Les bâtiments publics entament 2019 de manière extrêmement (Q)Zen

On entend par bâtiment Q-Zen «un bâtiment qui offre des performances énergétiques très élevées et dont la quantité, quasi nulle ou très basse d’énergie requise, doit être couverte dans une très large mesure par de l’énergie produite à partir de sources renouvelables».
Ceci étant précisé, qu’est-ce qui change concrètement dans le cadre d’un bâtiment public Q-Zen? Essentiellement que le niveau Ew (consommation d’énergie primaire) passe de 65 à 45 pour les fonctions de bureaux et d’enseignement. Pour toutes les autres fonctions, les exigences restent inchangées par rapport à 2018, l’Ew étant toujours fixé à 90.
Atteindre le niveau Ew 45 – conséquence de l’évolution des législations européennes et régionales vers le zéro énergie (ou neutralité carbone) – implique indirectement l’appel à des enveloppes et/ou à des systèmes énergétiques de plus en plus efficaces ainsi qu’à un recours accru aux énergies renouvelables.
La cellule «Architecture et Climat» de l’UCL a récemment réalisé une étude visant à évaluer très concrètement les points d’attention et blocages éventuels dans la conception d’un bâtiment Q-Zen.

Cette étude propose des pistes de conception articulées en 3 phases sur lesquelles les gestionnaires de bâtiments pourront appuyer leurs décisions.

Le nouveau bâtiment à énergie positive de l’école Don Bosco à Bruxelles. (© MK Engineering)

1.    Réduire les besoins en énergie (en travaillant sur l’enveloppe via Umax et K35)

La règle générale est de concevoir intelligemment un bâtiment et l’intégrer à son environnement proche, c’est-à-dire en utilisant les sources d’énergie gratuites, comme le soleil.
«Maximiser les performances thermiques de l’enveloppe, c’est donner la priorité à des choix pérennes, comme la forme (compacité), l’enveloppe et l’orientation du bâtiment. De cette façon, on se ménage des marges de liberté en anticipant sur des exigences postérieures: économies sur de futures rénovations ou possibilités d’investissements dans des technologies émergentes», explique les auteurs de l’étude.
De manière générale, on limitera les besoins de chaleur en privilégiant les systèmes passifs (constructifs) et en évitant le recours aux systèmes actifs (High tech).

L’étude d’Architecture et Climat met en lumière 5 points d’attention:

 isolation des parois: pour respecter strictement les valeurs Umax, (coefficients de transmission thermique) il faut au moins 14-15cm d’isolant et utiliser du double vitrage haut rendement ou un triple vitrage;
 étanchéité à l’air performante et gestion des nœuds constructifs. Les conclusions de l’étude préconisent un débit de fuite inférieur à 2m3/h.m2;
 pour atteindre le niveau d’isolation globale K35, il faut éviter une trop grande surface vitrée ou de murs-rideaux, peu isolantes par rapport à des surfaces opaques bien isolées. L’étude d’Architecture et Climat propose de limiter à un maximum de 30 à 45% la surface vitrée par rapport à la surface de façade;
 le niveau K (niveau d'isolation thermique global d'un bâtiment) tient aussi compte du niveau de compacité des bâtiments et donc de la configuration du bâti. «Un manque de compacité peut réduire les bénéfices d’une enveloppe bien conçue et grever le niveau K. Il est nécessaire de s’en souvenir, notamment lorsqu’on tente de maximiser l’éclairage naturel»;
 moduler l’éclairage naturel de façon à utiliser au mieux l’énergie gratuite, tout en évitant une surchauffe en saison chaude, exige de prévoir des protections solaires qui tiennent compte de l’orientation des baies ou des étages (plutôt horizontales au sud et verticales à l’est ou à l’ouest) ainsi que de la végétation extérieure.

Le 1er janvier 2021, ce seront tous les bâtiments résidentiels et tertiaires qui devront répondre au standard Q-Zen. Certains prennent les devants comme le Treurenberg, l’immeuble de bureaux d’Axa Belgium à Bruxelles, dont l’enveloppe, les équipements et les finitions respectent les critères d’un bâtiment zéro énergie. (© Assar Architects)

2.    Choisir des systèmes adaptés au bâtiment et aux utilisateurs

La cellule Architecture et Climat identifie quatre grands leviers:

 ventilation: le système de ventilation double flux avec récupération de chaleur (système D) devient quasiment inévitable;
 chauffage: le système de chauffage classique à haute performance peut souvent suffire, néanmoins il est conseillé de produire de la chaleur à partir de sources renouvelables: cogénération, pompe à chaleur (dont les coefficients de performance répondent aux normes éco-design A++) ou biomasse. «Dans tous les cas, l’installation d’un système de production d’énergie renouvelable est soumise à une étude de faisabilité et se réfléchit au cas par cas, en fonction des autres paramètres. C’est non seulement nécessaire, mais la réglementation l’exige»;
  refroidissement: s’il n’est pas possible de limiter la surchauffe au moyen de protections solaires et d’une stratégie passive, on privilégiera le geocooling éventuellement associé à une PAC réversible»;  
 éclairage: quand c’est envisageable et compatible avec les contraintes de compacité et de confort, il faut donner la priorité à l’éclairage naturel et ensuite faire appel à la technologie led.

«En conclusion, on peut souvent éviter le «tout high tech» pour un bâtiment Q-Zen, à condition de réfléchir sérieusement sur les flux énergétiques. Les technologies de pointe peuvent en effet être difficiles à maîtriser au quotidien. C’est un changement de paradigme qui va s’imposer aux gestionnaires et utilisateurs pour s’approprier l’utilisation de leur bâtiment.»

Voir la Chronique n°3 du 18/01/19 pour la suite de l’article