Maison Home for Life 47

La   maison   unifamiliale   Home   for   Life   a   été   construite   à   Lystrup   au   Danemark   en   2009,   où   la   température   moyenne   annuelle   est   de   7,6  ˚C.   Faisant   partie   du   programme   Model   Home   2020,   cette   maison   de   démonstration   est   la   première   de   six   à   avoir   été   bâties   à   travers   l’Europe.   Ce   programme  avait  comme  objectif  d’augmenter  les  connaissances  des  technologies  qui  rendent  les   bâtiments   efficaces   énergétiquement,   sans   négliger   le   confort   des   utilisateurs.   La   maison   a   été   développée   par   les   compagnies   danoises   VELFAC   et   le   groupe   VELUX   avec   l’aide   d’un   bureau   d’architectes   et   d’ingénieurs,   entre   autres.   Ces   compagnies   font   partie   du   Holding   VKR   qui   a   financé   le   projet.   Elles   fabriquent   des   fenêtres,   des   puits   de   lumière   ainsi   que   les   éléments   de   domotique  pour  contrôler  leur  ouverture,  en  plus  de  systèmes  de  chauffage  solaire  actif.  Elles  ont   par  conséquent  beaucoup  exploité  ces  technologies  dans  la  maison.  (Voss  et  autres,  2011)  

3.3.1 Description  

La   maison   comporte   157  m2   _{de   surface   à   chauffer   et   les   fenêtres   couvrent   une   superficie}   correspondant   à   50  %   de   la   surface   de   plancher.   La   grande   proportion   de   fenêtres   permet   à   quasiment  toutes  les  pièces  de  recevoir  la  lumière  du  jour  dans  deux  directions  différentes.  Les   fenêtres  à  vitrage  triple  sont  remplies  à  l’argon  avec  une  valeur  de  R-­‐5,68.  Un  grand  toit  en  pente   en   accueille   quelques-­‐unes   légèrement   moins   performantes   dues   à   leur   cadre   plus   large   qui   possède  une  plus  grande  transmission  thermique.  (Voss  et  autres,  2011)  

Outre  l’accent  sur  la  forte  isolation  des  fenêtres,  la  conservation  de  l’énergie  par  l’isolation  a  été   privilégiée.  Les  murs  sont  isolés  avec  la  laine  minérale  de  40  cm  d’épaisseur  et  le  toit  54  cm  du  

même   matériau,   pour   des   valeurs   de   résistance   thermique   R-­‐56,8   et   R-­‐81,1   respectivement.   Le   chauffage  solaire  passif  permet  de  couvrir  50  %  des  besoins  en  chauffage,  si  on  le  compare  à  un   calcul  qui  ne  tient  pas  du  tout  compte  du  chauffage  solaire.  (Voss  et  autres,  2011)  

Pour  réduire  la  consommation  de  l’énergie,  plusieurs  éléments  d’automatisation  ont  été  intégrés.   Pour   éviter   une   surchauffe,   lorsque   les   radiations   solaires   augmentent,   des   stores   et   des   volets   s’activent  automatiquement,  selon  l’orientation  de  la  lumière  du  jour  tout  en  s’assurant  de  fournir   la  lumière  du  jour  nécessaire  dans  la  pièce.  La  nuit,  les  volets  permettent,  quant  à  eux,  de  réduire   les   pertes   de   chaleur   par   temps   froid.   Les   fenêtres,   également   automatisées,   s’ouvrent   ou   se   ferment  selon  la  température  des  pièces  ainsi  que  du  niveau  de  CO2  dans  l’air.  L’été,  cela  permet   une   ventilation   naturelle   de   la   maison   tandis   qu’en   hiver,   un   VRC   est   utilisé   pour   effectuer   le   changement  d’air  et  assurer  la  qualité  de  l’air  intérieur.  En  plus,  pour  réduire  l’énergie  nécessaire  à   l’éclairage,   des   détecteurs   de   lumière   du   jour   et   de   mouvements   permettent   d’éteindre   automatiquement   les   lumières   dans   les   pièces   inoccupées.   Les   éléments   automatisés   peuvent   aussi  être  opérés  par  télécommande.  (Voss  et  autres,  2011)  

Quant  à  la  production  d’énergie,  la  maison  est  équipée  d’un  système  photovoltaïque  connecté  au   réseau   en   silicium   multicristallin   de   50   m2   _{qui   a   été   conçu   pour   produire   jusqu’à   5  000  kWh}   d’électricité   annuellement.   Ajoutés   à   ce   système,   des   capteurs   solaires   thermiques   couvrant   6,7  m2  _{servent  principalement  à  chauffer  50  à  60  %  des  besoins  annuels  en  eau,  mais  chauffent}   également   l’air.   Les   capteurs   solaires,   ainsi   qu’une   thermopompe,   alimentent   un   réservoir   qui   distribue   la   chaleur   soit   à   l’eau   pour   l’utilisation   domestique,   soit   dans   les   planchers   chauffants   pour  les  pièces  communes  et  dans  des  radiateurs  au  niveau  des  chambres.  (Velfac,  2009)  

En   plus   d’une   maison   à   CENZ,   la   maison   de   banlieue   d’un   étage   et   demi   devait   être   neutre   en   carbone.   Pour   ce   faire,   elle   devra   produire   un   surplus   d’électricité   de   11  kWh/m2   _annuellement   étalé  sur  40  ans  pour  combler  l’énergie  utilisée  pour  la  fabrication  des  matériaux  ayant  servi  à  sa   construction.  (Velux,  2012)  

3.3.2 Analyse  des  résultats  et  leçons  à  tirer  

Concernant  le  bilan  énergétique  de  la  maison,  les  résultats  attendus  sont  présentés  à  la  figure  3.2.   La   consommation   pour   le   chauffage   a   finalement   été   de   20   kWh/m2   au   lieu   des   15   kWh/m2   anticipés.  L’équipe  de  conception  explique  cette  divergence  principalement  par  les  habitudes  des  

occupants,   et   ce,   pour   les   deux   années   de   tests   effectués.   En   ayant   haussé   la   température   de   consigne  à  l’intérieur  de  la  maison,  fermé  les  stores  manuellement  pour  plus  d’intimité  ou  utilisé   plus   d’eau   chaude   que   prévu,   il   a   encore   une   fois   été   conclu   que   les   habitudes   des   occupants   jouaient  un  rôle  plus  prépondérant  dans  la  consommation  d’une  maison  à  CENZ.  (Velux,  2012)  

Figure  3.2   Consommation   et   production   d’énergie   prévue   pour   la   maison  Home   for   Life   (tiré   de  :  Velux,  2012,  p.  25)  

Pendant   deux   années,   deux   familles   différentes   ont   habité   dans   la   maison   lors   desquelles   les   données  sur  la  maison  ont  été  enregistrées.  Un  suivi  de  l’expérience  vécue  auprès  des  familles  a   aussi  été  effectué  (Velux,  2012).  Puisque  le  projet  a  été  financé  par  des  fabricants  de  fenêtres,  la   majorité  des  analyses  réalisées  se  concentrent  principalement  sur  les  éléments  reliés  à  l’éclairage,   le  confort  thermique  ainsi  que  la  qualité  de  l’air.  

Les   calculs   de   lumière   du   jour   montrent   un   niveau   élevé   de   lumière   qui   a   beaucoup   plu   aux   occupants.   Les   lumières   n’ont   pas   besoin   d’être   allumées   durant   le   jour   (Foldbjerg   et   autres,   2011).  

En   ce   qui   concerne   le   confort   lié   à   la   température,   95  %   des   heures   de   l’année   ont   obtenu   la   meilleure  note  de  confort  pour  les  pièces  communes  selon  la  norme  européenne  EN  15251  (Velux,   2012).  Cette  norme  est  utilisée  pour  évaluer  le  confort  thermique  dans  une  pièce  sur  une  échelle   de  I  à  IV,  où  I  est  excellent  et  IV  est  inacceptable  (Foldbjerg  et  autres,  2011).  Toutefois,  prise  seule,  

Daylight

The use of daylight has been optimised to ensure the health and well-being of the residents as well as to minimise consump- tion of electric light during daytime. The window area amounts to 40 % of the floor area (as opposed to the usual 20-25 %), with the windows placed in all four facades as well as the roof to ensure plenty of nat ural light, distributed deep into all rooms. Daylight levels are evaluated and finally defined via simulations in VELUX Daylight Visualizer 2 and model studies in a light lab. Home for Life uses the energy-optimised windows of the future, with linings that transmit light deep into the rooms. The house’s active facades regulate light and solar gain. The south-facing roof overhang creates shade from a high summer sun and admits light from a low winter sun. Shutters and blinds regulate solar heat and ensure privacy when needed. The size and place- ment of the windows have been determined by the position of the sun in the sky, seasons, energy optimisation and the needs of the residents. Furthermore, the risk of glare is avoided with screening both inside and outside. 3.8 % 3.8 % 5.0 % 6.3 % 8.8 % 6.3 % 3.8 % 6.3 % 5.0 % 5.0 % 5.0 % 2.5 % First floor Daylight levels

Home for Life

Daylight Factor % 10.0 8.8 7.5 6.3 5.0 3.8 2.5 1.3

Net energy balance

CO2 balance

Energy

The total energy consumption is minimised

and met by renewable CO2-neutral energy

generated by the building itself. After around 30 years, the surplus energy is equivalent to the amount of energy represented by the materials from which the house is built. A primary parameter in the energy design is the fenestration; positioned to cater for energy technology and visual appeal, the windows optimise light, air and solar gain. The house is managed in such a way that electricity and heat are used to a minimum. In the summer, the automatically controlled natural ventilation is used to air the rooms. During the heating season, mechanical ven- tilation with heat recovery is used, so the cold air can be heated without the use of additional energy. Intelligent control regu- lates the outdoor and indoor sun screening for optimising heat and light intake as well as switching off the light when the room is not in use.

› Solar cells, solar heating and a heat pump produce electricity, hot water and room heating.

› About 50 % of heating requirements are met by passive solar heat from the energy-optimised windows.

› Natural and mechanical ventilation, as well as internal and external sun screens ensure fresh air and a com- fortable room temperature. › The control system of the house

reduces energy consumption and ensures a healthy indoor climate.

Energy for solar collectors (hot water) Energy for solar cells (electricity) Natural ventilation (stack effect) Heat recovery (reuse heat) Water tank Heat pump Direct energy (solar gain through pane)

Project partners: VELFAC and

the VELUX Group

Architects: aart

Energy concept: Esbensen Rådgivende

Ingeniører Turn-key contractor: KFS Boligbyg

The calculation of the energy performance and production has been made according to national standards. For international energy performance benchmark, see page 66.

Natural ventilation (stack effect) Household 13.2 60 In kWh/ m ²/ year Solar collectors 11.1 Heat pump 22.4 PV solar cells 29.1 Hot water 18.3 Heating 15.0 Running installations 6.7 70 Surplus 9.4 Energy

requirement Production of renewable energy Energy surplus 0 20 30 40 10 50

CO2 emission CO2 compensation CO2 saving

In kg CO 2 eq/ m ²/ year 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Appliances 6.17

Installation heat loss 0.8 Hot water 2.52 Heating 2.06 PV solar cells 13.50 Surplus 1.95

la  température  de  la  cuisine  et  la  salle  à  manger  a  été  classée  dans  la  catégorie  III.  Les  occupants   ont  surtout  déploré  la  température  trop  élevée  principalement  au  printemps  (Foldbjerg  et  autres,   2011).  Ces  analyses  ont  permis  de  constater  que  les  deux  modes  de  réglage  des  stores,  hiver  et   été,  n’étaient  pas  adéquats  et  qu’une  optimisation  était  nécessaire  pour  les  deux  autres  saisons   (Velux,  2012).    

La   même   norme   est   aussi   utilisée   pour   catégoriser   le   niveau   de   CO2   dans   l’air   intérieur   de   la   maison.  Globalement,  l’ensemble  de  la  maison  se  situe  dans  la  catégorie  II,  mais  la  cuisine  a  plutôt   été  cotée  III.  Cela  est  dû  aux  mois  d’hiver  où  les  taux  sont  plus  élevés,  car  la  ventilation  naturelle   n’est  plus  réalisée  de  façon  automatique  comme  en  été.  (Foldbjerg  et  autres,  2011)