Passivhaus, Minergie, Effinergie: troislabels volontaires

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Développement durable
Photo DR: Immeuble label Passivhaus.
Passivhaus, Minergie,
Effinergie :
trois labels volontaires
Si ces trois démarches visent toutes à réduire les consommations
d’énergie, leurs méthodes de calcul sont tellement différentes qu’il
n’est pas possible de les comparer directement.
P
assivhaus en Allemagne et en Autriche, Minergie en
Suisse et Effinergie en France sont des démarches
volontaires et non réglementaires : c’est leur première caractéristique commune. Ces trois labels
se focalisent étroitement sur la très forte réduction de la
consommation d’énergie dans la construction neuve et également, pour deux d’entre eux, en rénovation: c’est leur seconde
caractéristique commune.
Cet aspect est important et les distingue de deux autres démarches codifiées dans le monde. L’une, développée au Japon,
aux États-Unis et plus près de nous en Espagne, vise à rééquilibrer le bilan énergétique global en favorisant une réduction
– moins sévère – des consommations, tout en développant
vigoureusement la production d’énergie décentralisée dans
les bâtiments (avant tout grâce au solaire thermique et photovoltaïque). L’Espagne impose, par exemple, l’usage du solaire
sur tout bâtiment neuf. L’autre démarche, notamment illustrée
en France par le Label HQE® (Haute performance environnementale) et par le label Leed (Leadership in energy and
environmental design) aux États-Unis, englobe la qualité de
vie dans les bâtiments et leur empreinte environnementale,
la consommation d’énergie n’étant qu’une composante.
Initialement, Passivhaus, Minergie et Effinergie affichaient des
buts ambitieux, mais pragmatiques, centrés sur la réduction
des consommations d’énergie. Avec la prise en compte esquissée
de « l’énergie grise » et de l’approche en coût global, ces trois p
Qualité Construction • N° 116 • septembre-octobre 2009 21
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Passivhaus, Minergie, Effinergie
Les besoins de chauffage et la consommation d'énergie primaire
Méthode de calcul
Besoins de chauffage annuel
(en kWhEP/m2.an)
Consommation en énergie
primaire (en kWhEP/m2.an)
■ PHPP (Passivhaus)
■ EnEV (réglementation allemande en construction neuve)
■ Minergie
■ SIA 380/1 (réglementation suisse en construction neuve)
■ RT 2005 et Effinergie (même méthode de calcul)
15,1
Non restitué par la méthode
14,3
24,6
Non restitué par la méthode
84,7
33,1
16,2
Non restitué par la méthode
28,3
labels laissent cependant ouverte la possibilité de prendre en
compte des exigences environnementales plus étendues. Seul
Minergie a franchi le pas en introduisant les variantes « Eco »
qui reposent sur une analyse de cycle de vie du bâtiment.
Au-delà des deux grandes caractéristiques communes évoquées
précédemment, en regardant le détail de leur fonctionnement, on ne trouve pratiquement plus que des différences entre
ces trois démarches. Toutes les trois expriment le but à atteindre
en kWhEP/m2.an, mais les kWh, c’est-à-dire les consommations
d’énergie prises en compte, et la méthode de calcul diffèrent,
la conversion en énergie primaire n’est pas la même et on ne
considère pas non plus les mêmes m2. Bref, il est pratiquement impossible de répondre à cette question pourtant simple:
quel label, parmi ces trois, est le plus exigeant ?
✓
(1) www.alpheeis.com
La comparaison impossible
Pour le compte de l’Ademe, le cabinet Alphéeis (1) a effectué en 2007 un calcul comparatif sur une même maison individuelle, dans les trois méthodes. Il s’agit d’une maison de
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132 m2, sur terre-plein et comportant deux niveaux, conçue
par les architectes Stefan Oehler et Barbara Faigle et construite
en 2005 à Eppingen dans le sud de l’Allemagne. Elle est
orientée nord-sud et comporte 40 cm d’isolation répartie
en fibre minérale dans les murs préfabriqués en bois, des
fenêtres triple vitrage, une pompe à chaleur sur capteurs
enterrés pour le chauffage, des capteurs solaires thermiques
pour l’ECS avec appoint par la pompe à chaleur, et une ventilation double flux à récupération de chaleur. Les premiers
résultats sont saisissants et mettent bien en relief les différences de calcul (voir tableau ci-dessus). Si les besoins de
chauffage annuels par m2 demeurent proches entre Minergie
et Passivhaus, les besoins Minergie ne représentent que
58,13 % des besoins réglementaires suisses. En termes
d’énergie primaire annuels, on remarque de considérables
différences dues à la fois aux disparités entre les méthodes
de calculs et entre les consommations prises en compte (voir
tableau ci-dessous). L’approche la plus complète est celle
du PHPP qui retient toutes les consommations d’énergie,
notamment les ascenseurs et les équipements de bureaux en
tertiaire.
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Passivhaus, Minergie, Effinergie
Les différences dans les résultats tiennent aussi à la prise
en compte des données climatiques dans chaque méthode
de calcul. La RT 2005 divise la France en plusieurs zones, alors
que EnEv n’en connaît qu’une seule, par exemple. Dans ce
calcul, Alphéeis a retenu la zone H1a (Trappes) pour la
RT 2005, les données de Manheim pour EnEv et PHPP, celles
de Zurich pour les méthodes suisses. De plus, la RT 2005 et
EnEv se calculent avec une température de confort intérieure
de 19 °C, tandis que les autres méthodes (PHPP, Minergie
et SIA) retiennent une température ambiante de 20 °C.
Les surfaces prises en compte pour le calcul sont également
différentes. Dans cet exemple, la Surface de référence
énergétique (SRE) vaut 191 m2 pour EnEv, 178 m2 pour SIA et
Minergie, 175 m2 pour RT 2005 et 134 m2 pour PHPP. Le
PHPP retient la surface chauffée, sans l’épaisseur des cloisons,
et 60 % des surfaces annexes non chauffées, par exemple.
Pour SIA, c’est la Surface hors œuvre nette (Shon), sans les
locaux non chauffés. Même chose pour la RT 2005, mais
avec une déduction forfaitaire de 5 %, etc. Autre différence :
les débits d’air minimaux réglementaires sont plus importants
en Allemagne que dans les autres pays. Les infiltrations d’air
parasites sont envisagées différemment par chaque méthode.
Enfin, les conversions en énergie primaire diffèrent profondément (voir tableau ci-contre).
Pour tenter d’isoler l’effet méthode dans chaque label, Alphéeis
a repris le calcul en retenant pour les trois méthodes les
données climatiques de Trappes (en termes de températures
et de rayonnement solaire), la Shon à la française pour la
surface énergétique de référence, une température intérieure
de 19 °C en hiver, les débits de ventilation allemands et les
coefficients de conversion en énergie primaire français.
Les consommations de chauffage obtenues sont les suivantes:
14,8 kWh/m2.an pour SIA, 8 kWh/m2.an pour Minergie, 6,8 pour
PHPP, 3,1 pour la RT 2005 et 0,8 kWh/m2.an pour EnEv. En
énergie primaire, les consommations varient de 61,8kWh/m2.an
pour PHPP à 17,9 kWh/m2.an pour Minergie, en passant par
34,3 kWh/m2.an pour la RT 2005 et 27,2 kWh/m2.an pour EnEv.
Même en se limitant aux usages énergétiques communs aux
diverses méthodes, c’est-à-dire le chauffage, l’ECS et la ventilation, les écarts demeurent importants :
■ EnEv : 20,4 kWh/m2.an ;
■ PHPP : 27,1 kWh/m2.an ;
■ RT 2005 : 21,7 kWh/m2.an ;
■ Minergie : 17,5 kWh/m2.an.
Conclusion, les comparaisons ne sont pas possibles. On ne
sait pas dire si les 120 kWh/m2.an tous usages au sens
Passivhaus sont plus ou moins exigeants que les 50 kWh
requis d’Effinergie.
Photo Minergie:
Maisons label Minergie.
Ne pas aller au-delà
du raisonnable
Le Passivhaus Institut (PHI) de Darmstadt prend soin d’indiquer qu’il ne faut pas rechercher des performances imposant des surcoûts d’investissement disproportionnés et p
Les facteurs de conversion en énergie primaire
■ Électricité
■ Énergies
fossiles
■ Bois
France
RT 2005/BBC
et Effinergie
Allemagne
EnEv
Suisse
Minergie et SIA
2,58
1
2,7
1,1
2
1
1/0,6
0,2
0,5
Qualité Construction • N° 116 • septembre-octobre 2009 23
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Passivhaus, Minergie, Effinergie
Photo Géoxia:
En France, la «Bonne
Maison» Phénix,
première certifiée
«NF Maison Individuelle
Démarche HQE® Effinergie».
inamortissables. Selon le PHI, une maison passive est à son
optimum technico-économique lorsque son coût global
actualisé sur 30 ans est égal à celui d’une construction classique. Toujours selon le PHI, le surcoût de construction d’une
maison passive se situe aujourd’hui entre 60 et 90 euros/m2,
et les économies d’exploitation annuelles atteignent 10 à
12 euros/m2 par rapport à une maison conforme à EnEv, la
réglementation allemande.
Le label Minergie inclut pour sa part un objectif de coût dans
ses exigencespar rapport à un bâtiment réglementaire analogue,
le surcoût ne peut dépasser 10 % pour les niveaux Minergie et
Minergie-Eco, 15 % pour Minergie-P et Minergie-P-Eco.
Effinergie, lors de son dernier congrès d’Orléans à l’automne
2008, citait des exemples avec des surcoûts de 7 à 12 % pour
des bâtiments collectifs. Il est toujours possible d’aller audelà, mais les évangélistes des trois labels estiment être parvenus à un équilibre technico-économique en fonction des
technologies disponibles aujourd’hui. Généraliser les isolants
sous vide, par exemple, permettrait de réduire encore les
besoins de chauffage, mais avec un rendement financier
décroissant et des temps de retour dissuasifs, supérieurs à
50 ans. Les trois mouvements soulignent également combien
il est simple de passer d’un bâtiment conforme à leur label
– c’est-à-dire un bâti très performant – à des constructions
à énergie positive, en ajoutant solaire thermique, photovoltaïque, micro-éoliennes ou micro-cogénération.
En France, il est possible de faire labelliser une construction
neuve dans les trois démarches. Passivhaus est décerné par
« la Maison Passive », Minergie par l’association Prioriterre,
devenue Minergie France. Effinergie en construction neuve
est certifié par :
■ CertiVéA pour les bâtiments tertiaires, en association avec
les certifications « NF Bâtiments tertiaires – Démarche
HQE® » et « NF Bâtiments tertiaires » ;
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■ Cerqual pour les immeubles collectifs, les EHPA- EHPAD
et les logements individuels groupés, en association avec
les certifications Qualitel (confort et économie de charges)
et « Habitat & Environnement » (confort et respect de
l’environnement) ;
■ Cequami pour les maisons individuelles en secteur diffus,
en association avec les certifications « NF Maison Individuelle » et « NF Maison Individuelle démarche HQE® » ;
■ Promotelec pour les maisons individuelles, les logements
individuels groupés et les logements collectifs, dans le
cadre de son Label « Performance » destiné aux bâtiments
tout électrique et solaire.
En rénovation, le label Effinergie en est au stade de la finalisation, mais une convention a été signée entre l’association
Effinergie et les organismes suivants pour la certification
« Effinergie en rénovation en opérations pilotes » :
■ CertiVéA pour les bâtiments tertiaires ;
■ Cerqual pour les immeubles collectifs et les logements individuels groupés de plus de dix ans, en association avec
les certifications « Patrimoine et Habitat » et « Patrimoine
Habitat & Environnement » ;
■ Promotelec pour les maisons individuelles, les logements
individuels groupés et les logements collectifs, dans le
cadre de son Label « Rénovation Énergétique » ;
■ et enfin, à venir prochainement, Cequami pour les maisons
individuelles en secteur diffus en association avec la certification « Maison Rénovée ».
Tout projet de construction, sur le territoire français, doit respecter la RT 2005. Effinergie reposant sur la même méthode
de calcul que la RT 2005, un seul calcul suffit. Mais Passivhaus
et Minergie, qui utilisent d’autres méthodes, imposent deux
études différentes : la RT 2005 pour rester dans la légalité
française et la leur. Ce qui double le coût des études thermiques.■
Pascal Poggi
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Passivhaus, Minergie, Effinergie
Trois démarches volontaires et non réglementaires
II. Passivhaus, l'historique
Le mouvement Passivhaus est né dans l'esprit du professeur Wolfgang Feist vers la fin des années quatre-vingt.
En premier, il a codifié la définition d'une maison passive.
Elle se résume à quatre critères :
■ les besoins de chauffage sont inférieurs ou égaux à
15 kWhEP/m2.an ;
■ l'étanchéité du bâti est telle que le ratio n50 mesuré expérimentalement à la fin du chantier est inférieur à 0,6 1/h
(noté n50 Ɱ 0,6.1/h ou 0,6.h-1). La mesure expérimentale de l'étanchéité à l'air est requise pour l’obtention du
label Passivhaus, quel que soit le type de bâtiment, de la
maison individuelle à l'ensemble tertiaire de plusieurs
dizaines de milliers de m2 ;
■ la consommation d'énergie tous usages confondus, y
compris l'éclairage et l'électroménager en logement, la
bureautique et l'informatique en tertiaire, est inférieure
ou égale à 120 kWhEP/m2.an ;
■ les calculs, développés par le Passivhaus Institut de
Darmstadt, sont réalisés à l'aide de l'applicatif Excel PHPP
(Passivhaus projektierungs paket).
Le label Passivhaus est délivré par le Passivhaus Institut
(PHI) de Darmstadt en Allemagne, 16 autres institutions
agréées par le PHI en Allemagne et en Autriche, ainsi que
par l'association « la Maison Passive » pour la France (1).
La première construction passive a été réalisée à Darmstadt
en 1990. Le site internet IG Passivhaus (2) recense 1157 réalisations labellisées, dont deux usines, des écoles, lycées,
bureaux, etc. Au total, 40 000 à 50 000 logements et plus
de 800 000 m2 de surfaces tertiaires ont été conçus selon
le standard Passivhaus depuis 18 ans.
Au-delà des quatre critères listés ci-dessus, le Passivhaus
Institut n'impose aucune solution constructive particulière
et, sur le terrain, on rencontre toutes sortes de solutions :
structure bois, béton, métal, isolation par l'intérieur, répartie
ou par l'extérieur, etc. En revanche, grâce à l'expérience
acquise, le PHI donne des conseils :
■ zéro pont thermique et une valeur Uv pour les parois
opaques Ɐ 0,15 W/m2.K ;
■ des ouvrants très performants, avec un Uv Ɐ 0,8 W/m2.K
et un facteur g aux alentours de 50 % ;
■ mise en œuvre de moyens spécifiques – membranes,
rubans autocollants, etc. – pour obtenir une bonne étanchéité à l'air ;
■ valorisation du solaire passif : davantage de surfaces
vitrées au sud, à l'est et à l'ouest, mais avec des protections solaires ;
■ ventilation double flux avec un taux de récupération de
chaleur supérieur à 75 %.
Pour financer ses travaux et son développement, le PHI de
Darmstadt labellise des produits et des solutions techniques,
ce que ne font pas Effinergie ni Minergie. Sur le site Internet
du PHI (3), on trouve des maisons sur catalogues certifiées
Passivhaus (5 certificats), des fenêtres (70), des vitrages (38),
des portes (15), des systèmes de ventilation (29), des
machines « 3 en 1 » (2) qui assurent chauffage, ventilation
et production d'ECS, de l'isolation périphérique de sols et
de fondations(3) et des systèmes constructifs(36). Internorm,
par exemple, a fait certifier cinq de ses fenêtres et façades,
Interpane 11 complexes de vitrages, tandis que Paul Wärmerückgewinnung a obtenu 8 certificats pour des groupes
de ventilation double flux.
Le standard Passivhaus est défini pour la construction
neuve, mais depuis près de 10 ans, le PHI met l'accent
sur la rénovation. Sans appliquer exactement les mêmes
critères que pour la construction neuve (voir numéro 114
de Qualité Construction, pages 23 à 26), il préconise de
mettre en œuvre en rénovation les mêmes moyens techniques que pour les bâtiments neufs, notamment les composants et systèmes certifiés.
Photo DR:
Immeuble Label
Passivhaus.
II. Minergie, quatre niveaux et une forte complexité
Le label Minergie est nettement plus complexe que les deux
autres. Premièrement, il comprend 4 labels différents,
calculés selon la norme suisse SIA 380/1:2009 : Minergie,
Minergie-P, Minergie-Eco et Minergie-P-Eco. Les variantes
(1) www.lamaisonpassive.fr
Eco introduisent la préoccupation environnementale en
(2) www.
ajoutant une analyse du cycle de vie du bâtiment, jusqu'à
passivhausprojekte.de/
sa déconstruction et au recyclage des matériaux. Pour
projekte.php?search=2
atteindre la certification Eco, il faut au préalable que le bâti(3) www.passiv.de
ment soit certifié Minergie ou Minergie-P.
p
✓
Qualité Construction • N° 116 • septembre-octobre 2009 25
— développement durable
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Passivhaus, Minergie, Effinergie
Photo Stauden Schreiner:
Maison labellisée
Minergie.
Photo Géoxia:
La «Bonne Maison»
Phénix.
Mi-juin, le site Internet Minergie (4) affichait 13203 bâtiments
certifiés selon le niveau Minergie, 380 selon Minergie-P, 43
selon Minergie-Eco et 27 selon Minergie-P-Eco. L'ensemble
représentant 13,770 millions de m2. Chaque année, environ
30 % de la construction neuve suisse est labellisée Minergie, contre 3 à 5 % pour le standard Passivhaus en Allemagne,
et un niveau encore non estimable mais largement inférieur
à 1 % pour Effinergie en France.
Les consommations d'énergie et les exigences spécifiques
des labels Minergie ne sont pas les mêmes selon les
bâtiments. Pour les niveaux Minergie et Minergie-Eco, on
ne compte pas moins de 12 catégories de bâtiments, de la
maison individuelles à la piscine couverte, contre 11 pour
Minergie-P et Minergie-P-Eco. De plus, Minergie et MinergieP postulent un besoin de chaleur-plafond annuel par m2 à
ne pas dépasser. Il est exprimé en % de la consommation
autorisée par la réglementation suisse SIA 380/1:2009 :
90 % pour le niveau Minergie, 60 % pour le niveau MinergieP. Enfin, les labels Minergie reposent sur le calcul d'un
« indice énergétique pondéré », dont la méthode avantage
certaines solutions plutôt que d'autres. Les chaudières bois,
par exemple, ont longtemps bénéficié dans la méthode de
calcul d'une prime de rendement, de manière à valoriser le
bois, ressource énergétique abondante en Suisse.
Les niveaux Minergie et Minergie-Eco sont délivrés à partir d'un examen du projet sur dossier. Les niveaux MinergieP et Minergie-P-Eco font en plus l'objet d'une vérification
expérimentale de l'étanchéité à l'air sur bâti.
III. Effinergie : neuf et rénovation
✓
(4) www.minergie.ch
(5) www.effinergie.org/
site/Main/10Consoresidentielneuf
Apparu en 2007, le label Effinergie est le plus récent des
trois. Il existe à la fois pour la construction neuve et la rénovation lourde.
En construction neuve, il s'appuie sur la méthode de calcul RT 2005, et ses exigences sont différentes selon qu'il
s'agit de résidentiel ou de non résidentiel.
Pour obtenir le label Effinergie (5), un bâtiment de logement
neuf doit être conforme au label BBC 2005 : sa consommation annuelle en énergie primaire doit être inférieure ou
égale à 50 x (a + b) kWhEP/m2 Shon. Le coefficient « a »
varie de 0,8 à 1,3 selon la zone climatique, le coefficient
26 Qualité Construction • N° 116 • septembre-octobre 2009
«b» dépend de l'altitude et varie de 0 à 0,2. Selon les zones
et l'altitude, les valeurs plafonds annuelles s'étendent donc
de 40 kWh/m2 (zone H3 à moins de 400 m d'altitude) à
75 kWh/m2 (zone H1 à plus de 800 m d'altitude). Pour l'Ilede-France, la valeur est de 65 kWh/m2.
Les maisons individuelles et appartements en bâtiments
collectifs doivent de plus faire l'objet d'une vérification de
l'étanchéité à l'air expérimentale sur site. La valeur des
pertes mesurées doit être inférieure ou égale à 0,6 m3/(h.m2)
en maison individuelle et à 1 m3/(h.m2) en bâtiment collectif.
Un bâtiment non résidentiel doit afficher une consommation calculée inférieure ou égale à 50 % de sa consommation de référence au sens de la RT 2005. Les bâtiments
tertiaires sont dispensés de vérification expérimentale de
l'étanchéité à l'air.
Au-delà de ces prescriptions principales, quelques subtilités apparaissent. Par exemple, la production locale d'électricité (photovoltaïque, micro-éolien, etc.) n'est déduite de
la consommation d'énergie qu'à concurrence de
12 kWhEP/m2.an pour le résidentiel et de 25 kWhEP/m2.an
pour le non résidentiel. Selon les concepteurs du label, il
s'agit de favoriser l'excellence du bâti plutôt que la production d'énergie décentralisée.
Le label Effinergie dans l'existant s'appuie sur la méthode
de calcul Th-CE-ex de la RT « Rénovation Globale ». Notons
qu’à mi-juin 2009, il n'existe toujours qu'un seul logiciel
capable de la calculer : ClimaWin de BBS Slama. Les
consommations plafonds doivent être inférieures à
80 (a + b) kWhEP/m2.an pour le résidentiel, où «a» et «b»
sont les mêmes coefficients que dans le cas de la construction neuve. Les valeurs extrêmes varient donc de 64 kWh/m2
(zone H3 à moins de 400 m d'altitude) à 120 kWh/m2 (zone
H1 à plus de 800 m d'altitude). Il faut de plus une étanchéité telle que la valeur des pertes mesurées doit être inférieure ou égale à 0,8 m3/(h.m2) en maison individuelle et
à 1,3 m3/(h.m2) en bâtiment collectif. Pour le non résidentiel,
la valeur doit être inférieure de 40 % à la consommation
de référence du bâtiment, calculée selon la méthode
Th-CE-ex. Il n'est pas indiqué de valeur d'étanchéité à l'air
pour le non résidentiel et il n'est pas nécessaire de la
mesurer expérimentalement.
■