la forme et de la taille des constructions

Lors de la conception, la volumétrie de la construction, son architecture, son orientation vont imposer la qualité thermique de chacun des composants déterminée par le calcul thermique avec des variantes très importantes d'un climat local à l’autre. On peut alors changer de paradigme et considérer que ce n’est pas toujours un composant qui provoque un effet de seuil thermique, mais plutôt la taille, la forme, l'orientation ou encore la taille des fenêtres qui provoquent cet effet. En d'autres termes, la conception et l'architecture d'un projet peuvent permettre de passer outre un effet de seuil thermique et de conserver la plupart des composants initialement choisis du fait de leur prix plus bas ou au contraire en être la cause.

Si le concepteur n’a pas spécifiquement le choix de la surface minimale d’un projet qui résulte du programme des travaux défini par le maître d’ouvrage, auquel il peut toutefois contribuer, il a, par contre, généralement celui d’orienter la volumétrie et l’architecture, donc la forme du futur bâtiment. Lorsque la forme est la cause d’un effet de seuil, il peut inciter à réaliser une construction plus compacte et tenter ainsi de l'éliminer.

Lorsque la compacité est optimisée, mais que l'effet de seuil thermique existe toujours, il peut agir sur les autres composants du projet.

Le concept de maison passive est en effet un concept global. La qualité d'un composant peut pallier à la déficience d'un autre. Lorsque toutes les solutions les moins onéreuses auront été envisagées, et qu'il n'existe pas de composant capable d'effacer l'effet de seuil pour être réellement passif, il faudra vérifier une solution totalement inattendue.

Dans une petite construction, la surface totale des parois déperditives est proportionnellement bien plus importante que dans le cas d'une grande comme indiqué plus haut. L'effet de seuil thermique peut donc venir de la surface habitable du projet. Si c'est le cas et si la compacité est déjà optimisée, le concepteur devra vérifier, contrairement à toute attente et toute logique habituelle, si une augmentation de la surface habitable ne peut pas permettre de limiter le prix de construction en permettant de conserver le composant initial dont l'effet de seuil thermique peut alors disparaître, et donc sans changement onéreux de mode constructif. C'est état de fait est simplement du à l'évolution de la forme et à l'amélioration colatérale de la nouvelle compacité optimisée qui en découle.

Dans tous les cas, les remarques ci-dessus entérinent le fait que les calculs thermiques sont indispensables à toute décision en cours de conception. Elles confirment que la détermination d'un prix global de construction en fonction d'un prix unitaire et de sa surface est totalement irréaliste et que l'erreur est encore amplifiée en présence d'un effet de seuil thermique. Une maison passive ne peut pas ce concevoir sans calcul thermique simultané.

Le prix d’une maison passive peut baisser
quand sa surface augmente et qu’il existe un effet de seuil thermique

En d’autres termes, dans le cas de l’existence d’un seuil thermique d’un matériau, il existe, une taille optimale qui présente un prix global minimal. Pour une forme donnée, il existe une surface optimisée en deçà et au-delà de laquelle les prix de la structure d’une construction augmentent. L’objectif du concepteur pourra être de la déterminer par une optimisation thermique et économique, toutefois très complexe, à condition, bien sûr, qu’il sache qu’elle existe…

Le passif à tout prix
ne doit pas être une option à n’importe quel prix


En résumé :

  • La forme et la taille d’une construction peuvent provoquer un effet de seuil thermique
  • Le franchissement d’un seul thermique peut provoquer une augmentation prohibitive du prix de construction
  • L’existence d’un effet de seuil thermique peut être une limite financière au respect du critère du besoin de chauffage
  • Le passif à tout prix ne doit pas toujours être un option impérative


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