La pandémie de COVID-19 a clairement mis en évidence la nécessité d’atténuer les effets du changement climatique. L’environnement bâti est un délinquant particulier. Considérez ceci: l’énergie utilisée pour construire et exploiter nos bâtiments représentait près de 40% des émissions mondiales de dioxyde de carbone en 2018, selon le dernier rapport du Programme des Nations Unies pour l’environnement.
La politique, en particulier aux États-Unis, a ses limites (voir le retrait du président Trump de l’accord de Paris), de sorte que la capacité d’opérer un changement est entre les mains des architectes et des designers. Une stratégie de plus en plus répandue concerne la conception de bâtiments à énergie nette zéro, ce que les architectes peuvent commencer à mettre en œuvre relativement rapidement dans des projets résidentiels et des rénovations. Mais par où commencer ?
Il y a beaucoup de terminologie entourant les bâtiments à énergie nette zéro, mais nous utilisons ici sa définition la plus élémentaire: une maison à énergie nette zéro produira autant d’électricité sur place qu’elle en consommera au cours d’une année. Donc, en théorie, toute l’énergie que votre bâtiment prend du réseau électrique sera restituée. « Pensez-y comme un compte courant pour votre bâtiment où vous retirez de l’argent et vous en rendez un peu”, explique Vikram Sami, directeur de la performance du bâtiment pour le cabinet AD100 Olson Kundig Architects.
Mais ne pensez pas que l’achat d’un toit solaire Tesla va vous y emmener: « La conception nette zéro est tellement plus holistique que l’achat d’un groupe de panneaux solaires”, explique l’architecte Vicki Yuan, associée au cabinet AD100 Lake | Flato Architects à San Antonio, au Texas.
Que vous soyez un architecte en herbe qui cherche à se lancer dans ce type de construction ou un architecte d’intérieur qui souhaite en saisir les bases, nous décomposons le processus de conception de maison nette zéro.
Éduquez votre client
Votre client peut être intéressé à construire une maison plus efficace et plus respectueuse de l’environnement, mais il ne sait pas nécessairement qu’une maison nette zéro est une possibilité. « La plupart de nos clients ne connaissent pas le terme ”énergie nette zéro », c’est donc quelque chose dont nous devons leur parler », explique Sami d’Olson Kundig. En conséquence, dit-il, l’équipe de conception lancera la conversation en émettant un questionnaire d’avant-projet dans lequel le client peut fournir des détails sur la taille souhaitée de la maison, le type d’espaces qu’il souhaite et — s’il serait intéressé par une maison nette zéro. « J’ai constaté que lorsque vous l’expliquez à un client, il est en fait très engagé et très excité à ce sujet”, dit-il.
Il est également important d’être franc sur les coûts. Souvent, bien que nettement moins chers que par le passé, les systèmes et les produits qui entrent dans une maison nette zéro sont chers. Ici, il est utile de montrer vos numéros de clients: à terme, l’investissement sera compensé par ce que votre client économise sur sa facture d’électricité. Mary Ann Schicketanz, fondatrice du studio Schicketanz dans le comté de Monterey, en Californie, travaille avec un consultant en énergie local pour laisser parler les chiffres: « Nous faisons des calculs d’amortissement de base dès le départ”, dit-elle. « De nos jours, entre trois et sept ans, vous êtes clair et tout le reste est des économies. »
Citez également les incitations fiscales. Par exemple, jusqu’en décembre 2021, un propriétaire peut déduire de ses impôts entre 22% et 26% du coût des sources d’énergie renouvelables, comme les panneaux solaires, plus l’installation. Les États et les municipalités peuvent offrir leurs propres incitations, alors assurez-vous de faire vos recherches. (DSIRE, une base de données complète de politiques et d’incitations tenue à jour par l’Université d’État de Caroline du Nord, est une ressource pratique.)
Dans certaines circonstances, même si votre client le demande— il pourrait ne pas être possible de construire ou de moderniser une maison pour atteindre une énergie nette zéro, en raison du climat local, des conditions du site et de l’orientation ou de l’âge du bâtiment existant. ”Ce n’est pas réalisable partout », prévient Schicketanz. « J’aurais aimé pouvoir le faire chez moi, mais j’ai des pins gigantesques tout autour de ma maison et le toit s’incline vers le nord. »
Mais, même si vous ne pouvez pas atteindre cet équilibre parfait, dit Yuan, « Je pense que la réponse est que vous pouvez toujours essayer de vous rapprocher et que vous pouvez faire ce que vous pouvez pour y arriver. »
Assemblez la bonne équipe
La conception nette zéro est un processus complexe axé sur les données, il est donc important de réunir une équipe d’experts. La plupart des équipes de conception impliquent, en plus de l’architecte, un consultant en énergie, qui construira un modèle pour prédire la performance de votre bâtiment, et un ingénieur en mécanique, qui veillera à ce que vous ayez les systèmes CVC les plus efficaces possibles. Selon la complexité du projet et les souhaits du client, vous pouvez également faire appel à d’autres consultants. Et, bien sûr, vous avez besoin d’un entrepreneur qualifié.
Avec autant de joueurs au travail, il est important, dit Yuan, de rassembler l’équipe et de définir vos objectifs dès le premier jour. ”Il y a beaucoup de science du bâtiment impliquée », dit-elle. « Nous lançons généralement le projet avec un charette de conception intégré, réunissant tous les membres de l’équipe de conception et de construction pour fixer des objectifs collectivement et en collaboration. »
Assembler ce braintrust vous aidera non seulement à concevoir un meilleur bâtiment, mais cela fera également de vous un meilleur architecte. Dit Schicketanz, « Vous pouvez apprendre tellement de ces personnes et cela se répercute ensuite dans votre propre pratique. »
Commencez par le Site
« Pour atteindre le zéro net, vous ne commencez pas par les panneaux photovoltaïques. Pour moi, c’est la dernière chose que tu fais ”, dit Sami. Tout d’abord, il recommande d’analyser le climat local, en tenant compte de la lumière du soleil, des régimes de vent, des précipitations et des plages de température, ce qui informera la conception du bâtiment et votre stratégie globale de zéro net.
L’orientation de la maison est également critique. ”Vous pouvez orienter votre bâtiment pour profiter des brises naturelles et profiter du soleil quand vous le souhaitez et ombrager votre bâtiment lorsque vous ne le souhaitez pas », explique Sami. Cela vous permet non seulement de concevoir une enveloppe de bâtiment efficace, mais aussi de préparer vos énergies renouvelables au succès. Par exemple, dans l’hémisphère Nord, les panneaux solaires sont plus efficaces lorsqu’ils sont exposés au sud, de sorte que votre toit doit être orienté en conséquence. Il en va de même pour les panneaux solaires montés au sol. « Beaucoup de ces choses sont très basiques et sont utilisées depuis l’Antiquité — là où le soleil se lève et se couche, d’où viennent les vents”, explique Schicketanz.
Laissez le Design Faire le gros du travail
Avec l’équipe assemblée et la masse optimisée pour le site, vous pouvez maintenant vous concentrer sur la rendre l’enveloppe de votre bâtiment la plus efficace possible. Cela équivaut essentiellement à une étanchéité à l’air. Yuan aime citer une analogie qu’elle a entendue d’un ingénieur en mécanique de confiance: « Vous voulez penser à votre bâtiment comme un corps humain: vous voulez respirer par le nez ou la bouche — pas par la peau. »
Pensez aux fenêtres à triple vitrage, à une isolation super efficace et à des détails de façade diligents qui, en effet, scellent les fissures. Et puis vous pouvez affiner, en spécifiant des systèmes, des appareils et des luminaires CVC à faible consommation d’énergie. Votre conseiller en énergie et ingénieur en mécanique peut vous guider dans cette prise de décision basée sur ce qui a du sens pour le bâtiment spécifique. ”Tout doit fonctionner ensemble pour que vous puissiez contrôler le résultat et pouvoir le compenser correctement », explique Yuan.
La rénovation des maisons pour atteindre le zéro net est un peu plus délicate car, bien sûr, vous ne pouvez pas réorienter votre maison, et la rétro-ingénierie d’une enveloppe de bâtiment peut être coûteuse. Yuan le comprend de première main: Elle et son mari se sont lancés dans la rénovation chirurgicale d’une maison coloniale espagnole en stuc avec l’espoir d’atteindre un budget net-zéro — sur un budget. La rénovation impliquera l’isolation des murs, l’étanchéité des fissures, l’échange de nouveaux systèmes mécaniques très efficaces et, éventuellement, un panneau solaire sur le toit. C’est une entreprise coûteuse, mais qui en vaut la peine: « Mes types de projets préférés sont la réutilisation adaptative où vous célébrez en quelque sorte l’histoire et je ne pense pas que le fait de devoir adapter votre maison à des normes de performance élevées signifie que vous allez compromettre son esthétique. »
Découvrez les énergies renouvelables
Une fois que vous avez réduit autant que possible vos charges électriques grâce aux stratégies ci-dessus, vous pouvez vous tourner vers votre modèle énergétique pour déterminer la quantité d’électricité que vous devez compenser avec des sources renouvelables. Dans la majorité des cas, cela se fera par des panneaux solaires, soit montés sur le toit, soit dans un réseau au sol. D’autres générateurs d’énergie sur site — tels que l’éolien, la géothermie ou l’hydroélectricité — sont plus difficiles à utiliser à l’échelle nationale, plus coûteux et plus difficiles à prévoir. Par exemple, dit Sami, « Le vent est vraiment difficile à faire à l’échelle industrielle, d’après mon expérience, en particulier dans les zones urbaines où les modèles de vent sont imprévisibles.”
La bonne nouvelle est que le prix des panneaux solaires a considérablement diminué ces dernières années alors que la technologie est devenue encore plus efficace. De plus en plus, les PV deviennent également moins envahissants visuellement (Elon Musk, par exemple, mise gros sur le toit solaire de Tesla).
Revenez Dans
Votre projet est peut-être terminé, mais le travail n’est pas encore terminé. Le suivi de votre projet par le biais d’études post-occupation et l’ajustement en conséquence sont cruciaux pour le processus de conception net-zero. Vous pourriez avoir besoin de compenser davantage la consommation d’énergie de votre projet. « Je pense que c’est une excellente façon de donner suite à ce que nous avons conçu et de prouver que cela fonctionne. Et si ce n’est pas le cas, comment l’ajuster? » dit Yuan, ajoutant que les clients, une fois qu’ils verront comment ils utilisent l’énergie, ajusteront souvent leurs modes de vie. Mais parfois, les coupables de la consommation d’énergie peuvent être surprenants: dans un projet sur lequel Yuan a travaillé, il s’agissait d’une pompe de piscine hyperactive. Pour un projet récent, Schicketanz a constaté qu’elle devait ajouter des PV au sol supplémentaires afin de compenser l’électricité utilisée pour charger deux véhicules électriques.
Tout aussi important qu’il soit de garder un œil sur votre projet, vous devez également continuer à surveiller les prochaines étapes de la conception durable — via une méga conférence comme Greenbuild, un événement local de l’AIA ou des cours de formation continue. ”Une fois que vous vous êtes renseigné sur la science du bâtiment, vous pouvez commencer à les mettre en œuvre sur vos propres projets », explique Yuan.
Yuan et Sami recommandent vivement de s’impliquer dans le Défi 2030, un engagement à ce que tous les nouveaux bâtiments et rénovations soient neutres en carbone d’ici 2030. L’AIA s’est associée à la branche à but non lucratif du défi pour offrir une myriade de cours de formation continue et d’autres ressources aux architectes qui souhaitent en savoir plus sur la conception de bâtiments plus écologiques.
Le processus ci-dessus, dit Sami, « met l’atteinte du zéro net dans la compétence de l’architecte plutôt que de nous exonérer de toute responsabilité et de le confier aux ingénieurs. Cela signifie que nous proposons des moyens créatifs et magnifiques d’y arriver. Ce n’est pas quelque chose qui est ajouté; c’est considéré comme intrinsèque au processus et au produit.”