La maison solaire passive : une solution d’avenir

publié le 27/01/2022 | mis à jour le 21/06/2023 | par Julien Reynaud

Qu’est-ce qu’une maison solaire passive ?

Une maison solaire passive est une maison dont la structure, l’orientation et les matériaux de construction, entre autres, permettent en principe de se passer de chauffage l’hiver et de climatisation l’été. Comment ? En utilisant le rayonnement solaire pour emmagasiner de l’énergie thermique en hiver et en l’occultant l’été pour conserver un maximum de fraîcheur à l’intérieur du logement. Voilà pour la théorie.

On dit de ces maisons qu’elles sont « passives » car elles ne consomment pas ou peu d’énergie pour parvenir à maintenir une température ambiante confortable toute l’année. Ce type de logement utilise principalement de l’électricité pour l’éclairage et le fonctionnement des appareils électriques. L’empreinte écologique d’une maison passive est donc beaucoup plus faible que celle d’une maison conventionnelle. Elle est censée pouvoir obtenir un A haut la main au Diagnostic de performance énergétique (DPE).

L’impact environnemental du chauffage domestique étant l’un des principaux responsables du réchauffement climatique, les maisons solaires passives connaissent un regain d’intérêt depuis quelques décennies, un intérêt renforcé récemment par l’augmentation du coût de l’énergie. Pourtant, leur invention ne date pas d’hier. Les Romains, par exemple, expérimentaient déjà ce concept en construisant de leurs villas autour d’un patio central qui permettait de réguler la température été comme hiver.

Le label Passivhaus

La certification la plus reconnue pour déterminer si une maison est passive ou non est le label allemand Passivhaus. Pour qu’un logement puisse en bénéficier, il doit avoir des besoins annuels en chauffage inférieurs à 15 kWh ep/m². À titre de comparaison, une maison classique consomme en moyenne chaque année pour ce poste 110 kWh ep/m².

Notez que le label Passivhaus ne s’intéresse pas qu’à la performance thermique du bâti. Il est également très exigeant en ce qui concerne le choix des matériaux de construction, qui doivent par exemple être biosourcés, la dimension des vitrages, etc.

La norme Bâtiment Basse Consommation (BBC)

Il n’existe pas en France de label spécifique aux maisons passives qui serait l’équivalent du Passivhaus allemand. Néanmoins, depuis la RT 2005, la norme Bâtiment Basse Consommation (BBC), qui impose aux constructions neuves un seuil maximal de dépenses énergétiques, englobe les maisons solaires passives. Faute de mieux, c’est la norme qui se rapproche le plus des attendus d’une maison solaire passive.

Retrouvez ci-dessous les seuils correspondant à chaque évolution de la réglementation thermique :

• RT 2005 (en vigueur de septembre 2006 à décembre 2012) : jusqu’à 150 kWh ep/m²/an ;
• RT 2012 (en vigueur de janvier 2013 à décembre 2021) : jusqu’à 50 kWh ep/m²/an ;
• RT 2020 (en vigueur à partir de janvier 2022) : bilan énergétique neutre ou positif.

La réglementation française regroupe donc dans une même catégorie et sans distinction, les maisons solaires passives, les bâtiments basse consommation et les bâtiments à énergie positive (BEPOS).

Retrouvez dans le schéma ci-dessous les différents seuils de consommations annuelles en kWh ep/m²/an pour chaque tranche du diagnostic immobilier de performance énergétique et à quel type de logement elle correspond :

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Quels sont les avantages et les inconvénients d’une maison solaire passive ?

Très prisée dans les pays du nord de l’Europe et au Canada, une maison solaire passive présente de nombreux avantages, en termes d’économies d’énergie notamment. Ses inconvénients sont plutôt à aller chercher du côté des contraintes architecturales liées à sa construction et qui n’en font pas un type logement adapté à toutes les situations.

Les avantages d’une maison solaire passive

Confort thermique, longévité, économies d’énergie, etc. Retrouvez ci-dessous les principaux points positifs d’une maison solaire passive :

• d’importantes économies d’énergie : c’est la raison d’être d’une maison solaire passive qui, dans le pire des cas, consomme 7 à 8 fois moins d’énergie qu’une maison classique pour se chauffer, des économies annuelles qui peut s’élever chaque année jusqu’à plusieurs centaines d’euros ;
• une empreinte carbone très raisonnable : d’un point de vue environnemental, une maison solaire passive ou bioclimatique apporte une excellente contribution à la lutte contre le réchauffement climatique en affichant de très faibles émissions carbonées, d’autant plus qu’elle est souvent construite en utilisant des matériaux biosourcés ;
• un système résistant et 100 % fiable : une maison solaire passive se chauffe simplement en laissant entrer les rayons du soleil par les fenêtres. Elle n’a pas besoin d’être équipée d’une chaudière, de radiateurs ou de canalisations, des installations toujours susceptibles de tomber en panne ou de provoquer des fuites d’eau ;
• une chaleur douce et homogène : grâce à sa grande inertie thermique, une maison passive solaire monte et redescend doucement en température en absorbant les variations brutales de la température extérieure. Par ailleurs, l’air intérieur étant chauffé sur toute la surface des fenêtres, il se répartit facilement dans le logement ;
• une valeur intéressante à la revente : avec le contexte de la hausse des prix de l’énergie et l’application dans le neuf d’une réglementation de plus en plus stricte en matière de performance thermique, la valeur et l’attractivité d’une maison solaire passive ont les meilleures chances de se maintenir dans le temps.

Les inconvénients d’une maison solaire passive

Coût de construction, conception délicate, difficulté d’implantation en zone urbaine, etc. Retrouvez ci-dessous les principaux points négatifs d’une maison solaire passive :

• emplacement contraignant : une maison solaire doit occuper un emplacement dégagé pour pouvoir capter l’énergie du soleil du matin au soir, ce qui est difficilement compatible avec certains terrains urbains ou forestiers. L’ombre créée par un bâtiment, un relief ou une végétation abondante peut s’avérer très problématique quand on compte sur les rayons du soleil pour se chauffer toute la journée ;
• des règles de construction assez rigides : une maison solaire passive peut difficilement se permettre certaines fantaisies architecturales. Sa forme compacte, l’absence de balcon ou d’ouverture en façade nord, peuvent en rebuter certains. Construire une maison solaire, c’est composer avec de nombreuses contraintes qui conditionnent nécessairement l’aménagement intérieur et extérieur du logement ;
• des problèmes de surchauffe : il peut s’avérer difficile de bien calibrer l’orientation de la maison, la surface des vitrages et la position des pare-soleil pour que la température intérieure reste idéale en toute saison. Même bien conçue, une maison solaire passive peut avoir tendance à surchauffer au printemps ou à l’automne lorsque les rayons du soleil ne sont plus assez verticaux pour être stoppés par les pare-soleil ;
• son coût de construction : une maison solaire passive nécessite une conception plus soignée, des matériaux de meilleure qualité, une main-d’œuvre plus qualifiée que pour une maison classique et des études préalables qui entraînent un surcoût, lequel mettra de nombreuses années à être éventuellement compensé par les économies d’énergie réalisées sur le chauffage.

Quelles grandes lignes doit suivre le plan de construction d’une maison solaire passive ?

Parvenir à construire un logement qui pourra se passer de chauffage et conserver une température confortable même en plein hiver semble relever du défi architectural. C’est pourtant tout à fait possible, sans pour autant dépenser des sommes exorbitantes. Il faut néanmoins veiller à respecter quelques prérequis incontournables.

La conception et le plan d’une maison solaire passive doivent permettre de répondre à deux grands enjeux fondamentaux :

• supprimer les pertes thermiques ;
• maximiser les apports thermiques du soleil.

Pour y parvenir, tout compte : l’orientation du bâtiment, la disposition des ouvertures, le choix des matériaux mais aussi l’aménagement intérieur ou extérieur. La plantation d’une haie de feuillus par exemple, qui protégera la maison du soleil l’été tout en laissant passer ses rayons l’hiver, peut faire perdre ou gagner de précieux degrés.

Si les techniques utilisées sont connues et éprouvées, la construction d’une maison solaire passive demeure néanmoins une affaire de professionnels aguerris.

L’orientation et l’emplacement du bâtiment

Dans une maison passive, qu’on appelle aussi bioclimatique, la principale (voire l’unique) source de chaleur provient des rayons du soleil. L’orientation de la construction est donc primordiale pour capter la plus grande partie du rayonnement l’hiver sans pour autant transformer l’habitation en four en été.

De manière générale, les pièces d’eau ou les pièces de service, avec peu de fenêtres, seront placées côté nord pour éviter les déperditions de chaleur. Inversement, les pièces à vivre, comme le salon ou la cuisine, seront placées côté sud pour profiter du soleil et emmagasiner de la chaleur pendant la journée. L’orientation au sud est également le meilleur moyen de se protéger du soleil l’été en facilitant la pose de pare-soleil.

L’emplacement de la construction doit également tenir compte des caractéristiques du terrain. Il faut par exemple éviter les zones d’ombre provoquées par un relief, un bâtiment ou des arbres qui pourraient priver le logement des rayons du soleil censés le réchauffer. Un emplacement dégagé est donc à privilégier, tout en veillant également à ne pas trop s’exposer aux vents dominants.

La disposition et la taille des portes et des fenêtres

La disposition et la taille des ouvertures, portes et fenêtres, sont très importantes dans une maison solaire passive car ce sont les vitrages qui captent et concentrent la chaleur du soleil à l’intérieur en servant de radiateurs en quelque sorte. Mais attention les ouvertures sont également responsables de l’essentiel des déperditions de chaleur.

Les grandes baies vitrées placées au nord sont à proscrire absolument. Seules les fenêtres disposées côté sud peuvent espérer conserver un bilan énergétique positif (le rapport entre les gains et les déperditions de chaleur) en plein hiver. On estime généralement que la surface des vitrages orientés au sud doit représenter au moins 50 % de la surface totale des vitrages pour qu’ils puissent correctement jouer leur rôle.

Pour le verre, on privilégiera le double, voire le triple vitrage, éventuellement rempli d’un gaz neutre comme l’argon pour améliorer ses propriétés isolantes. Pour autant, il faut veiller à ne pas choisir un vitrage avec une trop faible émissivité côté sud pour permettre aux fenêtres de jouer correctement leur rôle de capteur thermique. En effet, plus un verre est épais mieux il conserve la chaleur mais moins il la laisse entrer.

Tout est une question d’équilibre.

Inclinaison du toit, volets et masques solaires

Une maison solaire passive doit être conçue de manière à pouvoir s’adapter à la course du soleil. Il faut réussir à la fois à en tirer profit ou à s’en prémunir en fonction de la saison et des besoins énergétiques du foyer, et ce n’est pas toujours simple.

À ce titre, l’inclinaison du toit est déterminante pour réussir à réguler les apports thermiques du soleil en fonction de la saison. On l’inclinera fortement côté Sud afin qu’il capte les rayons horizontaux du soleil hivernal et qu’il échappe aux rayons plus verticaux du soleil estival. La pose de masques architecturaux ou de pare-soleil en façade sud, qui laissent passer les rayons du soleil l’hiver et les obstruent l’été peut également s’avérer très utile.

Si la construction est soumise à un climat de type continental avec d’importants écarts de température entre l’été et l’hiver, la pose de volets aux fenêtres peut également être d’un grand secours afin d’éviter d’importantes déperditions de chaleur en plein hiver ou au contraire se protéger des rayons du soleil l’été et ainsi conserver un maximum de fraîcheur à l’intérieur du logement pendant un épisode caniculaire.

La compacité

Plus une habitation est compacte, plus elle s’isole efficacement et plus elle évite les déperditions de chaleur trop importantes. La plupart des maisons solaires passives forment ainsi un grand rectangle au sein duquel les différentes pièces s’organisent sur un seul et même niveau de préférence. Cette structure cubique, qui évitera tout balcon ou proéminence susceptible de créer un pont thermique, présente l’immense avantage de pouvoir être facilement isolée à la fois depuis l’intérieur et depuis l’extérieur.

La masse thermique

Pour bénéficier d’une bonne inertie, une maison passive doit intégrer à sa construction une masse thermique. Composée de matériaux lourds (brique ou béton par exemple) capables de « stocker » de la chaleur, elle joue le rôle de régulateur thermique en accumulant de la chaleur en journée et en la restituant la nuit. L’été, le processus inverse permet de restituer lentement jusqu’au soir la fraîcheur accumulée pendant la nuit.

Les murs ou le sol de la maison font souvent office de masse thermique. Leur capacité à retenir la chaleur dépend de la chaleur spécifique volumétrique du matériau utilisé, mesurée en kJ/m³. Plus elle est importante, plus le matériau est capable d’accumuler de la chaleur. Retrouvez dans le tableau ci-dessous la chaleur spécifique volumétrique des principaux matériaux utilisés pour la construction d’une maison passive :

Notez que si un mur est utilisé comme masse thermique, son revêtement extérieur sera de préférence foncé pour lui permettre de mieux absorber le rayonnement solaire.

L’isolation thermique

Pour parvenir à conserver suffisamment de chaleur afin de se passer d’un système de chauffage, une maison solaire doit bénéficier d’une enveloppe isolante la plus étanche possible. Cette isolation, qui peut se faire par l’intérieur, par l’extérieur ou des deux côtés à la fois doit être doublée d’un pare-air extérieur et d’un pare-vapeur intérieur pour éviter le renouvellement d’air et les déperditions de chaleur.

L’isolation doit être réalisée en utilisant un matériau présentant une bonne résistance thermique et évitant la circulation de l’air comme la laine de roche, la ouate de cellulose ou d’autres isolants d’origine végétale (laine de bois, laine de chanvre, etc.) ou animale (laine de mouton). Elle doit s’appliquer aux sols, aux murs mais aussi à la toiture qui représente jusqu’à plus de 30 % des déperditions de chaleur d’un bâtiment.

On estime généralement que l’isolation d’une maison passive doit être quasiment doublée sur toutes les surfaces par rapport à une maison classique.

La ventilation d’une maison passive

Une maison solaire passive est censée être la plus étanche possible pour éviter les déperditions de chaleur et empêcher les échanges d’air avec l’extérieur. Elle doit donc impérativement être équipée d’un système de ventilation performant pour pouvoir renouveler l’air intérieur sans le refroidir. Les bouches d’aération ou les VMC à simple flux sont donc à proscrire car elles favorisent les échanges thermiques avec l’extérieur.

La VMC double flux est sans doute l’un des meilleurs systèmes pour ventiler une maison solaire passive dans la mesure où elle évite les échanges d’air direct avec l’extérieur. Équipée d’un échangeur thermique, elle éjecte l’air vicié vers l’extérieur qui réchauffe sur son passage l’air sain provenant de l’extérieur. Autre avantage, une VMC double flux est réversible et permet de conserver un air intérieur frais et sain l’été.

Comment faire la rénovation d’une maison existante en maison solaire passive ?

Compte tenu des exigences d’une maison solaire passive, il est très difficile, voire impossible, de transformer un bâtiment existant en bâtiment passif si ce dernier ne respecte pas déjà certains critères de base, comme l’existence d’une façade principale orientée plein sud ou l’absence de pont thermique (balcon, chien-assis, etc.).

À défaut de rendre votre maison réellement passive, vous pouvez réaliser des travaux pour améliorer ses performances thermiques et réduire vos besoins en chauffage. Pour répondre aux contraintes d’un projet de rénovation, la certification EnerPHit, qui labellise les projets de rénovation en passif, offre un cadre plus souple que le label Passivhaus ou que les seuils prévus par la RT 2020, en autorisant des consommations de chauffage allant jusqu’à 25 kWh/m²/an.

Avant de vous lancer dans des travaux de rénovation pour transformer votre logement en maison solaire passive en vue d’obtenir cette certification, vous devrez au préalable réaliser une étude thermique et un bilan énergétique qui vous donnera des indications précieuses sur leur faisabilité. Vous devrez ensuite très certainement mettre en œuvre de nombreuses et coûteuses améliorations, à savoir :

• renforcement de l’isolation, de préférence par l’intérieur et par l’extérieur, comprenant la pose de pare-air et de pare-vapeur ;
• remplacement des vitrages simples par des doubles, voire des triples vitrages ;
• installation d’un VMC double flux ou d’une VMI ;
• remplacement du système de chauffage par un système d’appoint peu énergivore ;
• etc.

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Combien coûte la construction d’une maison solaire passive ?

Le coût d’une maison solaire passive dépend des spécificités de chaque projet et des contraintes liés aux conditions climatiques. L’isolation d’une maison passive construite à Menton n’aura bien évidemment pas la même épaisseur ni le même coût que celle d’une maison passive construite à Roubaix. Là où une VMC suffira pour ventiler la maison, ailleurs l’installation d’un puits canadien sera indispensable, etc. Il est donc impossible de fixer un prix de construction de base au m².

D’une manière générale, la construction d’une maison solaire passive est plus onéreuse que celle d’une maison classique. Il y a plusieurs raisons assez évidentes à cela, à savoir :

• le coût élevé des matériaux de construction qui doivent afficher d’excellentes propriétés thermiques ;
• le surcoût lié à la pose de double ou de triple vitrage ;
• l’installation indispensable d’un système de ventilation performant ;
• l’emploi d’une main-d’œuvre formée et qualifiée ;
• etc.

Si, en moyenne, le prix de construction d’une maison neuve suivant la réglementation thermique 2012 (RT2012) oscille entre 1 200 et 1 600 € selon les analystes, on estime qu’il faut parfois compter jusqu’au double pour une maison solaire passive. On observe en règle générale un surcoût de 20 % à 25 % par rapport à une maison classique. Ce type d’habitation, même s’il permet de réaliser d’importantes économies d’énergie, reste donc relativement coûteux et nécessite d’être bien accompagné dans son projet.

À titre indicatif, comptez entre 300 000 et 450 000 euros pour la construction d’une maison solaire passive de 150 mètres carrés.

De quelles aides peut bénéficier la construction d’une maison solaire passive ?

Pour compenser son coût relativement élevé, des dispositifs d’aide mis en place par les pouvoirs publics peuvent être utilisés pour la construction de maisons solaires passives ou de maisons à basse consommation, à savoir :

• le prêt à taux zéro, ou PTZ : ce prêt sans intérêt est accordé par votre banque et garanti par l’État pour financer la construction d’une résidence principale. Il doit compléter un premier prêt classique. Pour en bénéficier, vos ressources ne doivent pas dépasser un montant maximum et votre terrain doit être situé dans une zone éligible ;
• l’exonération de taxe foncière : toute maison neuve est exonérée de taxe foncière pendant les 2 ans qui suivent la fin de sa construction. Notez que si vous construisez une maison solaire passive qui respecte les normes BBC, cette exonération foncière peut être prolongée de quelques années si vous en faites la demande à votre commune ou à l’EPCI (Établissement public de coopération) concerné ;
• les aides des collectivités locales : certaines collectivités locales (communes, intercommunalités, départements ou régions) accordent des aides spécifiques ou des subventions pour encourager la construction de maisons passives sur leur territoire. N’hésitez pas à vous renseigner en mairie pour savoir si de telles aides peuvent concerner la réalisation de votre projet.

Malgré l’existence de ces dispositifs qui peuvent s’appliquer à la construction d’une maison passive, on peut regretter qu’aucune aide n’ait été spécifiquement prévue pour encourager le recours à ce type de logement qui offre pourtant une réponse particulièrement adaptée aux enjeux de la transition énergétique, le chauffage représentant en moyenne plus de 70 % des émissions de CO₂ d’un logement.

Quelles économies une maison solaire passive permet-elle de réaliser ?

D’un point de vue strictement comptable, il est difficile de déterminer au bout de combien de temps les économies réalisées par une maison solaire passive sont supérieures au surcoût que représente sa construction par rapport à celle d’une maison traditionnelle. Tentons toutefois un petit calcul pour se faire une idée de la question.

• Si on estime qu’une maison solaire passive consomme au maximum 15 kWh par m² et par an pour se chauffer, au prix actuel de l’électricité, pour une maison de 100 m², on obtient un budget chauffage annuel maximal de 233,70 euros TTC.
• Si on fait le même calcul pour une maison traditionnelle en prenant la valeur moyenne qui est en France de 110 kWh par m² et par an, on obtient pour la même surface un budget chauffage annuel de 1 713,80 euros TTC.

Pour une surface de 100 m², une maison passive solaire permet donc d’économiser environ 1 500 euros de chauffage par an, voire davantage, un chiffre qu’il faut bien sûr pondérer en fonction de la situation géographique du logement. En tout état de cause, il faut donc compter de 20 à 30 ans pour amortir le surcoût de construction.

Notez toutefois que certains bénéfices d’une maison solaire passive, comme l’absence de courant d’air ou de condensation et globalement tout ce qui touche au confort intérieur et procure du bien-être aux occupants, sont difficilement chiffrables en monnaies sonnantes et trébuchantes. Ils sont pourtant bien réels !

Quelle offre d’électricité pour une maison solaire passive ?

Si elle consomme peu d’énergie, une maison solaire passive doit néanmoins être raccordée au réseau d’électricité pour l’éclairage ou pour alimenter un chauffage d’appoint quand le soleil peine à maintenir une température confortable en plein hiver.

La consommation totale en kWh, qui correspond à la part variable de la facture d’électricité, n’étant a priori pas très importante dans une maison solaire passive, on privilégiera plutôt pour son approvisionnement en électricité une offre affichant un tarif de l’abonnement le moins élevé possible pour réduire le montant total des factures.

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