Maison solaire zéro énergie de compétition

jeudi 04 mars 2010 Écrit par  Yves Heuillard

Maquette de la maison passive solaire armadillo-box

Les maisons solaires qui concourront au Solar Decathlon de Madrid sont les laboratoires de nos maisons de demain. A l'occasion d'un point sur l'Armadillo Box, l'une des deux maisons françaises en compétition, nous vous livrons ici quelques éléments techniques complémentaires à notre précédent article. [Illustrations Ensag]

Avant de rentrer dans les détails techniques de la maison Armadillo Box, il faut garder à l'esprit qu'il s'agit d'une réalisation destinée à être exposée en juin à Madrid, et qui doit être complètement fonctionnelle, tout en respectant le cahier des charges strict du concours (maison solaire totalement autonome).

Une fantastique entreprise 

Amardillo Box est porté par l’équipe « Architecture et Cultures Constructives » de l’Ecole Nationale Supérieure d’Architecture de Grenoble (ENSAG), en partenariat avec l’Institut de l’Energie Solaire (INES) et les Grands Ateliers de l’Isle d’Abeau (GAIA).

Plus de 35 partenaires du secteur de l'énergie et du bâtiment sont aujourd’hui regroupés autour des porteurs du projet dont, Bouygues Immobilier, Tenesol (filiale de Total et EDF), Schneider Electric, le CSTB (Centre Technique et scientifique du bâtiment) et Léon Grosse.

Partenaires auxquels il faut ajouter la région Rhônes Alpes.

Les conditions climatiques de juin à Madrid, la nécessité de pouvoir démonter et transporter la maison rapidement sur le lieu de leur exposition, en déterminent bien sûr les caractéristiques.

Il faut savoir qu'une autre version, non démontable, adaptée au climat de la Savoie est en cours de construction sous l'égide de l'INES (Institut national de l'énergie solaire), partenaire du projet. Elle fera l'objet d'un programme de tests et de mesures approfondies. Nous y reviendrons.

La maison Armadillo Box est essentiellement faite de bois, de terre, de verre, de textile technique et d’acier. Cet article, réalisé sur la base d'informations aimablement fournies par l'équipe, vise surtout à partager avec notre lecteur les choix de matériaux et de fournisseurs qui ont été faits. Ils sont instructifs à bien des égards, car rien n'est ici laissé au hasard. Sans compter qu'une attention particulière a été portée à la sélection de matériaux offrant des cycles de vie les plus propres possibles, de la production au recyclage.

Choix des matériaux et des fournisseurs

Le bois est le matériau principal de la maison, il est utilisé sous forme de bois massif , ou sous forme de lames de bois composite WEX fournies par Piveteau. La structure est faite d’une ossature bois en poteaux et poutres Steico, avec une isolation de fibre de bois Pavatex incluse entre les éléments et deux peaux faites d'OSB4 fourni par Kronotex. Une sur-isolation de fibre de bois s’applique ensuite sur le tout afin de supprimer les ponts thermiques.

schéma de pricipe de la maison soliare Armadillo BoxL'étanchéité à l'air des différentes parties est assurée par des joints Tremco Iillbruck. Les parements extérieurs et intérieurs du noyau central sont en panneaux bois composite avec parement en cerisier. Le sol est un parquet mince constitué de lames composites revêtues de bambou. Le plafond est réalisé en panneaux bois composite perforés revêtus de ce même bambou. Ces trois derniers éléments sont fournis par Parflex.

La terre : 28 panneaux radiants de type Wem forment le parement intérieur de la maison. Ils comportent une circulation d'eau rafraîchie entre 16° et 20°C par une pompe à chaleur nilan (UVP 105) et participent au maintien du confort sous le soleil de  Madrid.Les façades latérales extérieures sont également revêtues d'un enduit en terre lissé qui protége la structure des apports solaires directs et apportent de l'inertie.

Le verre : les ouvertures nord et sud sont équipées de menuiseries bois Optiwin à triple vitrage Glasströsch fabriquées par les Menuiseries André.

L’acier : l'enveloppe la plus extérieure de la maison est composée principalement d’une ossature en acier laqué fabriquée par les Constructions métalliques Bouchet supportant les systèmes solaires et des stores textiles déroulables Soltis 92 Ferrari façonnés par Prodotti. L’étanchéité en toiture se compose d’un complexe en tôle métallique laquée.

Système solaire photovoltaïque

En toiture, 42 panneaux solaires Tenesol TE 2500 de 250Wc, et 7 autres sur la façade sud, soit 12,25 KWc, fournissent la majeure partie de la production de la maison. La moitié de ces panneaux est orientée à 5° au sud et l’autre à 5° au nord. Ce choix quasi horizontal est surpenant. Il est le résultat de la recherche de la meilleure productivité et du respect des règles de la compétition.

Sur les façades est et ouest des panneaux photovoltaïques de 75Wc sont montés sur 48 lames des brise-soleil orientables (BSO) motorisés fournis par la société SAB de Gallardon. Ces panneaux permettent à la fois de ventiler la sous toiture solaire pendant la nuit et de porter la puissance crête totale de génération photovoltaïque à 15,85 kWc (le réglement autorise 15 kWc en sortie des onduleurs). 

Notez que le réglement du concours n'interdit pas de consommer le courant du réseau public, à la condition  toutefois de le restituer pour un bilan nul. Un prêté pour un rendu qui n'est pas neutre car le décalage dans le temps entre consommation et production donne lieu à pénalité pour l'établissement du classement. Mieux vaut donc consommer ce qu'on produit en temps réel.

Salon végétal, clim, VMC double flux, et brumisateur 

La maison, et à l'extérieur, un salon végétal, sont surélevés de 80 cm, et posés sur une plate-forme. Les façades est et ouest de la plate-forme sont équipées de trappes qui permettent de ventiler le volume situé sous la maison et le salon végétal extérieur durant la nuit. La terre humide (à condition de l'arroser) procure de la fraîcheur aux visiteurs par évaporation.

Au centre du système de refroidissement de la maison, une pompe à chaleur Nilan VP 18 sur air extrait. Elle est équipée, d'une ventilation double flux, d'une pompe à chaleur, et... d'un ballon d'eau chaude. Voici comment ça marche (nous ne détaillons ici que le fonctionnement d'été) : l'échangeur thermique à courant croisés de la VMC DF rafraîchit l'air entrant avec l'air sortant ; la pompe à chaleur - air /air sur l'air extrait et air/eau sur le circuit de chauffage d'un ballon d'eau chaude sanitaire - poursuit le rafraîchissement de l'air entrant. Ce système permet d'améliorer le rendement de la pompe à chaleur en valorisant l'énergie récupérée par la production d'eau chaude. Ce n'est pas tout : le refroidissement est renforcé par une brumisation légère de gouttelettes d’eau dans la zone entre la sur-toiture (qui supporte les panneaux solaires) et l’enveloppe thermique de la maison. Le système est alimenté depuis une cuve d’eau potable fonctionnant en circuit séparé de la maison.

La voiture électrique 

Sur l'image qui nous a été fournie, figure une voiture électrique. Elle fait partie du bilan énergétique de l'ensemble de la maison, et donc du calcul permettant de définir que le bâtiment est à énergie positive, sur la base de 14 000 km par an avec une consommation de 15kWh au cent. Une valeur plutôt réaliste pour une petite voiture (voir notre article) dont on n'utiliserait pas trop la climatisation ou le chauffage. L'avantage principal de la voiture électrique réside ici dans la possibilité de stocker l'électricité des panneaux photovoltaïques le jour, pour alimenter les appareils ménagers la nuit, sans solliciter le réseau. 

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