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 UN PROJET DE DEMONSTRATION
 

 Le passive igloo project

 ... un projet qui parle d'habitat et d'habiter, de vie et de survie

 


Objectif

Traverser un hiver arctique en autarcie et sans recours à des énergies non renouvelables.

Pourquoi

A un tournant où l'humanité ne peut plus perpétuer ses habitudes et réflexes acquis dans un contexte de lutte ancestrale pour la survie sans mettre en danger son environnement qui lui est nécessaire, il est utile de questionner le sens et les implications de nos actes. Dans ce contexte, le passive igloo explore les thèmes de l'habitat et de "l'habiter" de demain.

Comment

Nous progressons quand nous quittons notre zone de confort. Et de quitter les sentiers battus est un bon moyen pour quitter notre zone de confort. C'est ainsi que nous espérons progresser.

Le passive igloo est un module d’habitation autosuffisant faisant parti d'un voilier d'exploration polaires pouvant accueillir une équipe de 6 personnes dans des conditions de grand froid pour y habiter et travailler. Objet de recherche et de démonstration, le ‘passive igloo’ explore les possibilités de réaliser des habitations utilisant des ressources énergétiques renouvelables, abordables et technologiquement fiables et ceci dans des conditions les plus sévères sur le plan climatique.

Le concept énergétique est articulé autour de la complémentarité de mesures d’efficacité (isolation, récupération) et de différents vecteurs énergétiques (solaire, éolien, chaleur d'environnement) associés à un stockage de dimension modeste (chaleur et électricité) et une gestion énergétique optimisée.

Qui peut le plus peut le moins

C'est un projet qui illustre que des choix constructifs et techniques judicieux, simples et robustes peuvent constituer une réponse crédible au défi de la raréfaction de l'énergie facile.

Transposé aux climats tempérés, le retour d'expérience sera utile pour tracer les contours de l'habitat de demain, celui qui s'affranchit de dépendances, tout en offrant plus d'autonomie et de qualité de vie à ses habitants.


Conclusions - résumé

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Un congélateur semble chaud à côté des -26°C de moyenne des mois d'hiver avec des pointes en-dessous de -40°C. Les conditions étaient idéales comme laboratoire pour le ‘passive igloo project’ et les conclusions seront sans appel: les chiffres illustrées ci-après en rapportent l'essentiel.


Les températures en un clin d'oeil: en rouge les températures intérieures (sur fond de degrés jours*), en bleu la température extérieure.

Eau potable: /30


bouteilles de 1 litre

Consommation d’eau potable: 6 litres par personne par jour, soit 30 x fois moins que la moyenne suisse.

Energie électrique: /30


moyenne suisse 3 kWh par personne par jour / passive igloo 0.26 kWh


2/3 de la consommation électrique est couverte par des énergies renouvelables

Energie électrique : 0.26 kWh par personne par jour, soit 10 fois moins que la moyenne suisse dont 2/3 couverts par du vent et du soleil. C’est une réduction de la dépendance aux énergies conventionnelles d’un facteur 30.

Chauffage: /10

bâtiment conventionnel 45 kWh par personne par jour

Energie de chauffage : 0.5 litres de fuel par personne par jour, soit presque 10 x
fois moins qu’un bâtiment conventionnel.

Eaux usées: /20

Toilettes : à compostage, soit une production inférieure à 100kg de compost neutre et 1000 litres d’urines pour 10 mois d’autonomie (2.5 personnes en moyenne), contre 18500 litres d’eau noire, soit 18 x moins de masse et de volume.

Certains diront que 'c'est un contexte totalement différent...'. C'est vrai et c'est cette différence qui nous a aidé à sortir des habitudes, de questionner ce que nous pensons comme acquis. C'était un des buts du projet. Mais en tout point le passive igloo a largement répondu à nos besoins les plus élémentaires, que ce soit le confort, le bien-être et l'épanouissement personnels.

A la question 'peut-on se passer d'un chauffage sous nos climats tempérés', la réponse est OUI.

Le graphique ci-dessous montre la puissance de chauffage (en Watts par occupant) en fonction de la température extérieure (1 point = 1 jour).

Nous observons qu'au-dessus de 0°C aucun chauffage d'appoint n'est requis. Dans les villes Européennes il est rare que la température descend en-dessous ... La recette?

efficacité - substitution - sobriété

  • surfaces habitables et fonctions adaptés aux besoins réels (sobriété)
  • excellente isolation thermique et forme compacte (efficacité)
  • récupération de chaleur sur l'air extrait (efficacité)
  • valorisation de toutes les source de chaleur gratuites: personnes, activités, soleil, environnement (substitution)

Sous condition d'une construction applique les thèmes ci-dessus, un simple appoint de chaleur sans complexité technique suffit. Une belle démonstration qu’un autre avenir est possible.

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Histoire

La première maison passive était ... un bateau

Le Passive igloo demonstration project célèbre le Fram de Fridthof Nansen qui a passé de nombreux hivers dans le Grand Nord arctique.


Le Fram de Fidthof Nansen en 1883 - observez l'éolienne, haute technologie de l'époque!

Le Fram a été conçu et construit selon les meilleures techniques disponibles au milieu du 18ème siècle. Aujourd'hui, le Fram est reconnu comme la première 'maison' passive. Le passive igloo veut rappeler que le recours à des énergies conventionnelles n'est pas une fatalité: depuis la banquise, Nansen rapporte que le poêle du bord s'avère inutile au point de considérer son débarquement ... grâce à l'efficacité de l'isolation thermique.

Le passive igloo est ... un bateau

Le voilier reste la machine passive ultime : il combine un savoir-faire ancestral avec les techniques de pointe et illustre de façon exemplaire l'énorme potentiel et champ de créativité dans l'utilisation des énergies renouvelables. La question des besoins fondamentaux est abordé en profondeur - et in fine un bateau est aussi un habitat.

Le Passive igloo demonstration project questionne la viabilité de l'autosuffisance à l'échelle d'un habitat individuel et explore jusqu'à quel point des solutions techniques simples permettent de s'affranchir d'une dépendance aux énergies conventionnelles. Les contraintes du contexte (grand froid, petite taille, autonomie) poussent nécessairement à l’adaptation et à l'optimisation de technologies existantes ce qui ouvre un champ de questions utiles pour la recherche et la définition d'applications nouvelles.


Concept énergétique

Le concept s'articule autour des trois axes : autonomie, efficacité et sobriété qui seront développés ci-dessous.

Sur le plan technique il s’agit d’un couplage éolien- (avec appoint solaire) chaleur novateur : l’énergie éolienne (et solaire) transformée en courant électrique est directement utilisée pour faire fonctionner une pompe à chaleur qui valorise à son tour la chaleur d’environnement en provenance de l’eau sous la banquise. Un stock électrique et thermique de petite taille comblent le déficit de production durant les périodes calmes. Ce système sert à fournir la chaleur pour le chauffage du passive igloo.

Efficacité

La répartition en zones thermiques clairement identifiées et cohérentes avec leur usage respectif apporte une isolation par espaces tampons. Toutes les fonctions n'ont pas besoin des mêmes conditions de température.

Une excellente isolation thermique réduit les pertes de chaleur à néant. Ainsi, par le seul dégagement de chaleur des occupants (métabolisme, activités), l'habitacle reste naturellement à une température 25°C supérieure à l'extérieur.


Le graphique montre l'évolution de la température intérieure minimale (orange), la température extérieure (bleu) et le rayonnement solaire (jaune) durant une période de l'hiver au printemps.

L'air neuf (pouvant descendre en-dessous de -30°C) bénéficie d'un préchauffage par l'eau de mer (-2°C), avant de passer par un échangeur. La chaleur contenue dans l'air extrait est partiellement valorisée pour le préchauffage de l'air frais, le solde est utilisé pour la production d'eau potable par condensation et fonte de glace.


Pendant des périodes de grand froid, la formation de glace peut se produire autour et dans l'échangeur de chaleur ce qui nécessite un système de préchauffage par l'eau de mer, une pompe à microbulles ou un dispositif de brassage d'eau...

Substitution

Pendant l'hivernage, le complément de chaleur requis par grand froid est fourni par des éoliennes de petite taille installées sur la banquise ou la terre ferme. L'énergie produite est transformée en chaleur et stockée dans une cuve d'eau située au centre de la zone de vie.

L'autarcie énergétique est presque entière. Un chauffage d'appoint sera requis lors de longues périodes de grand froid et/ou absence de vent. Dans cette éventualité une solution devra être trouvée, les conditions climatiques extrêmes ne permettant aucun faux pas.


Le graphique montre l'évolution de la température du stock d'eau chaude (rouge), température extérieure (bleu) et production d'électricité par les éoliennes (bleu foncé) sur une période de 3 ans.

Le remplacement des résistances chauffantes du boiler par une pompe à chaleur (PAC) permet de valoriser la chaleur d'environnement en provenance de l'eau de mer 'chaude' (-2°C) sous la banquise - transposé à l'habitat terrestre, équivalant à l'eau lacustre ou la géothermie. Si ce système ajoute un composant technique, il permet en contrepartie de réduire par trois le nombre et la puissance à fournir par le éoliennes:

 

Sobriété

Sobriété : Si les volumes habitables peuvent paraître confortables dans le contexte d'une croisière estivale en équipage réduit, l'espace est très compté pour accueillir une équipe de 3-5 personnes sur une période de 6-8 mois; la surface habitable est d'environ 5m² par occupant. L'utilisation optimale de l'espace devient ainsi une priorité uncontournable.


L'espace de vie est conçu pour accueillir un équipage de 10-12 durant l'été ou de 3-6 pendant l'hiver. Bien que confortable, la surface habitable est de seulement 5m² par personne ce qui nécessite une attention particulière portée aux aménagements pour en optimiser l'usage.

Le confort thermique sera modulé en fonction des conditions et la disponibilité en énergie, complémenté par des habits techniques efficaces en période de grand froid, car le soleil sera absent pendant plusieurs mois.

Une construction soignée avec des techniques favorisant l'économie de poids, donc de matière est privilégiée. Ainsi le poids à vide s'élève à seulement 18 tonnes, dont 5.5 tonnes de lest et autant pour la chaudronnerie renforcée. L'habitacle proprement sit pèse moins de 1500kg.

Plus de 95% des matières entrant dans la construction sont facilement recyclables (aciers, alliages légers, plomb, polystyrène, bois). Des finition et décorations inutiles, telles que des peintures de coque, ont été évitées.

Gestion des déchets

Des matières biodégradables sont traitées par une unité de microcompostage, éventuellement séchés et comprimés. Un tel système présente aussi l'énorme avantage de définitivement résoudre la question des effluents et l'ensemble des matières biodégradables dans des situations stationnaires à long terme.


Une unité de compostage permet de gérer les effluents et déchets organiques. La possibilité d'une incinération du compost obtenu est à l'étude.

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Plus d'information sur le voilier ... ici

 

 

peter.gallinelli février 2017