Faire construire une maison passive en France : quels matériaux choisir ?

Arnaud Sellé
La maison passive est un concept qui existe depuis 20 ans en Allemagne. Il s'agit d'isoler une maison de telle sorte à maintenir un très haut niveau de confort sans nécessité d'installer un système de chauffage conventionnel.
En fonction de la variété du climat français, quelles sont les justes exigences à appliquer sur lépaisseur des isolants, lefficacité de la ventilation et sur létanchéité à lair ?
Pour tenter de répondre à cette question, nous avons effectué plus de 6000 simulations thermiques sur 40 villes en France.
carte de France maisons passives

carte de France maisons passives
©DR

Une maison passive est une maison isolée de telle sorte à maintenir un très haut niveau de confort dans le but de remplacer le système de chauffage conventionnel (plancher chauffant typiquement) par le préchauffage de l'air véhiculé par les conduits de soufflage d'une VMC double-flux.


Ce concept est né en Allemagne au début des années 1990 et l'expérience du PassivHausInstitut l'a amené à définir le un niveau d'isolation à atteindre qui correspond selon lui à un besoin de chauffage ≤ à 15 kWh/m².an (dans des scénarios d'utilisation précis).


En France, quelles sont les exigences d'isolation pour atteindre les exigences du label passif pour le bâti ?


maison utilisée pour le test maisons passives et basse consommation La plupart de la littérature disponible sur la maison passive est directement issue des expériences Allemandes qui, de part le climat hivernal rude, conduisent à de très fortes exigences sur l'épaisseur des isolants, l'efficacité de la ventilation et sur l'étanchéité à l'air.

Or ces exigences ne sont pas systématiquement nécessaires en France (typiquement le triple vitrage).


Pour analyser les exigences nécessaires sur la variété des climats français, l'équipe de Citemaison.fr a lancé plus de 7000 simulations thermiques à l'aide du logiciel Pléiades et du moteur Comfie de l'Ecole des Mines de Paris pour une maison à étage, bien orientée, de 130 m² habitables, sur terre plein.










Attention aux idées reçues et au dogmatisme ambiant dont fait l'objet la maison passive.


Après visites de maisons passives en Allemagne, analyses poussées sur le logiciel de certification PHPP et pour alimenter des fils de discussion du forum (notamment la discussion "besoin d'aide pour une maison à faible consommation") nous avons constaté que le seuil de 15 kWh/m².an ne fonctionne pas dans les 3/4 du territoire français.


Avant de vous lancer dans la construction d'une maison passive, nous vous recommandons instamment la lecture du fil de discussion suivant :  projet de maison passivhaus qui explique pourquoi.


Si le seuil des 15 kWh/m².an ne doit pas être considéré comme une frontière manichéenne entre les «bonnes» maisons et les «mauvaises» maisons, il a quand même servi de base pour la présente étude.


Pour les plus courageux, faites gratuitements les calculs pour votre projet de construction, selon les scénarios d'utilisation respectifs PassivHaus et DPE français en utilisant notre logiciel en ligne Comme Un Thermicien.


 



Isolation de l'enveloppe : systèmes constructifs comparés


Principe n°1 de la construction passive : réduire les pertes de chaleur par une excellente isolation de l'enveloppe du bâtiment


Maçonnerie avec Isolation par l'intérieur



  • Murs en bloc béton, avec isolation par l'intérieur en doublage polystyrène expansé "TH38" 10cm/plaque de plâtre.

    Toiture isolée avec 25 cm de laine minérale (densité 18 kg/m3)

  • Murs en bloc béton, avec isolation par l'intérieur en doublage polystyrène graphité "TH32" 10cm/plaque de plâtre, rupteurs de ponts thermiques en about de planchers et sur les refends.

    Toiture isolée avec 25 cm de laine minérale (densité 18 kg/m3)

  • murs en bloc béton, avec isolation par l'intérieur en laine de roche 10cm, contre-cloison en briquette et enduit plâtre traditionnel, rupteurs de ponts thermiques.

    Toiture isolée avec 25 cm de laine minérale (densité 18 kg/m3)

  • murs en briques à joints minces de 20cm dites de "type A" (R=1),  avec isolation par l'intérieur en laine de roche 10cm, contre-cloison en briquette et enduit plâtre traditionnel, rupteurs de ponts thermiques

    Toiture isolée avec 35 cm de laine minérale (densité 18 kg/m3)


Maçonnerie avec Isolation répartie



  • monomurs de terre cuite, épaisseur 37,5cm

    Toiture isolée avec 35 cm de laine minérale (densité 18 kg/m3)

  • monomurs de terre cuite, épaisseur 37,5cm avec rupteurs de ponts thermiques

    Toiture isolée avec 35 cm de laine minérale (densité 18 kg/m3)

  • monomurs de béton cellullaire, épaisseur 36,5cm

    Toiture isolée avec 35 cm de laine minérale (densité 18 kg/m3)

  • monomurs de béton cellullaire, épaisseur 36,5cm, avec rupteurs de ponts thermiques

    Toiture isolée avec 35 cm de laine minérale (densité 18 kg/m3)

  • monomurs de béton cellullaire, épaisseur 30cm, avec complément d'isolation par l'intérieur en fibres naturelles 10cm, contre-cloison en briquette et enduit plâtre traditionnel, rupteurs de ponts thermiques

    Toiture isolée avec 35 cm de laine minérale (densité 18 kg/m3)


Maçonnerie avec Isolation par l'extérieur



  • murs en brique 20 cm à joints minces de type B, isolation par l'extérieur polystyrène expansé "TH38" 10cm

    Toiture isolée avec 35 cm de laine minérale (densité 18 kg/m3)

  • murs en brique 20 cm à joints minces de type A, isolation par l'extérieur en laine de bois 10cm

    Toiture isolée avec 35 cm de laine minérale (densité 18 kg/m3)


Ossature bois et bois massif



  • ossature bois avec isolation 12cm entre montants

    Toiture isolée avec 25 cm de laine minérale (densité 18 kg/m3)

  • ossature bois avec isolation 17,5cm entre montants et complément d'isolation intérieure de 6cm

    Toiture isolée avec 35 cm de laine minérale (densité 18 kg/m3)

  • ossature bois avec avec isolation 24cm entre montants poutres en «I»

    Toiture isolée avec 30 cm de d'ouate de cellulose (densité 23 kg/m3)

  • murs en bois massif contre-collé de 9.4cm, avec isolation par l'extérieur en laine de bois 15cm

    Toiture isolée avec un panneau de bois massif contrecollé de 6cm et isolé par l'extérieur avec 25 cm de laine de bois

  • murs en bois massif contre-collé de 9.4cm, avec isolation par l'extérieur en laine de bois 25cm

    Toiture isolée avec un panneau de bois massif contrecollé de 6cm et isolé par l'extérieur avec 32 cm de laine de bois


Isolation des parois vitrées, étanchéité à l'air et ventilation


Principe n°2 de la construction passive : réduire les pertes de chaleur par une bonne étanchéité à l'air et un système de ventilation performant.


Pour éviter de multiplier la combinatoire des scénarios et donc le nombre de simulations thermiques nécessaires, nous avons décidé de coupler la qualité des menuiseries à celle de l'efficacité de la ventilation et de l'étanchéité à l'air.


1) Menuiseries double vitrage Uw 1.7, VMC simple flux "hygro",


Une menuiserie Uw 1.7 (ou Acotherm TH9) correspond à un bon double vitrage (4/16/4 faiblement émissif) monté sur :



  • un cadre de qualité correcte pour le PVC ou le bois

  • ou un cadre de qualité supérieure pour les menuiseries métalliques (p.ex. Alu à double rupture de pont thermique)


Une ventilation simple flux hygroréglable limite les déperditions thermiques dûes au revouvellement d'air par ventilation en adaptant  les débits à la quantité de vapeur d'eau présente dans le logement.


2) Menuiseries double vitrage Uw 1.3, Etanchéité à l'air effinergie, VMC double flux 75%


Une menuiserie Uw 1.3 (ou Acotherm TH11) correspond à un très bon double vitrage (4/16/4 faiblement émissif + lame d'argon) monté sur des cadres haut de gamme en bois, bois/alu ou PVC.

Sauf erreur de notre part, les menuiseries métalliques ne permettent pas, à l'heure actuelle, de parvenir à ces performances.


Etanchéité à l'air "Effinergie" : correspond à une maison pour laquelle une démarche d'étanchéité à l'air a été prise selon les recommandations Effinergie (Correction des défauts d'étanchéité au niveau des jonctions : menuiseries extérieures, passages des câbles et appareillages électriques, trappes et éléments traversant les parois, liaisons façades-planchers, façades-toitures et coffres de volets roulants).

Le test d'étanchéité à l'air doit vérifier que l'objectif de perméabilité (I4) est inférieur ou égal à 0,6 m3/h.m2 en maison individuelle. Il s'agit du débit de fuites maximal obtenu en mettant le logement en dépression de 4 Pascals et divisé par la somme des surfaces des parois extérieures (hors plancher bas).


Cet objectif est un objectif exigeant vis à vis de l'état de l'art de la construction française mais quand même facile à atteindre en soignant les détails d'exécution (ci-dessous illustration Isover Intégra Vario).


accessoires pour étanchéité à l'air


VMC double-flux à rendement minimal 75%


Ces performances peuvent être obtenues en optant pour des VMC double-flux avec échangeurs à contre-courant.


3) Menuiseries double vitrage Uw 1.3, Etanchéité à l'air "passive", VMC double flux 75%


Mêmes exigences que ci-dessus sauf en ce qui concerne l'étanchéité à l'air. Les exigences de l'étanchéité à l'air pour le standard allemand de maison passive imposent un débit de fuite maximal de 0,6 volume/heure lorsque le logement est mis dans une dépression de 50 Pascals (ce qui correspond à un vent de 25hm/h qui frapperait chaque façe du bâtiment).

Cette exigence est environ quatre fois plus forte que l'exigence d'étanchéité à l'air "Effinergie". Absolument tous les détails d'exécution doivent être soignés.Les menuiseries coulissantes classiques doivent être absolument évitées.


Un test d'étanchéité intermédiaire doit impérativement être mené alors  la fermeture des  parements (pose des doublages en plaque de plâtre notamment) et des gaines techniques, pour identifier les fuites et apporter les éventuelles corrections sans destruction.


4) Menuiseries triple vitrage Uw 0.9, Etanchéité à l'air "passive", VMC double flux 75%


Mêmes exigences que ci-dessus mais avec des menuiseries à triple vitrage.


Le Uw 0,9 est une entrée de gamme par rapport au standard passif allemand ... mais tout est relatif, comptez quand même 630€HT pour une fenêtre 125x120 et 2000€HT pour une baie 250x220.


Synthèse des résultats


Résultats par ville et par système constructif


Carte de France



Agen (47) Ajaccio (2A) Anemasse, Genève (74, CH) Bastia (2B) Biarritz (64) Bordeaux (33) Bourges (18) Brest (29) Bruxelles (B) Caen (14) Carcassonne (11) Carpentras, Avignon, Nîmes (84, 30) Charleville-Mézières (08) Cherbourg (50) Clermont-Ferrand (63) Dijon (21) Gap, Embrun (05) Cahors, Brives, Gourdon (46, 19) Grenoble (38) La Rochelle (17) Le Mans (72) Lille (59) Limoges (87) Lyon (69) Mâcon (71) Marseille (13) Metz (57) Millau (12) Montpellier (34) Mulhouse, Bâle (68, CH) Nancy (54) Nantes (44) Nice (06) Paris (75) Pau (64) Perpignan (66) Reims (51) Rennes (35) Rouen (76) Saint-Dizier (52) Strasbourg (67) Tarbes (65) Toulouse (31)


L'importance de la qualité des menuiseries, ventilation et de l'étanchéité à l'air


La performance thermique de la maison ne tient pas qu'à la qualité des murs !


Eu égard aux attentes de nos lecteurs, un système pouvant être considéré d' « entrée de gamme », comme les murs en blocs béton, polystyrène TH32, mais associé à de « bonnes  menuiseries / ventilation / étanchéité à l'air » atteint les mêmes performances qu'une solution à ossature bois avec 25 cm d'isolant dans les murs mais avec des fenêtres plus ordinaires et une simple VMC hygro B.


Comme les fabricants de bicyclettes qui associent la qualité du cadre à celle du dérailleur et de la selle, faites de même pour votre maison et trouvez la bonne dose d'investissement entre les murs, les fenêtres et la VMC.  Encore peu connue en France, la notion d'étanchéité à l'air prend de plus en plus d'importance avec l'utilisation de VMC double-flux.


Confort d'été : prime à l'orientation !


Tous nos comparatifs sont basés sur une maison largement orientée au sud, avec un auvent bien dimensionné et sans fenêtre de toit.


La simulation de toutes nos solutions, indique un confort d'été acceptable sur toute la moitié nord et le grand ouest de la France, dès que l'on ferme "normalement" les volets (fermés à 50% pour les pièces à vivre et rez de chaussée et à 80% pour les chambres de l'étage). 


Par contre, les logements situés dans les des régions les plus chaudes du midi, ou pour les personnes qui veulent garantir une fraîcheur même en cas de canicule type 2003, auront intérêt à vérifier les performances d'été des solutions constructives sur les simulations à Perpignan, Carpentras, Marseille et dans une moindre mesure celles à Toulouse, Agen, Gourdon, Millau.


L'isolation par l'extérieur n'est plus un passage obligé


Les études thermiques de notre dossier ont démontré que l'isolation par l'extérieur n'est plus un passage obligé pour qui veut diminuer les ponts thermiques et préserver le confort d'été, ce qui confirme les résultats de notre comparatif isolation par l'intérieur et par l'extérieur.


Les simulations effectuées sur des constructions en briques à joint minces tant en isolation par l'intérieur que par l'extérieur sont identiques en toutes régions dès lors que l'on conserve une contre-cloison en brique.


L'isolation par l'extérieur conserve bien entendu tout son intérêt en rénovation, même si sa mise en oeuvre est plus onéreuse, notamment à cause du parement extérieur.


L'ossature bois ne conserve son intérêt que dans les fortes épaisseurs d'isolation


La réputation haut de gamme de l'ossature bois fait de ce système constructif une cible de choix d'une clientèle exigeante voulant démarquer leur habitat de la conventionnelle maçonnerie.


Mais qui l'aurait cru ? En versions d'entrée de gamme, les ossatures bois (typiquement  avec leur 12 cm d'isolant entre montants), ont une performance thermique sensiblement inférieure aux maisons maçonnées "RT-2005" (typiquement les maisons en Bloc Béton avec complexe de doublage PSE et rupteurs de ponts thermiques).


Pour rentabiliser le surcoût du parement  extérieur (bardage) par rapport à un crépi sur mur maçonné, et garder une longueur d'avance sur les constructions conventionnelles, une construction ossature bois se doit d'avoir au moins 20cm d'isolant dont une partie posée contre les montants pour éviter les ponts thermiques.


Hiver doux et étés frais, les caractéristiques de la maison ossature bois la rendent adaptée au climat des régions Bretagne - Pays de la Loire. Ces sont justement les régions où s'elle s'implante le plus.


Prime aux constructions maçonnées dans le midi


Forte durée d'enseillement, rayonnement intense, températures élevées, les étés du sud de la France mettent à l'épreuve les habitations.


Même en ajustant la température maximale de confort à plus de 27° à l'intérieur, seules les constructions maçonnés présentant à la fois un bon déphasage (murs épais) et une inertie (présence de matériaux lourds côté intérieur) sortent du lot avec en premier lieu les monomurs de terre cuite, talonnés par les monomurs de béton cellulaire. Il est à noter qu'un complément d'isolation par l'intérieur reste possible avec l'utilisation d'un apport d'inertie avec contre-cloison.


Pas de solution unique pour construire une maison passive


Les deux principaux critères d'attribution du label maison passive sont le besoin de chauffage qui doit rester inférieur ou égal à 15kWh/m².an et l'étanchéité à l'air qui doit rester en deçà de 0,6 volume/heure lorsque la maison est soumise à un test de dépression de 50 Pa (ce qui équivaut à un vent de 35 km/h qui soufflerait vers chacune de ses faces).


Si l'on se limite au premier critère de 15kWh/m².an (car il permet déjà de s'affranchir de l'installation d'un gros système de chauffage tel un plancher chauffant), alors construire une maison passive à Nice ou à Bastia devient très facile !

Avec la maison compacte et bien orientée que nous avons utilisée,  dès la solution bloc béton + doublage polystyrène graphité PSE TH38, ce critère est atteint à Nice et à Bastia !


Si l'on arrive à obtenir une étanchéité à l'air répondant au critère exigé par le label maison passive, et avec une bonne VMC double flux, alors la solution bloc béton + doublage polystyrène graphité PSE TH38 permet même de répondre au label passif sur toute la côte méditerranéenne ainsi qu'à Bayonne, Biarritz et Pau ... mais cette solution ne permet pas d'atteindre un confort d'été suffisant dans les villes les plus chaudes.


Dans ces villes les plus méridionales, les solutions à base de monomur de terre cuite de 37,5 cm permettent également d'atteindre le crière maison passive avec cette fois un bon confort d'été et les briques isolante de type A (20cm, R=1) avec un complément d'isolation font même mieux.


Une solution basée sur un mur en béton cellulaire de 30cm avec complément d'isolation permet même de satisfaire au critère passif sur plus des trois-quarts de la France métropolitaine, même sans recours au triple vitrage, mais avec l'étanchéité à l'air et la VMC double flux ad hoc. 


Rappelons toutefois que les constructions à isolation réparties (monomurs de terre cuite ou de béton cellulaire) sont pénalisées en zones sismiques du fait du compléments de poteaux et de poutres en béton armé rendus nécessaires. Notre étude prend l'hypothèse que la construction se situe en zone non sismique. 


Enfin, pour les villes les plus froides du nord-est, triple vitrage et épaisseur d'au moins 25 cm d' « équivalent isolant » seront de rigueur ... pour affronter la rigueur des hivers. Et dans ce contexte, seules les solutions ossature bois ou bois massif se démarquent pour éviter les murs de l'épaisseur d'un château fort !