Glossaire
📝 Au cours du module 3 de la séquence 2, vous avez élaboré un programme architectural. Ce programme comprend des éléments de synthèse de vos besoins, des éléments sur vos goûts et inspirations, des premiers choix architecturaux. Il est peut-être complété par un dessin ou d'une maquette, qui vous offre une première projection de votre projet. Vous avez ainsi transformé un rêve en aspirations concrètes... Vous allez désormais traduire ces aspirations en propositions fonctionnelles et techniques viables, comme nous l'avons vu dans le module 1 de cette séquence.
Concevoir un habitat implique de vous investir dans de nombreuses étapes allant du choix des systèmes constructifs et des matériaux au dimensionnement en passant par la modélisation et la mise en plan des solutions que vous retiendrez. Ces étapes détermineront la solidité et la durabilité de votre habitat : il est primordial que vous soyez extrêmement exigeant en les réalisant...
Le sujet étant très vaste, et le module très court, nous ne vous proposerons qu'un survol des différentes étapes, que nous vous inviterons à approfondir par vous-même à travers les ressources complémentaires mises à votre disposition.
1. 🌲 Choisir les systèmes constructifs
Vous avez découvert dans le module 3 de la séquence 2, qu'il existe un panel de systèmes constructifs possibles pour chaque type d'habitat. N'oubliez pas que vous pouvez toujours consulter le catalogue de l'habitat réversible qui vous a été présenté dans la séquence 2.
Plus les matériaux utilisés (et les systèmes constructifs) sont définis à l’avance, plus le projet s’affine : vous anticipez mieux le coût, le temps de construction, les techniques de mise en œuvre, ...
Pour rappel, un habitat est constitué de parois : le plancher, les murs, le toit.
👉 Les parois ont plusieurs fonctions : elles doivent permettre d'empêcher les éléments extérieurs de pénétrer l'habitat (étanchéité), limiter les transferts de chaleur entre l'intérieur et l'extérieur pour éviter les déperditions thermiques (isolation), d'assurer la solidité structurelle de l'édifice, de gérer les apports de lumière (fenêtres), ...
Pour assurer ces fonctions (isolation, faire entrer la lumière, assurer la solidité structurelle...) les parois sont constituées de différents matériaux dont les propriétés sont choisies spécifiquement (faible conductivité thermique pour l'isolation, transparence pour gérer les apports de lumière, résistance mécanique pour la solidité de la structure...).
On ne choisit donc généralement pas les matériaux indépendamment les uns des autres, mais il s'agit plutôt de constituer des "complexes" en combinant plusieurs matériaux aux propriétés complémentaires car un même matériau n'a parfois pas toutes les propriétés recherchées...
Une fois votre type d'habitat choisi en adéquation avec vos besoins (défini dans la séquence 2), vous pouvez choisir vos matériaux de construction pour chaque paroi : Quel isolant utiliser ? Quelle essence de bois ? Quel type de couverture ?
Vous pouvez par exemple suivre ces différentes étapes :
1. Prendre en compte les propriétés clefs du matériau pour répondre à sa fonction: Par exemple, les propriétés thermiques et acoustiques pour le choix d'un isolant, l'effusivité pour le choix de la paroi intérieure, les propriétés mécaniques pour le choix de l'ossature (en bois ou mur porteur en terre).
2. Définir des critères de choix en fonction de vos besoins et cahier d'ambiance de la séquence 2, des contraintes de votre type d'habitat choisi, et de vos ressources définies dans la Séquence 4 .
Liste non-exhaustive d'exemples de critères
🌲 l'impact environnemental : en favorisant les matériaux renouvelables et biosourcés ;
💶 le coût économique : en favorisant l'achat chez des fournisseurs et artisans locaux et la récupération par le réemploi ;
🌫️ l'impact sanitaire : quelle pollution de l'air génère t'il? Par exemple, les panneaux agglomérés , quoique économique, libèrent du formaldéhyde cancérigène, pendant des années ;
🧗 les usages : pour quel type de paroi peut-il être utilisé? L'utilisation d'un seul isolant pour toutes les mêmes parois facilite la gestion du chantier ;
🧹 la facilité de mise en oeuvre, d'entretien, de renouvellement. Si le chantier n'a pas lieu à la saison des moissons, le choix de la paille comme isolant imposera un stockage plus ou moins long, ou à l'inverse il faudra réaliser le chantier à la bonne saison ;
🏡 votre type d'habitat : par exemple la contrainte de légèreté pour les habitats mobiles, de durabilité pour ceux démontables ;
🥽 la qualité : en vous référant aux certifications et labels. Par exemple le certificat ACERMI pour les isolants, CEKAL pour les vitres et les labels FSC/PEFC pour le bois sont des bons indicateurs.
3. Sélectionner le matériau. Vous pouvez par exemple réaliser un tableau comparatif avec une note globale en pondérant les critères par ordre d'importance. Cette méthode s'appelle la matrice de décision.
Gardez en tête qu'il faut toujours évaluer le coût du projet dans sa globalité en considérant l'impact d'une technique sur d'autres postes. Par exemple, des murs en bottes de paille peuvent impliquer l'agrandissement d'une dalle et du toit. Ainsi, cela occasionne un surcoût rendant l'isolation en laine de bois concurrentielle. Certes l'isolation est un peu moins importante mais elle se trouve bien au delà de la RT2020. De plus, beaucoup de temps aura été gagné en épargnant la réalisation des enduits. Les critères s'influencent donc les uns-les autres !
3. 📐 Dimensionner des parois performantes
Une paroi c'est ce qui sépare l'intérieur et l'extérieur de l'habitat... et c'est aussi ce qui gère les interactions entre ces deux milieux.
Le but de ces parois est d'avoir la température la plus stable et confortable possible en toute saison, c'est à dire :
limiter les transferts de chaleur (en hiver éviter que le froid entre et que l'air chauffé sorte, en été que l'air chaud entre) ou au contraire vouloir encourager les transferts de chaleur (en été, que l'air frais nocturne entre et que l'air chaud s'évacue).
limiter l'humidité à l'intérieur de l'habitat (qu'elle vienne de l'extérieur, ou qu'elle soit produite à l'intérieur), on va donc chercher d'un côté à ce qu'elle n'entre pas, mais de l'autre à ce qu'elle puisse s'évacuer... tout en faisant en sorte qu'elle ne dégrade pas les éléments constitutifs des parois si elle les traverse.
Une paroi performante est ainsi une paroi qui répond stratégiquement à l'ensemble de ces problématiques. On va pouvoir parler de stratégies : l'isolation, le stockage (l'inertie thermique), la régulation hygrométrique et expliquer comment les mettre en œuvre en dimensionnant les parois.
☕ L'isolation
Pour limiter les transferts de chaleur de l'habitat, des matériaux isolants sont employés. Par exemple la paille est un excellent isolant végétal avec un bon rapport qualité/prix.
Le dimensionnement de l'isolant nécessite :
1. de comprendre ses caractéristiques thermiques : sa conductivité thermique et sa résistance thermique qui dépend de son épaisseur
2. de définir la résistance minimale de la paroi, visée ou exigée par la réglementation thermique en vigueur, qui varie en fonction du type de paroi (toiture, mur, plancher, ...), de la zone climatique et du procédé mise en œuvre (isolation intérieure, extérieure). Par exemple, vous pouvez juste respecter la réglementation en vigueur (RT2020), ou bien viser d'avoir un habitat autonome. Pour être autonome, des épaisseurs minimales sont conseillées : 30 cm en toiture et murs, 20 cm pour le sol (suite à 30 ans de retours d'expériences de Samuel Courgey)
3. et de déterminer l'épaisseur optimale des parois, notamment l'isolant, en utilisant les règles de calcul ou l'utilisation d'un logiciel. Gardez en tête que la courbe d'isolation est l'inverse d'une exponentielle, au bout d'un moment l'ajout d'isolant n'est plus significatif dans les performances du bâtiment.
Voici un exemple de logiciel appelé "Ubakus". Il permet aussi de vérifier d'autres caractéristiques essentielles de la paroi comme l'inertie et le point de rosée abordé ci-dessous.
⚙️ Je souhaite découvrir le logiciel Ubakus
🌪️ L'inertie
La stratégie pour assurer le confort l'été est de "lisser" les différences de température sur 24h et de limiter l'élévation rapide de la température à l'intérieur de l'habitat pour ne pas avoir trop vite trop chaud.
Pour y répondre respectivement, une paroi doit être composée de matériaux :
à capacité thermique élevée, grâce à des matériaux lourds à grande inertie. Par exemple en appliquant des enduits terre comme parements intérieurs dans les pièces exposées plein sud.
qui permettent un déphasage de 8 à 12h pour différer les pics de température durant les heures froides du soir. Il est donc lié à l'inertie thermique des matériaux mis en œuvre et au type d'isolant. La technique la plus efficace est l'isolation par l'extérieur avec des isolants denses. Par exemple, la laine de bois offre un bon compromis entre pouvoir isolant et de stockage.
Sur cet exemple de déphasage en été avec une forte inertie, on voit que les variations de la température extérieure sont lissées (inertie + isolation) et qu'en plus, les pics sont différés dans le temps (déphasage).
💧 La gestion de l'humidité
Enfin, pour limiter les problèmes d'humidité à l'intérieur de l'habitat, il est crucial de calculer le "point de rosée" de la paroi. Il doit rester au dessus du pare-vapeur ou de l’élément porteur lorsque le pare-vapeur n’est pas obligatoire.
Dans un logement correctement ventilé, l’humidité relative devrait se situer autour de 50 %. Pour éviter les condensations, aucune surface intérieure ne doit être à une température inférieure à 10°C (qui correspond au point de rosée pour ce niveau d'hygrométrie d'après le schéma ci-dessous). Dans une salle de bain, l’humidité étant supérieure, c’est une température minimum de 16°C qui doit être visée.
Pour éviter que la température des parois ne soit donc trop basse, il est important de porter une grande attention à toutes les "faiblesses" potentielles de l'enveloppe, notamment :
aux ponts thermiques, en étant vigilant lors de la pose de l'isolant et la mise en oeuvre des jonctions et en essayant de percer le moins possible lors du choix de l'assemblage ;
aux défauts d'étanchéité, en étant vigilant lors de la pose des menuiseries et de la réalisation des installations électriques.
En effet, à partir d'une certaine épaisseur, les gains thermiques de l'isolant deviennent négligeables si ces faiblesses ne sont pas résolues.
Dimensionner des parois ne s'improvise pas ! Un mauvais choix technique entraîne un point de rosée à l'intérieur de l'isolant, il pourrira et ne sera plus performant surtout pour des isolants biosourcés. Nous vous conseillons de faire valider votre dimensionnement par un professionnel ou de faire une étude thermique si vous avez besoin de plus d'assurance.
Le dimensionnement de la structure est primordial pour assurer la stabilité de votre habitat. Il s'agit d'une étape exigeante.
✨ S'inspirer
Il existe probablement de nombreux modèles d'habitats réversibles autour de chez vous. Comme première approche, vous pouvez aller voir comment ont fait les autres auto-constructeurs. Cela peut suffire si le système est éprouvé, la conception solide et adaptée aux conditions climatiques de votre projet d'habitat. Mais dans ce cas nous vous conseillons de bien vous renseigner sur comment les auto-constructeurs s'y sont pris pour dimensionner.
🤸 Dimensionner soi-même
Pour dimensionner soi-même son habitat, il est nécessaire :
d'apprendre le jargon technique : sur les dimensions (portée, section), sur la résistance des matériaux (flexion, le flambement, cisaillement..), savoir comment se comporte le matériau de votre structure (le bois ou la terre) et les précautions à prendre en compte pour sa mise en oeuvre comme les assemblages.
de schématiser l'action des forces de sa structure (de haut en bas, c'est à dire du toit jusqu’aux fondations) pour anticiper les déformations, voire les points de faiblesses en prenant en compte les nombreux paramètres (systèmes constructifs, type de matériau, essence du bois, pente de toit, localisation, etc.).
d'utiliser les règles de calculs associés à votre type de structure pour pré-dimensionner les éléments. Par exemple, un mur porteur en terre crue ne se comporte pas comme un mur en ossature bois
En effet, le niveau de connaissances exigées dépend fortement du type d'habitat choisi. Par exemple une kerterre, de par sa structure en dôme autoporteuse, est plus simple à dimensionner qu'une tiny house en ossature bois. En effet, l’ossature bois est un assemblage complexe avec différentes sections de bois, l'optimisation s'effectue en fonction de plusieurs types de forces. Alors que pour la kerterre, il y a uniquement une sollicitation en compression du mélange chaux/chanvre homogène.
Le pré-dimensionnement est plutôt accessible car les règles de calculs sont simplifiés. Il utilise des méthodes graphiques et des abaques. Il vous permet de définir les sections de bois minimales, les assemblages nécessaires pour assurer la faisabilité et la cohérence globale par rapport aux contraintes liées à l'utilisation (habitation, bureau, garage) et celles liées à l'environnement (vent, neige, séisme, ...).
Le dimensionnement global vous permet d'économiser en matériaux (bois, quincaillerie pour les assemblages). Plus complexe, il nécessite l'utilisation de logiciels et de tableurs pour utiliser les méthodes de calculs. Par exemple pour le dimensionnement d'une ossature bois il convient de dimensionner les différentes parties de la structure, de haut en bas pour répartir les charges de la toiture sur toute la structure.
Si nécessaire, vous pouvez faire dimensionner ou valider le dimensionnement par un bureau d'étude structure.
Vous trouverez en ressource complémentaire des fiches techniques, abaques, feuilles de calcul utiles pour (pré)-dimensionner votre ossature.
📐 Dimensionner les dispositifs d'autonomie
Une fois votre structure stable et sécurisée, elle est prête à accueillir vos dispositifs d'autonomie pour devenir habitable.
Dans la séquence 2, vous avez étudié les ressources de votre terrain (l'ensoleillement, le climat et le sol pour la géothermie par exemple) pour choisir un dispositif d'autonomie adapté à votre lieu afin de répondre à vos besoins en chauffage, en eau et en électricité.
Pour réussir à répondre à vos besoins énergétiques de manière économique, vous pouvez suivre la démarche Négawatt en 3 étapes :
1. la sobriété : en questionnant vos consommations : A combien de degrés j'accepte de chauffer mon habitat? Quelle quantité d'eau j'utilise pour ma douche? Elle représente un gisement de 30% d'économie.
2. l'efficacité : Comment faire pour répondre aux besoins établis à l'étape d'avant en consommant le moins de flux ? Par exemple, isoler sa maison, mettre des toilettes sèches, ne pas utiliser l'électricité pour faire de la chaleur, ...
3. le renouvelable: Quelles solutions mettre en oeuvre pour répondre au flux restant de la façon la plus renouvelable? Par exemple utiliser le solaire thermique, puis un poêle à bois, etc
Les lowtech sont des dispositifs d'autonomie simples, accessibles et durables :
Pour dimensionner ses dispositifs d'autonomie, vous pouvez suivre ces différentes étapes :
s'approprier les notions d'énergie et de puissance
estimer ses besoins journaliers par poste (électricité, eau chaude, eau courante) lors des conditions extrêmes (en Wattheure/jour ; Litre/jour ; ...) : par exemple en hiver pour l'électricité
prendre en compte ses ressources (type de zone climatique, pluviométrie, ...), et de différents critères : par exemple la surface plancher, la performance thermique de l'habitat, la température souhaitée pour le chauffage
calculer la puissance nécessaire pour connaître la surface du dispositif (panneaux solaires, masse du poêle à bois, toiture de récupération d'eau de pluie, ...).
calculer le volume de stockage (ballon d'eau chaude, batterie électrique, cuve d'eau de pluie) en fixant le nombre de jours sans production
Comme nous l'avons vu dans le module 1 de cette séquence, la conception de votre habitat s'appuie sur diverses représentations graphiques, qui doivent vous permettre :
de formuler et valider des solutions d'usage, d'esthétiques, et techniques
de les rendre exécutables, par vous même ou un tiers
Si vous n'êtes pas architecte, vous n'aurez pas accès aux mêmes logiciels et outils professionnels... mais vous n'avez pas non plus les mêmes exigences.
Certaines visualisations peuvent tout simplement être réalisées :
✏️ en dessinant à la main, éventuellement à l'échelle et/ou sur papier millimétré
🧩 en vous servant de papiers découpés aux bonnes dimensions, que vous pourrez facilement déplacer et positionner sur un format défini à l'échelle de votre terrain ou de votre maison. Cette technique est particulièrement utile pour concevoir l'aménagement intérieur !
🛷 en réalisant des maquettes
Si vous avez besoin de modélisations numériques plus précises et que vous ne souhaitez pas acheter les licences de logiciels spécialisés, vous pouvez employer des logiciels gratuits :
libreCAD (logiciel de modélisation 2D, plan) et inkscape (logiciel de PAO libre) vous permettent de dessiner des plans simples à l'échelle à partir de formes géométriques de base
Sketchup (logiciel de modélisation 3D pour l'architecture) et FreeCAD (logiciel de CAO libre) vous permettent de faire des modélisations très complètes
La conception doit aboutir à la création des plans d’exécution, qui vous permettront de passer à l'étape de construction.
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