Bâtiment à énergie positive

Un bâtiment à énergie positive est un bâtiment qui, sur une période donnée, produit plus d'énergie qu'il n'en consomme pour son fonctionnement.

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Bâtiment HQE, passif ou à énergie positive - Thermique du bâtiment - Génie énergétique

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  • Le bâtiment à énergie positive est le grand projet énergie du moment. Inscrit dans le cadre du PREBAT, programme de recherches lancé par les Pouvoirs... (source : cstb)
  • Le bâtiment à énergie positive. Un bâtiment à énergie positive est un bâtiment producteur net d'énergie, qui peut cependant échanger... (source : convergence-lr)
  • Un bâtiment à énergie positive est un bâtiment qui globalement produit plus d'énergie qu'il n'en consomme. Il convient de travailler sur deux axes à la fois... (source : fr.ekopedia)
Maison passive à Darmstadt, en Allemagne.

Un bâtiment à énergie positive (quelquefois abrégé en BEPOS) est un bâtiment qui, sur une période donnée, produit plus d'énergie (électricité, chaleur) qu'il n'en consomme pour son fonctionnement. Généralement, la période reconnue est d'un an. Si la période est particulièrement courte, on parle plutôt de bâtiment autonome.

Dans le cas d'un bâtiment, les toits, les murs, ou alors les fenêtres [1], peuvent être mis à profit pour accumuler et restituer de la chaleur ou produire de l'électricité.

C'est le plus souvent un bâtiment passif particulièrement performant et fortement équipé en moyens de production d'énergie comparé à ses besoins en énergie.

La construction à énergie positive forme une rupture technologique et conceptuelle, dans les mouvances architecturales de la HQE (années 1990) et surtout dans la lignée de la construction passive développée dans les années 1970, mais formalisée en 1988 par le Pr Bo Adamson de l'université de Lund, (Suède) et Wolfgang Feist (Institut für Wohnen und Umwelt / Institute for Housing and the Environment [2]). Parmi les premières références, on peut citer la maison Hölken, à Freiburg-im-Beisgau, une maison complètement autonome en énergie datant de 1994 [3]. Le concept a aussi été décliné en réalisations économiquement viables par l'architecte Rolf Disch sous la forme de Plusenergiehaus et Solarsiedlung ("maison à énergie positive" et "quartier solaire") [4].

La conception d'un habitat à énergie positive reprend le plus souvent les grands principes de la maison passive en y ajoutant des éléments de productions d'énergie :

  1. Isolation thermique renforcée, fenêtres de grande qualité
  2. Suppression des ponts thermiques
  3. Excellente étanchéité à l'air
  4. Forte limitation des déperditions thermiques par renouvellement d'air via une ventilation double flux avec récupération de chaleur sur air vicié
  5. Captation optimale de l'énergie solaire de manière passive
  6. Protections solaires et systèmes de rafraîchissement passif
  7. Limitation des consommations d'énergie des appareils ménagers
  8. Equipement en moyens de production d'énergie (capteur photovoltaïque, capteur solaire thermique, aérogénérateur, etc. )

L'énergie excédentaire est le plus souvent injectée sur des réseaux électriques ou de chaleur, privés ou publics.

Le secteur du bâtiment est pour l'Union européenne le premier consommateur d'énergie primaire (40% de l'énergie totale consommée) devant les transports (30%) et l'industrie (30%). Il est responsable de plus de 40% des émissions totales de CO2. Les économies d'énergie sont un enjeu économique et écologique majeur pour ce secteur. Selon l'Ademe, en France et pour chaque ménage, atteindre le "Facteur 4" représente un «montant d'investissement compris entre 15 000 et 30 000 euros à réaliser avant 2050»[5]. Des solutions du type bâtiment à énergie positive permettent d'espérer pouvoir doublement rentabiliser ce type d'investissement.

Les maisons passives (et plus rarement «à énergie positive») qui existent déjà par milliers en Allemagne et Suisse montrent que les solutions techniques existent. Reste à les généraliser pour tenir l'objectif du facteur 4, ou du facteur 9 (diviser par 9 les consommation pour un service équivalent)... tandis que le prix du pétrole et de l'énergie devraient inéluctablement augmenter (Cf. manque de pétrole, manque d'uranium à partir de 2024 selon l'AIEA).

Une Directive européenne sur la performance énergétique des bâtiments vise à diminuer leur consommation énergétique de 22% d'ici 2010. Les gisements d'économie sont importants mais moindres dans le bâtiment ancien. Un bâtiment neuf à énergie positive peut compenser les pertes de quelques bâtiments anciens périphériques moins bien isolés et moins performants.

Ce concept devrait servir de base dans la réglementation thermique française de 2020 (RT 2020).

Pour valoriser le potentiel apporté par le soleil en hiver, au printemps et en automne, il est indispensable de capter sa chaleur, la stocker et la restituer. L'énergie solaire est captée par les parties vitrées de la maison. Ces vitrages isolants sont dimensionnés selon l'orientation du bâtiment : 40 à 60 % de surface vitrée sur la façade sud, 10 à 15 % au nord, et moins de 20% sur les façades est et ouest . L'énergie solaire, qui pénètre via les fenêtres, est stockée à l'intérieur par des matériaux à forte inertie. La chaleur accumulée dans le bâtiment doit être restituée dans la pièce par convection et rayonnement, avec un étalement dans le temps. Afin d'éviter l'inconfort occasionné par les surchauffes en été, l'ensoleillement direct des façades est maîtrisé grâce à des protections solaires constructives (auvent, pare-soleil, persienne…) ainsi qu'à des vitrages avec un facteur solaire suffisant pour limiter les apports énergétiques. Ces mesures constructives peuvent être complétées par des stores et une protection végétale.


Il existe un surcoût d'origine d'au moins 10 % comparé à une construction respectant les traditions  ; ce surcoût est d'autant plus élevé qu'on visera une production excédentaire importante (en particulier si elle est complètement photovoltaïque). Aux conditions actuelle de rachat de l'électricité en Europe de l'Ouest , l'investisseur est supposé pouvoir rentrer dans ses frais en 10 à 20 ans grâce aux économies d'énergie réalisées ainsi qu'à la vente de l'énergie excédentaire. [6]

Un des freins est le manque d'artisans qualifiés, d'architectes constitués à ces standards et la hausse des coûts entrainée par une demande qui dépasse l'offre.

Pour diminuer la consommation énergétique des bâtiments de 22% d'ici 2010 en Europe, une Directive performance énergétique des bâtiments (EPBD) est en cours de transposition en 2007 dans les droits nationaux, elle pourrait peut-être encourager la formation.

Des études sont en cours pour mieux cerner les impacts de ce concept en terme économique, énergétique et environnemental, perfectionner son efficacité, faciliter la diffusion (En France, programme de recherche PREBAT).

La production excédentaire d'énergie véhicule une image positive de haute qualité environnementale mais n'impose pas obligatoirement de qualité environnementale ni sociale (matériaux utilisés (toxicité, provenance), santé et sécurité au travail, traitement des ouvriers). Ce type de solution peut sembler difficilement généralisable car nécessitant un surinvestissement d'origine important.

D'autre part, les possibilités de production d'énergie (photovoltaïque, géothermie…) ne doivent pas inciter à ne pas pousser plus loin l'utilisation des techniques passives (optimisation des parois, fenêtres... )


Autant les méthodes de construction de maisons à énergie positive sont bien en place, surtout en Allemagne et dans les pays scandinaves, tout autant les immeubles à énergie positive à vocation tertiaire sont toujours à imaginer.

Cependant, des projets sont en cours, tel que le nouveau bâtiment de l'Institut National de l'Energie Solaire (INES) qui devra voir le jour courant 2009 dans la technopole de Chambéry. Le bâtiment utilisera des «brise-soleil motorisés de la façade Ouest qui accompagneront le rythme du soleil, comme des tournesols» et tirera son chauffage de 300 m2 de capteurs solaires thermiques et d'une chaudière à bois, l'électricité sera quant à elle apporte par 400m2 de panneaux photovoltaïques[7].

D'autres projets sont en cours, parmi les plus ambitieux on peut noter le Green Office (Meudon 92), réalisé par Bouygues Immobilier et annoncé comme le «1er bâtiment tertiaire de grande ampleur à énergie positive en France». L'immeuble de près de 24000m2, sera d'architecture bioclimatique, la production d'énergie sera apportée par 4000m2 de panneaux photovoltaïques et une chaudière à cogénération biomasse[8]. Le projet Solaris à Clamard d'une surface de 31 000 m² comporte lui plus de 4000 m2 de panneaux photovoltaïques et 120 sondes géothermiques[9].

Il existe un GIE "Enjeu énergie positive" dont l'objectif est de faciliter la "diminution de la consommation énergétique des futurs immeubles et d'augmenter leur capacité à produire de l'énergie au moyen d'énergies renouvelables". Initié par Bouygues Immobilier les partenaires sont variés : Lexmark (solutions et produits d'impression), Philips (solutions et gestion de l'éclairage), Schneider Electric (solutions de gestion de l'énergie), Siemens (dispositifs électroniques de gestion du bâtiment), Sodexo (restauration collective), Steelcase (mobilier de bureau et aménagement d'espaces de travail) et Tandberg (vidéoconférences et communication unifiée) [10].




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