Écoquartier et construction bois en Pays de Savoie

lundi 21 septembre 2009 Écrit par  Yves Heuillard

maquette ecoquartier Héry-sur-Alby en Haute-Savoie

Nous présentons ici le fruit de la collaboration entre l’Ecole Nationale Supérieure des Technologies et Industries du Bois (ENSTIB), l’Ecole Nationale Supérieure d’Architecture de Nancy (ENSAN) et le Parc naturel régional des Bauges pour un projet pilote de trente logements à Héry-sur Alby en Haute-Savoie.

La municipalité de Héry-sur-Alby, veut aménager un espace à proximité du centre du village et y construire des logements aidés et des logements privés, le tout avec un objectif de basse consommation (Effinergie-BBC) et sur 1,5 hectares de terrain (voir demain notre article détaillé sur le sujet). Le mot écoquartier est un peu fort, mais à l'échelle du village il est justifié.

L'équipe lauréate

les 4 etudiants Enstib / Ensan lauréats

Julien Dieffenbacher, 3AI ENSTIB - Salah Hamane, Ingénieur ECP - Laure Meyer, M2 ENSArchitecture Strasbourg - Lucile Perlier, Architecte DE, Clermont-Ferrand. Ils ont de quoi être fiers de leur travail.

De son côté le Parc régional naturel du massif des Bauges, promeut une architecture contemporaine basse consommation en bois local et développe un partenariat avec l'Enstib ( Ecole nationale supérieure des technologie et industries du bois) à Epinal, et avec l' Ensan ( Ecole nationale supérieure d'architecture de Nancy). La rencontre des deux ambitions, et un maire convaincu de l'importance d'un développement durabe, et voilà six groupes d'étudiants des deux écoles qui planchent sur le sujet. Nous présentons ici le projet favori du jury. Il ne sera pas mis en oeuvre en tant que tel, mais il sert à illustrer la réflexion de ses instigateurs et répond à quelques questions simples. Comment créer un quartier en osmose avec le paysage rural du massif des Bauges ? Comment concevoir un bâtiment avec les matériaux et les savoirs faire des industries locales ? Comment réaliser un bâtiment innovant et performant?

maquette batiments bois individuel et petit collectif

Le projet s’articule autour de trois typologies de bâtiment : une typologie d’habitat intermédiaire, R+2, comprenant 9 logements ; une typologie d’habitat intermédiaire, R+1 (maisons en bande), comprenant 5 logements ; une typologie d’habitat individuel mitoyen en R+1 . Le texte ci-après est tiré majoritairement du rapport des élèves dont la qualité de réalisation honore leurs écoles respectives. Si besoin était cet article incitera cabinets d'architectes, charpentiers et constructeurs à recruter parmi ces nouvelles générations nées avec le développement durable.

Choix constructifs

Fondations. L'équipe se base sur le rapport géotechnique du groupe scolaire et de la salle polyvalente se situant à proximité du projet. Les murs du bâtiment porteront sur des longrines portant sur des fondations semiprofondes allant chercher le bon terrain (ancrage de 50cm moraine consolidée à 3m). Ces fondations semi-profondes seront des puits bétonnés. Le plancher bas sera un dallage (pas de vide sanitaire). Une substitution du sol actuel par du tout-venant sur 30cm minimum sera réalisée.

ossature bois

Ossature bois. Compte tenu du degré d’isolation souhaitée (absence de ponts thermiques) et de la configuration du bâtiment (absence de grandes ouvertures), la structure ossature bois a été préférée à une solution poteaux/ poutres. Cette solution est en plus économique, permet une préfabrication en atelier et un montage sur site plus rapide. Ci-dessus maquette du bâtiment à deux étages. Le bâtiment est composé de modules 5.5 x 9m regroupant les chambres et séjours. Des blocs de jonctions concentrent les pièces humides. La conception des étages se répète afin d’avoir le plus d’éléments similaires possibles ce qui induit une réduction des coûts.

Matériaux et isolations

Du bois massif plutot que du bois transformé, du bois local du Massif des Bauges pour limiter les transports, de la laine de bois comme isolant plutôt que de la laine minerale, préfabriquation de tous les murs en atelier pour limiter les temps sur chantier, réalisation des planchers en chape sèche pour limiter les temps sur chantier, voilà pour l'essentiel.

maison individuelle en ossature bois L'équipe justifie ces choix comme suit : il faut 10 fois plus d’énergie pour produire une tonne de laine de verre qu’une tonne de laine de bois ; 6 fois plus d’energie pour produire 1 mètre cube de lamellé collé qu’1 mèetre cube de bois massif ; 1 tonne de bois d’oeuvre stocke 1 805kg de CO2 contre une émission de 160kg pour le béton arme et 1 400kg pour l’acier. Ci-contre maquette des maisons individuelles.

Les 2 essences locales sont le sapin pectiné et l’épicea commun. Toutes les deux de classe de durabilité naturelle 4 (peu durable). Ces 2 essences conviennent sans traitement pour la charpente, les solives des planchers, les montants des murs ossature bois. Il faudra toutefois prévoir un traitement de surface contre les attaques d’insectes. Pour les bois exposés à l’extérieur (structure bois, bardage vertical, menuiseries bois, occultations en bois), l'équipe s'appuie sur l’utilisation de Douglas non traité (essence non présente dans le Massif des Bauges mais disponible dans les scieries locales) plutôt que sur celle de bois local traité.

La laine de bois a été préférée aux laines minérales pour plusieurs raisons. L’isolant est choisi pour sa résistance thermique pour l’hiver (les laines minérales sont équivalente a la laine de bois en terme d’isolation mais pas en inertie). En été, l’isolant répond à l'objectif de confort interieur : réduire les fortes amplitudes quotidiennes de température et ainsi ne transmettre une onde température que tres limitee. La capaciteé thermique éleveée de la laine de bois (80Wh/m3.K contre 4 pour une laine minerale), provoque un déphasage de l’onde thermique de 8 à 12 heures. Ainsi la chaleur de la journee arrive a l’intérieur lorsque la fraicheur de la soirée permet de tempérer les espaces interieurs (par ventilation nocturne). Une epaisseur de 22cm de laine de bois assure le dephasage souhaite de 12h.

les autres matériaux - Dallage et fondations en béton armé - Bac acier floqué (traitement anti-condensation en sous- face) en toiture - Platre pour parement interieur.

Diaporama : cliquez sur la première vignette ci-dessous pour voir le détail des coupes de murs et quelques extraits des plans.
{slimbox album=|hery| title=|Extrait de la notice technique du projet - Cliquez à droite ou à gauche de la photo pour avancer ou reculer|}images/stories/construction-bois/parois1.jpg{/slimbox}{slimbox album=|hery| title=|Extrait de la notice technique du projet - Cliquez à droite ou à gauche de la photo pour avancer ou reculer|}images/stories/construction-bois/parois2.jpg{/slimbox} {slimbox album=|hery| title=|Extrait de la notice technique du projet - Cliquez à droite ou à gauche de la photo pour avancer ou reculer|}images/stories/construction-bois/parois3.jpg{/slimbox}{slimbox album=|hery| title=|Extrait de la notice technique du projet - Cliquez à droite ou à gauche de la photo pour avancer ou reculer|}images/stories/construction-bois/parois4.jpg{/slimbox}{slimbox album=|hery| title=|Extrait de la notice technique du projet - Cliquez à droite ou à gauche de la photo pour avancer ou reculer|}images/stories/construction-bois/parois5.jpg{/slimbox} {slimbox album=|hery| title=|Extrait de la notice technique du projet - Cliquez à droite ou à gauche de la photo pour avancer ou reculer|}images/stories/construction-bois/parois6.jpg{/slimbox}{slimbox album=|hery| title=|Extrait de la notice technique du projet - Cliquez à droite ou à gauche de la photo pour avancer ou reculer|}images/stories/construction-bois/parois7.jpg{/slimbox}

approche bioclimatique et apport solaireApproche bioclimatique

Pour parvenir à ses objectifs, l'équipe opte pour une approche bioclimatique. Et donc, dès la conception du bâtiment, les dispositions architecturale et constructives suivantes sont prises en compte :
- Implantation du bâtiment en fonction des caractéristiques du site (climat, qualité du sol, topographie, ensoleillement et vues) ; les bâtiments sont largement ouverts au Sud-est pour respecter la topographie du terrain et la vue. Cela n’influe que légèrement sur les apports solaires comparé à une orientation optimale plein Sud (perte de l’ordre de 10%).
- Zonages thermiques, a savoir l’aménagement interne des logements en fonction des orientations : séjour et cuisines au Sud, entrées et chambres au Nord
- Aménagement de façades avec des jardins d’hiver largement vitrés au Sud-est pour profiter au maximum des apports solaires gratuits en hiver ( photos ci-contre)
- Mise en place de protections solaires (débord de toiture et volets coulissants pour éviter les surchauffes en été)
- Recherche de la compacité du bâtiment tout en permettant un travail architectural.
- Mise en oeuvre de parois isolantes performantes (détails en annexe)
- Recours à des énergies renouvelables (chaufferie bois et panneaux solaires thermiques)
- Mise en place d’une ventilation double flux
- Implantation des circulations (zones non chauffées) à l’exterieur pour réduire les déperditions
- Structures des circulations et jardins d’hiver indépendantes de la structure des bâtiments pour limiter les ponts thermiques
- Protection au Nord par un bardage
- Réalisation de sas au niveau des entrées des logements.

Moyens de production de d'énergie

4 solutions sont étudiées par l'équipe d'étudiants de L'Enstib et de L'Ensa et les consommations conventionnelles des bâtiments en énergie primaire sont calculées :
- production du chauffage et de l’eau chaude sanitaire par l’énergie électrique : 148 kWhep/m².an
- production du chauffage et de l’eau chaude sanitaire par chaudière fioul ou gaz : 65 kWhep/m².an
- production du chauffage et de l’eau chaude sanitaire par chaudière fioul ou gaz avec mise en place de panneaux solaires (couverture de 55% des besoins annuels d’ECS) : 51 kWhep/m².an
- production du chauffage et de l’eau chaude sanitaire par chaudière bois avec mise en place de panneaux solaires thermiques (couverture de 55% des besoins annuels d’ECS) : 36 kWhep/m².an. L'équipe calcule un amortissement des panneaux solaires thermiques en environ 10 ans (comparé à des chauffe-eaux électriques) et sur la base d'une subvention de 40 % (un particulier bénéficierait lui d'un crédit d'impôt, ndlr).

Pratiquement compte tenu des puissances des consommations calculées ci-dessus, de la demande d’utiliser au moins 40% d’energie renouvelable, de la proximité des bâtiments collectifs, de la capacité d’approvisionnement de bois énergie par des entreprises locales, la solution technique retenue est la suivante : une chaudière collective bois avec réseaux de chaleur pour le chauffage et l’eau chaude sanitaires pour les 4 bâtiments collectifs ; une pompe a chaleur pour les maisons mitoyennes assurant le chauffage et la production d’eau chaude sanitaire. La pompe a chaleur aura un coefficient de performance (COP) de l’ordre de 3,5. Un chauffage d’appoint (résistance électrique intégrée) sera prevu pour palier a la baisse d’efficacité de la pompe en cas de température basse ; des panneaux solaires thermiques en toiture de l’ensemble des bâtiments (inclinaison 20°, orientation Sud-est).

La couverture de 55% des besoins annuels en eau chaude solaire est obtenue par la mise en place de panneaux solaires inclines a 20° en quantités suffisantes pour couvrir 100% des besoins en été. L'ensemble des bâtiments fait l'objet par ailleurs d'une ventilation double flux avec récupération de chaleur. Le regroupement pièces humides permet de réduire les longueurs de gaines de ventilation. Le plan de solivage permet, le plus souvent, le cheminement des gaines entre les solives.

Obtention des performances thermiques

La commune d’Héry-sur-Alby demande a ce que le projet réponde aux exigences du label Effinergie Batiment Basse Consommation (BBC) et que 40% des besoins energetiques soient couverts par des energies renouvelables. corrigé du coefficient de rigueur climatique, l'exigence BBC est ramenée de 50kWh d'énergie primaire à 65 kWh d'énergie primaire par m² de SHON (surface hors d'oeuvre nette).

jardin d'hiver dans une approche bioclimatique L’énergie primaire permet de prendre en compte les pertes énergétiques lors de la transformation de l’énergie. Elle correspond à l’énergie achetée au distributeur d’énergie (que l’on appelle énergie finale) multipliée par un coefficient qui vaut 2,58 pour l’électricité, 0,6 pour le bois et 1 pour les autres énergies. Ce coefficient 2,58 pour l’électricité prend en compte la chaleur fournie par la centrale électrique qui n’est pas utilisée et qui est évacue dans l’environnement (mer, rivière…). Par ailleurs, la perméabilité à l’air du bâtiment doit être mesurée et être inférieure a 0,6 m³/h.m2 en maison individuelle et 1 m³/h.m2 dans les immeubles collectifs. Cette valeur quantifie le débit de fuite traversant l’enveloppe, exprimé en m³/h.m² d’enveloppe, sous un écart de pression de 4 pascals, conformément à la réglementation thermique RT 2005.

Baies vitrées

Les menuiseries extérieures sont en bois avec double vitrage avec âme d’argon (4/16/4). Coefficient de conductance thermique : Uw = 1.4W/m².K (recommandations EFFINERGIE : entre 1.7 et 0.7W/m².K).

Isolation phonique

L'équipe a pris une attention particulière à respecter la nouvelle réglementation sur l'isolation acoustisque. Les dispositions suivantes ont été prises Les parois verticales entre logements séparent principalement les pieces humides pour lesquelles l’exigence acoustique est la moins élevée. Détail des planchers entre logements : 20mm Fermacell; 10mm laine de bois; 30mm granulés Fermacell; 50mm de laine de bois sur faux-plafond; Pour les murs séparant les logements : double ossatures 90+90mm (les ossatures sont décalées l'une par rapport à l'autre) ; remplissage avec avec laine de bois. Traitement des ponts phoniques : double ossature sur mur mitoyen ; non continuite des solives de plancher entre deux logements.

Prévention contre l'humidification des bois

Les dispositions constructives suivantes ont été prises : choix du pin Douglas pour les ouvrages exposés aux intempéries. Cette essence est de durabilité naturelle suffisante pour cette utilisation (classe d’emploi 3) ; ossature bois posée sur soubassement maconné avec coupure de capillarité ; mise en place d’un bardage vertical plutôt qu’un bardage horizontal (écoulement de l’eau 7 fois plus rapide et donc une durée de vie beaucoup plus longue que sur le bardage horizontal) ; bois de bout et parties horizontales exposées protegées par des tôles en zinc ; mise en place de profilés goutte d’eau en tête des bardages ; les matériaux des assemblages exposés aux intempéries, les articles de boulonnerie, ferrures et autres élements en acier doivent être protégés de la corrosion (acier inoxydable galvanisation a chaud).

Estimation des coûts de construction

L'équipe lauréate, fournit une estimation des coûts que nous vous livrons ici à titre indicatif. Les prix calculés comprennent les travaux de fondations superficielles, y compris terrassements, le dallage et les réseaux sous dallage, l'ossature bois, les menuiseries extérieures, la charpente et la couverture, les travaux intérieurs (plâtrerie, peinture, menuiseries intérieures, sols). Les prix calculés ne comprennent pas les travaux d' aménagement extérieur (voirie, parking, espaces verts) ni les raccordement aux concessionnaires. Pour simplifier nous ne vous donnons ici que des résultats finaux qu'il faut considérer comme des ordres de grandeur : 1630 euros le m2 de SHON pour les bâtiments collectifs R+2 ; 1485 euros pour le collectif R+1 ; et 1425 pour des bâtiments mitoyens R+1. Le remplacement des parquets par un revêtement PVC et de la laine de bois par de la laine de roche ferait gagner respectivement 1,7 %, 5 % et 7,5 du coût. Le passage en chauffage électriques 10%, 12% et 5 %.

Aussi sur DDmagazine

Maisons ossatures bois et basse consomamtion pour tous

Construction durable + sens du collectif = valeur

Remerciements
Merci à l'équipe lauréate et à l' administration de l'ENSTIB qui ont bien voulu mettre à notre disposition le matériel nécessaire à la réalisation de cet article. Merci à Simon Paillet, architecte urbaniste du Parc naturel régional des Bauges pour ses précisions. L'icongraphie de cet article provient du rapport réalisé par les étudiants.