Qu'est-ce qu'une maison passive ?
Une maison passive se caractérise par le fait qu'aucun apport d'énergie de chauffage "active" supplémentaire n'est nécessaire. La maison est si bien isolée que toute l'énergie de chauffage est fournie par le rayonnement solaire, la chaleur corporelle rayonnée et l'énergie thermique excédentaire des appareils électriques tels que la cuisinière, les appareils électroménagers ou l'éclairage. Cela suppose une installation de ventilation qui récupère la chaleur résiduelle de l'air rejeté vers l'extérieur et réchauffe ainsi l'air frais entrant. Par ailleurs, l'enveloppe du bâtiment doit présenter de très bonnes propriétés isolantes.
La norme maison passive définie par le législateur stipule que, dans une maison passive, le besoin annuel en chaleur de chauffage, production d'eau chaude comprise, ne doit pas dépasser 15 kWh par m² de surface habitable (kilowattheures par mètre carré de surface habitable). Une installation de ventilation consomme en effet elle aussi de l'énergie et la plupart des maisons passives disposent d'un chauffage d'appoint pour le ballon d'eau chaude sanitaire, au cas où le rayonnement solaire sur le champ de capteurs ne suffirait pas à produire de l'eau chaude. De telles consommations ne doivent pas dépasser la valeur mentionnée ci-dessus.
L'effet des fenêtres de maison passive dans l'enveloppe du bâtiment
Pour qu'une enveloppe de bâtiment composée de murs, de planchers et de plafonds soit adaptée à une maison passive, elle ne doit pas présenter un coefficient de transmission thermique (coefficient U) supérieur à 0,15 W/(m²K). Cette valeur exprime, en watts par mètre carré et par kelvin de différence de température, la quantité de chaleur perdue à travers un mètre carré de surface vers le côté le plus froid. Les surfaces vitrées ne peuvent naturellement pas être aussi bien isolées, étant des ouvertures qui permettent le contact avec l'extérieur. Pour le standard maison passive, il est établi qu'elles doivent atteindre ou rester en dessous de 0,8 W/(m²K). Comme seuls les physiciens et les techniciens du bâtiment peuvent véritablement interpréter cette valeur physique, citons ici son équivalent en énergie de chauffage : à travers un mètre carré de surface vitrée dont le coefficient U est de 0,8 W/(m²K), il ne s'échappe d'une maison, sur une année entière, que la quantité de chaleur pouvant être produite avec sept litres de fioul de chauffage. Comme une fenêtre, avec une orientation sud et dans une moindre mesure à l'est ou à l'ouest, contribue en même temps au chauffage de la maison grâce à la chaleur solaire captée, une telle fenêtre de maison passive présente en définitive un bilan énergétique positif pour le bâtiment.
Le vitrage des fenêtres au standard maison passive
Pour qu'une fenêtre puisse atteindre le standard maison passive, certaines caractéristiques constructives doivent être remplies. Il faut tout d'abord un triple vitrage à isolation thermique renforcée, atteignant un coefficient Ug (le g vient de l'anglais "glazing" et désigne le coefficient U du vitrage) nettement inférieur aux 0,8 W/(m²K) visés. Cela est nécessaire car les coefficients Uf (f pour l'anglais "frame", cadre) n'atteignent pas 0,8 W/(m²K), même avec les meilleurs matériaux. Pour que la valeur globale de la fenêtre (coefficient Uw, w pour l'anglais "window", soit fenêtre) atteigne les 0,8 W/(m²K) requis, le vitrage doit être d'autant meilleur. Le coefficient Ug indique le coefficient de transmission thermique du vitrage, intercalaire compris. L'intercalaire du vitrage est constitué d'espaceurs qui maintiennent les différentes vitres. Ceux-ci étaient autrefois principalement réalisés en aluminium, qui n'est toutefois pas adapté au standard maison passive en raison de sa bonne conductivité thermique. Les espaceurs modernes, qui permettent un assemblage des vitres à "bord chaud", sont fabriqués en matériau composite plastique ou en acier inoxydable gainé de plastique. L'expression "bord chaud" signifie que la température à l'intérieur, sur la surface du verre au niveau du bord, n'est que très légèrement inférieure à celle du centre. Cela est nécessaire pour le bon coefficient U de l'ensemble du vitrage, mais fait également en sorte que de telles vitres assurent un climat intérieur agréable. Une différence de température importante entre le centre et le bord de la vitre entraîne un mouvement de l'air dans la pièce par convection, perçu comme un courant d'air désagréable. Cela est exclu par une fenêtre de maison passive à "bord chaud". Cela signifie également que la température ressentie est plus élevée que la température effective, ce qui entraîne à son tour des économies d'énergie.
Profilés de cadre pour fenêtres de maison passive
Quelles propriétés les profilés de cadre doivent-ils présenter pour être adaptés aux fenêtres de maison passive ? Il faut d'abord évaluer le pouvoir isolant du matériau lui-même. Le bois possède déjà, en tant que matériau, un très bon coefficient U. Posé de la bonne manière, il permet de concevoir une fenêtre au standard maison passive. Le métal conduit bien la chaleur ; les fenêtres à cadre métallique ne sont donc adaptées aux maisons passives qu'en combinaison avec des composants en plastique assurant une isolation thermique appropriée. Les profilés de fenêtre en plastique doivent être conçus de manière à ce que plusieurs chambres d'air fermées assurent un bon coefficient Uf.
Indépendamment du matériau utilisé, il est nécessaire que les profilés de la fenêtre disposent, au niveau du passage entre le dormant et l'ouvrant, de trois niveaux d'étanchéité. Ainsi se forment également à cet endroit deux chambres d'air fermées qui, fenêtre fermée, assurent un très bon coefficient Uf.
Les caractéristiques d'une fenêtre de maison passive en un coup d'œil :
- Coefficient Uw de 0,8 W/(m²K) ou mieux
- Triple vitrage
- Espaceurs à "bord chaud"
- Profilés de cadre adaptés pour un très bon coefficient Uf
- Trois niveaux d'étanchéité avec deux chambres d'air fermées entre le dormant et l'ouvrant
- Vitres à couche
- Remplissage des espaces entre les vitres avec un gaz noble
Le bilan énergétique des fenêtres de maison passive
Les vitres utilisées dans un vitrage à isolation thermique renforcée sont revêtues d'une couche métallique sur une face, ce qui permet au rayonnement solaire à ondes longues de pénétrer tout en empêchant le rayonnement thermique à ondes courtes provenant de la pièce de ressortir vers l'extérieur. Ainsi, les fenêtres fonctionnent encore plus efficacement comme piège à chaleur pour la chaleur solaire entrante que ce n'est déjà le cas avec du verre ordinaire. De plus, les espaces entre les vitres sont remplis d'un gaz noble, généralement de l'argon, ce qui augmente encore le pouvoir isolant.
Les fenêtres conçues et réalisées de la manière décrite présentent un bilan énergétique positif pour une maison, à condition d'être orientées au sud. Cela signifie qu'elles captent, sur une année, plus de chaleur issue de l'énergie solaire qu'elles n'en perdent par leur surface. Cela explique aussi pourquoi, dans une maison passive, les surfaces vitrées orientées au sud sont conçues aussi grandes que possible, tandis que celles orientées au nord sont conçues aussi petites que possible.
