27/05/2011 - 15th International Passive House Conference - Innsbruck

La construction bois basse consommation et architecture bioclimatique

Contexte, solutions, retours d’expériences

and perspectives

Stéphanie DECKER Ingénieur de Recherche

14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers

14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers

Sommaire

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1. Présentation de l’I2M et de NOBATEK

2. La construction ossature bois en Aquitaine

3. Quelques notions

4. Etudes de cas et retours d’expériences

14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers

Sommaire

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1. Présentation de l’I2M et de NOBATEK

2. La construction ossature bois en Aquitaine

3. Quelques notions

4. Etudes de cas et retours d’expériences

14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers

1. Présentation de l’I2M et de Nobatek

Institut I2M

Institut d’Ingénierie et de Mécanique de Bordeaux

6 départements : - APY - Acoustique Physique - DUMAS - Durabilité Matériaux des Assemblages et des Structures - GCE - Génie Civil et Environnemental - IMC - Ingénierie Mécanique et Conception - MPI - Matériaux, Procédés, Interactions - TREFLE - Transferts et Fluides

Aujourd’hui : 260 personnes - 124 chercheurs, 3 ingénieurs de recherche and 38 techniciens - 100 doctorants - Mécanique des fluides et des solides mais aussi génie civil,

acoustique, energétique et ingénierie

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14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers

1. Présentation de l’I2M et de Nobatek

Nobatek

Association loi 1901, fondée en 2005

Labellisé CRT par le Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche depuis 2007

Domaines d’activité : l’aménagement et la construction durable, les technologies de la construction et l’efficacité énergétique

Deux sites : siège social à Anglet et une agence à Talence

Aujourd’hui : 40 salariés

• Docteurs, ingénieurs et techniciens

• 5 thèses CIFRE en cours

• BTP, thermicien, développement durable, Génie Civil, Matériaux, Informatique, Domotique

Réseau de partenaire et de ressourcement important :

• Université de Bordeaux 1 et notamment l’institut I2M

• Les centres technologiques TECNALIA

• Pôles de compétitivité (Xylofutur et CREAHd)

NOBATEK

ECOCAMPUS

NOBATEK

ECOCAMPUS

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14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers

Sommaire

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1. Présentation de l’I2M et de NOBATEK

2. La construction ossature bois en Aquitaine

3. Quelques notions

4. Etudes de cas et retours d’expériences

14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers

2. La construction ossature bois en Aquitaine

Contexte démographique

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Contexte démographique

En 2008 : 3,2 millions d’habitant

+ 1% par an depuis 10 ans

D’ici 2030: 390 000 nouveaux ménages

Contexte du logement social

En 2008 : déficit de 29 000 logements sociaux

En 2009 : 10% de logements sociaux contre un objectif national de 20%

D’ici 2030?

Besoin rapide de nouveaux logements sociaux

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2. La construction ossature bois en Aquitaine

Contexte climatique

Contexte climatique

L’été la température atteint facilement 36 C

L’humidité relative peut varier de 40 à 90% en une journée

chaud et humide

Nantes

Bordeaux / Merignac

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500

1000

1500

2000

2500

3000

DJU

(C

)

Degrés Jour Unifiés Chauffage- Température de Base 18 C

Nantes

Bordeaux / Merignac

0

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10

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35

40

45

50

DJU

(C

)

Degrés Jour Unifiés Climatisation- Température de Base 26 C

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2. La construction ossature bois en Aquitaine

Contexte lié au confort thermique Reglementation thermique française (RT2005 – RT2012) : Température interne

conventionnelle maximale

Nombreux projets: L’appel à projet Alienor fixe des critères d’éligibilités dont la performance et l’adaptation au climat Atlantique en hiver comme en été

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Nombreux Avantages

Rapidité

Faible coût

Chantier propre

Economie d’énergie

Ressource locale (pin maritime-> forêt cultivée)

Mais un inconvénient majeur: Faible inertie thermique

La construction ossature bois une solution

Economie d’énergie et confort thermique...

Quelles solutions?

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Sommaire

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1. Présentation de l’I2M et de NOBATEK

2. La construction ossature bois en Aquitaine

3. Quelques notions

4. Etudes de cas et retours d’expériences

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Ni frissons Ni transpiration

Mais dépend

o des facteurs liés à l’individu:

ses vêtements, son activité, son état physique, son état psychologique

o des facteurs liés à l’environnement immédiat:

température de l’air, température des parois, vitesse de l’air, taux d’humidité relative de l’air ambiant

Plusieurs définitions

seuils maximum température de l’air, confort adaptatif (Brager), prise en compte de la température opérative, prise en compte de l’humidité relative (Fanger)…

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3. Quelques notions

Le confort thermique

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L’inertie thermique d’un bâtiment est sa capacité à stocker et de restituer des quantités importantes d’énergie dans sa structure.

En été

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3. Quelques notions

L’inertie thermique

Limiter, protéger et stocker Libérer, ventiler et rafraîchir

Colonne1 Conductivité thermique Masse volumique Capacité thermique Effusivité thermique

λ en [W/(m.K)] ρ en [kg/m^3] Cp en [J/(Kg.K)] Ef en [kJ/(√s.m². C)]

Béton 1,65 2150 1000 1774

Brique 0,64 1650 1000 528

Bois feuillu lourds 0,23 800 1600 147

Bois résineux mi-lourd 0,18 550 1600 79

Isolant (LDV) 0,038 60 1030 1

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Sommaire

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1. Présentation de l’I2M et de NOBATEK

2. La construction ossature bois en Aquitaine

3. Quelques notions

4. Etudes de cas et retours d’expériences

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4. Etudes de cas et retours d’expériences

Napevomo

Projet de recherche

Napevomo Etude, conception, réalisation et instrumentation d’une maison à

énergie positive pour la compétition internationale : Solar Decathlon Europe 2010

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3. Case studies and experience feedbacks

Napevomo : Solutions architecturales

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Protections solaires et ajout d’inertie

Ventilation naturelle et évapo-transpiration

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Système stockage thermique par chaleur latente utilisant de la parafine

Fonctionnement jour Fonctionnement nuit

Tint>Tm

Tout<Tm

4. Etudes de cas et retours d’expériences Napevomo : Rafraichissement semi-passif

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4. Etudes de cas et retours d’expériences

Napevomo : Résultats

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Actuellement

Sur Bordeaux

Instrumentation complète et thèse en cours sur le système de stockage

A Madrid durant le SDE 2010

Climat : Température élevée

2d prix des conditions de confort

Faible consommation énergétique durant la compétition

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20

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500

1000

1500

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2500

3000

3500

4000

4500

5000

0:00 2:30 5:00 7:30 10:00 12:30 15:00 17:30 20:00 22:30

Température (°C) Puissance (W)

Temps (h)

Puissance appelée (W)

Power fournie (W)

Température intérieure (°C)

Température extérieure (°C)

27°C

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4. Etudes de cas et retours d’expériences

MPPMF

Projet de recherche

Maisons Passives en Pin Maritime (MPPMF)

Etude, conception, réalisation et instrumentation de 2 logements mitoyens à ossature bois, basses consommations, et

essentiellement constitués de pin maritime

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Conception et construction de deux logements sociaux mitoyens situés dans un quartier de 41 logements sociaux en Aquitaine.

4. Etudes de cas et retours d’expériences

MPPMF : Présentation

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Architect e: D. Gorse Maîtrise d’ouvrage : Gironde Habitat

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4. Etudes de cas et retours d’expériences

MPPMF : Objectifs

Principaux objectifs

Basse consommation et confort thermique (hiver/été)

Adaptation au climat Aquitain

Utilisation optimale du pin maritime pour la structure et l’enveloppe

Développement des industries locales

Maîtrise des coût pour du logement social

Objectifs de performances thermiques

Besoins de chauffage < 15 kWh/(m².an)

Température estivale< 28 C

Inconfort thermique : Taux < 8 %

L’inconfort thermique a été défini comme le pourcentage du temps durant lequel la témpérature intérieure ne correspond

pas aux conditions de confort adaptatif [Brager 2005] 20

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4. Etudes de cas et retours d’expériences

MPPMF : Deux logements

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Maison massive

Maison légère

Massive

Bois massif

Ventilation naturelle optimisée

Légère

100% ossature bois

Puits canadien

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4. Etudes de cas et retours d’expériences

MPPMF : Solutions architecturales

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Architecte : C. Maintrot

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4. Etudes de cas et retours d’expériences

MPPMF : Ground-coupled heat exchanger

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By-pass ouvert

By-pass ouvert

Entrée d’air neuf extérieur Entrée d’air

neuf du puits

Air vicié

Entrée d’air neuf

Regard

Ventilation mécanique

Entrée d’air neuf

longueur : 37.8m Profondeur : 2.5m

T>25 C

Manuel

Ventilation double flux

Vue de dessus:

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3. Case studies and experience feedbacks

MPPMF : Résultats

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0

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>25 C >26 C >27 C >28 C >29 C

He

ure

s (

h)

Température ( C)

Ground floor First floor Exterior

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0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 6:00 12:00

Température(°C)

Temps (h)

Exterior

Ground floor

First floor

Besoins de chauffage (< 15 kWh/(m².year) 6,1 kWh/(m².year) Hiver 2010/2011

Confort estival (T< 28 C et Taux incofort

thermique < 8 %) atteint en 2010

Eté 2010 (Juin 21 – Septembre 21)

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3. Case studies and experience feedbacks

MPPMF : Results

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Août Puits Extérieur

Min 19,3 C 9,3 C

Max 22,8 C 36 C

Moyenne 21 C 19,9 C

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18

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6/8 8/8 10/8 12/8 14/8 16/8 18/8 20/8 22/8 24/8 26/8 28/8 30/8

Tem

pér

atu

re (

°C)

Ground Temperature at 0,5m deep

Outside Temperature

Pipe Temperature at 2,5m deep

En Août 2010 COP froid = 8,2

>25 C

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4. Etudes de cas et retours d’expériences

BAI UNA & BAI ONA

Logements sociaux

BAI UNA & BAI ONA

Z.A.C Arrousets Etude, conception, réalisation et instrumentation de 15 logements

en accession sociale à la propriété a Bayonne.

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Patrick Arotcharen agence d’architecture

Philippe Balc’h architecte

Maître d’Ouvrage

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Principaux objectifs

Etendre le panel des solutions constructives pour LE COL en assurant une reproductibilité des solutions mises en œuvre pour les répéter sur d’autres opérations

Maîtriser l’économie globale du projet

Pousser au maximum les solutions technologiques à base de bois

Minimiser la consommation des logements (labellisation BBC)

Assurer des niveaux de confort égaux, voire supérieurs, à ceux de constructions « traditionnelles »

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Programme : 10 + 5 logements en accession à la propriété

Surface : 887 m² SHAB + 412 m² SHAB

Date de livraison : Février 2011

4. Etudes de cas et retours d’expériences

BAI UNA & BAI ONA

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4. Etudes de cas et retours d’expériences

BAI UNA & BAI ONA : Solutions Architecturales

Toiture + balcon servant de protection solaire

Surfaces vitrées optimisées

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4. Etudes de cas et retours d’expériences

BAI UNA & BAI ONA : Stockage thermique

Système stockage thermique par chaleur latente utilisant de la parafine

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4. Etudes de cas et retours d’expériences

Collège François Mauriac

Ecole

Collège François Mauriac Etude, conception, réalisation et instrumentation du collège

François Mauriac de Saint-Symphorien (Gironde)

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Stockage thermique par chaleur sensible utilisant du béton

Protections solaires

4. Etudes de cas et retours d’expériences

Collège François Mauriac

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Conclusions et perspectives

Ossature bois

Construction rapide, maîtrise des coûts et de la perdormance énergétique

Compensation de sa faible inertie

L’optimisation des systèmes semi-passifs doit être poursuivie de la phase conception jusqu’à la phase d’usage.

Perspectives

Thèse actuellement en cours sur le système semi-passif de stockage énergétique par chaleur latente

Amélioration des méthodes de conceptions et des logiciels adaptés à la construction ossature bois

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Logement sociaux

Adapté au climat atlantique

Développement d’un outil d’aide à la conception

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Merci pour votre attention

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