C'est sur l'une des quelques rares parcelles idylliques qu'abrite encore notre pays que Wim Tavernier, architecte et chef d'entreprise de 5+architecten, et son épouse construisent une maison passive qui satisfait à la norme zéro énergie. Pour ce faire, il ne s'appuie pas seulement sur les principes de la construction bioclimatique et bio-écologique. Pour l'enveloppe du bâtiment, l'architecte s'est délibérément orienté vers des solutions low-tech aux exigences d'entretien pour ainsi dire inexistantes et d'une durée de vie similaire à celle du bâtiment. L'utilisation de FOAMGLAS® aussi bien pour les murs souterrains, le sol souterrain sur terre-plein, l'amorce de l'ossature bois ainsi que les toits plats et inclinés de son habitation était évidente.
D’une superficie de 28 ares et orienté à l'est, le terrain à bâtir est situé au bout d'une route en cul-de-sac bordée d’habitations isolées. La parcelle située au sud est la dernière de la rue à être renseignée comme zone résidentielle sans pour autant être bâtie. Le couple peut donc jusqu'à présent profiter pleinement du soleil de midi.
La qualité du sol de la parcelle est moins optimale. La couche supérieure d'une épaisseur de 2,5 m a une composition argileuse, donc sensible à la consolidation par tassement, et est par conséquent peu adaptée à la construction sur une simple plaque de fondation. Heureusement, elle surmonte une couche sablonneuse plus stable présentant une force portante suffisante pour doter entièrement l'habitation de caves. En outre, la partie de l'habitation située en surface est montée avec une ossature bois, ce qui permet aux contraintes devant être supportées par le sous-sol d'être plus limitées que dans le cas d'une habitation traditionnelle.
Principes bioclimatiques
L'habitation affiche une superficie nette de 362 m² et compte, en dehors des espaces classiques (cuisine, salle de séjour, chambre des parents, salle de bain, hall d'entrée), 3 chambres d'enfant, une deuxième salle de bain plus petite, une chambre d'amis, un espace bureau pour 5 personnes, un vestiaire, une resserre de cuisine, un local technique et 2 caves. Elle a été réalisée conformément au concept de la maison passive qui repose sur les principes de la construction bioclimatique. « Cela signifie que le bâtiment est tellement adapté à son environnement et à son orientation qu'il peut être fait usage de façon optimale de l'énergie solaire sans nécessiter une technologie compliquée », explique l'architecte. « Pour ce faire, il s'agit essentiellement de garder le bâtiment aussi compact que possible afin de minimiser la superficie de déperdition de chaleur, de limiter au maximum le nombre et les dimensions des ouvertures dans la façade orientée au nord et, au contraire, de prévoir des ouvertures aussi grandes que possible dans la façade orientée au sud. On retrouve ces mêmes principes dans de nombreux anciens édifices. »
L'ensemble des espaces purement utilitaires (le hall d'entrée, les salles de bain, le dressing, la resserre de cuisine et le vestiaire) se situent par conséquent du côté nord, à savoir sur la façade gauche de l'habitation, où seuls le hall d'entrée et la salle de bain disposent d’une fenêtre, ce qui réduit au minimum la déperdition de chaleur dans les espaces situés au nord. Au contraire, la cuisine, le salon et la salle à manger, ainsi que toutes les chambres (à l'exception d'une seule) présentent des fenêtres de grande à très grande taille. Dans le bureau également, situé du côté sud de la cave, l'architecte a voulu faire pénétrer autant que possible la lumière du jour. « Nous y sommes parvenus en rehaussant le niveau du sol du bureau d'environ 50 cm et en abaissant simultanément le niveau naturel du sol à hauteur de la paroi de la cave orientée au sud. C'est ainsi que des fenêtres ont pu être intégrées dans ce mur. Mais de ce fait, la partie de l'habitation située au-dessus de l'espace bureau a naturellement dû être surélevée. Ce qui explique pourquoi l'habitation est conçue sur différents niveaux. »
En outre, le niveau d'isolation et l'étanchéité des murs, sols, toits et menuiseries extérieures sont améliorés de façon à ce que la chaleur captée via les fenêtres soit préservée de façon optimale. Une surchauffe durant l'été doit être évitée grâce à des écrans et à une saillie de toiture. Wim Tavernier : « Ce sont autant de solutions low-tech d'une durée de vie similaire à celle du bâtiment et présentant en outre des exigences d'entretien quasi inexistantes. Elles garantissent néanmoins une économie très importante de la consommation énergétique sans qu'une intervention active ne soit nécessaire. Seul le système de ventilation D avec récupération de chaleur constitue un ajout technique indispensable. L'économie d'énergie est si importante que seul un nombre limité de techniques d'énergie renouvelable high-tech doit être ajouté afin de parvenir au niveau zéro énergie. »
Construction d'une ossature bois
Outre la consommation d'énergie de l'habitation pendant son utilisation, l'architecte Wim Tavernier a accordé une attention particulière au choix des matériaux, dans la continuité du Post-graduat en construction bio-écologique qu'il a suivi il y a deux ans. « L'accent est mis sur des matériaux qui ont un impact aussi faible que possible sur l'environnement, dont le traitement n'affecte en rien la santé et qui proviennent si possible de matières premières renouvelables ou qui sont disponibles dans des quantités pour ainsi dire inépuisables », explique-t-il. « Le choix des matériaux reposait non seulement sur le savoir-faire de VIBE (Vlaams Instituut voor Bio-Ecologisch Bouwen en Wonen, l'Institut flamand pour la construction et l'habitation bio-écologique), des LCA et sur la banque de données du NIBE (Nederlands Instituut voor Bouwbiologie en Ecologie, Institut néerlandais pour la bio-construction et de l'écologie), mais également sur les systèmes de labellisation tels que natureplus® pour les matériaux de construction en général et le label FSC pour les produits en bois.
En tenant compte de ces facteurs, il restait pour le gros œuvre en surface deux méthodes de construction essentielles pour lesquelles des exécutants pouvaient être facilement trouvés : une ossature bois ou une construction massive à l'aide de blocs en céramique. »
L'architecte a finalement opté pour une ossature bois, et ce pour différentes raisons. « Avant tout, une ossature bois permet de poser l'isolation entre la structure, ce qui permet de combiner 2 éléments en une seule couche afin de gagner en épaisseur et d'utiliser d'importantes épaisseurs d'isolation. Notre habitation dispose d’une isolation de 36 cm d'épaisseur. Pour appliquer une même épaisseur à une construction massive, il serait nécessaire d'installer une deuxième structure du côté extérieur afin de placer l'isolation entre les deux, car on ne trouve sur le marché aucun spate ou cheville d'isolation permettant la fixation de telles épaisseurs.
Deuxièmement, une ossature bois offre la possibilité de choisir des matériaux isolants qui répondent aux exigences de la construction bio-écologique et qui laissent également respirer l'habitation. Dans notre maison, nous utiliserons de la ouate de cellulose soufflée, mais on peut également opter pour de la fibre de bois soufflée ou des panneaux souples en laine de roche produits sans composants volatils. Dans une construction massive maçonnée avec briques de parement, il est nécessaire d'appliquer dans le vide un matériau plus résistant à l'humidité, ce qui mène presque toujours aux panneaux isolants issus de la pétrochimie. Un troisième avantage important de l'ossature bois est la construction rapide. Une ossature bois laisse beaucoup plus d'espace à la fabrication préalable qu'une construction massive. Le temps de construction sur place demeure limité à quelques semaines. L'ossature de notre habitation sera terminée en 4 à 5 semaines, après, il est vrai, une période de préparation et de production préalables de quelques semaines. Enfin, une ossature bois implique une méthode de construction sèche ; par conséquent, les temps d'attente pour le durcissement du béton, le séchage de la construction, l'évaporation de l'humidité de construction… sont plus courts, voire inexistants. »
Des matériaux respectueux de l'environnement
La partie gauche de la façade sera couverte de panneaux de façadede Koramic, tandis que du bois traité thermiquement recouvrira la partie droite. Ce revêtement de façade en bois sera poursuivi sur le toit incliné. Une pierre de parement n'était pas envisageable, étant donné qu'une double paroi aurait dû être construite au niveau de la cave pour l'accueillir.
Les finitions des murs intérieurs et plafonds seront réalisées en plaques fibres-gypse de Fermacell, une alternative au carton de gypse respectueuse de l'environnement. Ces plaques se composent d'un mélange de gypse issu de hauts fourneaux, un sous-produit donc, et de fibres de cellulose recyclées. Elles sont plus résistantes que la plupart des plaques en carton de gypse de même épaisseur. L'objectif était d'appliquer par-dessus une couche de plâtre d'argile. « L'argile est un produit naturel qui présente plusieurs grands avantages par rapport au plâtre classique », explique Wim Tavernier. « Il régule le taux d'humidité et purifie l'air. Mais le plâtre d'argile doit pouvoir être appliqué dans une épaisseur suffisante : 20 mm ou plus. Pour ce faire, un réseau de fixation supplémentaire et un primer devront être appliqués sur les plaques de fibre de gypse, ce qui accroît le temps de séchage à plusieurs semaines. Nous avons donc opté pour des plaques de construction en argile. Il s'agit de plaques d'argile sèches de 20 mm d'épaisseur, renforcées par un réseau de fibres de verre, pouvant être appliquées sèches avant d'être ensuite enduites d'une fine couche de finition d'argile. »
Les sols seront recouverts de dalles en céramique, d’un plancher en bois ou de linoléum, en fonction de l'espace. « Seule la partie souterraine ne répond que partiellement aux exigences bio-écologiques, étant donné qu'il n'existe aucun matériau alternatif respectueux de l'environnement pour cette zone de la construction. Pour la paroi extérieure, une cuve en béton a en effet été utilisée, tandis que les murs intérieurs sont recouverts de briques en céramique. FOAMGLAS® est utilisé pour l'isolation ; il s'agit d'un produit doté du label natureplus®.
FOAMGLAS® dispose en outre depuis plusieurs années d'un système d'isolation spécifiquement conçu pour permettre l'isolation passive des constructions souterraines et des plaques de fondation. Une partie de cette gamme de produits, à savoir les blocs isolants, peut même être utilisée comme coffrage perdu lorsque les hourdis sont coulés », explique l'architecte.
Isolation FOAMGLAS®
Étant donné que la cave fait partie intégrante du volume protégé, elle devait également bénéficier d'une isolation passive. Wim Tavernier : « Il n’existe que 2 matériaux d'isolation valables pour les constructions en contact avec le sol : XPS Styrodur et FOAMGLAS®. XPS est l'option la plus démocratique. Le coût de l'isolation en verre cellulaire est 2 à 3 fois supérieur, mais FOAMGLAS® présente néanmoins plusieurs grands avantages d'égale importance par rapport à une isolation XPS. Avant tout, FOAMGLAS® conserve sa valeur d'isolation à travers le temps. Ce qui n'est pas le cas de beaucoup d'isolants, sinon de tous les types d'isolants issus de la pétrochimie, comme l'XPS, mais également le PUR et l'EPS. Bien que la valeur d'isolation de FOAMGLAS® soit à la base quelque peu inférieure à celle des variantes pétrochimiques, elle sera meilleure à court terme. Deuxièmement : l'isolation en verre cellulaire est totalement inerte face à l'humidité et aux produits chimiques, ce qui constitue une exigence absolue pour les constructions souterraines. FOAMGLAS® n'absorbe pas l'humidité, une caractéristique grâce à laquelle la valeur d'isolation ne diminuera pas non plus dans des conditions humides. Si elle est correctement appliquée, c'est-à-dire à l'aide de joints soigneusement collés, elle peut protéger davantage la construction souterraine contre l'humidité. Le verre cellulaire n'est pas non plus attaqué par les insectes et les rongeurs. »
Ajoutez encore à cela son extrême résistance à la compression. « Même la version de l'isolation FOAMGLAS® la moins résistante à la compression l'est suffisamment pour supporter le poids de toute une habitation », explique Wim Tavernier. « Dans le cas de Styrodur, vous devez opter pour une série plus résistante à la compression et présentant des valeurs d'isolation quelque peu inférieures. En outre, les panneaux FOAMGLAS® sont un peu plus solides lors de la mise en œuvre que l'alternative XPS souple, ce qui s'avère relativement important. Sur le chantier, les parois sont percutées avec toutes sortes de choses. En outre, FOAMGLAS® est le seul produit isolant destiné à l'isolation souterraine qui dispose du label natureplus®. Et cerise sur le gâteau : grâce à PERISAVE, le nouveau système d'isolation de FOAMGLAS® spécifiquement destiné aux maisons passives, il est possible d'appliquer en une seule couche l'épaisseur totale nécessaire, ce qui s'avère favorable à la vitesse d'application. En utilisant une colle adéquate, l'entrepreneur peut appliquer des blocs épais comme s'il maçonnait un mur. »
Autre avantage non négligeable : les entrepreneurs accordent un soin tout particulier au travail avec FOAMGLAS®. « La plupart des entrepreneurs classiques ne connaissent les produits FOAMGLAS® que par la gamme PERINSUL destinée à la rupture des ponts thermiques. Par conséquent, ils travailleront de façon un peu plus minutieuse », précise l'architecte. « Ils connaissent tous Styrodur et sont donc plus nonchalants lors de son application. Par sa plus grande sensibilité à l'humidité et aux indésirables, il existe un certain risque que l'isolation XPS disparaisse totalement au fil du temps, ce qui revient à perdre son investissement. »
Fiche technique
Consommation énergétique selon le logiciel de projection de maison passive : 9 kWh/m², valeur K : 16, Niveau E : -2
- Murs souterrains : isolation FOAMGLAS® 28 cm, de type PERISAVE, valeur lambda 0,038, contre paroi en béton de 35 cm.
- Sol souterrain sur terre-plein : isolation FOAMGLAS® 28 cm, de type T4+, valeur lambda 0,041, appliquée en 2 couches croisées de 14 cm, sous un sol en béton de 30 cm.
- Ébauche de l'ossature bois : double paroi en béton cellulaire hydrophobe de 14 cm, séparée par 8 cm d'isolation FOAMGLAS®, de type W+F, valeur lambda 0,038, et isolation FOAMGLAS® 10 cm à l'extérieur, de type Ready Board T4+, valeur lambda 0,041.
- Parois de l'ossature bois : structure avec montants TJI de 36 cm, espacés de 60 cm, isolation cellulose soufflée, de type I3 d'Isoproc, valeur lambda 0,038. À l'extérieur : Plaque en fibre de bois Steico de 35 mm, valeur lambda 0,048. À l'intérieur, un vide pour conduites de 60 mm, rempli de fibre de bois Steico, de type Flex, valeur lambda 0,038.
- Ossature bois toits plats : structure composée de montants TJI de 30 cm, espacés de 40 cm, isolation cellulose soufflée, type I3 d'Isoproc, valeur lambda 0,038, surmontée de l'isolation pour toiture plate de FOAMGLAS®, de type TAPERED T4+, entre 12 et 20 cm d'épaisseur, appliquée en 2 couches.
- Ossature bois toit incliné : structure composée de montants TJI de 30 cm, espacés de 40 cm, isolation cellulose soufflée, type I3 d'Isoproc, valeur lambda 0,038, surmontée de l'isolation à pente intégrée de FOAMGLAS®, de type READY BOARD T4+ de 15 cm, appliquée en 1 seule couche.
- Menuiserie extérieure : menuiserie en bois dotée d'une isolation supplémentaire en fibre de verre contre la face extérieure, triple vitrage avec U=0,53 et g=0,5. Valeur Uw totale moyenne par fenêtre = +- 0,6.
- Protection solaire automatisée pour les fenêtres orientées au sud, à l'est et à l'ouest
- Étanchéité visée (exigence pour les maisons passives) = 0,6 modification de volume par heure
- Étant donné qu'aucun garage intégré n'est prévu, aucune porte de garage coûteuse et suffisamment étanche et isolée n'est nécessaire.
- Tous les nœuds constructifs sont agréés EPB.
- Système de ventilation D avec récupération de chaleur, rendement 80 %, avec échangeur de chaleur terre via une double boucle de glycol autour de la cave.
- Pompe à chaleur avec forages verticaux destinée au chauffage et à la production d'eau chaude avec réservoir tampon de stratification de 750 litres. Panneaux solaires également raccordés au réservoir tampon.
- Échangeur de chaleur de douche pour la récupération de la chaleur issue de l'eau des douches.
- Panneaux pv d'une capacité de 10 kW.