La réglementation et les bâtiments résidentiels durables

LE BÂTIMENT RÉSIDENTIEL DURABLE 

La réglementation et les bâtiments résidentiels durables

Le cadre des bâtiments résidentiels durables est encore mal défini et il est souvent établi sur une base volontaire. Les certifications obtenues représentent donc un premier pas dans le développement durable, mais l’application des concepts qui y sont préconisés est établie au gré des différents intervenants. Toutefois, certains propriétaires, comme le gouvernement  canadien, exigent maintenant dans leurs projets des seuils à respecter en termes d’efficacité énergétique et de développement durable. En effet, les certifications qui existent actuellement dans le domaine se concentrent surtout sur l’efficacité énergétique, qui est le critère d’actualité à l’échelle mondiale, surtout après les crises énergétiques que le monde a connues au début des années 1970, 1980 et les autres qui semblent vouloir émerger. Il serait inconcevable de penser continuer à consommer l’énergie dans les bâtiments industriels, commerciaux et résidentiels comme nous l’avons fait au XXe siècle. Nous devons adapter la conception et la construction à de nouvelles normes qui tendront vers le développement durable. Ainsi, les prochaines pages seront-elles consacrées à la description de certaines certifications qui sont en vigueur au Canada, aux États-Unis et ailleurs dans le monde.

La technologie et la construction durables

Pourquoi sommes-nous si souvent inquiets du niveau de technologie utilisée ? Notre intérêt réside dans l’illusion moderne que nous savons réellement ce que nous faisons et que nous sommes en train de le faire. Le monde est un ensemble incroyablement complexe de systèmes liés entre eux, dont les fonctionnements s’étendent clairement au-delà de notre capacité de comprendre. En effet, nous en savons très peu sur ce qui se produit et pourquoi.
Que connaissons-nous vraiment des opérations qui ont été réalisées en prenant vingt tonnes de matières et en les transformant en l’ordinateur portable de quatre livres sur lequel nous travaillons ? La plupart des opérations sont invisibles, donc inconnues de nous. Plus le niveau technologique est avancé, moins nous pouvons comprendre ce qui se produit réellement dans la conception qui le met en œuvre.
Depuis longtemps déjà, plusieurs recherches et plusieurs modèles ont été mis en œuvre. Dans la plupart des cas, nous constatons que l’énergie solaire et l’éclairage, l’orientation du bâtiment avec son influence directe sur la géothermie, les nouveaux concepts de toiture et les murs peuvent modifier les caractéristiques et le cycle de vie d’un bâtiment dans une perspective de développement durable.
Les matériaux qui seront utilisés dans la future constitueront un retour aux sources naturelles, car les intervenants reconsidéreront les propriétés particulières d’intégration des matériaux dans l’environnement et leurs interactions avec le milieu.

L’exploitation des bâtiments durables

Le présent sous-chapitre concerne l’exploitation des bâtiments durables. Nous y traiterons des avantages et des inconvénients, à court et à long terme, liés à l’exploitation des bâtiments durables.
En premier lieu, il convient de choisir les facteurs sur lesquels nous devons nous baser afin d’être en mesure de choisir entre la construction d’un bâtiment écologique ou l’édification conventionnelle. Pour la majorité des auteurs, les principales perspectives à considérer sont les aspects économiques, socioculturels et environnementaux (Peuportier, 2001). Pour d’autres, l’aspect organisationnel est également important à prendre en compte (Berg, 2004).
Enfin, certains auteurs iront jusqu’à évaluer l’aspect technique du projet. Comme l’argument principalement utilisé par les promoteurs qui refusent de construire des bâtiments écologiques est, en général, l’aspect économique du projet, nous devons évidemment étudier ce point de vue, car la peur d’engendrer des coûts trop élevés représente souvent un frein au développement durable. Cependant, le côté financier n’est pas le seul facteur qu’il importe de considérer. Bien qu’ils soient plus difficilement quantifiables, les facteurs socioculturels et environnementaux ne doivent pas être négligés, et il importe de les évaluer avant de balayer du revers de la main l’aspect écologique d’un bâtiment.
Pour les fins de notre recherche, et considérant que l’aspect technique est souvent lié de très près à l’aspect économique, nous considérerons les quatre facteurs les plus étudiés : les facteurs économique, environnemental, socioculturel et organisationnel (Peuportier, 2001).

LA VOLUMÉTRIE ET LA FORME DU BÂTIMENT, L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE ET L’ÉMISSION DE CO2

Pierre Pinon, Alain Borie et Pierre Micheloni, dans le premier chapitre de la réédition de 2006 de leur livre devenu un classique et intitulé « Forme et déformation des objets architecturaux et urbains », ouvrage traitant des formes architecturales et de la géométrie sous l’angle de la déformation, s’attardent sur la définition du concept de la « forme » en architecture. Ils tentent de trouver une définition actuelle et tangible de la forme, en partant des théories de Christophe Alexander, anthropologue et architecte anglais qui a étudié l’importance de la forme et de son adaptation au contexte.
Pour nos auteurs, il faudrait cependant davantage que la simple adaptation de la forme à son contexte : en effet, « la conception architecturale consiste dans l’adaptation réciproque des formes et de leur contexte ». Il y aurait d’ailleurs trois rapports entre la forme et le contexte.
D’abord, le rapport de production explique que « l’espace lui-même (est) déterminé par une inscription sociale ou des dictées économiques »: le contexte socioéconomique et les rapports de production détermineraient l’espace. Puis, il y a le rapport de référence, voulant qu’ « une forme (entretienne) toujours des rapports de référence avec une autre forme ou avec une idée ». Autrement dit, certains modèles dans la société, des prototypes culturels, tendent à se reproduire. Enfin, le rapport de signification concerne l’influence des formes sur les contextes : l’architecture est en quelque sorte un langage, elle créerait un signe architectural signifiant.
D’après Pinon, Borie et Micheloni, il faut utiliser ces trois rapports à la fois. De plus, comme ils engagent plusieurs individus dans une multitude de décisions, ces facteurs déterminent une infinité de relations

Critères de base des bâtiments

Les critères de base permettent de charger rapidement des données dans le modèle de bâtiment. Pour cette recherche, ont été choisies celles qui correspondent le mieux aux activités et aux besoins résidentiels. Les critères de bases suivantes sont disponibles :
• Critères de base d’activité;
• Critères de base de construction;
• Critères de base de vitrage et Critères de base de façade;
• Critères de base d’éclairage;
• Critères de base des systèmes de chauffage, de ventilation et de conditionnement d’air (CVC);
• Les normes énergétiques.
Les critères de base sont associés spécifiquement au modèle et sont alors appelées « Critères de base du modèle ».
Les modifications apportées aux prédéfinitions de la bibliothèque n’ont aucune incidence sur les modèles de bâtiments existants, car ils se réfèrent à leur propre ensemble de prédéfinitions du modèle.
Ainsi, toute modification apportée à une prédéfinition ne concernera le modèle qu’une fois les données chargées.

L’analyse d’efficacité énergétique des bâtiments

La performance énergétique du bâtiment détaillé est basée sur des simulations utilisant des données météo réelles, données météo stockées au niveau du site et dérivées du fichier météo horaire de la région de Montréal, fourni par l’aéroport international Pierre-Elliott Trudeau.
Les caractéristiques météo suivantes sont prises en considération :
• Température sèche extérieure;
• Température de rosée extérieure;
• Énergie solaire directe à la normale;
• Énergie solaire horizontale diffuse;
• Vitesse du vent;
• Direction du vent;
• Pression atmosphérique;
• Altitude solaire.
Les simulations d’efficacité énergétique effectuées à l’aide d’EnergyPlus présentent les caractéristiques suivantes : il est pris en compte la conduction et la convection thermique entre les zones de températures différentes, il est saisi l’apport solaire à travers les fenêtres, et la simulation d’équipement CVC se poursuit pendant plusieurs jours d’initialisation pour garantir une répartition correcte de la chaleur dans l’inertie thermique du bâtiment. La phase d’initialisation se poursuit jusqu’à ce que les températures/flux de chaleur de chaque zone convergent. Si la convergence n’a pas lieu, la simulation continue pendant le nombre de jours maximum spécifié dans les options de calcul.
Pour obtenir des sorties annuelles, dans le logiciel, il faut sélectionner des intervalles mensuels.
Au niveau de bâtiment, les données de la consommation du combustible et d’énergie sont réparties par utilisation finale :
• Production de chaleur : consommation totale de combustible due au fonctionnement des générateurs de chaleur, telles que les chaudières et les pompes à chaleur;
• Groupe froid : consommation totale de combustible des groupes froids;
• Ventilateurs : énergie électrique totale consommée par les ventilateurs CVC;
• Pompes : énergie électrique totale consommée par les pompes CVC;
• Préchauffage : énergie thermique transférée des batteries de préchauffage de l’installation principale à l’air du système CVC, lors de l’utilisation de données CVC compact;
• Éclairage : électricité consommée par l’éclairage général et de tâche/d’accentuation;
• Électricité pour la zone : électricité consommée par l’équipement de la zone autre que l’éclairage (ordinateurs, équipement, procès, etc.);
Donc, la consommation totale du combustible et d’énergie du bâtiment est générée par les données disponibles au niveau du bâtiment, dont, la consommation totale d’électricité.

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 MÉTHODOLOGIE
1.1 La problématique générale
1.2 Historique, situer le sujet, la problématique dans un contexte scientifique et social (observer la pertinence)
CHAPITRE 2 LE BÂTIMENT RÉSIDENTIEL DURABLE 
2.1 La réglementation et les bâtiments résidentiels durables
2.1.1 La certification R2000 au fédéral
2.1.2 La certification Novoclimat au Québec
2.1.3 La certification LEED for homes
2.1.4 La certification versus la conception
2.2 Le processus de conception des bâtiments durables
2.2.1 Description de la problématique
2.2.2 Description du processus de conception conventionnelle
2.2.3 Description du concept de design écologique
2.2.4 Description du processus de conception intégrée
2.3 La technologie et la construction durables
2.3.1 L’énergie solaire et l’éclairage
2.3.2 L’orientation du bâtiment
2.3.3 Les toitures
2.3.4 Les murs
2.3.5 Les matériaux de construction
2.4 L’exploitation des bâtiments durables
2.4.1 Le court terme
2.4.2 Le long terme
CHAPITRE 3 LA VOLUMÉTRIE ET LA FORME DU BÂTIMENT, L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE ET L’ÉMISSION DE CO2
CHAPITRE 4 LA MODÉLISATION VIRTUELLE ET LES CRITÈRES DE BASE DU BÂTIMENT
4.1 Vers la modélisation et l’analyse virtuelle du bâtiment
4.2 Critères de base des bâtiments
4.2.1 Critères de base d’activité
4.2.2 Critères de base de construction
4.2.3 Critères de base de vitrage et critères de base de façade
4.2.4 Critères de base d’éclairage
4.2.5 Critères de base de CVC
4.2.6 Normes énergétiques
4.3 Le calcul de la conception de chauffage et de la climatisation
4.3.1 Conception de chauffage
4.3.1.1 Résultats de la répartition des pertes thermiques
4.3.1.2 Récapitulatif – conception de chauffage
4.3.2 Conception de la climatisation
4.3.2.1 Résultats de la conception de climatisation
4.3.2.2 Récapitulatif – conception de climatisation
CHAPITRE 5 L’ANALYSE ET LA COMPARAISON DES BÂTIMENTS 
5.1 La forme bâtie en plan et la volumétrie d’une construction résidentielle sur plusieurs étages
5.2 L’analyse d’efficacité énergétique des bâtiments
5.3 La simulation et l’analyse des émissions de CO2 des bâtiments
5.4 Analyse de coûts en fonction des superficies des murs extérieurs versus la consommation d’énergie électrique annuelle
5.5 Analyse de coûts en fonction des superficies des murs extérieurs versus les émissions de CO2 des bâtiments
CONCLUSION

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