La Gagnante
Les Américains de l'institut Polytechnique de Virginie ont gagné la compétition avec 811,83 points attribués à la maison Lumenhaus.
lumenhaus.com
Comme l'indique le nom de la maison, le projet a été construit autour de l'idée de bien être grâce à la lumière. En journée, la maison laisse entrer la lumière du jour et en soirée un système de lumière basse consommation permet de recréer l'effet " lumière du jour " à l'intérieur, avec une intensité qui peut être modifiée à souhait par les occupants. La maison d'un design très moderne est un concentré de petites technologies qui améliorent le confort et facilite le quotidien des habitants.
Les projets français
Pour leur première participation aux concours Solar Decathlon, les deux équipes françaises n'ont pas eu peur de présenter des projets innovants, utilisant des nouvelles technologies pas encore commercialisées et surtout qu'elles soient école d'architecte ou école d'ingénieur, elles ont parié sur la pédagogie du projet en laissant aux étudiants le devoir de mener et faire avancer le projet.
1. ARMADILLO BOX
Projet présenté par l'Ecole Nationale Supérieure d'Architecture de Grenoble (ENSAG) en collaboration avec l'Institut National de l'Energie Solaire (INES) et les Grands Ateliers de l'Isle d'Abeau (GAIA)..solardecathlon.fr
=> Prix reçus :
2 ieme position pour le prix d'architecture avec 108 points, ex aequo avec les Allemands de la "Bergische Universität Wuppertal"
3 ieme prix ingénierie et construction ex aequo avec les Allemands de "university of Applied Sciences Rosenheim"
3 ieme prix de l'innovation
Position finale sur l'ensemble du concours : 4 ieme
=> Philosophie/esprit de la maison :
La particularité majeure du projet Armadillo Box a été de penser à associer la mobilité à la maison. La production électrique générée par les panneaux photovoltaïques est bien supérieure aux nécessités de la maison et permet de recharger une voiture citadine qui pourra parcourir jusqu'à 14.000 km/an (moyenne des Français).
Le projet initial était de construire une maison solaire au coût maîtrisé et accessible. Cependant, les contraintes du règlement Solar Decathlon a amené l'équipe à construire deux maisons Armadillo Box : une au coût maîtrisé, installée sur le site de l'INES, et la maison de concours faite pour gagner. Le prix au m2 passe du simple au double. Il faut compter 2000 euros/m2 sur un modèle " normal " contre 5000 euros /m2 sur la version de concours. Pour diminuer le coût, le projet Armadillo a misé sur un mode de construction simplifié, une possibilité d'assemblage de la maison par des personnes non qualifiées, une construction réalisable en 2 mois au lieu d'un an en faisant travailler le tissu local d'artisans en parallèle. De même, la préfabrication et l'industrialisation du coeur technique de la maison devrait permettre de diminuer davantage le prix de la maison.
=> Points remarquables :
Utilisation de matériaux naturels comme la laine de bois, ou encore la terre crue pour les parois internes afin donner de la masse et de l'inertie à une maison globalement légère.
Circulation d'eau derrière les murs en terre crue afin de réguler la température intérieure de la maison
Brise soleil photovoltaïque mobile pour une meilleur ventilation et orientation des panneaux
Deux façades sans ouvertures afin de pouvoir adapter le module de l'Armadillo Box en immeuble.
Un espace extérieur qui peut être couvert
=> De manière plus détallée : Une structure en trois parties : Le coeur technique, l'enveloppe et le bouclier solaire
Le coeur technique rassemble toute la technologie de la maison autour d'un seul bloc contenant la cuisine, la salle de bain, la machinerie et les systèmes de connexion aux fluides.
L'enveloppe est réalisée avec des matériaux naturels, locaux et économiques
L'enveloppe est constituée d'une couche isolante de 20cm de laine de bois, et de murs en terre crue derrière lesquels circule une eau fraîche ou chaude en fonction de la saison, afin d'obtenir une bonne homogénéisation de la température interne.
Le bouclier constitué des capteurs photovoltaïques capte l'énergie du soleil et protège l'enveloppe thermique des aléas climatiques
Grâce au bouclier et à l'enveloppe, l'Armadillo Box peut réguler sa température tant en été qu'en hiver sans apport supplémentaire d'énergie. Cette stratégie passive consiste à protéger le bâtiment du soleil en été en abaissant le bouclier en journée et à ouvrir la carapace en soirée pour ventiler et permette aux parois de se rafraîchir. En hiver, le processus est inversé, on laisse entrer le soleil en journée et l'on protége le bâtiment la nuit pour garder la chaleur emmagasinée. En fonctionnant uniquement avec ces stratégies passives, Armadillo Box nécessite très peu d'énergie pour fonctionner puisque ses besoins sont évalués à 32,8 KW.h/m2/an (chauffage, eau chaude, ventilation) soit 1873 KW sur l'année.
Pour adapter la maison au lieu de vie et donc à la ville pour une grande partie de la population, ainsi que diminuer l'emprise au sol de l'habitat, l'Armadillo Box a déjà prévu de pouvoir s'adapter au logement collectif :
2. NAPEVOMO
Projet présenté par l'Ecole des Arts et Métiers de Bordeaux (ENSAM) en association avec le centre de ressources technologiques Nobatek/Ecocampus et le laboratoire TREFLE - UMR 8508. www.napevomo.com
=> Prix reçus
1er prix de durabilité
2 ieme prix ingénierie et construction
2 ieme prix de l'innovation
2 ieme prix de bien être et confort
3 ieme prix Système solaire
Position finale sur l'ensemble du concours : 7 ieme
=> Philosophie/esprit de la maison :
Une grande importance a été donnée à la durabilité de la maison. Tout a été fait en essayant de diminuer au maximum l'énergie grise de la maison (énergie nécessaire à la construction de la maison) et son impact environnemental. Suivant cette philosophie, une analyse de cycle de vie a été réalisée sur l'ensemble des éléments de la maison et toutes les entreprises partenaires ont été choisies dans le réseau régional aquitain. Ces efforts poussés dans le domaine du développement durable de la maison ont d'ailleurs été récompensés par le 1er prix " développement durable "
=> Points remarquables :
L'enveloppe bois construit à partir d'un nouveau procédé ABOVE sur du pin maritime (2 ieme prix de l'ingénierie et construction)
Unique maison sans système solaire thermique spécifique pour le chauffe-eau solaire
Installation d'un concentrateur solaire sur le toit de la maison (2 ieme prix innovation, 3 ieme prix Système Solaire)
Echangeur Air/matériaux à changement de phase dans le plancher
Toiture végétalisée de seulement 2cm d'épaisseur
Fondation en sable et terre crue pour donner de la masse à la maison (2 ieme prix Confort)
Circuit d'irrigation des parois végétalisées fermé, épurage par lombrics des eaux grises (1er prix développement durable)
=> De manière plus détallée :
- L'élaboration de l'enveloppe
L'enveloppe extérieure en pins maritime est une première car elle a été réalisée par un procédé d'aboutage sur bois vert (assemblage en dents de scie), ce qui a permis d'obtenir des planches très grandes, et surtout permis de diminuer considérablement l'énergie nécessaire à leur fabrication. Avec ce procédé ABOVE, les bois encore vert, purgés de leur défauts, sont assemblés, collés avec une colle qui fonctionne en présence de 45% d'humidité, puis usinés en enfin séchés. Ce procédé permet de diviser par trois le temps de séchage du bois.
L'isolation de la maison est constituée d'une couche épaisse de fibre de bois et ouate de cellulose, éléments naturels permettant aux parois de respirer et transférer l'humidité.
- Le concentrateur solaire
Le miroir parabolique suit la course du soleil et permet de réfléchir les rayons vers une ligne de foyer où sont disposées des cellules photovoltaïques très fines, de 3cm d'épaisseur. Les cellules disposées dans le foyer reçoivent des rayons solaires concentrés cinquante fois, ce qui permet de diminuer par cinquante la surface de cellules photovoltaïques nécessaire pour une production d'énergie équivalente. Ceci est très intéressant dans le sens où les cellules photovoltaïques sont des éléments coûteux, qui de plus nécessitent une quantité d'énergie très importante pour être produites. Il faut savoir que la quantité d'énergie produite par une cellule photovoltaïque durant sa durée de vie est inférieure à l'énergie nécessaire pour la production de la cellule.
L'utilisation du concentrateur a permis de diviser par deux l'énergie de fabrication des cellules pour une même puissance installée. Afin d'améliorer le rendement des cellules, un circuit d'eau est disposé au dos de la ligne de cellules pour les rafraîchir. Ce même circuit est utilisé pour la production d'eau chaude, ce qui fait que Napevomo est l'unique maison du concours sans capteur solaire thermique spécifiquement dédié à la production d'eau chaude sanitaire.
Le système solaire à concentrateur est le premier mis en place sur une maison et a été mis au point par l'ENSAM en collaboration avec l'entreprise ExoSun. L'inconvénient de ce système est qu'il est peu performant pour capter l'énergie solaire diffuse, par exemple lors d'un ciel couvert. Le système est donc intéressant essentiellement dans les régions qui bénéficient régulièrement de rayonnement solaire direct.
- La climatisation
La végétation auto irriguée permet un rafraîchissement des parois par évapotranspiration. Le plancher en terre crue, permet de donner de l'inertie à la maison et de stocker fraîcheur ou chaleur selon les saisons. La présence d'un matériau à changement de phase (MCP) dans le plancher permet de créer un échangeur air/MCP qui induit une climatisation à faible coût énergétique : la circulation de l'air au contact du MCP induit la fonte ou la solidification du matériau qui quitte ou donne de l'énergie à l'air en le refroidissant ou en le réchauffant. Un gradient de température de 10 degrés entre la température de l'air et celle du MCP permet à la réaction de se produire.
- La réutilisation des eaux grises
L'eau de pluie tout comme l'eau provenant de la connexion aux services urbains est filtrée et réutilisée pour l'usage de la maison selon le schéma suivant :
Le filtre organique présent sur la terrasse et converti en siège extérieur, fonctionne grâce à des lombrics qui mangent toutes les bactéries et éléments organiques présents dans l'eau, ce qui la purifie.
Le devenir des deux maisons
Les deux projets français vont bénéficier de subvention du ministère de l'écologie pendant deux ans, afin d'avoir un retour sur expérience conséquent. Le comportement des deux maisons sera donc suivi par de nombreux capteurs avec un objectif d'amélioration continue. Le Ministère de l'écologie a pour objectif de construire, à partir de ces expériences un programme sur le bâtiment à énergie positive.
La maison de Bordeaux Paris Tech sera remontée sur le site de l'EcoCampus de Bordeaux début juillet et visitable à partir de début septembre. Le développement d'un modèle Napevomo 2 est déjà prévu ainsi qu'une industrialisation de la maison avec les partenaires du projet.
La maison de concours de l'Armadillo Box de Grenoble va être remontée aux Grands Ateliers de l'Isle d'Abeau et servira notamment de logement aux jeunes architectes venant travailler sur le site. La version économique montée sur le site de l'INES est déjà en fonction, et tout en étant suivie par des capteurs, sert de lieu de formation.
En savoir plus
decrypterlenergie.org
negawatt.org
projet afterres