Application des principes de maison passive dans différents climats

Alors que la norme internationale de la Maison Passive s'est répandue d'Allemagne dans tous les coins du monde, des questions se sont inévitablement posées sur la manière dont cette norme s'applique aux climats qui diffèrent de celui de l'Allemagne, frais et tempéré. L'Institut de la Maison Passive (PHI) a consacré des recherches significatives à cette question et a effectué des ajustements lorsque cela était nécessaire, comme l'adaptation de la norme PH classique pour tenir compte de la demande supplémentaire de déshumidification dans les climats humides. De nombreuses autres institutions et organisations ont contribué à des recherches approfondies sur la conception et la construction de bâtiments à très faible consommation d'énergie pour une gamme de types de climat. Dans plusieurs pays, des exigences spécifiques à la Maison Passive ont été développées en réponse aux préoccupations concernant la spécificité climatique des normes internationales PH.

Indépendamment de ces préoccupations, une compréhension des principes de la Maison Passive, qui sont solidement ancrés dans la physique du bâtiment, est essentielle à la construction ou à la rénovation de bâtiments à haute performance. En effet, à mesure que l'approche PH s'est répandue à l'échelle mondiale, elle a transformé la conversation sur ce qui est possible d'atteindre avec une enveloppe à haute performance. Les bâtiments Passifs construits dans des types de climat divers—en particulier ceux qui ont été surveillés et dont les résultats ont été publiés—fournissent des preuves irréfutables du succès de cette approche. Cela dit, presque tout projet PH—en particulier ceux conçus par des praticiens novices de la PH—peut être considéré dans une certaine mesure comme une expérience en science du bâtiment, et les praticiens ayant le plus d'expérience dans un climat donné offrent des perspectives précieuses pour les nouveaux concepteurs.

Solutions Climatiques Méditerranéennes

Micheel Wassouf, un designer PH certifié de Barcelone, en Espagne, a présenté les résultats de surveillance de deux résidences PH dans sa région lors de la Conférence Internationale PH de 2015 pour répondre aux doutes concernant l'adéquation de la Maison Passive pour l'été méditerranéen. Un projet était une rénovation d'une petite maison en rangée construite à l'origine en 1918 et située dans le nord de Barcelone. La rénovation, planifiée et dirigée par des architectes de Calderon Folch Sarsanedas, a impliqué l'ajout d'isolation aux murs, au toit et à la dalle de sol, ainsi que l'installation de nouvelles fenêtres à haute performance et à faible émissivité, y compris un puits de lumière orienté sud-ouest pour augmenter les gains solaires en hiver. La demande de chauffage a chuté de manière spectaculaire, passant de 171 kWh/m²a à seulement 17,5 kWh/m²a ; remarquablement, la maison n'avait pas de climatisation tout en maintenant des températures confortables.

Des résultats de confort similaires ont été rapportés par les architectes Josep Bunyesc et Silvia Prieto lors de la conférence PHI de 2015, basés sur leur surveillance de cinq résidences PH dans le nord-est de l'Espagne—deux à Lleida et trois dans les Pyrénées. Ils ont conclu que pour les nouvelles constructions comme pour les rénovations, la Maison Passive devrait être obligatoire ou, au minimum, le standard que les clients exigent pour leur confort, leur bénéfice économique et le bien-être de la Terre. En tant qu'architectes ayant utilisé la méthode PH depuis 2009 et ayant été témoins de ses résultats impressionnants, ils ont déclaré qu'ils trouveraient moralement impossible de revenir à d'autres approches de conception.

S'adapter aux climats humides mixtes

Adam Cohen, un designer et constructeur PH expérimenté en Virginie, est à l'avant-garde de l'adaptation des principes de la Maison Passive aux climats humides mixtes. Il a réalisé de nombreux premiers en matière de PH aux États-Unis, y compris la conception et la construction d'un grand bâtiment d'assemblée avec une cuisine commerciale à l'intérieur de l'enveloppe thermique et, plus récemment, d'une clinique dentaire.

Selon Cohen, la considération la plus cruciale dans ces climats est de limiter le gain solaire direct, surtout pendant les saisons de transition où la surchauffe peut devenir un problème significatif. Un ventilateur récupérateur d'énergie (ERV) pour réduire l'humidité entrant dans le bâtiment est essentiel, tout comme l'installation d'une boucle de pré-refroidissement et de pré-déshumidification sur l'ERV pour abaisser la charge latente et sensible entrante. Enfin, les occupants du bâtiment ont besoin d'une éducation sur la gestion des gains de chaleur intérieurs pendant les mois les plus chauds en activant des systèmes d'ombrage non automatisés et en limitant éventuellement les charges de cuisson prolongées ou les charges de prise, car les bâtiments de Maison Passive retiennent la chaleur et le refroidissement nocturne dans les climats humides n'est souvent pas pratique.

Considérations sur un climat plus doux

Dans les climats plus doux, où les charges de conditionnement d'espace peuvent être minimisées grâce à une enveloppe de maison passive, différents défis émergent. La combinaison des systèmes de ventilation et de distribution de conditionnement d'espace peut créer des avantages en termes d'économie d'espace. Cependant, puisque le conditionnement d'espace nécessite généralement des débits d'air plus élevés que la ventilation, cette stratégie présente des défis inhérents.

One Sky Homes, une entreprise de conception/construction en Californie, a expérimenté des solutions innovantes. Dans leur projet de rénovation de maison à Sunnyvale, ils ont installé à la fois un ventilateur récupérateur de chaleur (HRV) et une pompe à chaleur mini-split qui fournissent ensemble de l'air frais et de l'air conditionné aux espaces communs. Plutôt que de ducter l'un ou l'autre appareil, les couloirs fonctionnent comme des plénums d'alimentation pour transporter l'air vers les chambres. Des ventilateurs d'extraction à faible volume fonctionnant en continu avec des moteurs à commutation électronique (ECMs) efficaces aident à faire entrer l'air frais et conditionné dans les chambres. Le suivi de la qualité de l'air intérieur et de la consommation d'énergie a confirmé l'efficacité de cette stratégie.

Gestion de l'humidité dans les régions pluvieuses

Dans les zones pluvieuses, comme la région du Pacifique Nord-Ouest des États-Unis, la gestion de l'eau en vrac devient un enjeu critique pour tous les bâtiments, y compris les maisons passives. Un écran de pluie ventilé, qui fournit un canal où l'humidité en vrac peut s'écouler ou s'évaporer, positionné juste à l'intérieur du revêtement extérieur, sert de détail clé dans ces zones. Les praticiens de la maison passive sont devenus habiles à combiner cette fonctionnalité avec l'isolation extérieure requise.

Un assemblage de mur extérieur courant dans ces régions comprend, de l'extérieur vers l'intérieur, le revêtement extérieur, un espace d'écran de pluie ventilé créé par des lattes qui maintiennent en place une barrière résistante aux intempéries sur l'isolation extérieure, et enfin le mur à montants. Certains constructeurs ont utilisé des panneaux extérieurs imprégnés de cire, car ils peuvent fonctionner à la fois comme une barrière résistante aux intempéries et comme une barrière à l'air lorsque leurs joints sont soigneusement scellés.

Ventilation mécanique spécifique au climat

Le système de ventilation mécanique doit être conçu en tenant compte du climat local. Dans les climats plus froids, l'efficacité de récupération de chaleur d'un HRV doit être d'au moins 80 pour cent, tandis que dans les climats tempérés frais, l'efficacité minimale peut descendre à 75 pour cent. De plus, l'utilisation d'un ERV peut être nécessaire dans les climats plus froids pour maintenir des niveaux d'humidité intérieure acceptables pendant l'hiver, car l'air frais extérieur a généralement une humidité très faible.

Dans les climats très doux, où les fenêtres peuvent rester ouvertes presque toute l'année, des questions se posent parfois sur la nécessité de la ventilation mécanique. Une étude récente dans des zones de Nouvelle-Zélande avec des climats doux a examiné cette question dans 15 maisons à travers trois zones climatiques. Ces bâtiments ont été testés pour leur étanchéité à l'air et les niveaux de contaminants intérieurs. Les résultats ont révélé que même des maisons très fuyantes ne garantissaient pas une bonne qualité de l'air intérieur, car les niveaux de contaminants dépendaient considérablement des conditions de vent quotidiennes. Cette étude confirme ce que beaucoup d'autres ont observé : des fuites aléatoires dans l'enveloppe d'un bâtiment ne garantissent pas une qualité de l'air intérieur saine.

Considérations sur la qualité de l'air intérieur

Dans tous les climats, la qualité de l'air intérieur doit être activement prise en compte. Même avec une ventilation mécanique constante apportant de l'air frais dans une structure de maison passive, toutes les préoccupations concernant la qualité de l'air intérieur peuvent ne pas être résolues. Dans les maisons étanches, l'utilisation de matériaux de construction moins toxiques devient de plus en plus importante, en particulier pour les matériaux ayant la plus grande surface intérieure, comme les revêtements de sol dans toute la résidence.

Lors de l'utilisation de bois d'ingénierie, envisagez des produits qui sont soit faibles en formaldéhyde, soit sans formaldéhyde pour les revêtements de sol et les armoires. Le California Air Resources Board (CARB) maintient une liste de produits en bois conformes ; des recherches ont montré que le choix de ces produits peut réduire les niveaux de formaldéhyde intérieur de plus de 40 %.

La ventilation de la cuisine présente des défis particuliers dans les résidences de maison passive. Bien que l'approche PH suppose l'extraction de l'air de la zone de cuisine, elle ne spécifie pas nécessairement une hotte. Cependant, des recherches indiquent que cette approche peut conduire à une mauvaise qualité de l'air intérieur, en fonction de la conception du système mécanique et de la source d'énergie de la plaque de cuisson, qu'elle soit à gaz, électrique ou à induction.

Pour une extraction optimale des polluants liés à la cuisson—tant les sous-produits de combustion que les particules et les produits chimiques générés lors de tout processus de cuisson—une hotte centrée au-dessus de la cuisinière, couvrant tous les brûleurs, et fournissant de 100 à 200 pieds cubes (2,83–5,66 m³) par minute de ventilation ciblée est conseillée. Les hottes à fond plat sont moins efficaces pour capturer les panaches de polluants par rapport à des conceptions plus coniques. La mise en service des systèmes de ventilation après installation et l'entretien régulier sont essentiels pour garantir un bon fonctionnement, et les occupants ont souvent besoin d'une formation sur le fonctionnement du système.

Peu importe le type de climat, des exemples existent désormais dans le monde entier démontrant la mise en œuvre réussie des principes de la maison passive. L'adoption mondiale de ces principes continue de croître, prouvant qu'avec une adaptation appropriée et une compréhension des conditions locales, la conception de maison passive peut offrir un confort exceptionnel, des avantages pour la santé et une efficacité énergétique dans pratiquement tous les climats de la Terre.