Jean Philippe Thomas est un jeune architecte qui compte déjà plusieurs réalisations de bâtiments publics novateurs en termes de solutions constructives et esthétiques, et d’économies d’énergies. Pour sa maison, il n’a pas dérogé à cette ligne de conduite et s’est lancé dans l’expérimentation d’un bâtiment passif basé sur un système constructif préfabriqué, les panneaux de bois isolants. Ce type de construction bois industrialisée est très performant en matière d’isolation.

Tout commence de façon presque fortuite, par la rencontre de l’architecte avec un très beau terrain à 4 km de Reims. Un ami notaire lui signale une parcelle à vendre dans une grande propriété bourgeoise du petit village de Champigny sur Vesle. L’ancien parc du manoir, ombragé de grands arbres majestueux, descend en pente douce vers les champs et les forêts au loin. Le caractère inattendu et privilégié de la découverte, le site, grandiose et un peu secret, en retrait et à l’abri des regards dans ce village de lotissements champignons au milieu des champs, font que Jean Philippe a le coup de foudre.

 

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Il dit « oui » dans l’instant. Pourtant, il vient à peine de terminer la rénovation de la maison qu’il occupe dans le centre de Reims avec sa femme, Florence, et leurs fils. Leur habitation, d’une surface généreuse, dispose même d’un petit jardin – mais elle est située dans une rue très bruyante.

La première réaction de sa femme est la réticence : déménager alors qu’ils viennent juste de s’installer ! Et comment financer l’opération ? Jean Philippe parvient à la convaincre en faisant valoir le prix attractif du terrain, le calme et le contact privilégié avec la nature qu’il offre, la proximité de Reims et de l’agence où ils travaillent tous les deux, et l’assurance de ne pas voir cet environnement défiguré. Le terrain est très grand, et, même si une majeure partie est inconstructible (les arbres sont classés et représentent 40 % de la surface), il y a largement la place pour trois maisons. Jean Philippe choisit la parcelle la plus petite mais aussi la plus en retrait, au bout de l’allée : une bande de 75 m de long environ et de 20 m de large. Il négocie d’être l’architecte des deux autres parcelles, afin de s’assurer de leur implantation cohérente et harmonieuse dans le site.

1- À conception simple, exécution rapide… :

Les trois maisons sont donc implantées sur une bande constructible de 20 m de large, en haut d’une pente qui descend vers le nord, face aux arbres et au paysage rural en contrebas. Elles sont accolées sur une partie au moins pour densifier la surface constructible, offrir une continuité du front bâti et, dans le même temps, limiter les déperditions thermiques en réduisant les surfaces des murs extérieurs. Ce principe évite également l’effet d’étalement produit par les lotissements, où les maisons sont au centre de la parcelle, typologie très consommatrice d’espace. Néanmoins, l’hétérogénéité des revêtements – bardage en bois ou maçonnerie enduite – et de la volumétrie offre une variété d’aspect à ce front bâti.

Le postulat du projet est fixé très vite : tester la construction en bois industrialisée, qui permet d’obtenir un temps de construction très court, et, grâce aux très bonnes performances thermiques de ce procédé, chercher à réaliser une maison passive. Autre atout de ce matériau, il permet d’obtenir un habitat sain. Après avoir visité et analysé des constructions de la région autrichienne du Voralberg, réputée pour son architecture contemporaine en bois très performante en matière d’économie d’énergie, Jean-Philippe décide d’avoir recours au système des panneaux de bois massifs, filière de construction sèche développée en Suisse, en Autriche et en Allemagne.

De l’idée de faire un projet rapide découle logiquement la conception d’un plan très simple, avec au rez de chaussée les pièces de vie et à l’étage la partie nuit, et la volonté d’être le plus neutre possible face à la présence forte de ce terrain. Il n’y a pas de garage, mais, à la place, un atelier qui sert de pièce à tout faire. Cependant, le premier projet se révèle plus cher que le budget prévu : 310 000 € au lieu de 250 000 €.

Entre-temps, Jean Philippe a voyagé en Australie et y a rencontré le célèbre architecte Glenn Murcutt. Il a été marqué par le lien fort qu’entretiennent ses bâtiments avec leur site. Il se remet à l’ouvrage, et l’idée s’impose vite de poser la maison sur une structure légère, pour « effleurer » le terrain et limiter ainsi le gros oeuvre. La partie constructible, qui ne représente que 15 % de la surface totale, présente un dénivelé de 1,40 m rattrapé par un soubassement très léger de pilotis métalliques.

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Il supprime également les espaces de circulation verticaux en optant pour un plan sur un seul niveau, en L, afin que chaque pièce bénéficie d’un accès direct vers l’extérieur. La maison s’appréhende alors comme un parcours linéaire, avec un point d’articulation central. « Elle oblige à des croisements de flux, à des changements d’usage », explique Jean Philippe. L’angle structure le passage entre l’espace diurne – le petit côté, un vaste espace ouvert – et les espaces nocturnes, avec trois chambres et deux salles de douche orientées à l’ouest. L’étude des apports solaires est également plus approfondie : l’angle intérieur du L, point névralgique, est exposé au sud et à l’est (alors que le premier projet était orienté est ouest), et concentre les rayons du soleil grâce à des parois entièrement vitrées qui optimisent les apports solaires passifs.

L’aspect bioclimatique de la maison est aussi renforcé avec une avancée de toiture de 1,40 m au-dessus la grande baie sud du séjour, pour protéger des surchauffes en été. Néanmoins, le séjour bénéficie également d’une grande ouverture au nord pour profiter de la vue sur le paysage. Bien que celle-ci soit un non-sens thermique, elle apporte un agrément visuel très appréciable. Elle est en grande partie fixe pour limiter les déperditions.

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Lorsqu’on arrive de la rue, l’angle intérieur s’offre en premier au regard, formant un jardin clos ensoleillé, intime et maîtrisé. Il sera aménagé dans l’esprit des jardins japonais, avec un délicat érable du Japon, un travail sur le sol (pavage et éclats de schiste) et une fontaine d’ablution (tsukubai), et contrastera avec les grands arbres sombres et les fleurs de sous-bois de la forêt que l’on aperçoit à travers la maison. Celle-ci joue un rôle de filtre que l’on doit traverser pour accéder au reste du terrain, créant des effets de transparence et d’interpénétration entre le « dedans » et le « dehors ». Une passerelle de bois cheminant entre les arbres est prévue depuis l’ouverture nord. Le toit végétalisé contribue également à favoriser la présence du végétal.

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2- Les travaux :

Jean Philippe choisit le système constructif mis au point par Lignotrend, un fabricant allemand, dont le procédé alvéolaire permet l’insertion des fluides et des gaines dans les panneaux de paroi. Pour les murs,l’isolant est placé à l’extérieur des panneaux de 9 cm d’épaisseur, puis est protégé par un pare pluie et un bardage. Ici, ce sont 18 cm de laine de bois qui ont été posés. Les planchers, eux, sont formés de caissons en bois dans lesquels ont été insufflés 22 cm de cellulose. Sur la toiture sont posés un isolant supplémentaire en polyuréthane de 10 cm, puis une étanchéité et 8 cm de terre. La toiture végétalisée permet aussi de limiter les chocs thermiques et d’améliorer l’inertie du bâtiment.

Le bardage est en Douglas raboté sur une face et traité avec un produit déperlant qui lui donne une teinte noire. En définitive, c’est la face brute qui a été posée vers l’extérieur, car Jean Philippe, en la voyant sur place, l’a trouvée beaucoup plus belle que la face rabotée !

Le système constructif choisi impose néanmoins quelques contraintes : les panneaux sont d’une largeur constante de 65 cm, et, si l’on veut avoir une finition bois apparente, il est impossible de faire des faux plafonds ou des contre cloisons. Le choix a donc été de faire passer toutes les gaines de ventilation et les évacuations sous le plancher, puisque celui-ci est surélevé par rapport au sol. Pour obtenir le permis de construire, Jean Philippe a fait un travail indispensable de sensibilisation auprès de la mairie, qui était réticente vis à vis de la toiture terrasse végétalisée

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Une exception dans ce village de lotissements aux maisons néo rurales. Le permis a finalement été accepté sans réserve. Le chantier commence en avril 2007 et trois mois plus tard, le 19 juillet, il est terminé. Le problème principal a été de faire respecter les délais à l’entreprise de structure métallique, car la livraison et la pose de la structure bois ne souffrent aucun retard : ils sont planifiés bien en amont.

Il a fallu deux semaines pour réaliser les réseaux et les fondations et une semaine pour monter la structure métallique. L’assemblage des panneaux de bois à l’aide d’une grue a duré deux jours et demi, avec simultanément la pose de l’étanchéité sur le toit et les murs. Un parement de bois en finition est posé sur les panneaux de plafond, mais il reste ensuite à installer les réseaux (passer les câbles électriques, poser les canalisations et les sanitaires) et à faire les autres finitions (doublages, peintures et pose du parquet).

Le plombier peut travailler indépendamment, puisque tout son réseau passe à l’extérieur sous la dalle de plancher. Les canalisations d’arrivées sont calorifugées et un traceur électrique est posé le long de l’arrivée d’eau froide pour éviter qu’elle gèle. Les menuiseries sont en chêne de Champagne Ardenne avec double vitrage faiblement émissif à lame d’argon. Le parquet est collé avec des colles sans dégagement de COV (composés organiques volatils) et protégé par une vitrification à base d’eau (parquet Huot).

3- Se chauffer par la ventilation :

L’étude thermique menée par le chauffagiste prévoit, en tenant compte des apports solaires passifs et du coefficient de résistance thermique des murs, que la maison consommera 25 kWh/m²/an pour le chauffage, soit presque le niveau d’une maison passive (15 kWh/m²/an). Le système de chauffage choisi est alors celui d’une ventilation à double flux à laquelle sont ajoutées des résistances électriques. Une des exigences de départ étant d’avoir un air d’une bonne qualité, ce choix est approprié.

Trois convecteurs électriques sont également prévus dans les chambres et le bureau pour les périodes de froid intenses et prolongées, et pour les jours sans soleil. Les gaines de ventilation étant placées à l’extérieur, elles sont isolées, mais la déperdition est tout de même de 20 %. L’étude prévoit en outre un puits canadien pour améliorer le système, mais, en raison de l’investissement élevé (6 000 €), cette solution est abandonnée. Enfin, pour l’eau chaude, un chauffe-eau aérosolaire est prévu.

a) La ventilation double flux :

Un groupe électrique régulé automatiquement par des sondes dans chaque pièce ventile l’habitation continuellement. L’air humide de la cuisine, de la salle de bains et des toilettes est aspiré et rejeté à l’extérieur via un réseau d’extraction. Avant d’être rejeté, cet air chaud transite par un échangeur thermique afin d’en récupérer les calories. De l’air neuf extérieur est aspiré, filtré et réchauffé par cet échangeur placé sous la maison, puis pulsé dans les pièces de vie – salon, chambre, bureau – par un autre réseau. Le rendement calorifique de l’échangeur thermique est de 80 %. De plus, une batterie électrique principale consommant 24 W/m3 est placée à la sortie de l’échangeur et chauffe l’air à 14 °C. Des batteries électriques terminales installées juste avant le diffuseur de chaque pièce apportent le complément permettant d’atteindre 20 °C. Elles consomment 10 W/m3, d’après l’étude thermique.

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Le chauffe-eau aérosolaire :

Ce procédé encore confidentiel est prometteur. Il fonctionne comme un réfrigérateur inversé. Un petit capteur extérieur, placé sur un mur ou une toiture, associe le solaire et l’aérien (comme une pompe à chaleur) pour canaliser les calories par une plaque d’aluminium noire de 1,6 m² dans laquelle circule un gaz comprimé. Ce gaz libère ces calories dans le ballon d’eau de 300 l grâce à un compresseur électrique, qui consomme 390 W/h (soit environ 90 € sur l’année en 2007). Le rendement est intéressant, de 4 à 9 W pour 1 W consommé selon le fabricant.

Ce chauffe-eau aérosolaire présente l’avantage de fonctionner toute l’année, la nuit comme le jour, quelle que soit la météo. Il peut être placé à l’est ou à l’ouest, contrairement aux panneaux solaires thermiques. La consommation du compresseur est beaucoup plus faible que celle de la résistance électrique d’un ballon courant, mais l’investissement de départ est plus de dix fois supérieur ! La rentabilité est donc à très long terme, mais, comme pour le chauffage solaire thermique, ce n’est pas le but premier.

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4- Bilan instructif pour conception à optimiser :

Après un hiver dans la maison, le bilan est très instructif. En termes de qualité de vie, c’est pour les Thomas un réel bonheur de vivre dans le silence et la nature environnante, de profiter de la présence du bois, de la qualité de la lumière et de l’air, tant à l’intérieur qu’à l’extérieur. « C’est un vrai changement de vie », dit Jean Philippe, élevé à la campagne et pour qui c’est un « retour aux sources, un ailleurs retrouvé ». Chez eux, ils se sentent dans une ambiance très apaisante.

Concernant l’aspect thermique en revanche, les prévisions se sont révélées plus optimistes que la réalité. L’hiver ayant connu de longues périodes de froid humide et sans soleil (cinq semaines), le système de ventilation à double flux renforcé fut nettement insuffisant pour chauffer le séjour – les chambres étant dotées de convecteurs électriques, elles n’ont pas eu ce problème. La température a atteint difficilement les 19 °C. Les surfaces vitrées, même performantes, sont quand même importantes (70 m²), et renforcent la sensation d’inconfort avec l’effet de paroi froide. Ils ont consommé 60 kWh/m²/an au lieu des 25 kWh/m² /an prévus, ce qui toutefois reste faible. Le système va donc être amélioré par l’installation d’un poêle à bois à haut rendement dans le séjour. Par ailleurs, il a fallu ajouter des pièges à sons dans les caissons de ventilation, trop bruyants.

Si c’était à refaire, avec l’expérience, Jean Philippe installerait les gaines de ventilation à l’intérieur, dans un coffrage, pour éviter les déperditions importantes liées à leur installation à l’extérieur. Mieux encore, avec un budget plus conséquent, il ajouterait à la ventilation double flux un plancher chauffant alimenté par une pompe à chaleur (il n’y a pas de réseau de gaz), car le chauffage par l’air est moins confortable. L’idéal serait aussi d’apporter un peu plus d’inertie au bâtiment par un mur en maçonnerie à la place de la cloison de l’entrée, face à la grande baie exposée sud-est, et d’ajouter une isolation supplémentaire de 30 mm au plancher pour homogénéiser et renforcer l’isolation au sol.

Quant à la technique des éléments préfabriqués en bois, si elle est très satisfaisante pour la rapidité et la précision de la mise en oeuvre, Jean Philippe choisirait aujourd’hui un système offrant plus de souplesse dans les dimensions et les portées des panneaux. Cette technique oblige aussi à une grande précision et nécessite donc beaucoup d’études en amont pour la conception, ce qui implique de ne pas changer de système constructif, ni même de fabricant, en cours de route. Désormais, il ne construit plus qu’en bois, mais il a parfois du mal à trouver des entreprises ayant le savoir-faire pour ce type de constructions, qui ne laisse pas de place à l’improvisation.

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