Conception architecturale et RT 2012
Influence des facteurs énergétiques sur la forme des bâtiments
Jean-Pierre Cordier
Le moniteur
Sommaire7
Présentation des auteurs9
Introduction11
Chapitre 1 La réglementation énergétique15
1.1 Une évolution par étapes
15
1.2 L'éfficacité énergétique de l'enveloppe
17
1.2.1 Évaluation par le coefficient Bbio
17
1.2.2 Valeur maximale du coefficient Bbio
17
1.2.2.1 Coefficient Bbiomaxmoyen17
1.2.2.2 Coéfficient Mbgéo18
1.2.2.3 Coefficient Mbalt18
1.2.2.4 Coefficient Mbsurf19
1.2.3 Exigences complémentaires
20
1.2.3.1 Surface totale des baies20
1.2.3.2 Ponts thermiques20
1.3 L'efficacité énergétique globale
20
1.3.1 Consommation des installations
20
1.3.1.1 Évaluation du coéfficient Cep20
1.3.1.2 Valeur maximale du coefficient Cep21
1.3.2 Évalutation du confort d'été
21
1.3.3 Exigences de moyens
22
1.3.4 Limite des calculs réglementaires
22
1.4 Impact de la nouvelle réglementation sur la conduite des projets
23
1.4.1 Avantages
23
1.4.2 Incovénients
23
Chapitre 2 Fonctions des surfaces vitrées25
2.1 Rôles attendus des surfaces vitrées
25
2.1.1 Une libération contestable
25
2.1.2 Enjeux concrets
26
2.1.3 Identification des besoins
27
2.1.3.1 Besoin d'une vue sur l'extérieur27
2.1.3.2 Inutilité d'une vue sur l'extérieur28
2.1.4 Obligations réglementaires
28
2.1.4.1 Habitations28
2.1.4.2 Lieux de travail29
2.2 Éclairement
29
2.2.1 Optimisation d'un local
29
2.2.1.1 Variété des durées d'utilisation diurnes29
2.2.1.2 L'éclairage nécessaire et suffisant30
2.2.2 Vitrages en façade
31
2.2.2.1 Économie plafond31
2.2.2.2 Hausse des linteaux32
2.2.2.3 Hauteur d'appui33
2.2.2.4 Surface des baies34
2.2.2.5 Géometrie de la baie35
2.2.2.6 Confort lumineux40
2.2.3 Vitrages zénithaux
43
2.2.3.1 Possibilités d'utilisation43
2.2.3.2 Avantages43
2.2.3.3 Précautions44
2.3 Chauffage
44
2.3.1 L'effet de serre
45
2.3.2 Exposition des vitrages
45
2.3.2.1 Effet de la lumière directe46
2.3.2.2 Exposition à la lumière diffuse46
2.3.2.3 Choix des expositions47
2.3.2.4 Ombres portées48
2.3.3 Orientation des bâtiments
49
2.3.3.1 Façades ouvertes au nord et au sud51
2.3.3.2 Façades ouvertes à l'est et à l'ouest53
2.3.3.3 Plans compacts56
2.3.3.4 Antagonisme climatique urbain58
2.3.4 Quantité de vitrage
60
2.3.5 Fermetures
61
2.3.5.1 Fonctions des fermetures61
2.3.5.2 Choix de la protection62
2.3.6 Brise-soleil
62
2.3.6.1 Brise-soleil fixes62
2.3.6.2 Brise-soleil mobiles68
2.3.6.3 Brise-soleil végétaux68
2.3.7 Ombre des balcons
68
2.3.7.1 Balcon en saillie69
2.3.7.2 Balcons pleine largeur71
2.3.7.3 Balcons encastrés72
Chapitre 3 Forme de l'enveloppe75
3.1 De la compacité
76
3.1.1 Modèles géométriques
77
3.1.1.1 Habitabilité77
3.1.1.2 Constructibilité77
3.1.2 Intérêt économique de la compacité
78
3.1.3 Exemples bâtis
79
3.1.3.1 Adaptation aux climats froids79
3.1.3.2 Recherches d'économie de chauffage81
3.1.3.3 Prestance82
3.2 Compacité conquise
84
3.2.1 Mesure de la compacité
84
3.2.2 Modération des hauteurs
85
3.2.2.1 Hauteur sous plafond85
3.2.2.2 Faux plafonds et faux planchers86
3.2.3 Modération du périmètre des façades
86
3.2.3.1 Hypertrophies86
3.2.3.2 Améliorations88
3.2.4 Une compacité en deux étapes
89
3.2.4.1 Notion d'espace minimal89
3.2.4.2 Regroupement d'espaces minimisés90
3.2.5 Compacité bien éclairée
91
3.2.5.1 Regroupement de locaux selon leur besoin lumineux92
3.2.5.2 Coupe transversale de locaux longtemps occupés dans la journée93
3.2.5.3 Coupe transversale de locaux modérément occupés dans la journée96
3.2.5.4 Surface des parois de l'enveloppe97
3.2.5.5 Importance du nombre de niveaux97
3.2.6 Atriums
101
3.2.6.1 Compacités obtenues101
3.2.6.2 Qualité de l'éclairement102
3.2.6.3 Forme de l'atrium103
3.2.6.4 Atrium sous verrière104
3.2.6.5 Bilan d'un atrium105
3.3 Regroupement de plans
105
3.3.1 Effet d'échelle
105
3.3.1.1 Handicap des petits plans105
3.3.1.2 Susciter les mitoyennetés107
3.3.1.3 Écoquartiers109
3.3.2 Groupements équitables
111
3.3.2.1 Iniquités évitables112
3.3.2.2 Iniquités réductibles113
3.3.2.3 Cumul d'iniquités115
3.3.2.4 Compléments techniques116
3.3.3 Annexes non chauffées
116
3.3.3.1 Espace tampon banal117
3.3.3.2 Vérandas118
Chapitre 4 Qualité de l'enveloppe123
4.1 Parois opaques
123
4.1.1 Calcul des déperditions
123
4.1.1.1 Déperditions surfaciques123
4.1.1.2 Déperditions linéiques124
4.1.2 Résistances et conductances
124
4.1.2.1 Coefficient de transmission surfacique U124
4.1.2.2 Résistance thermique R125
4.1.2.3 Coefficient de conductivité thermique lambda125
4.1.2.4 Résistance thermique des parois multicouches126
4.1.3 Résistances superficielles
126
4.1.4 Valeurs optimales
127
4.1.4.1 Parois128
4.1.4.2 Ponts thermiques128
4.1.4.3 Rentabilité du renforcement de l'isolation128
4.1.4.4 Calcul des niveaux d'isolation lors du permis de construire130
4.1.4.5 Calcul des niveaux d'isolation à l'achèvement des travaux131
4.1.4.6 Importance de la qualité de la mise en oeuvre131
4.1.4.7 L'effet double peine131
4.2 Ponts thermiques
134
4.2.1 Typologie des ponts thermiques
134
4.2.1.1 Ponts thermiques « constructifs »134
4.2.1.2 Ponts thermiques « géométriques »135
4.2.2 Prise en compte des ponts thermiques
136
4.2.3 Correction des ponts thermiques constructifs
137
4.2.3.1 Liaison mur extérieur / plancher bas137
4.2.3.2 Liaison mur extérieur / plancher intermédiaire138
4.2.3.3 Liaison mur extérieur / plancher intermédiaire avec balcon139
4.2.3.4 Liaison mur extérieur / refend142
4.2.3.5 Liaison mur extérieur / toiture-terrasse142
4.2.3.6 Liaison mur extérieur / menuiserie143
4.2.3.7 Détermination de valeurs pour les systèmes innovants144
4.2.4 Ponts thermiques intégrés
144
4.3 Caractéristiques des menuiseries
145
4.3.1 Transmission thermique
145
4.3.1.1 Transmission thermique du vitrage seul (Ug)145
4.3.1.2 Transmission thermique du cadre seul (Uf)147
4.3.1.3 Pont thermique de la jonction menuiserie-cadre et de l'intercalaire de vitrage147
4.3.1.4 Rapport entre la surface vitrée et la surface au tableau148
4.3.1.5 Transmission thermique de la menuiserie complète Uw)149
4.3.1.6 Facteur solaire150
4.3.2 Transmission lumineuse
153
4.3.3 Critères de choix des menuiseries
154
4.3.3.1 Choix du matériau154
4.3.3.2 Choix du type de vitrage155
Chapitre 5 Contrôle de l'air159
5.1 Étanchéité à l'air
160
5.1.1 Mesure de l'étanchéité
160
5.1.2 Impacts d'un défaut d'étanchéité
162
5.1.2.1 Besoin de chauffage162
5.1.2.2 Perturbation des flux du renouvellement d'air hygiénique163
5.1.2.3 Diminution du rendement des VMC double flux163
5.1.2.4 Baisse du confort ressenti163
5.1.2.5 Risques sur la conservation du bâti164
5.1.3 Idées reçues et contrevérités relatives à l'étanchéité
165
5.1.4 Mise en oeuvre de l'étanchéité
167
5.1.4.1 Satisfaction des exigences de la RT 2012 et du label BBC167
5.1.4.2 Points à surveiller167
5.1.4.3 Exigences du niveau Maison Passive169
5.2 Ventilation
169
5.2.1 Impacts de la RT 2012
170
5.2.2 Ventilation mécanique
170
5.2.2.1 Types de ventilation mécanique171
5.2.2.2 Quelques points délicats des installations de VMC173
5.2.2.3 Variantes et complexification177
5.2.3 Ventilation naturelle
178
5.2.3.1 Principes de la ventilation naturelle178
5.2.3.2 Préconisations de conception180
5.2.3.3 Réhabilitation souhaitable de la ventilation naturelle181
5.3 Aération
183
5.3.1 Rafraîchissement nécessaire
184
5.3.1.1 Modération de la surchauffe des bâtiments184
5.3.1.2 Apport d'une fraîcheur naturelle185
5.3.2 Aération naturelle
185
5.3.2.1 Déplacer l'air185
5.3.2.2 Filtres indispensables189
5.3.3 Aération mécanique
192
Chapitre 6 Inertie thermique195
6.1 Phénomènes physiques
196
6.1.1 Intérêt de l'inertie
196
6.1.1.1 Comportement des parois internes196
6.1.1.2 Périodicités des besoins197
6.1.1.3 Efficacité des matériaux198
6.1.2 Types de parois
199
6.1.2.1 Lourdeur des parois199
6.1.2.2 Classes d'inertie, quotidienne et séquentielle201
6.2 Masses économiques
202
6.2.1 Polyvalence de certaines options constructives
202
6.2.1.1 Justification également acoustique202
6.2.1.2 Justification également structurelle203
6.2.2 Emplacements les plus rentables
203
6.2.2.1 Surface ou épaisseur ?203
6.2.2.2 Emplacements204
6.2.3 Inertie du sol naturel
205
6.2.3.1 Isolation thermique206
6.2.3.2 Surface d'échange thermique206
6.2.3.3 Autres exploitations possibles de l'inertie du sol209
6.3 Inertie et ressources naturelles
209
6.3.1 Parois massives et plus ou moins évolutives
210
6.3.1.1 Matériaux peu transformés210
6.3.1.2 Blocs démontables211
6.3.1.3 Matières biodégradables212
6.3.1.4 Bois massif épais213
6.3.2 Utilisation de granulats
214
6.3.2.1 Parois verticales215
6.3.2.2 Planchers215
6.3.3 Utilisation de l'eau
216
Chapitre 7 Choix des matériaux219
7.1 Effets sur la santé
219
7.1.1 Principaux agents pathogènes
220
7.1.1.1 Composés organiques volatils220
7.1.1.2 Solvants221
7.1.1.3 Allergènes221
7.1.1.4 Radon222
7.1.1.5 Aérosols222
7.1.1.6 Fibres222
7.1.1.7 Équipements222
7.1.1.8 Ambiances physiques223
7.1.1.9 Tableau récapitulatif des pathologies liées aux produits de construction223
7.1.2 Qualité de l'air et ventilation
226
7.1.3 Risque et matériaux
228
7.1.3.1 Définition du risque228
7.1.3.2 Salubrité des matériaux228
7.1.4 Outils d'appréciation
229
7.1.4.1 Règlement Produits de construction229
7.1.4.2 Décret n° 2011-321 du 23 mars 2011230
7.1.4.3 Fiches de déclaration environnementale et sanitaire231
7.1.4.4 Fiches de données de sécurité des produits231
7.1.4.5 Labels231
7.2 Impact environnemental
232
7.2.1 Intérêt des matériaux alternatifs
233
7.2.1.1 Confort234
7.2.1.2 Comparaisons physiques, thermiques et environnementales235
7.2.2 Règlements et normes
238
7.2.2.1 Respect obligatoire de la réglementation239
7.2.2.2 Aptitude des matériaux à l'usage visé239
7.2.2.3 Règles de conception et de mise en oeuvre239
7.2.2.4 Formation du personnel241
7.2.2.5 L'exemple de la construction en paille241
7.2.3 Solutions constructives alternatives
242
7.2.4 Quelques réalisations
244
7.2.4.1 Bâtiment de bureaux à énergie positive de la société Ecocert +245
7.2.4.2 Salle polyvalente de Mazan248
7.2.4.3 École Montessori à Avignon250
7.2.4.4 Pôle scolaire et médical de Salies-de-Béarn252
7.2.4.5 Maison Canzian à Toulouse253
7.2.4.6 Cave viticole du Domaine de Trevallon à Saint-Étienne-du-Grès254
7.2.5 Références
255
7.3 Vieillissement des matériaux
255
7.3.1 Maintenance de l'enveloppe
255
7.3.1.1 Réduction de la quantité des ouvrages exposés255
7.3.1.2 Qualité de l'épiderme des bâtiments256
7.3.2 Vitrages
258
7.3.3 Épidermes en bois
260
7.3.4 Toitures
265
7.3.4.1 Surface soustraite à la végétation antérieure265
7.3.4.2 Captage de l'eau pluviale267
Index271