L'habitat écologique

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MASTE1:HABITAT ET PAYSAGES Groupe:4 UNIVERSITE EL HADJ LAKHDAR-BATNA- Département d’Architecture REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Les Étudiants BOUZIDA Djihane BOUTOUT Housna CHAIRA Amina CHEBBAH Mohamed Iheb L’Enseignante: L’ANNEE UNIVERSITAIRE:2014/2015

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MASTE1:HABITAT ET PAYSAGESGroupe:4

UNIVERSITE EL HADJ LAKHDAR-BATNA-Département d’Architecture

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

Les Étudiants

BOUZIDA DjihaneBOUTOUT HousnaCHAIRA AminaCHEBBAH Mohamed Iheb

L’Enseignante:

L’ANNEE UNIVERSITAIRE:2014/2015

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L’habitat écologique:

• Pour parler d'habitat écologique on évoque souvent les concepts d'habitat sain, d'économie, d'énergies renouvelables ou encore d'habitat bio et naturel.

• L'habitat écologique serait donc plus qu'un simple logement qui préserverait l'environnement. "Habiter écologique", c'est vivre dans un endroit en prenant en

compte les exigences du milieu, de soi et des autres dans un équilibre réciproque.

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La démarche écologique dans un projet architectural est une démarche globale qui intègre quatre grands thèmes :

L’insertion de la maison dans son environnement : paysage, climat, caractères de l’architecture locale

Le choix raisonné des matériaux: matériaux sains, renouvelables, durables, produits et transportés avec peu d’énergie.

Le confort optimal des habitants : régulation des températures, de l’humidité, fonctionnalité intérieure, etc.

L’économie et la réduction des déchets dès le chantier de construction

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• Les exigences dans le climat chaud et humide:

L’habitat écologique en le climat humide

Minimisation de la température élevée de jours

La réduction des niveaux d'humidité

créer un temporaire>> afin de faciliter l'évaporation et la dissipation de la chaleur

Circulation d'air continue pour réduire la chaleur et le soulagement de la rigidité

Éviter l'exposition directe des façades aux rayonnements solaires

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• Une bonne orientation :

Dans notre région, une orientation au sud pour les pièces de vie est à privilégier pour capter la chaleur en hiver. Mais, il est nécessaire de se protéger des rayons solaires l’été. Les pièces de services sont placées au nord afin de servir d’espace tampon pour se protéger du froid. Les ouvertures à l’ouest sont à éviter (refroidissements l’hiver et surchauffes l’été).

1/Implantation dans le site :

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Se protéger du soleil Pour exploiter la chaleur du soleil en hiver tout en évitant les surchauffes en été, des masques et des protections solaires sont indispensables. Une ouverture située au sud est assez facile à protéger. Un auvent ou un store de largeur modeste suffisent à ombrer, en été, une baie vitrée située au dessous.

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Une forme compacteLes déperditions thermiques d’un bâtiment sont proportionnelles à la surface d’échange avec l’extérieur. En somme, plus un bâtiment est compact et moins il perd d’énergie.Pour une surface et un volume similaires, une maison de plain pied est moins compacte qu’une maison à étage puisque son coefficient de compacité (c) est plus faible. Plus il est petit et moins le logement devra être chauffé.

Des formes compactes limitent les déperditions énergétiques et optimisent la répartition de lachaleur. Les éléments de prises au vent comme les balcons ou les décrochements sont à éviter :ils constituent d’importants ponts thermiques et engendrent des déperditions thermiquesimportantes.

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Une bonne utilisation de la topographie Les bâtiments seront de préférence implantés de dans les zones à bonne potentialité de ventilation naturelle, par exemple

_ au vent, au voisinage du sommet d’un morne

_ entre deux obstacles, en créant un « effet Venturi »

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la disposition en banquette ou encastrée présente

l’avantage d’une isolation thermique grâce à la

température constante de la terre

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la véranda

c’est un volume vitré capteur

séparé du logement par une paroi munie de fenêtres ou de portes-fenêtres

peut diminuer de 15 à 30% vos besoins de chauffage

orientée au Sud

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Le mur capteurC’est un mur constitué d’un double vitrage

Disposé devant une paroi lourde

séparé par une lame d’air

le jour le soleil d’hiver rentrera dans la maison par les vitres du sud et chauffera les murs

le soir (et la nuit) les murs capteurs retransmettent leur chaleur accumulée par radiation à l’intérieur

de la maison

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2/un choix raisonné de matériaux Naturels

sain et confortable

cycle de vie Réutilisation

Le bois

Le bois est un matériau écologique par définition.

C’est une ressource naturelle

non toxiquesIl ne nécessite pas de

fortes fondationstrès rigidemoins épaischaleureux et

confortablebiodégradable

Les avantages inconvénients

Le confort acoustique n’est pas très bon

L’humidité est l’ennemi du bois

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Traitement du bois:Saturateur

Huile Idéale

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L’isolation des mursIsolation par l’intérieur

Isolation par l’extérieur

Isolation des murs dans leur épaisseur

privilégier les isolants à base végétale ou animale tels que le liège, les fibres de bois ou de cellulose, lechanvre, le coton ou la laine

pour lutter contre les ponts thermiques

l’enduit mince sur isolant

l’enduit hydraulique sur isolant

les parements sur isolant

les enduits isolants

permet d’isoler et de construire en même tempsles briques mono murs

alvéolaires (terre cuite ou ciment) ;

les blocs en béton cellulaire.

fermer les volets Les protections solairesLes menuiseries peuvent

être en bois, en PVC ou en aluminium.

Isoler les parois vitrées

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L’isolation des comblesLes combles perdus

Ils ne sont pas chauffés

doivent être isolés

l’isolation de leur plancher

les fibres minérales en rouleaux équipés d’un pare vapeur, les isolants en vrac, la laine de verre en vrac ou les isolants en panneaux

Les combles habitables

peuvent être chauffés

l’isolation se fait en sous face de la toiture

des isolants avec parement (bois, plâtre…).

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TYPOLOGIE ET STRUCTURE DES TOITURES VÉGÉTALISÉES

On distingue classiquement trois types de toitures végétales en fonction de leur épaisseur : les toits extensifs semi-intensifs et intensifs. Les toitures de type extensif représentent, à l’heure actuelle, la majorité des toitures végétalisées construites en France, principalement en raison de leur faible coût, de leur légèreté et du faible entretien, ce qui les rend adaptables à de nombreux bâtiments existants .

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La structure générale d’un toit végétalisé est la suivante :

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3/La qualité de l’air intérieur1/La ventilation naturelle

Elle s’effectue par le biais de grilles d’aération basses et hautes.Favoriser la ventilation naturelle par la création de courants d’air favorables

Grille d’aération

oscillo-battantes

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Air viciéAir neuf

L’air suit un circuit logiqueIl entre dans la maison au niveau des pièces de vie

balaie toute la maisongrâce à des espaces laissés sous les portes

L’air vicié est évacuédes pièces de services

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La VMC simple flux

La VMC double flux

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Le puits canadien

Le Principe consiste à faire passer une partie de l’air neuf entrant dans la maison, par des tuyaux enterres dans le sol

En hiver

l’air froid est donc préchauffé lors de son passage dans les tuyaux

En été

ce puits astucieux utilise la fraicheur ≪ ≫relative du sol pour rafraichir l’air entrant dans le logement

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4/La production de chaleur grâce aux énergies renouvelables dans l’habitat individuel

• Le solaire thermique: Les systèmes solaires thermiques convertissent le rayonnement solaire en chaleur. Ils sont composés d’un ensemble de capteurs, d’un système de régulation et d’un ballon de stockage. Les panneaux fonctionnent comme une serre. Un fluide caloporteur (eau glycolée en général) s’échauffe dans le capteur et restitue la chaleur emmagasinée à un système de chauffage ou de production d’Eau Chaude Sanitaire(ECS). Les deux applications de ces systèmes solaires sont :

• le chauffage d’une habitation + la production d’ECS avec un Système Solaire Combiné (SSC)

• la production d’ECS grâce à un chauffe eau solaire individuel (CESI).

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Le système solaire combiné : Ce système assure le chauffage et la production d’eau chaude a partir de l’énergie solaire. Deux solutions techniques la restituent :

Le plancher solaire

direct (PSD)

Le système solaire

combiné

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Le plancher solaire direct (PSD) :

Le circuit de chauffage s’apparente à un serpentin incorporé à la dalle de béton. L’eau glycolée circule dans le capteur puis restitue la chaleur via le plancher chauffant. Le système d’appoint est séparé et assure la fourniture du reste de la demande énergétique. En été ou lorsque la période de chauffage est terminée, le PSD produitde l’ECS.

Le plancher solaire direct (PSD)

est un système de chauffage parle sol a basse température.

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Le système solaire combiné L’énergie collectée au niveau des capteurs est stockée directement dans le ballon puis restituée selon les besoins vers les circuits de chauffage ou de production d’eau chaude, la priorité étant définie par une régulation. Le système d’appoint est ici directement intégré au système et une régulation pilote l’ensemble du système de chauffage et de production d’ECS en privilégiant l’apport solaire.

Le système solaire combine (SSC)

consiste a raccorder le ballon de

stockage d’eau chaude au circuit

de chauffage traditionnel.

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Sou

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Fonctionnement d’un CESI

Le chauffe-eau solaire : Statistiquement, le soleil assure en moyenne 50 % de la production annuelle d’eau chaude sanitaire d’une famille de 4 personnes. L’installation se compose de capteurs solaires et d’un ballon destockage de l’eau chaude avec échangeur relié aux capteurs par des canalisations isolées thermiquement.

1 Capteur solaire2 Départ de fluide solaire (chaud)3 Echangeur solaire4 Retour de fluide solaire (froid)5 Préparateur d'eau chaude sanitaire6 Arrivée d'eau froide7 Circulateur8 Régulation9 Sonde de température du fluide solaire10 Sonde de température du préparateur11 Echangeur de l'énergie d'appoint12 Appoint

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• L’énergie boisLe chauffage divisé

poêle à bois Les foyers fermés / inserts

Le chauffage central

Chaudière à buchesà alimentation manuelle

Chaudière à granulésà alimentation automatique

• destinés à chauffer principalement la pièce.

• Ils chauffent par rayonnement grâce et par convection.

il chauffe plusieurs pièces grâce à un fluide caloporteur associé à des radiateurs ou un plancher chauffant

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• Les pompes à chaleurPompe à chaleur

E

Tube de plastique

chauffage à bassetempérature par le plancher

Pompe à chaleur

chaudière

Sonde verticaleexploitantla chaleur terrestre

Extractionde la chaleur

Une pompe à chaleur estun dispositif thermodynamiquequi transfère la chaleur du milieu extérieur (sol, nappe, air) au milieu intérieur.

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5/La production d’électricité grâce aux énergies renouvelablesdans l’habitat individuel

Pour produire de l’électricité à partir de sources renouvelables, trois types d’énergie sont utilisés :l’éolien, l’hydraulique et le solaire.L’énergie éolienne Une éolienne fonctionne sur le même principe qu’une dynamo. Le vent entraîne la rotation des pales. L’énergie mécanique produite est convertie en énergie électrique via un alternateur. L’électricité produite peut être réinjectée dans le réseau ou stockée dans des batteries pour être restituée selon les besoins.

Une éolienne produit de l’énergie de jour comme de nuit mais il faut que le lieu soit suffisamment exposé au vents.

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L’hydroélectricité : L’eau actionne une turbine reliée à un alternateur qui génère l’électricité, un fonctionnement similaire à l’éolienne. La puissance produite dépend de la hauteur de chute et du débit de l’eau.

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L’énergie solaire photovoltaïque :

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Comment orienter les panneaux solaires ? Qu’ils soient indépendants ou incorporés, les panneaux doivent être orientés au sud selon une inclinaison de 30° pour obtenir un rendement maximal.

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6/Gestion de l’eau

le récupérateur d'eau de pluie.• L’eau de pluie est canalisée du toit vers la cuve.• On pompe dans la cuve l’eau nécessaire.

les machines à laver

alimenter les toilettes

l'arrosage du jardin

laver la voiture

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7/Feuillage caduque

essences caduques au sud

au sud-ouest, persistante.

au nord, haies de hauteur limitée.

à l’est permettant l’arrivée rapide du soleil en hiver

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Situation: Walhorn/Province de Liège/Région wallonne/BelgiqueSurface brute:220m²Système constructif: Ossature boisDébut de chantier: 2006Occupation: Décembre 2007

Architecte: Atelier Weiherof-Dominique Dethier Approche passive: Bureau d’étude SchneidersStabilité: Bureau d’étude Schneiders

Maison à walhorn

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L’idée

Ces principes de base ont induit tout naturellement la volumétrie de la maison.

Les maitres d’ouvrage étaient assez ouverts quant à la conception architecturale; au niveau énergétique, par contre, leurs souhaits étaient clairement définit:Volume le plus compact possible pour limiter les

pertes par transmission.Bonne orientation pour profiter des apports

solaires tout en limitant les risques de surchauffe.Concentration des fonctions techniques dans le

bâtiment pour limiter la longueur des conduites (pertes d’énergie et cout d’installation).

L’expression architecturale se manifeste essentiellement dans le choix des matériaux et des détails

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LE REGROUPEMENT DES FONCTIONS TECHNIQUES EN FAÇADE EST RÉPERCUTE SUR TOUT L’AMÉNAGEMENT INTÉRIEUR. EN EFFET, LA CUISINE EST PLUS GRANDE QUE LE LOCAL TECHNIQUE QUI EST LUI-MÊME PLUS GRANDES QUE LE WC. CES DIFFÉRENCES DE SURFACES CRÉENT DONC UNE DIAGONALE INTÉRIEURE QUI STRUCTURE TOUTE LE MAISON.

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Les plans

NN

N

De l’autre coté de la diagonale se trouvent les pièces de vie telles que séjour et bureau, séparés des fonction techniques par la circulation verticale et un espace en double hauteur.

rue

jardin

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Vue sur le séjour

A l’étage du coté est de diagonale, sont aménagées la salle de bain et la chambre des parents, tandis que le coté ouest sera occupé par des enfants.Les caves en partie entrées(le terrain monte depuis la rue vers le jardin) sont construites en maçonnerie et ne font pas partie du volume chauffé(à l’exception du sas d’entrée)

programmeCAVE:………………………60 (M²) GARAGE:…………………….30 (M²) SÉJOUR+SALLE À MANGER:…..45 (M²) CHAMBRE DES PARENTS:……25 (M²) CHAMBRES D’ENFANTS:……..50 (M²) BUREAU:…………………….10 (M²) CUISINE:…………………….16 (M²) LOCAL TECHNIQUE:…………..10 (M²) DRESSING:…………………..3 (M²)S.B:………………………..5 (M²) WC:………………………..5(2 ÉTAGES) (M²) HALL:………………………..6 (M²)

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Les façades:

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Stratégie d’hiver:

Le groupe de ventilation double flux est un modèle conçu avec deux échangeurs de chaleurs, l’un avec récupération de l’humidité et l’autre sans. Le premier sera plutôt utilisé en hiver.Un capteur mesurera l’humidité ambiante de la maison et déterminera automatiquement quel échangeur doit être utilisé.

L’air qui doit être pulsé à l'intérieur est amené au groupe de ventilation par un puits canadien avec by-pass pour l’entre-saison. IL est ensuite insufflé dans les espaces de vie via deux batteries de chauffes, une au RDC et l’autre à l’étage. Un thermostat est prévu pour chaque étage, ce qui permet d’avoir une légère différence de température entre les niveaux.

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Les batteries de chauffe utilisent l’eau chaude d’un ballon tampon de 650 L dont l’eau est chauffé par les panneaux solaire(6m²) ou, par un poêle à pellets dont la chaleur est utilisée à 80% pour la production d’eau chaude et à20% pour réchauffer l’air ambiant.

La mise en marche des poêle est réglée en fonction de la température du ballon tamponCe poêle est encastré dans le mur et théoriquement étanche. Il tire l’air de combustion de la cave puis l’envoie vers la cheminé.L’idéal est de mettre le poêle dans une pièce relativement grande pour que la chaleur dégagée soit rapidement dispersée.(s’il fonctionne pour produire de l’eau chaude sanitaire alors qu’on a pas réellement besoin de chaleur dans la pièce)

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Stratégie d’été:

Au sud, la grande baie vitré est en retrait dans la façade et créer ainsi un débordement de toiture bien utile pour protéger du soleil.

Du coté est, la maison voisine est fort proche et donne beaucoup d’ombre, tandis que du coté ouest, le terrain sera probablement construit prochainement entrainant donc de l’ombre également. Le placement de stores n’est donc pas prévu pour l’instant.Le puits canadien apporte aussi sa contribution au rafraichissement de l’air insufflé à l’inérieur.

Façade arrière sud Façade sud

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Structure et matériaux

L’ossature des murs est composée de montants en bois massif de 30 cm;A l’extérieur, ils sont recouvert, dans l’ordre, de fibre de bois (joue un rôle par-pluie), d’une membrane par-pluie, d’un lattage et contre-lattage suivi du bardage pour terminer.A l’intérieur, on a placé un panneau OSB, puis un vide technique de 6 cm isolé pour terminer par une plaque de plâtre.

Les poutres du toit sont en bois lamellé collé de 40x7,5 cm avec des cales de pente sur lesquelles es fixé le voligeage de 3 cm, le tout est recouvert d’une membrane d’étanchéité bitumeuse en trois couches.En dessus des poutres, un freine-vapeur à perméabilité variable a été placé, suivi d’un lattage technique de 6 cm pour les canalisations plates de la ventilation, et enfin d’une plaque de plâtre.

La toiture est donc du type «toiture froid» l’isolation se trouve donc dans l’épaisseur de la structure et pas au-dessus(toiture chaude)

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Le plancher est formé d’un gitage en lamellé collé de 36 cm de haut avec une plaque de fermacell en dessous.Au dessus, on a placé un panneau OSB de 22mm, puis une chape de 7,5 cm a été coulée pour terminer par un tapis de pierres de 8mm bouche-poré.

L’isolation du plancher, des murs et de la toiture ont été rétablies en cellulose

Les châssis ont été fabriqués par un bois massif de la région. Le menuisier a fixé un profil en aluminium, isolé au polyuréthane.

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Exemple

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Situation

- situé a la ville gap (la France), proche des alpes a 725m d’altitude , terrain orienté sud-ouest

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Fiche technique • Date : mai 2004 a mars 2005

• Architect : Romuald marlin

• Surface : habitable 137 m² , toiture 175 m² , terrain 1600m²

• Système Constructif : ossature bois , structure poteau-poutre

• Conception : conception bioclimatique priorité au matériau naturels

• Cout de la construction : environ 1500 euro/m²

• Consommation du chauffage : 25 kWh/m² par année

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• Equipements :

- puits canadien : 2 tuyaux en polyéthylène de 160 mm et 30 m de longueur - poêle a granulés puissance 2,3 >11ــــــ kW - chauffe eau solaire 5 m² - tuile photovoltaïque 10 m² - récupération d’eau de pluie

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Compact : la forme générale de la maison est volontairement compacte pour optimiser son efficacité thermique sa forme proche d’un demi sphère est un schéma économie en minimisons : les parois extérieurs .

Une entrée protégée : l’arrivage d’air froid par la porte d’entrée est souvent source importante d’inconfort et de perte de chaleur . orienté vers le nord protéger par un large renforcement qui crée un espace privé entièrement en bois .

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Analyse du plan• Implantation : - tournée vers le sud :

profitant de l’orientation Sud/sud est du terrain la maison tourne résolument le dos au nord et se Toure ainsi en position idéale pour exploiter au mieux un élément indispensable >> le soleil >> .

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Le ProgrammeEspace Surface m²

Terrasse 20

Dégagement 13

Séjour 25

Cellier 5

Cuisine 12

Chambre 18

Sb + toilette 7

Locale technique

17

garage 20

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LA VENTILATION :

- Une ventilation mal maitrisée est généralement l’une des principales causes de déperdition de chaleur ,

la première étape consiste a assuré l’étanchéité d’air de

l’enveloppe de la maison pour limité les entrées et sorties d’air

non contrôlé

- Etanchéité a l’air :

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-Ventilation générale : puits canadien passif

Dans cette maison est assuré par un bon dimensionnement des conduits

(double tuyaux en polyéthylène, enterré a 1,8 m une longueur de 30 m et assurant une température de

12 à 14 c° .

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Le poêle a granulé : placé dans la pièce principale , le poêle a granulé d’une puissance de 2.3 a 11 kW assure un appoint de chauffage agréable a l’écologie , grâce a un stockage interne d’environ 30 kg l’équipement fonctionne en autonomie de 1.5j a 4j selon la puissance demandé avec une consommation de 40 sac/an

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Le chauffe eau solaire : - 5 m² de capteurs sont relier a un ballon de stockage de 300 litre orienté plein sud pisé au sol et incliné a 45° ils produisent jusqu' a 350 kWh/m² par année ce qui permet de satisfaire environ 80% des besoins annuels.

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Installation photovoltaïque : - 10 m² de tuiles photovoltaïques sont posées sur la partie du toit orienté plein sud assurant une production de 1300 kW/h par année.