Nous sommes bien installés dans la maison, et nous avons un peu de temps pour écrire un article plutôt long. Dans la même veine que Comment être 100% autonome en eau, nous vous expliquons comment vivre sans chauffage central dans sa maison, et n’avoir ni froid en hiver, ni chaud en été. Tout un programme !

Il y a 4 points à considérer, et ce sera le plan de ce carnet de bord :

1. chauffer passivement ;
2. isoler sa maison ;
3. renouveler l’air dans sa maison ;
4. produire de l’eau chaude.

C’est parti. Nous allons essayer d’être bref bien que ce soit un sujet très compliqué. Nous allons survoler le sujet. N’hésitez pas à poser des questions en commentaires pour plus de précisions !

Pour les mots-clés, nous allons parler d’échangeurs air-sol, air-air et air-eau.

Chauffer passivement

C’est rapide et il n’y a pas grand chose à dire sur le sujet tellement c’est simple. La maison est chauffée passivement par le soleil. C’est ça notre chauffage : le soleil. La serre intégrée à la maison plein Sud, qui est placée devant l’espace de vie entièrement ouvert, entourés de grandes vitres, comme toutes les pièces.

Voilà.

Mais chauffer avec le soleil est efficace si et seulement si la maison est capable de conserver cette chaleur.

Isoler sa maison efficacement

Ça peut paraître simpliste mais c’est pourtant la base. Imaginons une maison qui a atteint sa température de confort, alors idéalement elle doit y rester plusieurs jours, c’est à dire qu’il faut qu’elle conserve son énergie (exprimée sous forme de chaleur). La paille est un excellent isolant que nous utilisons pour les murs, auquel nous avons ajouté une couche extérieure de fibre de bois. Quant au toit, il est isolé avec de la laine de bois et de la fibre de bois. Enfin, le radier est isolé par du verre cellulaire, et le sol de la maison est en bois (parquet). Voyons si ça fonctionne !

Isoler correctement une maison est digne de travaux de recherche. Si en plus vous ajoutez la composante écologique, ça devient un réel casse-tête. Mais heureusement, la paille et le bois nous mâchent bien le travail !

L’unité utilisée pour exprimer l’isolation d’une maison est le W·m⁻²·K⁻¹, c’est le coefficient de transfert thermique. Bien sûr, toutes les surfaces ne calculent pas ce coefficient de la même façon : les murs, le sol, le toit, les différentes parties des fenêtres, les portes… La variable représentant ce coefficient est majoritairement appelée U. Voici les valeurs de U pour notre maison :

• U_murs = 0.11 ;
• U_toit = 0.13 ;
• U_sol = 0.11.

Ça ne vous parle probablement pas (et c’est normal, c’était notre cas avant !), mais sachez que ce sont des valeurs exceptionnelles pour un bâtiment.

Une autre façon —plus simple— d’aborder l’isolation d’un bâtiment est à travers ses besoins énergétiques, avec l’unité kWh/m²·an. C’est à dire qu’il faut apporter une certaine quantité d’énergie (kWh) pour une certaine surface (ici, mètre carré) pendant une certaine durée (ici une année) pour conserver la même température dans la maison.

• Besoin énergétique global de notre maison : 14 kWh/m²·an

Pour vous donner un ordre de comparaison, les labels Minergie, Minergie-P et Minergie-A (qui sont les plus exigeants en Suisse) demandent d’atteindre 35 kWh/m²·an.

Arrêtons les unités un peu bizarres un moment pour se concentrer sur le principal. Les besoins en énergie de notre maison sont 2.5 inférieur aux labels Minergie. Ce qui nous a permis de supprimer totalement le chauffage central de la maison. Pourquoi ? Parce que l’apport énergétique du soleil est suffisant pour chauffer la maison.

Bien isoler sa maison est un bon début. Il faut avoir des valeurs U les plus petites possibles. Mais il n’y a pas que ça. L’isolation permet de conserver la température dans la maison, mais pourtant, l’air doit y être renouvelée ! Et c’est une perte très importante d’énergie. Voyons comment nous avons solutionné ce problème.

Isoler, mais pas étanchéifier

Petite parenthèse pour clarifier les choses : il faut renouveler l’air dans une maison, c’est vital. Entre le CO₂ que nous produisons, certains produits toxique, les composés organiques volatils (COV), la fumée du tabac (pour les fumeurs) et tellement d’autres sources de produits nocifs, c’est autant de danger pour notre santé. Nous avons essayé au maximum de n’utiliser que des produits saints et naturels sans aucun COV etc., mais ce n’est pas toujours possible et ça ne résout pas tous les problèmes, notamment celui du CO₂.

Nous vous conseillons vivement la lecture de Polluants de l’habitat, en particulier Les polluants et leurs sources, où il est question de formaldéhyde, de COV, d’amiante, de pentachlorophénol, de composants d’huile de goudron, de moisissures, de bactéries, d’acariens, de NO_x etc. Ainsi que Polluants de l’air ambiant : effets sur la santé et Polluants d’intérieur et problèmes de santé. C’est édifiant à bien des égards, et ça permet de réaliser l’importance d’une ventilation dans la maison, ainsi que l’usage de produits naturels et non-toxiques.

Renouveler l’air dans sa maison à faible besoin énergétique

Nous avons installé une ventilation double-flux. Une ventilation a deux modes opératoires :

1. elle extrait de l’air : l’air va de dedans à dehors ;
2. elle pulse de l’air : l’air va de dehors à dedans.

Ventilation double-flux, alias l’échangeur air-air

Une ventilation double-flux fait les deux : elle extrait et pulse de l’air. Et comme avec toutes les ventilations, le problème à résoudre est le suivant : l’air extrait est idéalement à 21°C, mais l’air pulsé peut voir sa température variée de -20°C à +38°C par exemple. S’il fait froid dehors, nous allons refroidir la maison, et rappelons nous que nous n’avons pas de chauffage central ! À l’inverse, s’il fait chaud dehors, nous ne voulons pas réchauffer la maison non plus, nous n’avons pas de climatisation !

Heureusement, une ventilation double-flux a un échangeur air-air qui permet de transférer les calories de l’air extrait dans l’air pulsé, ou inversement. Le nom précis est récupérateur de chaleur sur air vicié.

Cette conception offre deux avantages importants.

1. Le premier est que la courbe des températures de l’air pulsé (qui vient de l’extérieur) est lissée : s’il fait 0°C dehors et 21°C dans la maison, un échangeur avec un rendement de 90% permettra d’avoir un air pulsé à 18.9°C. C’est pas mal du tout !
2. Le deuxième est que le bâtiment n’a qu’un seul point d’entrée pour l’air !

Et ce dernier point précisément, permet d’aller plus loin.

Puit climatique, alias l’échangeur air-sol

Imagineons qu’il fasse -15°C dehors, alors l’échangeur air-air de la ventilation double-flux avec son rendement de 90% offrira de l’air pulsé à 3.9°C. C’est peu. Il faudrait soit chauffer d’avantage l’air, avec un chauffage central par exemple, soit… préchauffer l’air avant son arrivée dans l’échangeur air-air ? C’est une idée !

Nous avons décidé d’installer un puit climatique autour de la maison. Aussi appelé puit provencal ou puit canadien, un puit climatique est un échangeur air-sol. L’idée est d’échanger des caloris avec le sol. Nous avons une version très basique d’un puit climatique. En effet, l’air extérieur passe dans un conduit enterré, et entre dans la maison (toujours sous le niveau du sol) par l’échangeur air-air de la ventilation double-flux.

L’efficacité d’un puit climatique dépend majoritairement des paramètres suivants : la longueur et la profondeur du conduit.

• Plus le conduit s’approche d’une profondeur de 2m, plus la température du sol sera constante et sera autour de 18-26°C.
• Plus le conduit est long, plus l’échange de caloris sera efficace.

Notre installation est plus simple. Le terrassement est très onéreux par ici. Le conduit est par conséquent placé à 80cm sous terre, pour rester hors-gel. Il longe la maison à partir de la face Est, pour arriver au Nord. Longer la maison évite les mouvements de terrain, et la creuse était déjà faite pour installer la maison, donc l’installation du puit climatique n’a quasiment rien couté !

Quels sont les résultats ?

Il serait plus pertinent d’attendre une année complète pour avoir des résultats solides, mais nous avons d’ores et déjà connu un changement de saison, et nous avons quelques chiffres à offrir. Prenons deux journées types, une mi-février et une autre mi-avril. Nous allons observer les données suivantes :

• température extérieure, c’est la température en dehors de la maison, brute ;
• température après échangeur air-sol, c’est à dire la température de l’air une fois passé dans le puit climatique, avant de rentrer dans la ventilation double-flux ;
• température après échangeur air-air, c’est à dire la température de l’air qui va être pulsé dans la maison ;
• température de l’air extrait, c’est à dire la température de l’air qui va sortir de la maison, avant son passage dans la ventilation double-flux ;
• température de l’air déchargé, c’est à dire la température de l’air extrait après échangeur air-air, c’est l’air qui sort de la maison.

Temp. extérieure	Temp. après échangeur air-sol	Temp. après échangeur air-air	Temp. de l’air extrait	Temp. de l’air déchargé
-2°C	6.4°C	19.8°C	21.2°C	13.8°C
5°C	13.0°C	20.0°C	22.4°C	12.8°C

Que devons-nous comprendre ?

Lorsqu’il faisait -2°C dehors, le puit climatique a apporté 8.4°C à l’air. Lorsqu’il faisait 5°C dehors, le puit climatique a apporté 8°C. C’est énorme, et c’est surtout gratuit en énergie. Rappelons que c’est un système passif !

Maintenant que les pics de températures extérieures sont lissés, l’échangeur air-air n’a pas besoin de fonctionner à plein rendement pour extraire les calories et fournir un air autour de 20°C, qui est la température souhaitée dans la maison. Soulager l’échangeur air-air offre une économie d’énergie importante, et évite aussi des pannes précoses !

Nous remarquons que l’air extrait est de 21.2°C et 22.4°C, alors que la température souhaitée est de 20°C. Pourquoi une telle différence ? Parce que l’air chaud monte, et que l’air est extrait par le plafond chez nous. Et aussi que la maison est chauffée passivement par le soleil, donc la serre et les vitres chauffent l’air en continue.

Enfin, l’air qui sort de la maison est autour de 13.5°C. Dans le cas d’une ventilation simple, ce serait 21°C. Au delà de la perte d’énergie que ça représente, ça aggrave aussi l’empreinte du bâtiment sur son environnement et son écosystème. Inutile de chauffer l’extérieur pour rien.

Chauffages d’appoints : la serre et le bois

Si le puit climatique permet de gagner autour de 8-9°C, et que la ventilation double-flux offre un rendement de 90%, ça n’est pas suffisant s’il fait -15°C dehors ! Ça permettrait théoriquement d’atteindre 12.4°C. Dans un tel contexte, le mieux est de simplement couper la ventilation. C’est en général le temps d’une nuit seulement, ensuite la journée, avec le soleil, la maison est chauffée passivement, et la serre aide à gagner les degrés manquants. En effet, la serre grimpe vite en température. En février, avec -5°C en extérieure, nous avons mesuré 20°C à l’intérieur, parfois même 25°C. Il nous suffit alors d’ouvrir la porte entre la serre et l’espace de vie pour que la serre chauffe la maison ! C’est notre premier « chauffage d’appoint ». Encore une fois, c’est un chauffage passive.

Mais si une telle température négative s’installe sur la durée, et que le soleil n’est pas au rendez-vous, comment faire ? Il faut un autre (tout tout) petit chauffage d’appoint. Et c’est là que nous avons introduit un poêle à bois (que nous appelons aussi cuisinière à bois). Sa puissance est de 4kW, ce qui est vraiment (très) peu pour un poêle !

Ce poêle à bois joue trois rôles :

1. il réchauffe lorsqu’il fait froid trop longtemps ;
2. il permet de cuisiner quand l’électricité vient à manquer (c’est une alternative aux plaques à induction qui sont un consommateur important d’électricité) ;
3. il chauffe l’eau chaude sanitaire.

Ce petit poêle à bois est très pratique donc. Il permet de combler deux manques d’énergies : électrique et chaleur. Le bois se stocke sur de très longues durées sans problème. C’est notre bouée de secours.

Produire de l’eau chaude, alias l’échangeur air-eau

L’isolation, le puit climatique, la ventilation double-flux, la serre, le poêle à bois pour cuisiner… sont tous des éléments qui sont imbriqués ensemble et fonctionnent en concert. Mais ça n’est pas tout ! La ventilation double-flux est également couplée à la production d’eau chaude sanitaire.

En effet, la ventilation double-flux a un échangeur air-air pour l’air extrait et pulsé. Mais il y a souvent encore des calories dans l’air extrait. Vient alors un échangeur air-eau, pour chauffer l’eau chaude sanitaire. Et s’il reste encore des calories dans l’air, il refera un petit tour dans l’échangeur air-air, avant d’être rejeté dehors.

Notre eau chaude sanitaire est donc principalement chauffée par l’échangeur air-eau de la ventilation. Notre eau chaude sanitaire est en fait chauffée par l’air… !

Un système complémentaire permet de chauffer l’eau chaude sanitaire par une résistance électrique, ce qui permet de rapidement monter en température. Et nous avons aussi parlé du poêle à bois : l’air chauffée par le poêle à bois arrive directement dans l’échangeur air-air de la ventilation double-flux, et le trop plein de calories sera extrait dans l’échangeur air-eau.

Les appareils

Il est légitime d’imaginer que cette installation fasse intervenir beaucoup d’appareils, tous très volumineux, et gourmands en énergie. Ça paraît compliqué aussi. Il n’en est rien ! C’est justement en combinant, en imbriquant, en mutualisant, que l’efficacité émerge. Nous avons deux appareils :

• Nilan Compact P XL, qui est notre ventilation/échangeur air-air/échangeur air-eau/boiler ;
• Tiba Fuego, qui est notre cuisinière/chauffage d’appoint/source de chauffage pour l’eau chaude sanitaire.

Nous rappelons que l’échangeur air-sol (puit climatique) et la serre sont passifs. Ils ne demandent aucune énergie pour fonctionner.

Nous mettons la description du Nilan Compact P XL ici pour mémoire, mais aussi parce qu’elle apporte des informations supplémentaires :

Compact P XL est une solution de climat intérieur complète à haut rendement énergétique, conçue pour tous les types de maisons à basse consomation énergétique, les pavillons, les appartements et les petits locaux tertiaires nécessitant une production d’ECS et une capacité de ventilation allant jusqu’à 430 m³/h. Ballon d’eau chaude 180 L. Double émaillage pour une longue durée de vie.

Compact P XL récupère l’énergie de l’air extrait à l’aide d’un échangeur à contrecourant hautement performant. L’énergie résiduelle qui n’est pas exploitée par l’échangeur est récupérée par la pompe à chaleur pour la production d’eau chaude sanitaire et le chauffage de l’air soufflé.

La pompe à chaleur étant dotée d’un circuit de refroidissement réversible, l’appareil est en mesure de rafraîchir l’air soufflé en été (de environ de 10 °C). Vu la volumétrie, la fonction de rafraîchissement ne fait pas office de fonction de climatisation: l’air soufflé est simplement rafraîchi, ce qui garantit un climat intérieur plus agréable qu’avec un appareil de ventilation ordinaire sans pompe à chaleur.

Le Nilan Compact P XL couplé au puit climatique fait des merveilles, et nous ne regrettons pas du tout cet appareil ! L’interface, la configuration, la documentation, tout est très clair et limpide. Le Tiba Fuego est aussi un bon produit : il est petit, discret et offre surtout une combustion impressionnante.

La lectrice ou le lecteur attentif pourrait être surpris de la capacité du boiler : 180L pour une famille de 4 personnes, ça peut sembler peu, surtout dans un contexte de rationnalisation de l’énergie (le souhait n’est pas de chauffer l’eau rapidement avec une résistance électrique). Ce serait oublier que par ailleurs, nous réduisons notre besoin en eau chaude de 30% grâce à un récupérateur de chaleur. Sachant ceci, 180L s’avère être largement suffisant.

Conclusion

Nous vivons actuellement dans une maison sans chauffage central ! L’isolation apportée par la paille et le bois est exceptionnelle. C’est toujours très surprenant d’avoir -5°C dehors, avec un vent soutenu, de rentrer dans la maison, et de retrouver ses 21°C. Ça en a étonné plus d’un !

Le système complet de ventilation : puit climatique, double-flux, échangeur air-air et serre, fonctionne vraiment très bien. Les calculs le montraient, les mesures le prouvent ! La maison est chauffée passivement, par le soleil. La ventilation renouvelle l’air en réduisant les pertes de chaleur à son minimum. Le puit climatique soulage la ventilation en réduisant l’écart de température avec l’extérieur, toujours passivement. C’est remarquable.

Le poêle à bois permet de cuisiner en cas de manque d’électricité, ou de chauffer la maison s’il fait un peu cru (18°C et sans soleil par exemple), ou pour chauffer l’eau chaude sanitaire en cas de manque d’électricité également, est une bonne idée qui fonctionne. Nous l’allumons plus par soucis d’économie d’électricité (ce qui est normal et attendu) que par manque de chaleur. Le bois se stocke facilement à l’entrée de la maison.

Nous espérons que cet article était clair pour vous. N’hésitez pas à poser vos questions dans la section commentaire.