Habitations à faible consommation d'énergie dans les prairies : étude de quelques caractéristiques essentielles

Publisher’s version / Version de l'éditeur: Note d'information sur la construction, 1985-03-01

READ THESE TERMS AND CONDITIONS CAREFULLY BEFORE USING THIS WEBSITE.

https://nrc-publications.canada.ca/eng/copyright

Vous avez des questions? Nous pouvons vous aider. Pour communiquer directement avec un auteur, consultez la

première page de la revue dans laquelle son article a été publié afin de trouver ses coordonnées. Si vous n’arrivez pas à les repérer, communiquez avec nous à PublicationsArchive-ArchivesPublications@nrc-cnrc.gc.ca.

Questions? Contact the NRC Publications Archive team at

PublicationsArchive-ArchivesPublications@nrc-cnrc.gc.ca. If you wish to email the authors directly, please see the first page of the publication for their contact information.

NRC Publications Archive

Archives des publications du CNRC

For the publisher’s version, please access the DOI link below./ Pour consulter la version de l’éditeur, utilisez le lien DOI ci-dessous.

https://doi.org/10.4224/21273192

Access and use of this website and the material on it are subject to the Terms and Conditions set forth at

Habitations à faible consommation d'énergie dans les prairies : étude

de quelques caractéristiques essentielles

Dumont, R. S.; Orr, H. W.; Lux, M. E.

https://publications-cnrc.canada.ca/fra/droits

L’accès à ce site Web et l’utilisation de son contenu sont assujettis aux conditions présentées dans le site LISEZ CES CONDITIONS ATTENTIVEMENT AVANT D’UTILISER CE SITE WEB.

NRC Publications Record / Notice d'Archives des publications de CNRC:

https://nrc-publications.canada.ca/eng/view/object/?id=7796785a-934e-4d89-a619-bf7e5a4d14e3 https://publications-cnrc.canada.ca/fra/voir/objet/?id=7796785a-934e-4d89-a619-bf7e5a4d14e3

ISSN 0702-5224

HABITATIONS

A

D'

GWERGLE

etude de quelques caractgristiques essentielles.

R.S. Dumont, H.W- Orr et M.E. Lux

,. u,. :

Ottawa., mars 1985

COMSEIL NATIONAL DE RECHERGNES DU CANADA

DIVISION DES RECHERCHES EN

B A T Z M E ~

HABITATIUHS

6tude de quelques caractEristiques essentielles

Pa=

R.S. Uumont, H.W. Orr e t M.E- Lux

Ottawa mars 1985

H A B I T A ~ O N S

i

Pa=

R.S. Dumont, H.W. Orr e t M.E. Lux

INTRODUCTION

Depuis 1973, l'augmentation rapide des c d t s Energstiques a poussg

I

rgduire la consommation d'gnergie dans tous l e s secteurs de lt6conomie. le march4 de l'habitation a vu apparartra des maisons dont l'enveloppe

a d l i o r k permet. d e r a u i r e consid'erablernent les besoins en chauffage des locaux. Ces maisons ont recu plusfeurs noms : "maiscns

a

consomation d'energie", "maisons surisol&s", "maisms

3

L'expression "maisons

a.

L ' a d j e c t i f "surisol5" n'est pas tout

3

coatrdle de

l a

au sud pour capter 1'Energie s o l a i r e ou installations de cltauffage 3 haue rendemeat.

Yks caract6rtstiques dtEconomie dT6oergie choiaies pour la plupart des malsons

a

lr6tanch&it6

d

kfi~k16

2

11 eziste plusieurs mgthodes pour assurer ltEtanchSit6

a

l'installation d'ane p e l l i c u l e de polygthylsne cumme pare-vapeur e t

pare-vent combtnk. I1 f aut vef l l e r particull&rement au c a l f eutrage des

j o i n t s a f i n d'assurer la continuit6 de cet Scran. Un produit drEtanch6iti5 peu coateux 3 base de butyle, vendu camme produit dlQtanchGit'e. acoustique, scelle les feuilles de polySthylCne les unes aux autres. Chaque joint dans

le p o l y E t h p l h e doit &re

fixS

p l u s , on c h o i s i t habituellement des portes et des fengtres qui sont relatfvement gtanches 3 l'ais.

*

A Saskatoon, une quarantaioe de maisons 3 f a i b l e conso-tion dtEnexgIe

constmites selon ces mgthodes dlbtanchGisation, ont s u b i un essai de m i s e en d~~ression. ~n ventilateur install6 3 .l'entre'e des maisons a soumis ces dernisres

a

IR

rgsultat des essais e s t i n d i q d au tableau 1 , ainsi que la moyenne des rzsultats obtenus pour quelques rnafsons de construction courante quf ne

poss&daient pas ces caract:&riatiques spEcfales dt6tancKitE 5 l'air. La

surface de fuite gquivalente des maisoas 3 Eaible consommation 6tait en moyenne

47

Lorsque lr&taneh6it6 5 I'ait e s t assurge, il e s t p o s s i b l e d'utiliser un Echangeur d e chaleur air-air dam lequel la chafeur du f l o t d'alr 6vacu6 prgchauf f e ltair neuf .8 k n s llOuest canadf en, des maisons t y p e s ont E t B

dotdes dr6changeurs de chaleur ddnt le d 5 b i t de calcul oscille entre 30 et

100 L / s d'air (entre 60 et ZOO pcm). I1 exfste plusieurs fabricants canadlens dt6changeurs de chaleur a i r a l r , a i n s f qutun grand nornbre de producteurs euro@ens et n o d - a d r i c a i n s

-

tempiiratures baissent sous zgro, l e s Schangeurs de chaleur sont gGai5ralement munis d'un cycle de dggivrage autamatique a f i n d'6lirniner les dgfits de givre et de glace

2

SURISOLATZON

La deuxisme caractgristique de ce programme d'gconomle dvi5nergie consiste 3 renforcer l'i~olation*~ Dans ltauest canadien, l e s maisons 3

faible consommation sont habituellement eorrstruires avec des murs t r g s

E p a i s , a f i n de permettre la pose d e deux ou trois f o l s plus d ' i s o l a n t que ne llexige la norme minimum. LC tableau 2 indique les r5sistances therrniques dofinties

2

Un grand nombre de conceptions murales ont

St&

figure 1 sont :

I . le m r

2

2. le mur

2

bois;

3. le mur b poteaux jume16s.~

Dans les deux derniers cas, le pare-vapeur et le pare-vent sont souvent placgs 5 lvint&rieur du mr. A f n s f , le risque est moins grand qu'ils soient traversgs par les fils Electriques et la tuyauterie ou endomages pendant la construction. La tgfgrence 8 donne une d e s c r i p t i o n p l u s d g t a i l l g e de l a construction des lmrs 5 poteaux s i m p l e s e t 5 potaaux jumel8s.

Le tableau 3 teproduit l e s donnEes d t u n a r t i c l e par Dmont et Orr sur le c ~ D t (pour 2978-1981) de murs

a

rgsistance thermique entre KSI 2,l (R12) e t R S I 10,6 (R60) .8

Par souci dt6conomie, un i s o l a n t en matelas ou en vrac e s t

ordinairement employ5 pour le plafond. D e s matelas de f i b r e de verre, auxquels est parfois ajautE un revetement i s o l a n t r i g i d e , sont le plus souvent u t i l i s h s pour les murs. Dans le cas des murs de sous-sol,

s ' e s t S p a n d u e . Lorsque les murs de sous-sol sont en bgton, la technique la p l u s courante conslste 2 e n f e m e r des matelas de fibre de verre dans un rrmr 3 ossature de b o i s Erig6 contre le BUT de bGton, 3 ltfnt6rieur. Certains entrepreneurs ajoutent des isolants rigides extsrieurs sur la partie hors

Lerre d e s mrs de sous-sol en bgtan. Lorsque les planchers de sous-sol en bEton sont i s o l i k , du p o l y s t y r h e rigide, souvent du genre extrudg 2

c e l l u l e s femEes, est posE avant la coulge du bston. Pour les constructions avec v l d e s sanitaires sous des planchers de bois, les matelas de fibre d e verre sont les i s o l a n t s les p l u s courants.

Le troisiZme Gl6ment de ce programme drEconomie dtEnergie e s t la f e n e s t r a t i o n au sud q u i permet d e profiter des apports solaires gratuits.8 Les nouvelles maisons sont p l a n i f i g ~ s de fason qu'au m i n s 7 5 p. cent des

f e n g t r e s soient orient'ees au sud. A ltintGrieur de la plupart d e s maisons 3 faible consommatlon construites jusqu'a maintenant, les murs et les plafonds

s o n t revetus de plaques de p l a t r e ordinaires et l e s planchers sont en bois. Dans quelques constructions, on a essay6 d'augmenter Le tendement thermique des i5lGments intiirieurs afin q u ' i l s c a p t e n t l'gnergie s o l a i r e entrant par les fenPtres o r i e n t g e s au sud. Si les ouvettures vitrges qui donnent au s u d sont grandes, d'importantes variations de tempsrature peuvent se produire.

L'aire des fenetres sur la faqade sud e s t la pluparr du temps

relativement p e t i t e , Le rapport entre l ' a i r e des f e n g t r e s au sud et l'aire d e plancher t o t a l e est g5nGralement de 6 p. cent. A i n s i , on donne aux maisons ayant uae a i r e de plancher t o t a l e , sous-sol c o m p r i s , de 200 mstres carrks e n v i r o n 12 rnstres carriis de fenstres au sud.

Afin d'augmenter l'apport thermique net des fengtres sur la facade s u d , des triples vitrages ou des v o l e t s d'isolation peuvent Etre install&. Iks porte-$-faux ou d e s auvents prgviennent un t r o p grand apport de chaleur pendant Ies mois d 7 G t E en rgduisant Itincidence du rayonnement solaire

d i r e c t par l e s fenstres en face sud. Un auvent f i x e e s t souvent p l a & 3 ces fenstres de t e l l e sorte qu'il laisse entrer t o u t l e s o l e i l , du dgbut de novembre aux premisres semaines de fGvrier. IdEalement, le protecteur e x t g r i e u r d e v r a i t Etre mobile mais, pour d e s raisons d'architecture et d e s i m p l i c i t 6 , l'auvent e s t gEnEralement ffxe.

L e s apports d e chaleur par l e s fengtres du c8tG sud varient s e l o n

l'endroit et l'gpoque de llann&; si on en t5tablit La moyenne pour la saison de chauffe, les apports s o l a i r e s contribuent entte 25 et 50 p . cent de la chaleur t o t a l e t e q u i s e pour chauffer les locaux.

APPORTS DE CBALEUR INTERNES

Les apports i n t e r n e s fournissent souvent one bonne partfe de la chaleur r e q u i s e pour chauffer les locaax dans les maisons B f a i b l e consommation d'gnergie. Au Canada, une maison type resoit un apport de chaleur i n t e r n e d ' e n v i r o n 1 kilowatt, rgparti sur une pgriode de 24 heures. L e s sources sont les lampes, les a p p a r e i l s glectriques, l'eau chaude et, enfin, la

chaleur dEgagSe par les occupants. 11 n'est p a s rare que dans les maisons 5

internes fournissen~ environ 40 p . cent de la chaleur reqoise annnellement pour le chauffage d e s locaux.

.

A mesure que le rendement d e s appareils Glectriques et d e s

installations d'eau chaede slamGliorera, il e s t probable que les apports d e chaleur internes diminuerant.

Un c e r t a i n nombre d'gtudes ont E t C rt3alisGes sur la performance des maisons 3 f a i b l e consommation d1Gaergie. Un article paru en 1980 p r s s e n t e les rgsultats pour un groupe de 1 3 maisons s i t u g e s 3 Saskatoon. l La

consommation energgtique pour 1e chauffage des locaux a 6 t G mesur'ee pour une pgriode d'un an. La moyenne pour les 13 misons g t a i t de 218 kI3/m2

( 5 , 6 k ~ h / ~ i ~ ) , a l o r s que pour des maisons canstruttes avant 1970 la moyenne E t a i t de 632 M J / ~ ~ (L6,3 kWhipi2 ). Durant 11ann6e de contrate, Ies

degrgs-jours de chaleur se sont Glevgs 3 5663°C-jours (base 1 8 ' ~ ) . Compte tenu du p r i x de ltGnergie actuel (1982), 1e codt annuel du chauffage pour Tes maisons traditionnelles varierait e n t r e 600 e t 1 500 $ ou plus; pour les maisons B faible consommation dT6nergle, 11 correspondrait environ au tiers d e c e t t e some.

La

cont rale.

Un c e r t a i n nombre d'erreurs d e conception ont StE tenues responsables d e la consoamation plutiSt Glevge d e p l u s i e u r s de ces maisons

"A

1. une surface vitrge trop grande au sud, causant u n e importante dgperdftion d e chaleur l a nuit e t une surchauffe durant les j o u r s e n s o l e i l l E s ;

2 . des murs et des plaachers de sous-sol peu f s o l S s , entraPnant d e grandes pertes d e chaleur saisonniSres;

3. une 6tanchSitG 3 l'air iasuffisante due 3 des d g t a i l s d'ex5cution inadsquats ou

2

4. la pose d ' u n vitrage d o u b l e plutat que d'un vitrage t r i p l e ou d l u n vltrage double aver fsolation nocturne;

5. des surplombs m a 1 conqus aux fenCtres en face sud, bloquant le rayonnement s o l a t r e pendant la safson d e chauffe.

Si certains propriGtaires d'habitatioas 5 f a i b l e consomation ont construit ou achet6 leur maison en se fondant sur le critgre d l u n meilleur confort ou de l a f a c i l f t g de chauffage, l a diminution de la facture de chauffage n t e n e s t p a s moins un facteur important. Ia _{note t r a i t a n t du}

"Cofit des mesures d q 6 c o n o d e d'gnergie dans les habitations neuves8", parue en 1982, prEsente d e s donnses sur les cozts diff5rcatiels eatralfngs par les caractEristiques d'gconomie d'gnergie : meilleure gtanchgitg 5 l'air,

gchangeur de chaleur, meilleure isolation des murs, du p l a f o n d et du

planchet, fengtres 3 c r i p l e v i t r a g e , e t c . Un des tableaux de la n o t e montre les proprigtzs thermiques d'une maison thgorique, c o n s t r u i t e selon l e s

normes minimales puis am6liarEe. Les besoins annuels en chauffage de la m i s o n passent de 510

~ ~ l r n ~

7 4

Le

tableau 4 indique quellcs caract~ristiques permettent d'obtenir cette rEduction de la consomation dt6nergie.

Pour certaines des maisons 3 faible c~~~sommation, des Sconomies ont

6tS

calorifiques de p a i n t e sont rEdaits de beaucoup par rapport 2 ceux d'une

habitation cuurante. Dans l'exemple t h h r i q u e d6j3 mentioan5, la perte de chaleur priivue de la maison p a s s e de 10,8 kW pour la maison conform aux normes minimales

a

-34°C.

On a rgussi 3 rGduTre de beaucoup le besoin de chauffage des locaux d e s maisons 3 f a i b l e consommation d16nergie csnstruites jusquta maintenant. Un certain nombre de gali is at ions techniques pourrait augmenter encore

davantage l a rentabilitE de ces maisons. 11 faudrait en particulier

amiZliorer la rSsistance thermique des fengtres. Actuellement, une fengtre 3 t r i p l e vitrage avec lames d'air de 12,7 mm dispose d'une rgsistance

thermique d'environ 0,57 win2-

"c;

des murs et des p l a f o n d s des maisms Zi f a l b l e cossanmration, qui varie entre 5 et 10 w / ~ ~ - O C . D'autres f aceeurs paurraient permettre d'aecrartre la

r e n t a b i l i t ' e de ces maisons, conme par exemple la production en sgrie

dt&changeurs de chaleur air-air, pour en rEduire le prfx. En 1982, le prix dtachat et d'installation d r u n Gchangeur de chaleur pour une maison type o s c i l l a i t entre 7 5 0 e t 1 000 $ environ.

Pour on certain nombre d e maisons S f a i b l e consommation, la note

annuelle dteau chaude e s t p l u s Slev& que c e l l e du chauffage des locaux, ce qui indique m autre secteur possible dla&liarations et dt&conomies.

1. Dumont, R.S., O r r , H.W., Redlib, C.P. and Makahon, J.T. Measured Energy Consumption of a Group of Low Energy Houses, Proceedings, 1980 Annual Meeting, Solar Energy Society of Canada, 1980.

2. Shurcliff, W.A. Superinsulated Houses and Double Envelope Rouses, Brick House Publishing Company, 34 Essex Street, Andover, Piassachusetts 01810 U . S . A . , 1981.

3. Energy EEf i c f e n t Elousing: A Prairie Approach, O f f ice of Energy Conservation, Department of Mineral Resuurces, 19 14 Hamtlton S t r e e t , Regfna, Saskatchewan,

1980.

4. $hick, W.L., Jones,

R.A.,

Illinois, Urbana, 61801 U. S.A., 1979.

5, Orr, H.W. Conception e t construction des maisons 3 faible consommation

d'cnergie en Saskatchewan, D i v i s i o n des recherches en batiment, Conseil national de recherches du Canada, Note d'information sur l a

construction 30F, Ottawa, 1982.

5 . Dumont,

R.S.,

H.W.

Flat ional Research Council of Canada, Building Research ~ o t e ' 178, Ottawa, 1981.

7. Determination of Airtightness of Buildings by the Fan Depressurization Method, Canadian General Standards Board, Draft Standard 149-GP-10,

Ottawa, Canada,

KIA

.8, Duinont, R , S . et Orr, H.W. CoGt des mesures drSconomie dt6nergie dana

les habitations neuves, Division des recherches en b l t i m e n t , Conseil national de recherches du Canada, Note d'iaf-ormation de recherche sur le b8timent 176B, Ottawa, 1982.

9. Shurcliff, W.A, Air-to-Air Heat Exchangers for Houses, published by W.A, Shurcliff, 19 A p p l e t o n Street, Cambridge, Massachusetts 02138 U.S.A., 1901.

LO. F i s k , W.J., Roseme, G.D. and Hollowell, C,D. Performance of

Residential A i r-to-Ai r Heat Exchangers: Test He t hods and R e s u l t s

,

TABLEAU 1 ~ S U L T A T E DBS ESSAIS DE MISE EN D ~ I B S S I O N D'UN

CHANTI ILL ON

Surface de f u i t e Nombre tie maisons mises i g e des raaisms bquivalente (m2) 8 ltessai

Maisons 3 faible consomation dtEnergie 0,0330 Maisons courantes Avant 1945 0,1078 1946-1960 0,0709 1961-1980 0,062 1 - - - . - . . . . Murs hors terre

Pl af onds

Murs sous terre Planchers (au-dessus

d'un vide sanitaire) Planchers (isolant

sous

le

TABLEAU 3 C O ~ T DES PinRS POOR DES NIVEAUX CROISSANTS D'ISOLATLON

M s i s tance Coat des mrs*

thermlque par unit& de

d e s nturs superficie

Type de construction des murs (w/m2- " C ) ($/m2)

2 . Mur de base

poteaux simples de 38 x 89 mm

avec matelas de f i b r e de verre 2 ~ 1

2. Poteaux simples de 38 x 89 m

avec matelas de fibre de verre e t

rcv8tement mousse isolant de valeur RSI 1 , 4

3. P,oteaux simples de 38 x 140

mm

rev6tement mousse isolant de valeur RSI 1,s

4. Poteaux jumelss de 38 x 89 mm avec matelas de fibre d e verre; gpaisseur totale d'isolant =

247 mm

5. Poteaux jumelgs de 3 8 x 89 nrm

avec matelas d e f i b r e de verrk; Gpaisseur totale dlisolaat =

450 mm

LO,

*Ne comprend p a s 1e cofit: d e s plaques de platre intErieures et de la finition extgrieure, mais comprend l e s coats supplfmentalres de f i n i t i o n , de toiture et de bardage entratnEs par la plus grande Epaisseur des mrs.

Maison t y p e Maison $ f a i b l e consommation RSsis tance therrnique (w/m2- "C)

Plaf ond 4 , 9 Murs 2,2 Fens t rcs 0,30 Murs du sous-sol hors terre sous terre P lancher

Renouvellemnt d'air par heure

Orientation de la fengtre S N E 0 Perte de chaleur de c a l c u l 3 -34°C ( k ~ ) 0 , 2 (avec Gc hangeu r de chaleur) FenEtres 3 double FenGtres 3 t r i p l e

v i t r a g e vi t rage

Besoin annuel de chauffage des 99 G3 14 GJ

locaux pour une annGe normale (27 400 kwh) (3 940 kwh) 3 Saskatoon; tempErature

intErieure de 21°C et apport 510 w / m 2 74

w/m2

l

SOLANT

XER

I

EU

R

3 IGI

DE

PARE-VAPEUR

l

SOLANT

EN

N A l l E

DANS

I'INTERVALLE

MUR

A

_POTEAUX

SIMPLES AVEC

ISOLANT EXT~RIEUR

R l G l D E

FOURRURE

HORIZONTALE

MUR

A

_POTEAUX

SIMPLES

AVEC

FOURRURES

INT~RIEURES

HOR

IZONTALES

MUR

A

POTEAUX

J U M E L ~ S

AVEC

PARE-VA PEUR CONTI

NU

: O N S T R U C T I O N S M U R A L E S

P O U R

LES M A I S O N S

A

_{F A l B L E C O N S O M M A T I O N}