Depuis des années, nous encourageons la construction de maisons écoénergétiques à "Ładny Domu". Il ne fait aucun doute que c'est l'énergie consommée par le logement qui a un impact négatif sur l'environnement.
Notre maison autonome accessible n'a pratiquement aucune demande d'énergie provenant de sources non renouvelables, et de faibles dépenses pour augmenter la norme énergétique garantissent sa disponibilité.
Fondations
Le choix de la méthode de création de la maison autonome accessible n'est pas aussi évident qu'il y paraît.
La méthode la plus populaire de fondation d'une maison unifamiliale sur des semelles en béton, en termes de résistance, ne fonctionne que lorsqu'il y a au moins un sol porteur au niveau des fondations. Si ce n'est pas le cas, il faut tenir compte de son remplacement coûteux ou choisir une fondation tout aussi coûteuse sur pieux ou puits.
Cependant, il existe un problème encore plus important qui a jusqu'à présent été complètement ignoré par les concepteurs. Eh bien, la fondation traditionnelle est un grand radiateur qui transfère au sol la chaleur qui s'écoule de la maison à travers les murs du rez-de-chaussée et la dalle de plancher. Cette situation n'est pas modifiée même par une très bonne isolation de l'extérieur des murs de fondation et de toute la surface du sol au sol.
Cependant, alors que dans les maisons «froides», c'est-à-dire celles construites conformément aux exigences énergétiques extrêmement douces en vigueur en Pologne (bien que reconnues par le législateur comme rationnelles), cela peut ne pas être particulièrement important, dans les maisons à économie d'énergie l'énorme pont thermique - qui est la fondation traditionnelle - ne peut être omis.
Par conséquent, si nous ne pouvons pas nous permettre - en raison des coûts énormes et en constante augmentation du chauffage - de construire selon la «rationalité» du gouvernement, et en particulier si nous voulons que la maison soit économiquement accessible en termes de la somme la plus faible des coûts de construction et d'exploitation, alors la placer sur un modèle classique la fondation doit être exclue.
Fondation de la plaque. La seule «bonne» solution ici est une dalle de fondation en béton armé, constituée d'une isolation thermique solide en panneaux de polystyrène dur. Un avantage supplémentaire d'une telle planche est qu'en raison de sa grande surface et donc de sa faible pression au sol, il est possible de construire une maison dessus même sur des sols non porteurs, qui sont généralement moins chers.
La dalle de fondation présente un autre avantage: elle peut accueillir des tuyaux de chauffage par le sol à base d'eau, ce qui réduira les coûts d'investissement. De plus, les mêmes tuyaux peuvent nous fournir une climatisation confortable et gratuite en été.
Fondation traditionnelle avec un pont thermique puissant! Essayons de déterminer la perte de chaleur grâce à la fondation traditionnelle. Selon la norme, le coefficient de perte de chaleur par le contact entre le sol et les murs du rez-de-chaussée et le mur de fondation est de 0,8 W / (mK). En supposant que les semelles et les murs de fondation (extérieurs et intérieurs) mesurent environ 50 m de long dans une maison d'une superficie au rez-de-chaussée de 100 m2, la valeur est de 0,8 × 50 = 40 W / K; cela signifie que nous avons besoin de 3 750 kWh de chaleur par an pour couvrir ces pertes.
Même pour les maisons construites selon une norme énergétique extrêmement consommatrice d'énergie (définie dans les conditions techniques que les bâtiments doivent respecter - contrairement à des faits évidents - comme rationnelle), cela représente environ 13% de la demande totale de chaleur pour le chauffage. Il ne s'agit donc pas seulement de lui échapper à travers l'ensemble - très mal isolé, bien que conforme à la réglementation - plancher au sol.
Dans notre maison autonome accessible, la demande totale de chaleur pour le chauffage est inférieure aux pertes par le pont thermique «de fondation», qui sont le mur et la semelle en bande. Par conséquent, le placer de manière traditionnelle sur des bancs ne doit en aucun cas être utilisé ici!
Accumulateur de chaleur. Dans notre maison, nous avons besoin d'un endroit pour un stockage de la chaleur du sol, obtenu en été comme sous-produit de la production d'électricité dans des cellules PV-T hybrides.
Le sol sous le bâtiment est un bon endroit pour un tel conteneur. En raison de sa température élevée, on peut renoncer à la couche d'isolation thermique de 40 cm du sol au sol, ce qui est rentable dans les solutions traditionnelles, et se contenter d'une couche de polystyrène de 15-20 cm placée sous la dalle de fondation, ce qui évitera aux pièces de surchauffer en été par la chaleur accumulée sous la maison.
Murs extérieurs
Le choix du type de mur extérieur pour un ADD est extrêmement important. Premièrement, parce que dans les maisons unifamiliales, ils représentent près de la moitié de la superficie de toutes les cloisons extérieures, et donc - ils sont responsables d'une partie importante des pertes de chaleur. Deuxièmement, ils sont un élément important de la structure de la maison et doivent répondre aux exigences de résistance appropriées. Et troisièmement, des fenêtres et des portes y sont installées, ce qui génère des besoins énergétiques supplémentaires (ponts thermiques) et des exigences de construction (par exemple, des linteaux).
La combinaison de toutes ces exigences n'est pas facile, tout d'abord parce que les matériaux à haute résistance structurelle sont des isolants thermiques, et vice versa - ce qui isole bien, transfère mal les charges.
Un peu d'histoire. La construction moderne est en grande partie une tentative de concilier résistance et isolation des murs extérieurs. Les premières idées étaient, pourrait-on dire, vastes. Les deux matériaux de construction de base - le bois et la brique - ont été utilisés en excès en termes de propriétés structurelles pour mieux se protéger contre les pertes de chaleur. Par conséquent, nous avions des murs d'une épaisseur de deux briques (50 ÷ 60 cm) et des rondins de bois (20 ÷ 40 cm), bien que du point de vue de la construction, ils auraient pu être beaucoup plus minces.
Ensuite, il y a eu des solutions sous forme de murs avec des vides d'air, à la fois en brique et en bois (squelette), réduisant la consommation de matériaux et augmentant leur résistance thermique.
L'énorme réserve d'énergie qui caractérise l'ère industrielle n'a pas arrêté la recherche de matériaux qui permettraient de construire des maisons plus chaudes moins chères. Dans la construction en bois, la construction à ossature légère a pris le dessus sur le marché, et de plus en plus de trous sont apparus dans la brique, c'est-à-dire à l'ère des blocs de céramique.
Le béton a commencé à concurrencer le marché des briques creuses et de la céramique. Du béton mousse est apparu, mais aussi des céramiques poreuses, à la recherche d'un compromis entre la capacité d'isolation et la résistance à la compression des matériaux des murs. Chacun des matériaux de construction de murs extérieurs qui paraissait résolvait un problème et gagnait une part du marché.
Les technologies des matériaux isolants et de construction destinés à la construction de murs sandwich se sont également développées. Au lieu de chercher un compromis entre isolation et structure, ils optimisent l'utilisation des propriétés structurelles et isolantes toujours meilleures de chacun de ces matériaux.
Un mur pour la maison accessible autonome. Un designer contemporain peut choisir parmi des dizaines de variantes d'un mur extérieur, et chacune d'elles est, selon le vendeur, la meilleure. Un choix rationnel du type de mur extérieur dans cette situation est très difficile. Il est encore plus difficile de choisir la technologie pour ADD, en raison de l'hypothèse que la seule source d'énergie pour son chauffage sera le stockage de la chaleur du sol sous le bâtiment.
La température du sol ne peut pas dépasser 30 degrés Celsius en raison de la perte de chaleur. Par conséquent, la température maximale d'alimentation du chauffage par le sol à eau, qui dépend de la demande de puissance, détermine la capacité du réservoir au sol. Si on veut qu'elle ne dépasse pas 25 degrés C, la puissance appelée doit être au niveau de 16 W / m2, donc le coefficient de transfert thermique de la paroi (en tenant compte de tous les ponts thermiques!) Ne doit pas être supérieur à U = 0,1 W / (m2K). De plus, la solution doit être aussi bon marché que possible pour que la maison soit économiquement abordable.
Dans nos réflexions, nous avons donc initialement rejeté les murs monocouches, en raison de l'impossibilité d'éliminer complètement les ponts thermiques à la jonction de la menuiserie avec le mur. Nous avons un choix de murs sandwich.
C'est encore un choix énorme, mais c'est plus facile car nous avons supposé une épaisseur de paroi maximale de 50 cm en raison de l'accès de la lumière du jour aux pièces. Nous pouvons choisir parmi une douzaine de variantes dans deux technologies. Le premier est un mur constitué d'éléments de petite taille, et le second - un monolithe en béton armé, c'est-à-dire une préfabrication dans une usine de maison ou sur un chantier de construction.
Point de rosée. Les simulations de l'apparition du point de rosée, c'est-à-dire un endroit proche de la surface extérieure du mur, où - à une certaine humidité - la vapeur d'eau se transforme en eau, ont conduit à l'abandon de la technologie de maçonnerie du mur avec des éléments de petite taille. Ce point se produit dans toutes les cloisons en matériaux poreux. Jusqu'à présent, avec l'énorme consommation d'énergie des bâtiments autorisée par la loi sur la construction, ce phénomène n'avait pas d'importance, tant que la quantité d'humidité condensée était si faible qu'elle réussissait à s'évaporer en été. Cependant, si nous devons construire un mur avec le coefficient U = 0,1 W / (m2K), la condensation de la vapeur d'eau l'empêche; l'humidité du matériau de construction entraîne une diminution de ses performances d'isolation.
Préfabrication sur le chantier. La solution s'est avérée être des murs monolithiques préfabriqués, réalisés directement sur le site. Ils présentent plusieurs avantages uniques. De l'intérieur de la maison, nous avons une couche de béton armé de 5 cm qui permet de suspendre des étagères et des armoires. En même temps, le mur a une capacité thermique suffisamment importante pour utiliser de manière optimale les gains de chaleur solaire et vivante.
Malgré la faible épaisseur, la dalle relie et rigidifie deux poteaux en béton armé de 7,5 × 15 cm, qui constituent la disposition structurelle de la maison. Une paroi monolithique isolée de l'extérieur avec 25 cm de polystyrène avec x = 0,031 W / (mK) permet d'obtenir U = 0,1 W / (m2K), car il n'y a pas de point de rosée. Il n'y a pas non plus de ponts thermiques entre le mur et les boiseries (grâce à l'installation de fenêtres dans la couche d'isolation) et à l'endroit où le plafond repose au-dessus du rez-de-chaussée (grâce à l'utilisation d'une couche de polystyrène de 25 cm comme coffrage pour couler la couronne).
Murs des genoux du grenier. Le grenier dans le projet ADD a un mur longitudinal de genou en béton armé dans un coffrage en polystyrène et OSB. Grâce à cette structure, le mur non seulement transfère les charges du toit, mais présente également un excellent coefficient de U = 0,09 W / (m2K).
Le toit et les murs à pignon du grenier La
structure à poutres à chevrons du toit est isolée avec 30 cm de laine minérale avec un coefficient x = 0,035 W / (mK). L'isolation thermique est recouverte d'un pare-vapeur en feuille réfléchissante.
Partie sud du toit. Il est conçu pour obtenir de l'énergie solaire. Comme nous supposons une augmentation des coûts énergétiques et, en même temps, un développement rapide de la technologie, le toit doit être adapté au simple remplacement des cellules par de nouvelles, plus efficaces. La solution que nous proposons est un revêtement OSB (ou similaire) avec un système d'assemblage universel fixé, recouvert d'un revêtement polyuréthane multicouche. Il permet l'installation d'un certain nombre de cellules hybrides adaptées aux conditions économiques actuelles.
Pente du toit nord. Il a une structure qui permet de maintenir une couche d'herbe et de mousse sur l'inclinaison du toit. Leur tâche est de retenir et de purifier l'eau de pluie, ainsi que les eaux grises (eaux usées des lavabos, douches, baignoires et machines à laver). En raison de ces exigences, la partie nord du toit, ainsi que les toits du garage, de la salle de loisirs et du porche d'entrée, sont fabriqués avec la même technologie.
Murs de pignon de grenier. Ils ont le même coefficient de transfert de chaleur que le toit - U = 0,09 W / (m2K). Ils seront réalisés dans la technologie d'un cadre en bois léger rempli de polystyrène et - comme toute la maison - ils seront isolés de l'extérieur avec une couche de polystyrène de 25 cm.
Fenêtres verticales et de toit
Le choix des fenêtres pour la maison autonome est très important dans le contexte de leur multifonctionnalité. Les fenêtres sont censées nous fournir autant de lumière du soleil que possible, protéger contre la perte de chaleur et offrir la vue la moins déformée du jardin.
Malheureusement, mieux les fenêtres protègent contre la perte de chaleur, moins l'énergie solaire pénètre généralement dans les pièces en hiver. Par conséquent, avant de choisir les fenêtres, il convient de comparer:
- les pertes qui dépendent du coefficient de transfert thermique Uw,
- avec les gains qui dépendent du coefficient de transmission d'énergie solaire g.
Des calculs simples montrent que souvent pour les fenêtres sur les façades ouest et est, et presque toujours sur la façade sud, les fenêtres coûteuses dites passives par les producteurs ont un bilan de pertes et profits plus faible que les moins chères avec un vitrage avec Ug = 1,1 W / (m2K ) et g = 0,67.
Et si nous ajoutons des volets roulants aux fenêtres, qui ont un certain nombre de fonctions supplémentaires en plus de la protection thermique, le bilan des pertes et profits est encore plus favorable. De plus, les ensembles de verre multi-chambres déforment légèrement l'image du monde extérieur, ce qui limite leur utilisation dans une maison avec un beau jardin.
En savoir plus sur la maison autonome
La technologie et la construction de la maison autonome accessible sont des éléments extrêmement importants du projet décrit. Cependant, d'autres solutions déjà adoptées, déjà décrites par nos soins (voir lien mots et phrases), sont très importantes dans le domaine de:
- installation électrique à cellules hybrides, produisant de l'électricité non seulement pour les besoins domestiques, mais aussi pour la vente - lire ICI
- chauffage - lire ICI,
- refroidissement et ventilation avec récupération de chaleur - voir ICI,
- installations d'eau chaude et froide,
- et systèmes d'égouts avec une station d'épuration domestique et l'utilisation des eaux usées grises - voir ICI.
