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ECO-MAISON. Objectif de l’éco maison connectée bioclimatique (CMA79). Contexte du projet : Réalisation d’une maison démonstrative et transportable à faible impact environnemental et à énergie positive regroupant différent équipement innovant en partenariat avec les constructeurs.
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Objectif de l’éco maison connectée bioclimatique (CMA79) Contexte du projet : Réalisation d’une maison démonstrative et transportable à faible impact environnemental et à énergie positive regroupant différent équipement innovant en partenariat avec les constructeurs. ancienne version Objectif • Animation d’un espace développement durable • Proposer des équipements et matériaux innovants • La maison bioclimatique : construire avec le climat , notion • et principes simples à mettre en oeuvre • Sensibiliser les visiteurs à la qualité environnementale : • fiches techniques • Faire un état des lieux objectifs des solutions existantes et • inciter à la réflexion • Rester dans des solutions techniques maitrisées et certifiées nouvelle version
air ou argon • Présentation des équipements et matériaux de l’éco maison (CMA79) Panneau solaire thermique Tuiles photovoltaïque, revente de l’énergie à EDF.. Gouttière de récupération des eaux pluviales avec cuve et système traitement de l’eau > vitrage peu émissif > coefficient U de 1,9 à 1,1 W/(m².K) > transmission lumineuse élevée : 79 % > facteur solaire : g = 0,62 pour privilégier les apports solaires en hiver Façade entièrement vitrée structure alu double vitrage peu émissif de chez VMP Le vitrage solaire Robin sun combiné au chauffage et eau chaude sanitaire solaire Le vitrage solaire : 4 fonctions pour 1 produit Isolation thermique Eclairage naturel Protection solaire d’été Capteur solaire thermique
Présentation des équipements et matériaux de l’éco maison (CMA79) Menuiserie à triple vitrage Bois VMP Toiture végétalisée : Système ETERNIT Élément de toiture végétalisée composé d’une plaque ondulée en fibres ciment assurant l’étanchéité, surmonté d'un bac pré cultivé en Pehd à réserve d’eau intégrée (Hydropack). Contient un complexe de végétalisation multicouche (drainage, filtrage, substrat et sédums colorés ou autres plantes vivaces adaptées). Permet une pose en toiture plate ou en pente de 9 à 60 %. Fixation sur charpente bois ou métal, liaison des bacs entre eux par simple emboîtement. Entretien biannuel avec mise en place éventuelle d’un arrosage selon l’orientation, la pente et la localisation du projet. Thermopierre Le Thermopierre connu également sous le nom de béton cellulaire, est un des matériaux de construction qui répond le mieux aux démarches de développement durable et de Haute Qualité Environnementale. Brique monomur (terre cuite alvéolaire) De technologie récente, la brique Monomur 30 Joint Mince permet de gagner en qualité de vie tout en réalisant des économies. C’est la brique Terre Cuite qui permet de réaliser trois opérations en une : le gros œuvre, l’isolation et la contre cloison. Mur parpaing + isolation extérieure type DIFFUTHERM Isolation extérieure à crépir, en fibres de bois DIFFUTHERM est un panneau d’isolation thermique innovant en fibres de bois, pour les façades extérieures, à crépir ou à barder.
Présentation des équipements et matériaux de l’éco maison (CMA79) Plancher chauffant eau (serpentin) Poêle à pellet Hydraulique combiner au plancher chauffant Les performances de la BTC sont dues de plusieurs facteurs : - la BTC régule l'humidité de l'atmosphère (hygrométrie) et évite ainsi l'apparition de moisissures et de poussières.- son inertie procure une chaleur diffuse et bienfaisante l'hiver, une sensation de douce fraîcheur l'été.- ses couleurs sont chaudes et vivantes.- sa densité offre un haut pouvoir absorbant qui atténue la réverbération des sons et installe une atmosphère calme et apaisante.- elle absorbe odeurs et poussières.- elle est non-allergène car construite avec des éléments naturels et évite ainsi l'inflammation des muqueuses, l'asthme...comme toute construction en terre crue, elle atténue les champs électromagnétiques • Ventilation double flux accouplé • à un puit canadien (provençal)
Présentation des équipements et matériaux de l’éco maison (CMA79) Tébis est un système d’installation électrique communicante qui permet de piloter de façon simple et confortable l’ensemble des équipements électriques de l’habitat et des locaux professionnels en fonction des besoins et des envies de l’utilisateur.
Orientation de l’éco maison : les 4 points cardinaux Le SUD privilégie les apports solaire durant les saisons froides. L’EST privilégie lumière matinale (cuisine, ch…) L’OUEST, réduire les ouvertures, surchauffe en été , vents dominants et pluies l’hiver LE NORD, paroi froide par excellence, on évite de créer des ouvertures, voir créer des zones tampons type cellier , buanderie, garage 21° - solstice d’hiver (23 décembre) Bénéficier au maximum du spectre du soleil 66°- solstice d’été (22 juin). Le retrait de la baie assure l’ombre au pied de la menuiserie et évite la pénétration du soleil
Orientation de l’éco maison : les 4 points cardinaux Le SUD privilégie les apports solaire durant les saisons froides. L’EST privilégie lumière matinale (cuisine, ch…) L’OUEST, réduire les ouvertures, surchauffe en été , vents dominants et pluies l’hiver LE NORD, paroi froide par excellence, on évite de créer des ouvertures, voir créer des zones tampons type cellier , buanderie, garage 21° - solstice d’hiver (23 décembre) Bénéficier au maximum du spectre du soleil 66°- solstice d’été (22 juin). Le retrait de la baie assure l’ombre au pied de la menuiserie et évite la pénétration du soleil
Fiches techniques • 1) Présentation • générale • - Fiches techniques • 2) Détail des critères • - Composition ensemble • constructif • - Performances techniques • - Confort • - Impacts sur la santé • - Impacts environnementaux • Coûts • 3) Méthode de calcul • Positionnement des • curseurs • Présentation de la base • de donnée Excel • - Présentation des fiches • de détail • 4) Conclusion • 8 types de murs étudiés : • - Parpaing + isolation intérieur • - Brique alvéolée monomur • - Béton cellulaire • - Mur de brique + isolation intérieure et cloison brique plâtrière • - Parpaing + isolation extérieure • - 3 murs à ossature bois • 6 types de chauffage : • - Fioul • - PAC air/air • - PAC air/eau • - Géothermie • - Convecteurs électriques • - Bois granulés
Fiches techniques • 1) Présentation • générale • - Fiches techniques • 2) Détail des critères • - Composition ensemble • constructif • - Performances techniques • - Confort • - Impacts sur la santé • - Impacts environnementaux • Coûts • 3) Méthode de calcul • Positionnement des • curseurs • Présentation de la base • de donnée Excel • - Présentation des fiches • de détail • 4) Conclusion
Composition ensemble constructif • 1) Présentation • générale • - Fiches techniques • 2) Détail des critères • - Composition ensemble • constructif • - Performances techniques • - Confort • - Impacts sur la santé • - Impacts environnementaux • Coûts • 3) Méthode de calcul • Positionnement des • curseurs • Présentation de la base • de donnée Excel • - Présentation des fiches • de détail • 4) Conclusion
Notions préalables • 1) Présentation • générale • - Fiches techniques • 2) Détail des critères • - Composition ensemble • constructif • - Performances techniques • - Confort • - Impacts sur la santé • - Impacts environnementaux • Coûts • 3) Méthode de calcul • Positionnement des • curseurs • Présentation de la base • de donnée Excel • - Présentation des fiches • de détail • 4) Conclusion Pierres Verre Terre cuite Béton Plâtre Bois Isolant manufacturé Air sec et immobile 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 • La conductivité thermique W/m.K
Notions préalables • 1) Présentation • générale • - Fiches techniques • 2) Détail des critères • - Composition ensemble • constructif • - Performances techniques • - Confort • - Impacts sur la santé • - Impacts environnementaux • Coûts • 3) Méthode de calcul • Positionnement des • curseurs • Présentation de la base • de donnée Excel • - Présentation des fiches • de détail • 4) Conclusion • La résistance thermique Isolant 9 Bois 8 Plâtre 7 Béton 6 5 Résistance thermique (m².K / W) Verre 4 3 2 1 Isolant 0 0,01 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 Épaisseur (m)
Performances techniques • 1) Présentation • générale • - Fiches techniques • 2) Détail des critères • - Composition ensemble • constructif • - Performances techniques • - Confort • - Impacts sur la santé • - Impacts environnementaux • Coûts • 3) Méthode de calcul • Positionnement des • curseurs • Présentation de la base • de donnée Excel • - Présentation des fiches • de détail • 4) Conclusion R [m².K/W] Rw [dB(A)] Duré Vie Typique (inies)
Confort • 1) Présentation • générale • - Fiches techniques • 2) Détail des critères • - Composition ensemble • constructif • - Performances techniques • - Confort • - Impacts sur la santé • - Impacts environnementaux • Coûts • 3) Méthode de calcul • Positionnement des • curseurs • Présentation de la base • de donnée Excel • - Présentation des fiches • de détail • 4) Conclusion Confort hygrométrique : - Maintenir un taux d’humidité de l’air entre 30 et 70% - Renouveler l’air de manière régulière : ventilation passive ou active - Une stratégie écologique : le concept de parois respirantes Raisonnement : - Choix d’une grandeur : La perméance.
Confort • 1) Présentation • générale • - Fiches techniques • 2) Détail des critères • - Composition ensemble • constructif • - Performances techniques • - Confort • - Impacts sur la santé • - Impacts environnementaux • Coûts • 3) Méthode de calcul • Positionnement des • curseurs • Présentation de la base • de donnée Excel • - Présentation des fiches • de détail • 4) Conclusion Confort hygrométrique : R = épaisseur/π (coefficient de perméabilité à la vapeur d'eau) P = 1/R π matériau = π air / μ matériau Notation :
Confort • 1) Présentation • générale • - Fiches techniques • 2) Détail des critères • - Composition ensemble • constructif • - Performances techniques • - Confort • - Impacts sur la santé • - Impacts environnementaux • Coûts • 3) Méthode de calcul • Positionnement des • curseurs • Présentation de la base • de donnée Excel • - Présentation des fiches • de détail • 4) Conclusion • Acoustique : similaire à l’affaiblissement acoustique • Impossibilité de calculer le temps de réverbération • Coefficient d’absorption non représentatif du mur fini
Confort • 1) Présentation • générale • - Fiches techniques • 2) Détail des critères • - Composition ensemble • constructif • - Performances techniques • - Confort • - Impacts sur la santé • - Impacts environnementaux • Coûts • 3) Méthode de calcul • Positionnement des • curseurs • Présentation de la base • de donnée Excel • - Présentation des fiches • de détail • 4) Conclusion Confort thermique (du mur étalon) Resistance thermique (confort hiver) -> 11/20 Temps de transfert (confort été) -> 7/20 Capacité thermique surfacique (confort 1/2 saison) -> 7/20
Impacts sur la santé • 1) Présentation • générale • - Fiches techniques • 2) Détail des critères • - Composition ensemble • constructif • - Performances techniques • - Confort • - Impacts sur la santé • - Impacts environnementaux • Coûts • 3) Méthode de calcul • Positionnement des • curseurs • Présentation de la base • de donnée Excel • - Présentation des fiches • de détail • 4) Conclusion Deux types de contacts : Par voie aérienne Par contact cutané Critères de notation : - Nombres de matériaux à risque - Types de maladie - Notes d’atténuations : Protection individuelle Mise en œuvre du matériau Système de notation :
Impacts environnementaux • 1) Présentation • générale • - Fiches techniques • 2) Détail des critères • - Composition ensemble • constructif • - Performances techniques • - Confort • - Impacts sur la santé • - Impacts environnementaux • Coûts • 3) Méthode de calcul • Positionnement des • curseurs • Présentation de la base • de donnée Excel • - Présentation des fiches • de détail • 4) Conclusion • Impacts des matériaux durant leur cycle de vie (ACV). • - Choix des critères parmi les résultats finals des FDES sur inies.
Impacts environnementaux • 1) Présentation • générale • - Fiches techniques • 2) Détail des critères • - Composition ensemble • constructif • - Performances techniques • - Confort • - Impacts sur la santé • - Impacts environnementaux • Coûts • 3) Méthode de calcul • Positionnement des • curseurs • Présentation de la base • de donnée Excel • - Présentation des fiches • de détail • 4) Conclusion Système de comparaison
Impacts environnementaux • 1) Présentation • générale • - Fiches techniques • 2) Détail des critères • - Composition ensemble • constructif • - Performances techniques • - Confort • - Impacts sur la santé • - Impacts environnementaux • Coûts • 3) Méthode de calcul • Positionnement des • curseurs • Présentation de la base • de donnée Excel • - Présentation des fiches • de détail • 4) Conclusion Impacts environnementaux • Particularité pour les structures bois: • Fixation du CO2 dans le bois • -Estimation avec des coefficients • -Les 3 structures ont peu de différences significatives • Sites : www.canadianlumbermen.com • www.bois-construction.org/pbce/index.html
Coûts • 1) Présentation • générale • - Fiches descriptives • 2) Détail des critères • - Composition ensemble • constructif • - Performances techniques • - Confort • - Impacts sur la santé • - Impacts environnementaux • Coûts • 3) Méthode de calcul • Positionnement des • curseurs • Présentation de la base • de donnée Excel • - Présentation des fiches • de détail • 4) Conclusion
Coûts • 1) Présentation • générale • - Fiches techniques • 2) Détail des critères • - Composition ensemble • constructif • - Performances techniques • - Confort • - Impacts sur la santé • - Impacts environnementaux • Coûts • 3) Méthode de calcul • Positionnement des • curseurs • Présentation de la base • de donnée Excel • - Présentation des fiches • de détail • 4) Conclusion Parpaing & laine de verre & doublage placo BA13 (fiche étalon) :
Positionnement des curseurs • 1) Présentation • générale • - Fiches techniques • 2) Détail des critères • - Composition ensemble • constructif • - Performances techniques • - Confort • - Impacts sur la santé • - Impacts environnementaux • Coûts • 3) Méthode de calcul • Positionnement des • curseurs • Présentation de la base • de donnée Excel • - Présentation des fiches • de détail • 4) Conclusion Etalon Ecart maximum entre l’étalon et la valeur la plus éloignée : |2.46 - 4.33| = 1.87 m².k/w Nous calculons le pas d’un cran de curseur : 1.87 / 5 = 0.37 Donc chaque pas sera de 0.37 m².k/w, nous pouvons classer toutes les solutions techniques en calculant le nombre de pas le séparant de l’étalon. Exemple pour le N°3: Donc le curseur du N° sera à 5+3.32 -> 8 Thermopierre
Présentation de la base de donnée Excel • 1) Présentation • générale • - Fiches techniques • 2) Détail des critères • - Composition ensemble • constructif • - Performances techniques • - Confort • - Impacts sur la santé • - Impacts environnementaux • Coûts • 3) Méthode de calcul • Positionnement des • curseurs • Présentation de la base • de donnée Excel • - Présentation des fiches • de détail • 4) Conclusion Base Excel
Présentation des fiches de détail • 1) Présentation • générale • - Fiches techniques • 2) Détail des critères • - Composition ensemble • constructif • - Performances techniques • - Confort • - Impacts sur la santé • - Impacts environnementaux • Coûts • 3) Méthode de calcul • Positionnement des • curseurs • Présentation de la base • de donnée Excel • - Présentation des fiches • de détail • 4) Conclusion FICHE DE DETAIL Mur parpaing + isolation Laine de Verre + placoplâtre BA13 Composition de l'ensemble constructif : Normes et DTU applicables : Dimensions (L, e, h) & conditionnement des matériaux : Parpaing : 50x20x30 cm, Palette de 50 unités Laine minérale : 450x120x9,cm paquet de 15 unités Enduit : plusieurs types de contenance, en sac ou en pot Plaque de plâtre BA13 : 240x120x1,25 cm, 48 unités par palette
Présentation des fiches de détail • 1) Présentation • générale • - Fiches techniques • 2) Détail des critères • - Composition ensemble • constructif • - Performances techniques • - Confort • - Impacts sur la santé • - Impacts environnementaux • Coûts • 3) Méthode de calcul • Positionnement des • curseurs • Présentation de la base • de donnée Excel • - Présentation des fiches • de détail • 4) Conclusion FICHE DE DETAIL Performances techniques : Resistance thermique: R: 2, 46 m².k/w Affaiblissement acoustique : Rw du Parpaing 20cm + Isolation PSE Th38 (10+80) = 58dB Durée de vie de la structure porteuse : 100ans Temps de mise en œuvre : 3.16h/m² Resistance au feu : CF 2.5h Niveau de confort : Hygrométrie : 10/20 Acoustique : 58dB(A) Thermique : 8/20 Impacts sur la santé : Mise en œuvre : 10/20 Vie en œuvre : 10/20 Impacts environnementaux : Consommation d’énergie : 2.61MJ Consommation de ressources : 2.71 kg équivalent Antimoine Changement climatique : 0,25 Kg équivalent CO2 Pollution de l’air : 20,97 m³ Déchets non valorisables : 0,01 Kg Déchets valorisables : 2,53 Kg Couts global : Cout de construction : 153.01€/m² Cout d’entretien : 1.49€/m²/ans
Impacts environnementaux • 1) Présentation • générale • - Fiches descriptives • 2) Détail des critères • - Composition ensemble • constructif • - Performances techniques • - Confort • - Impacts sur la santé • - Impacts environnementaux • Coûts • 3) Méthode de calcul • Positionnement des • curseurs • Présentation de la base • de donnée Excel • - Présentation des fiches • de détail • 4) Conclusion Comparaison systèmes de chauffage à habitat identique Dans la colonne « Dépenses énergie », il ne s’agit que du coût de la consommation d’énergie (le prix du KWh est fixé par le logiciel Dialogie), ne sont pas pris en compte les auxiliaires électriques et l’entretien (80€)
Fiches techniques • 1) Présentation • générale • - Fiches descriptives • 2) Détail des critères • - Composition ensemble • constructif • - Performances techniques • - Confort • - Impacts sur la santé • - Impacts environnementaux • Coûts • 3) Méthode de calcul • Positionnement des • curseurs • Présentation de la base • de donnée Excel • - Présentation des fiches • de détail • 4) Conclusion Famille Structure – Maçonnerie - Façade Fiche étalon : mur parpaing + laine de verre + plaque de plâtre épaisseur : 13mm Fiches : - Mur ossature bois + isolant plume ép :100mm + plaque fibre-gypse ép : 12,5mm - Mur ossature bois + isolant chanvre ép :100mm + plaque fibre-gypse ép : 12,5mm - Mur ossature bois + laine de roche ép : 100mm + plaque de plâtre ép : 13mm - Mur brique monomur 37,5mm + enduit intérieur et extérieur - Mur parpaing + isolation extérieure ép : 80mm - Mur béton cellulaire 36,5cm + enduit intérieur et extérieur - Mur brique + laine de verre ép : 100mm + brique plâtrière Famille Système de chauffage Fiche étalon : chaudière fioul + plancher chauffant Fiches : - Chaudière murale gaz naturel + plancher chauffant - Pompe à chaleur Air/Air + convecteur - Pompe à chaleur Air/Eau + plancher chauffant - Pompe à chaleur géothermique à captage horizontal + plancher chauffant - Poêle chaudière à pellet + plancher chauffant - Radiateur électrique rayonnant
Plancher chauffant : • 1) Plancher chauffant • Description • Installation • Avantages • 2) Production de chaleur • Fiches comparatives • des systèmes de chauffage • 3) Panneau solaire • 4) Chauffage thermodynamique • 5) VMC • 6) Puit canadien • Le système de chauffage par plancher chauffant permet de diffuser la chaleur de façon uniforme dans toute la pièce, l’eau chaude circule de façon uniforme dans tout le sol. • Cette solution est la plus efficace pour une maison neuve mais est difficile à mettre en œuvre dans une maison rénovée. • Cette installation est moins onéreuse que l’installation d’un chauffage mural avec tout sa plomberie. • Installation : • un isolant pour le sol d’une épaisseur de 5cm, va réfléchir la chaleur vers le haut et éviter la réflexion de la chaleur vers le sous-sol ou les fondations. • un tuyau disposé en serpentin, * 10cm d’écartement entre les tuyaux pour une salle de bain, car nécessité d’une chaleur plus importante, * 20cm pour une chambre * 90m maximum de tuyau linéairement par pièce, et un réseau par pièce donc plusieurs réseaux pour une maison, • un béton ou chape liquide entoure des tuyaux, ce béton composé de farine et de laitance est très long à sécher, • une mousse bleue dans le pourtour de la pièce est capitale car lorsque l’on fait chauffer le béton, il va se dilater donc s’il n’y avait pas cette mousse, le béton risquerait d’exercer une forte pression sur les murs entraînant d’importantes fissures, la mousse absorbe donc la dilatation de la chape. • l’eau arrive à 35°C et en ressort à 20 – 25°C et est redirigé vers la chaudière, • plusieurs types de chaudières sont couplés à ces réseaux, pompe à chaleur, chaudière au fioul, au gaz, au bois ou aux copeaux de bois.
Plancher chauffant : • 1) Plancher chauffant • Description • Installation • Avantages • 2) Production de chaleur • Fiches comparatives • des systèmes de chauffage • 3) Panneau solaire • 4) Chauffage thermodynamique • 5) VMC • 6) Puit canadien • 4 avantages : • esthétiquement, plus de radiateur sur les murs, gain de place pour l’installation des meubles, • meilleur diffusion de la chaleur, elle se déplace du bas vers le haut, • propagation optimale, l’ensemble de la pièce est chauffer y compris les meubles et les murs qui vont restituer de la chaleur, • cette installation couplée à une pompe à chaleur va produire de l’eau chaude en hiver et de l’eau froide en été. L’hiver le compresseur de la pompe en chaleur va produire de l’eau chaude, en été en inversant le fonctionnement du compresseur, elle va faire circuler de l’eau froide qui permettra de refroidir de 5°C l’intérieur d’une maison
1) Plancher chauffant • Description • Installation • Avantages • 2) Production de chaleur • Fiches comparatives • des systèmes de chauffage • 3) Panneau solaire • 4) Chauffage thermodynamique • 5) VMC • 6) Puit canadien Production de chaleur : • Comparatif de tous les systèmes de chauffage : Tableau comparatif des différents modes de chauffage Fiche étalon : chaudière fioul + plancher chauffant Fiches : - Chaudière murale gaz naturel + plancher chauffant - Pompe à chaleur Air/Air + convecteur - Pompe à chaleur Air/Eau + plancher chauffant - Pompe à chaleur géothermique à captage horizontal + plancher chauffant La pompe à chaleur géothermique air/eau puise les calories dans l’air et chauffe ainsi initialement l’eau. Seul souci, il faut autant de surface de tuyau dans le sol extérieur que dans le chauffage au sol de la maison et on ne peut planter sur cette surface des arbres ou y garer une voiture et le sol au bout de 20 ans est appauvri. - Poêle chaudière à pellet + plancher chauffant - Radiateur électrique rayonnant A utiliser des préférence pour des combles ou une mezzanine mais à éviter pour une maison neuve.
1) Plancher chauffant • Description • Installation • Avantages • 2) Production de chaleur • Fiches comparatives • des systèmes de chauffage • 3) Panneau solaire • 4) Chauffage thermodynamique • 5) VMC simple et double flux • 6) Puit canadien Panneau solaire Exposé au sud, il permet de produire de l’eau chaude. Chauffage thermodynamique il fait appel au principe du réfrigérateur et de la pompe à chaleur pour chauffer un volume d’eau, son coût est encore élevé mais il procure un gain d’énergie de l’ordre de 65% par rapport à un chauffe-eau standard. VMC = ventilation mécanique contrôlée Pour toute maison neuve, une VMC est obligatoire dans les pièces d’eau, WC, salle de bain et cuisine où le taux d’humidité peut être important. Elle élimine l’humidité en aspirant par les grilles d’aération des ouvertures de l’air frais venant de l’extérieur, mais elle rejette de l’air chaud venant de l’intérieur d’où peu économique. Pour palier à ce problème, il existe des VMC double flux qui grâce à un échangeur thermique, récupère la chaleur de l’air avant qu’il ne soit rejeté. Le coût au départ est plus important mais il permet par la suite de faire des économies. Puit canadien Principe : un tuyère située au milieu du jardin, connectée à une canalisation en PVC située au pourtour de la maison, enterré à 80cm de profondeur dans le sol va aspirer de l’air par l’intermédiaire d’une VMC. L’air aspiré par la VMC est d’abord filtré puis circule dans la canalisation et arrive dans la maison à une température de 15°C (toutes les aérations des fenêtres sont obstruées) il permet ainsi de réaliser des économies en hiver et en été permet de rafraîchir l’air de la maison.