Lors de ce rapport, nous avons retranscrit, le résultat d’un travail de plusieurs semaines,

commun entre les étudiants de premières années et de deuxièmes années portant sur l’étude
d’un chantier en construction.

Nous nous sommes dirigés vers la construction d’un bâtiment neuf, c’est en effet le domaine
qui nous intéresserait ; et qui semblait représenter un vaste choix d’études autant pour les
premières années que pour les deuxièmes. L’objectif était de donner une première approche
d’un chantier de construction de gros œuvre pour les premières années mais aussi de pouvoir
travailler sur les performances thermiques des bâtiments et donc de pouvoir contacter un
bureau d’études. Nous nous sommes donc dirigés sur le chantier AURORA au canal de Rompsay
à La Rochelle qui est un chantier de construction neuve de logements collectifs.
L'accord du conducteur de travaux et du chef de chantier Boris LAVAUD, a permis aux
premières années de réaliser plusieurs visites et étudier l'avancement du chantier. Le contact
avec la maitrise d’œuvre a permis aux deuxièmes années d’avoir le rapport thermique du
bâtiment et ainsi réaliser une étude thermique.
Dans un premier temps, nous présenterons une description détaillée du chantier. Puis
un compte-rendu de l’évolution de celui-ci, ensuite nous parlerons de notre point technique,
à savoir la construction des balcons. Enfin, nous aborderons l’étude technique des deuxièmes
années, sur les déperditions thermiques d’un appartement, ses performances énergétiques,
et une optimisation des matériaux et installations initialement prévues.
Étude technique 2ème année

Présentation :
Lors de cette étude nous allons voir différentes solutions pour améliorer les performances
énergétiques de notre bâtiment. Nous nous sommes intéressés à un appartement en
particulier : l’appartement 005 du bâtiment E au réez de chaussée, c’est un T3 de 82,35 m²
avec des murs en bétons et parpaings. Dans un premier temps, nous allons déterminer toutes
les déperditions thermiques de l’appartement afin d’estimer par la suite les besoins en
chauffages nécessaires.
Ensuite, notre démarche s’appuies sur deux études ; nous verrons d’abord le type d’isolation
choisi et les différentes solutions alternatives censées être plus écologique. Pour ce faire, on
s’appuiera sur une étude d’ACV avec la base INIES. Puis notre deuxième partie portera sur le
besoin en chauffage et ECS et cette fois encore les solutions alternatives d’installation
envisageable.

I) Les déperditions thermiques de l'appartement

Avant de commencer notre étude nous avons réunies les données nécessaires lié à
l’environnement du projet ; puis nous avons relevé les dimensions de l’appartement afin de
déterminer la surface déperditive qui correspond à la surface intérieure des murs, fenêtre,
plancher et plafond.

Figure 1 données de base du projet

Le but étant de déterminer chaque déperdition éventuelle de tous l’'appartement, pour cela,
on étudiera les déperditions par les parois opaques (murs et plancher), des parois vitrées ; mais
aussi celle des ponts thermiques. On calculera aussi les pertes de chaleur dues au
renouvellement d’air de la VMC simple flux et aux infiltrations.

a) Les déperditions par les parois opaques

L’appartement étudié est le T3 du bâtiment E (005) situé au rez-de-chaussée. Pour étudier ses
déperditions, nous nous sommes référés au rapport effectué par FT2E, nous avons repéré et
répertorié les coefficients thermiques des différentes parois, en effet chaque paroi a diverses
compositions (briques, béton...). Il fallait donc repérer la bonne paroi et trouver les U
correspondant.

Figure 2 Plan de l'appartement et nomenclature des murs

Nous avons donc calculé les déperditions totales par les parois opaques suivant les surfaces du
T3. (Voir annexe 1).
Nous avons conservé les coefficient b indiqués par le bureau d’études.
Les déperditions par le plancher haut ne sont pas prises en compte, en effet il sépare
un autre local chauffé (appartement), on retrouve donc une homogénéisation de la chaleur ;
le calcul des pertes n’aura pas de sens.
Détail d’une ligne de calcul :
𝐻(𝑊/𝐾) = 𝑆(𝑚2 ) ⋅ 𝑈𝑒/𝑈𝑝(𝑊/𝑚2 . 𝐾) ⋅ 𝑏

On obtient les déperditions totales des parois opaques : 𝐻𝑡𝑜𝑡 = ∑ 𝐻𝑖 = 39,8 W/K

b) Déperdition par les parois vitrées

Nous avons repéré le type de fenêtre ainsi que leur coefficient de transmissions thermiques
sur les nomenclatures. (Voir annexe 2). Puis on calcul les déperditions de chaque fenêtre (voir
annexe 3).

On obtient les déperditions totales des parois vitrés : 𝐻𝑡𝑜𝑡 = ∑ 𝐻𝑖 = 15.12 W/K

c) Déperditions par les ponts thermiques

Nous avons mesuré chaque liaison susceptible d’être un pont thermique, c’est à dire entre
chaque plancher haut et murs ; entre chaque plancher bas et murs mais aussi les liaisons avec
les appuis de fenêtres et les angles sortant. Nous avons ensuite repéré le coefficient de pont
thermique dans les annexes Thbat-RE2020. Puis nous avons calculé chaque déperdition (voir
annexe 7).
Pour le plancher, La résistance thermique de l’isolant sous chappe étant environ de
4(m².K/W), par extrapolation, on trouve Ψ=0.05 W/m.K. (voir annexe 4).

Dans les CCTP, nous avons relevé que l’isolant derrière la pièce d’appui de fenêtre est de
4cm.On a donc Ψ=0.06 W/m.K pour les seuils de fenêtres. (Voir annexe 5).

N’ayant pas d’information sur la résistance de la planelle, le récapitulatif de l’étude

thermique indiquait que la valeur du coefficient était Ψ<=.06 W/m.K. Nous avons préféré
choisir cette valeur pour les ponts thermiques de liaison avec les planchers intermédiaires.
(Voir annexe 6).
Pour les angles d’après l’annexe nous avons pris un coefficient de Ψ=0.02 W/m.K.

On obtient une déperdition totale des ponts thermiques :

𝐻𝑡𝑜𝑡 = ∑ 𝐻𝑖 = 25,16 W/K

d) Déperditions par renouvellement d’air de VMC simple flux

D’après les annexes nous avons déterminé le débit max et le débit minimum, sachant que
l’appartement est un T3 et possède 3 pièces principales avec deux salles de bains et un WC
séparé. Nous avons calculé le débit de ventilation moyen en considérant que la VMC
fonctionne 1/5 du temps au débit max et 4/5 au débit min. (voir annexe 8)

e) Déperditions par infiltration d’air

Le rapport technique nous indiquait que le débit d’infiltration sous 4 Pa était estimé à Q4=
1. On trouve alors le débit d’infiltration :
𝑄 inf = 𝑄4 ⋅ (𝑆𝑑𝑒𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑡𝑖𝑣𝑒 − 𝑆𝐷𝑃)
Puis les déperditions : 𝐻 = 0.34 ⋅ 𝑄 𝑖𝑛𝑓 = 66,42 W/K

Nous obtenons donc le bilan des déperditions thermiques de l’appartement total :

Figure 3 total des déperditions de l’appartement

 Figure 4 Diagramme de répartition des H

Nous remarquons que les pertes de chaleur de l’appartement s’effectuent

principalement par les infiltrations d’air dues à des défauts d’étanchéité de l’enveloppe. En
effet, le Q4 pris en compte est relativement élevé. Le but sera de limiter ces infiltrations à la
livraison du bâtiment. Les parois opaques présentent aussi beaucoup des déperditions. Ceci
dépend de la surface plus ou moins importantes des parois mais aussi de leurs compositions
et de leurs performances thermiques.
Cette conclusion fera l’objet d’une étude d’optimisation d’isolant censé être plus
performant thermiquement mais aussi écologiquement, afin de diminuer le Q4 et les
déperditions par les parois.

II) Amélioration de l’isolation des parois

En tenant compte des résultats des calculs de déperditions nous avons cherchés des axes
d’amélioration possible pour les murs de notre logement.

a) Analyse de l'Isolation Actuelle

Les murs les plus exposés au changement de température sont les murs donnant sur
l’extérieur. Ces murs, pour notre logement sont exclusivement en béton d’une épaisseur de 20
cm. L’isolation thermique choisie par le constructeur est un complexe d’isolation Knauf
polyplac phonik D d’épaisseur 100 +13. Ce panneau est constitué d’un isolant en pse, un pare-
vapeur, d’une plaque de BA13 et dispose d’une bonne isolation phonique dû à la proximité du
logement avec la rocade. Les murs exposés à l'extérieur, constitués de béton de 20 cm
d'épaisseur, sont isolés avec un complexe Knauf polyplac phonik D de 100 + 13 mm. Nous avons
utilisé le logiciel Ubakus pour reproduire le mur existant et comparé avec l'isolant KNAUF
XTherm Ultra 30 de 101 mm, obtenant un U total de 0,281 W/(m²K), satisfaisant les normes RT
2012.

Nous avons alors reproduit le mur existant sur le logiciel Ubakus pour avoir une base de
comparaison avec les autres isolants. Nous avons pour la suite de l’étude choisi l’isolant KNAUF
XTherm Ultra 30 101mm qui est l’isolant utilisé dans le complexe Polyplac admettant un λ de
0.031. (Voir annexe 10)

Nous obtenons un U total pour le mur de 0,281 W/(m²K), ce qui représente déjà une
bonne performance vis-à-vis de la RT 2012.

b) Identification des Améliorations Possibles

Par la suite nous avons décidé de mener des recherches sur 2 axes d’améliorations pour
notre mur en restant en ITI pour garder une fourchette de prix qui permet une comparaison
cohérente. Tout d’abord un isolant avec une grande performance et dont l’intérêt est de
pouvoir en réduire l’épaisseur pour gagner en espace intérieur et par la suite un isolant
biosourcé pour réduire l’impact carbone du bâtiment.

Isolant performant :

L’isolant que nous avons choisi est le polyuréthane car cet isolant présente de très
bonnes performances thermiques. Nous avons choisi celui de la marque Unilin de modèle
Utherm. Il se présente sous la forme de panneaux à emboiter avec des rainures.

Le plus grand avantage de cet isolant c’est qu’avec seulement 80 mm d’épaisseur

(contre 100 mm) on obtient un U de 0,253 W/(m²K). (Voir annexe 11)

Isolant biosourcé :

L’objectif étant de trouvé un isolant qui respecte la planète, notre choix s’est porté sur
la fibre de bois. Cet isolant est dans les meilleurs de sa catégorie au niveau thermique et
phonique. Nous avons donc choisi des panneaux de fibre de bois de la marque Isonat, modèle
FLEX 40.
 En contrepartie d’un bilan carbone plus léger, l’épaisseur doit être revue à la hausse et
passe de 100 mm à 145 mm (car il est disponible en 100, 120 et 145mm). Cela fait donc baisser
la surface du logement mais offre une meilleure conductivité thermique de 0,242 W/(m²K).
(Voir annexe 12)

c) Évaluation environnementale des Matériaux :

Après avoir choisi nos alternatives, nous avons pu étudier leurs impacts à l’aide de la base
de données INIES qui répertorie fiche de déclaration environnementale et sanitaire (FDES) de
la plupart des matériaux de construction. Nous avons alors répertorié les 4 impacts
environnementaux suivant pour chaque matériau :

• Le changement climatique (total) ;

• L’épuisement des ressources abiotiques (minéraux et métaux) ;

• L’utilisation totale des ressources d’Energie primaire non renouvelables ;
• Les déchets dangereux éliminés ;

Ces critères permettent d’évaluer l’impact environnemental du matériau, en effet il

concerne tout d’abord le réchauffement climatique global puis l’utilisation d’énergie non
renouvelable. Cela concerne principalement les étapes de production du produit. Nous
évaluerons aussi l’élimination des déchets dangereux.

La DVR choisie est de 50 ans, car c’est la durée de vie moyenne d’un bâtiment et également
des isolants que nous avons sélectionnés ici.

On remarque tout de suite que l’un impact de la solution de base n’est pas extrêmement
élevée. En comparaison, le polyuréthane pollue 3 fois plus. Ces résultats restent similaires pour
nos autres postes. La fibre de bois quant à elle affiche de bien meilleurs résultats. (Voir annexe
13)

Cela se confirme quand on regarde le diagramme radar, la solution de base ici en bleue
est assez bonne sauf dans l’épuisement des ressources abiotiques. Notre fibre de bois est
vraiment meilleure en tout point. Le seul point à améliorer étant l’IE3, nous nous sommes
demandé d’où venait cette énergie primaire et nous en sommes venus à la conclusion que la
fibre de bois après ses 50 ans de DVR pourra être réutilisés comme combustible est donc libéré
cette énergie primaire. Son bilan pourra donc être excellent comparé à celui de nos deux autres
isolations.

Tableau 1 Diagramme radar de EI

d) Calcul des Économies d'Énergie Potentielles :

Un isolant plus performant rime souvent avec un cout plus élevé. Nous allons
donc voir quel isolant est le plus avantageux économiquement. (Voir annexe 14)

Pour ce comparatif, nous avons rajouter le prix de la plaque de plâtre pour pouvoir le
comparer à la situation existante (Knauf Polyplac) car l’isolant Xtherm ne se vend pas au détail.
On remarque donc que le polyuréthane est le plus onéreux ici. De plus, cet isolant comparé au
PSE et à la fibre de bois ne possède pas une très bonne isolation phonique. Il faudra donc
penser à peut-être utiliser une plaque de BA bleue (isolation phonique) pour atteindre la
performance des autres.
 Tableau 2 Comparatif économique

L’isolant le plus intéressant économiquement est donc la fibre de bois même

si ce prix ne comprend la pause qui avec le système d’isolation est beaucoup plus
simple car les panneaux sont livrés complet est le plus souvent déjà à la bonne taille
en hauteur. Cela permet donc un certain gain en main d’œuvre qui n’est pas
négligeables car la seule manipulation est d’appliquer le plot de colle mortier et
d’appliquer contre le mur.

Le seul point noir reste la perte de place dû à l'épaisseur de l’isolant. Le choix le

plus économique est donc le Polyplac sur la partie construction. Nous verrons par la
suite que l’écart peux se réduire su l’économie d’énergie et donc être rentable à long
terme.

Vis-à-vis de la chaudière, un meilleur isolant permet de réaliser des

économies sur la consommation de gaz. Pour notre cas de l’isolant en fibre de bois,
le gain chaque année est de 21,28 €. Cela représente également 20,7 m3 de gaz soit
presque 50 kg eq CO2 dans l’air par an. (Voir annexe 15)

III) Les besoins de chauffage

Pour l'installation d’un système de chauffage, nous avons déterminé les besoins
nécessaires en commençant par la puissance nominale de chauffage ; en considérant des
apports gratuits par le soleil de 2 °c, et une température de consigne de 19 °c :
 𝑃0 = (𝐻𝑡𝑜𝑡 ⋅ (𝜃𝑖𝑛𝑡 + 𝑎𝑝𝑝 𝑔𝑟𝑎𝑡𝑢𝑖𝑡)) ⋅ 1,2 = 4,78 𝐾𝑊

Et avec un degrés-jour de DJU (19-2) = 1821, on calcul les besoins en chauffage : 𝑄𝑐ℎ = 𝐻𝑡𝑜𝑡 ⋅
𝐷𝐽𝑈(17) ⋅ 24 = 7575,65 𝐾𝑊ℎ

Concernant les besoins en chauffages, nous utilisons la formule suivante qu’on applique
pour chaque mois :
𝑛𝑠𝑒𝑚𝑎𝑖𝑛𝑒
𝑄𝑤 = 𝜌𝑤 ⋅ 𝐶𝑝𝑤 ⋅ 𝑉𝑢𝑤 ⋅ ⋅ (𝜃𝑢𝑤 − 𝜃𝑐𝑤)
𝑚𝑜𝑖𝑠
Avec :
- Vuw le volume d’ECS mitigé en l/sem, estimé en considérant l’étude comme un
logement collectif.
- Cpw = 1,163Wh(kg.K)
- Θuw= 40 °c
- Ρw= 1kg/l
- Θcw = température moyenne froide entrant dans le système, correspondant à une
moyenne suivant les mois
Voir les détails de besoins de chauffage en annexe 9.

On obtient donc un besoin d’eau chaude estimé par mois, dont on fait la somme pour obtenir
un besoin d’ECS par an (voir schéma annexe).

Avec les besoins ECS par an et les besoins en chauffage, nous pouvons déterminer la
consommation annuelle du système envisagé et pouvoir choisir un nouveau type de chauffage
censé être plus écologique et avec moins de pertes de chaleur.
Le système existant étant une chaudière à gaz, les choix des constructions et installations
thermiques sont faites en fonction de la RT2012, au vu des prochaines constructions durable
nous allons envisager un nouveau système de chauffage qui pourrait être en accord avec la
RE2020.

IV) La variante du système de chauffage.

Le système actuel étant la chaudière gaz ; celle-ci n’est plus acceptable dans la norme
RE2020 pour chaque nouvelle construction. En effet, lorsque le gaz est brulé, elle dégage du
CO2 et participe au réchauffement climatique. Nous allons donc imaginer l’installation d’une
pompe à chaleur pour faire en sorte que le bâtiment soit aux normes RE2020. Cette dernière
fonctionne à l’électricité et émet moins de gaz à effet de serre.
Nous avons choisi la PAC air/eau ANTLANTIC Alféa Extensa duo A.I R32 permettant de
répondre aux besoins Ecs et de chauffage. Nous l’avons placé au coin de la terrasse pour éviter
la transmission de bruit vers l’intérieur de l’appartement. Le ballon d’eau chaude est placé dans
la buanderie (voir annexe 16). Ces caractéristiques sont les suivantes :
ANTLANTIC Alféa Extensa duo A.I R32

Figure 5 Données de la PAC

La puissance de chauffage nécessaire étant de 4,78 KW, nous avons pris une chaudière
de puissance 5KW. Le volume de ballon d’eau chaude est de 190L, en considérant que
l’appartement est occupé par 3 personnes (T3), il en résulte 63,3 L d’eau chaude par personne
ce qui est suffisant.

Nous avons calculé la consommation d’énergies primaire de ces deux systèmes à l’aide
des deux rendements et des consommations annuels de chaque solution et on retrouve, et
nous l’avons comparé au cep max calculé qui est de : Cepmax= 77,79 kWh/m2.an. On retrouve
la comparaison suivante :

Figure 6 Comparaison PAC Chaudière - Cep

L’installation d’une pompe à chaleur permet donc de réduire grandement la

consommation d’énergie primaire et est conforme à la RE2020 par rapport à la chaudière. En
revanche ce système est connu pour convenir aux maisons individuelles, en réalité nous avons
conscience que l’on ne peut pas l’adapter à un seul appartement d’un logement collectif.
Notre démarche permet de montrer que c’est un système à privilégier pour favoriser la
construction durable. Mais la pompe à chaleur pour un bâtiment collectif est possible et vient
à se développer pour répondre aux enjeux environnementaux actuels.

Conclusion :
ANNEXE :

Annexe 1 Détails des déperditions par les parois opaques.

PF 1 F1
PF

Annexe 2 Types de fenêtres de l'appartement

Annexe 3 Détails des déperditions par les parois vitrées

 Annexe 4 Ponts thermiques Plancher bas RDC/sous-sol

Annexe 5 Ponts thermiques à la liaison des appuis de fenêtres.

Annexe 6 Pont thermique avec le plancher intermédiaire avec ep=23cm.

Annexe 7 Détail des déperditions des ponts thermiques

Annexe 8 Détail des déperditions par infiltration d’air

Annexe 9 Détails des besoins ECS de l’appartement

 Annexe 10 Composition du mur de référence

Annexe 11 Composition du mur polyuréthane

Annexe 12 Composition du mur en fibre de bois

Annexe 13 Tableau des impacts environnementaux

 Annexe 14 Tableau comparatif des différentes solutions

Annexe 15 Tableau des gains énergétiques et économiques

Annexe 16 Plan d'installation de la PAC

Annexe 17 Unité extérieur