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27/05/2011 - 15th International Passive House Conference - Innsbruck
La construction bois basse consommation et architecture bioclimatique
Contexte, solutions, retours d’expériences
and perspectives
Stéphanie DECKER Ingénieur de Recherche
14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers
14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers
Sommaire
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1. Présentation de l’I2M et de NOBATEK
2. La construction ossature bois en Aquitaine
3. Quelques notions
4. Etudes de cas et retours d’expériences
14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers
Sommaire
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1. Présentation de l’I2M et de NOBATEK
2. La construction ossature bois en Aquitaine
3. Quelques notions
4. Etudes de cas et retours d’expériences
14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers
1. Présentation de l’I2M et de Nobatek
Institut I2M
Institut d’Ingénierie et de Mécanique de Bordeaux
6 départements : - APY - Acoustique Physique - DUMAS - Durabilité Matériaux des Assemblages et des Structures - GCE - Génie Civil et Environnemental - IMC - Ingénierie Mécanique et Conception - MPI - Matériaux, Procédés, Interactions - TREFLE - Transferts et Fluides
Aujourd’hui : 260 personnes - 124 chercheurs, 3 ingénieurs de recherche and 38 techniciens - 100 doctorants - Mécanique des fluides et des solides mais aussi génie civil,
acoustique, energétique et ingénierie
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14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers
1. Présentation de l’I2M et de Nobatek
Nobatek
Association loi 1901, fondée en 2005
Labellisé CRT par le Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche depuis 2007
Domaines d’activité : l’aménagement et la construction durable, les technologies de la construction et l’efficacité énergétique
Deux sites : siège social à Anglet et une agence à Talence
Aujourd’hui : 40 salariés
• Docteurs, ingénieurs et techniciens
• 5 thèses CIFRE en cours
• BTP, thermicien, développement durable, Génie Civil, Matériaux, Informatique, Domotique
Réseau de partenaire et de ressourcement important :
• Université de Bordeaux 1 et notamment l’institut I2M
• Les centres technologiques TECNALIA
• Pôles de compétitivité (Xylofutur et CREAHd)
NOBATEK
ECOCAMPUS
NOBATEK
ECOCAMPUS
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14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers
Sommaire
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1. Présentation de l’I2M et de NOBATEK
2. La construction ossature bois en Aquitaine
3. Quelques notions
4. Etudes de cas et retours d’expériences
14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers
2. La construction ossature bois en Aquitaine
Contexte démographique
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Contexte démographique
En 2008 : 3,2 millions d’habitant
+ 1% par an depuis 10 ans
D’ici 2030: 390 000 nouveaux ménages
Contexte du logement social
En 2008 : déficit de 29 000 logements sociaux
En 2009 : 10% de logements sociaux contre un objectif national de 20%
D’ici 2030?
Besoin rapide de nouveaux logements sociaux
14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers 8
2. La construction ossature bois en Aquitaine
Contexte climatique
Contexte climatique
L’été la température atteint facilement 36 C
L’humidité relative peut varier de 40 à 90% en une journée
chaud et humide
Nantes
Bordeaux / Merignac
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
DJU
(C
)
Degrés Jour Unifiés Chauffage- Température de Base 18 C
Nantes
Bordeaux / Merignac
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
DJU
(C
)
Degrés Jour Unifiés Climatisation- Température de Base 26 C
14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers
2. La construction ossature bois en Aquitaine
Contexte lié au confort thermique Reglementation thermique française (RT2005 – RT2012) : Température interne
conventionnelle maximale
Nombreux projets: L’appel à projet Alienor fixe des critères d’éligibilités dont la performance et l’adaptation au climat Atlantique en hiver comme en été
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Nombreux Avantages
Rapidité
Faible coût
Chantier propre
Economie d’énergie
Ressource locale (pin maritime-> forêt cultivée)
Mais un inconvénient majeur: Faible inertie thermique
La construction ossature bois une solution
Economie d’énergie et confort thermique...
Quelles solutions?
14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers
Sommaire
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1. Présentation de l’I2M et de NOBATEK
2. La construction ossature bois en Aquitaine
3. Quelques notions
4. Etudes de cas et retours d’expériences
14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers
Ni frissons Ni transpiration
Mais dépend
o des facteurs liés à l’individu:
ses vêtements, son activité, son état physique, son état psychologique
o des facteurs liés à l’environnement immédiat:
température de l’air, température des parois, vitesse de l’air, taux d’humidité relative de l’air ambiant
Plusieurs définitions
seuils maximum température de l’air, confort adaptatif (Brager), prise en compte de la température opérative, prise en compte de l’humidité relative (Fanger)…
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3. Quelques notions
Le confort thermique
14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers
L’inertie thermique d’un bâtiment est sa capacité à stocker et de restituer des quantités importantes d’énergie dans sa structure.
En été
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3. Quelques notions
L’inertie thermique
Limiter, protéger et stocker Libérer, ventiler et rafraîchir
Colonne1 Conductivité thermique Masse volumique Capacité thermique Effusivité thermique
λ en [W/(m.K)] ρ en [kg/m^3] Cp en [J/(Kg.K)] Ef en [kJ/(√s.m². C)]
Béton 1,65 2150 1000 1774
Brique 0,64 1650 1000 528
Bois feuillu lourds 0,23 800 1600 147
Bois résineux mi-lourd 0,18 550 1600 79
Isolant (LDV) 0,038 60 1030 1
14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers
Sommaire
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1. Présentation de l’I2M et de NOBATEK
2. La construction ossature bois en Aquitaine
3. Quelques notions
4. Etudes de cas et retours d’expériences
14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers
4. Etudes de cas et retours d’expériences
Napevomo
Projet de recherche
Napevomo Etude, conception, réalisation et instrumentation d’une maison à
énergie positive pour la compétition internationale : Solar Decathlon Europe 2010
14
14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers
3. Case studies and experience feedbacks
Napevomo : Solutions architecturales
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Protections solaires et ajout d’inertie
Ventilation naturelle et évapo-transpiration
14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers 16
Système stockage thermique par chaleur latente utilisant de la parafine
Fonctionnement jour Fonctionnement nuit
Tint>Tm
Tout<Tm
4. Etudes de cas et retours d’expériences Napevomo : Rafraichissement semi-passif
14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers
4. Etudes de cas et retours d’expériences
Napevomo : Résultats
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Actuellement
Sur Bordeaux
Instrumentation complète et thèse en cours sur le système de stockage
A Madrid durant le SDE 2010
Climat : Température élevée
2d prix des conditions de confort
Faible consommation énergétique durant la compétition
10
15
20
25
30
35
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
0:00 2:30 5:00 7:30 10:00 12:30 15:00 17:30 20:00 22:30
Température (°C) Puissance (W)
Temps (h)
Puissance appelée (W)
Power fournie (W)
Température intérieure (°C)
Température extérieure (°C)
27°C
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4. Etudes de cas et retours d’expériences
MPPMF
Projet de recherche
Maisons Passives en Pin Maritime (MPPMF)
Etude, conception, réalisation et instrumentation de 2 logements mitoyens à ossature bois, basses consommations, et
essentiellement constitués de pin maritime
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14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers
Conception et construction de deux logements sociaux mitoyens situés dans un quartier de 41 logements sociaux en Aquitaine.
4. Etudes de cas et retours d’expériences
MPPMF : Présentation
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Architect e: D. Gorse Maîtrise d’ouvrage : Gironde Habitat
14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers
4. Etudes de cas et retours d’expériences
MPPMF : Objectifs
Principaux objectifs
Basse consommation et confort thermique (hiver/été)
Adaptation au climat Aquitain
Utilisation optimale du pin maritime pour la structure et l’enveloppe
Développement des industries locales
Maîtrise des coût pour du logement social
Objectifs de performances thermiques
Besoins de chauffage < 15 kWh/(m².an)
Température estivale< 28 C
Inconfort thermique : Taux < 8 %
L’inconfort thermique a été défini comme le pourcentage du temps durant lequel la témpérature intérieure ne correspond
pas aux conditions de confort adaptatif [Brager 2005] 20
14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers
4. Etudes de cas et retours d’expériences
MPPMF : Deux logements
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Maison massive
Maison légère
Massive
Bois massif
Ventilation naturelle optimisée
Légère
100% ossature bois
Puits canadien
14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers
4. Etudes de cas et retours d’expériences
MPPMF : Solutions architecturales
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Architecte : C. Maintrot
14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers
4. Etudes de cas et retours d’expériences
MPPMF : Ground-coupled heat exchanger
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By-pass ouvert
By-pass ouvert
Entrée d’air neuf extérieur Entrée d’air
neuf du puits
Air vicié
Entrée d’air neuf
Regard
Ventilation mécanique
Entrée d’air neuf
longueur : 37.8m Profondeur : 2.5m
T>25 C
Manuel
Ventilation double flux
Vue de dessus:
14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers
3. Case studies and experience feedbacks
MPPMF : Résultats
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0
100
200
300
400
500
600
700
800
>25 C >26 C >27 C >28 C >29 C
He
ure
s (
h)
Température ( C)
Ground floor First floor Exterior
18
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22
24
26
28
30
32
34
36
0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 6:00 12:00
Température(°C)
Temps (h)
Exterior
Ground floor
First floor
Besoins de chauffage (< 15 kWh/(m².year) 6,1 kWh/(m².year) Hiver 2010/2011
Confort estival (T< 28 C et Taux incofort
thermique < 8 %) atteint en 2010
Eté 2010 (Juin 21 – Septembre 21)
14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers
3. Case studies and experience feedbacks
MPPMF : Results
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Août Puits Extérieur
Min 19,3 C 9,3 C
Max 22,8 C 36 C
Moyenne 21 C 19,9 C
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
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34
36
38
6/8 8/8 10/8 12/8 14/8 16/8 18/8 20/8 22/8 24/8 26/8 28/8 30/8
Tem
pér
atu
re (
°C)
Ground Temperature at 0,5m deep
Outside Temperature
Pipe Temperature at 2,5m deep
En Août 2010 COP froid = 8,2
>25 C
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4. Etudes de cas et retours d’expériences
BAI UNA & BAI ONA
Logements sociaux
BAI UNA & BAI ONA
Z.A.C Arrousets Etude, conception, réalisation et instrumentation de 15 logements
en accession sociale à la propriété a Bayonne.
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Patrick Arotcharen agence d’architecture
Philippe Balc’h architecte
Maître d’Ouvrage
14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers
Principaux objectifs
Etendre le panel des solutions constructives pour LE COL en assurant une reproductibilité des solutions mises en œuvre pour les répéter sur d’autres opérations
Maîtriser l’économie globale du projet
Pousser au maximum les solutions technologiques à base de bois
Minimiser la consommation des logements (labellisation BBC)
Assurer des niveaux de confort égaux, voire supérieurs, à ceux de constructions « traditionnelles »
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Programme : 10 + 5 logements en accession à la propriété
Surface : 887 m² SHAB + 412 m² SHAB
Date de livraison : Février 2011
4. Etudes de cas et retours d’expériences
BAI UNA & BAI ONA
14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers 28
4. Etudes de cas et retours d’expériences
BAI UNA & BAI ONA : Solutions Architecturales
Toiture + balcon servant de protection solaire
Surfaces vitrées optimisées
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4. Etudes de cas et retours d’expériences
BAI UNA & BAI ONA : Stockage thermique
Système stockage thermique par chaleur latente utilisant de la parafine
14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers
4. Etudes de cas et retours d’expériences
Collège François Mauriac
Ecole
Collège François Mauriac Etude, conception, réalisation et instrumentation du collège
François Mauriac de Saint-Symphorien (Gironde)
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14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers 31
Stockage thermique par chaleur sensible utilisant du béton
Protections solaires
4. Etudes de cas et retours d’expériences
Collège François Mauriac
14 Octobre 2011- Demi-journée technique de l’AIESB- Salon Maison Bois Angers
Conclusions et perspectives
Ossature bois
Construction rapide, maîtrise des coûts et de la perdormance énergétique
Compensation de sa faible inertie
L’optimisation des systèmes semi-passifs doit être poursuivie de la phase conception jusqu’à la phase d’usage.
Perspectives
Thèse actuellement en cours sur le système semi-passif de stockage énergétique par chaleur latente
Amélioration des méthodes de conceptions et des logiciels adaptés à la construction ossature bois
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Logement sociaux
Adapté au climat atlantique
Développement d’un outil d’aide à la conception