Accueil > Nos Actions > Supports Pédagogiques & Techniques > Principes bioclimatiques

Principes bioclimatiques

comment faire une maison intelligente ?




Domaines : Architecture, Ecologie, Matériaux, Energie,


Qu’est ce qu’un bâtiment ?
Si l’on reprend les choses au départ, une maison c’est pour nous comme une hutte pour un castor, comme un nid pour un oiseau, c’est un toit qui nous protège du froid et de la pluie, des murs qui nous protègent des prédateurs. Le bâtiment fait donc partie intégrante de notre mode de vie, depuis les origines. Il nous est nécessaire. Mais maintenant, en plus de nous protéger, la maison est devenu un espace de vie à part entière, qui, pour fonctionner toujours plus précisément demande de l’énergie sous forme de chaleur et/ ou d’électricité.

« L’énergie la plus écologique est celle qu’on ne consomme pas »
40 % de l’énergie que l’homme consomme est liée au bâtiment, et en particulier au chauffage. L’enveloppe d’un bâtiment est comme son manteau, c’est elle qui isole l’intérieur du froid. Plus ce manteau est épais, isolant et hermétique, moins il y a besoin de chauffer et donc moins il y a besoin d’énergie de chauffage. Une enveloppe parfaitement continue et homogène constituerait un idéal théorique. Mais chaque élément, chaque percement de cette enveloppe représente une perte potentielle d’énergie. Ces pertes sont appelées déperditions thermiques et sont l’ennemi n°1 de la construction écologique.

Les principales déperditions thermiques se font par les vitrages, la ventilation et les ponts thermiques (c’est à dire quand la structure est directement en contact avec l’intérieur et l’extérieur)

La conception bioclimatique a pour principal objectif de diminuer la consommation d’énergie, notamment de chauffage. Elle agit sur trois axes :
• Limiter les déperditions thermiques
• Capter les sources d’énergies « gratuites »
• Stocker et disposer de ces énergies

RECHERCHES ACTUELLES

GENERALITES :
Quand le bâtiment a cessé d’être une hutte ou un nid, quand il a commencé à se perfectionné, l’homme qui le construisait était proche de la nature. Les sociétés étaient rurales et si l’on avait déjà perdu une part de son instinct animal, l’homme savait lire celui des animaux et des plantes. Il connaissait les bienfaits de soleil, il savait les propriétés des matériaux qui l’entouraient. Mais à mesure que la construction s’est complexifiée, que la science a progressé, que l’énergie est devenue bon marché, l’homme a perdu ce lien intime qui existait entre lui et la nature et qui était représenté par sa maison, sa hutte, son nid.
Dans les années 70, la dépendance énergétique de l’homme s’est révélée douloureuse et une certaine prise de conscience a vu le jour. De cette époque sont nés des grands principes bioclimatiques visant à ré-inscrire la construction dans l’environnement. On a redécouvert le soleil, le vent, la pluie et on les a ré-intégrés à l’architecture. Ces nouvelles théories, souvent issues de savoir ancestraux basés simplement sur l’observation, ont donné lieu à des courant plus ou moins utopiques et plus ou moins « extrémistes ».
Aujourd’hui, la conscience environnementale refait surface et il nous est nécessaire d’intégrer l’environnement dans chacun de nos gestes. Pour construire « écologique », les bras de leviers les plus utilisés sont :
• Le choix des matériaux : Analyse du cycle de vie (calcul des énergies dites grises, c’est-à-dire liées à la fabrication, mise en œuvre et destruction du produit), « recyclabilité » et également impact sanitaire.
• Les énergies : économie d’énergie et production d’énergie propre.
• La conception : travail sur l’organisation fonctionnelle du plan

De nombreuses démarches et labels existent : la HQE en France, Minergie en Suisse, Passiv HAus en Allemagne, Building America au EU…etc chacune agissant plus ou moins efficacement. En général, ces labels s’attaquent en premier lieu aux questions d’énergie (production notament), ensuite au choix des matériaux mais rarement à la question du plan. Seuls les architectes s’y intéressent. (et c’est leur rôle !)

LA CONCEPTION BIOCLIMATIQUE :
La conception bioclimatique s’attache particulièrement au troisième point.
Ainsi, il existe plusieurs domaines su lesquels on peut agir :

• Forme
L’enveloppe même idéale est toujours source de déperdition. Ainsi, diminuer au maximum la surface de contact entre l’extérieur et le volume intérieur. La forme offrant le plus grand volume pour la plus petite surface est la sphère. Sans tomber dans l’aberration constructive, il s’agit surtout d’éviter les décrochements et préférer les volumétries compactes.

• L’implantation
Le choix de matériaux d’isolation performants est fondamental. Mais savoir se protéger des contraintes extérieures l’est également : Eviter l’exposition aux vents froids, profiter d’une végétation ou d’un relief existant …

• L’orientation
Le soleil est source de chaleur. Sa position au cours de la journée et au long de l’année offre un apport de chaleur et de la luminosité. Maîtriser ces deux paramètres permet de jouir d’un confort gratuit et non polluant.
En règle général, il est convenu de su protéger au Nord et d’ouvrir au Sud.

Ainsi, les fenêtre et baies seront principalement placées au Sud. À l’Est, les ouvertures sont intéressantes si on est protégé des vents froids. À l’Ouest, il est préconisé de limiter les ouvertures ou de prévoir d’importantes occultations extérieures car les rayons du soleil couchants sont puissants et pénétrants et provoquent des surchauffe avant la nuit.

Il est très important de considérer de manière équivalente le confort d’été et d’hiver. Un logement très ensoleillé en hiver peut se transformer en « four » en été. À chaque ouverture doit correspondre un système d’occultations adapté.

L’utilisation du soleil peut également se faire par le biais de serre ou véranda, qui par l’effet de serre démultiplie les capacités chauffantes des rayon du soleil.

• La ventilation
Ventiler, c’est par définition remplacer l’air d’un volume par un air neuf, souvent venu de l’extérieur. Cet air est à la température du milieu d’où il vient. Ainsi, en hiver, on insuffle de l’air à 0°C par exemple, puis on le chauffe à 20 °C. De plus, on rejette l’air vicié à 20°C à l’extérieur. Ceci représente d’importantes consommations d’énergie.
Ce que l’on cherche à faire en général, c’est chauffer cet air neuf sans consommer d’énergie pour diminuer la différence de température entre l’air neuf et l’air intérieur. Pour cela, il existe plusieurs techniques qui consiste à mettre en contact avec une source de chaleur l’air avant de l’introduire dans l’espace intérieur : La terre(à 2m de profondeur) a une température relativement constante tout au long de l’année (environ 10 à 12 °C), L’air vicié a la température de l’air intérieur… Ces sources de chaleur permettent simplement de bénéficier d’un air neuf à une température supérieure à la température extérieure.

• Propriété des matériaux
o L’inertie

L’inertie est la capacité d’un matériau à emmagasiner de la chaleur. Elle se mesure en capacité thermique et en temps de déphasage, c’est-à-dire respectivement par la capacité de stockage de la chaleur et le temps que met ce matériau à restituer la chaleur.
L’inertie correspond généralement à la notion de masse. Un matériaux lourd possède en effet généralement une inertie élevée et pour un matériau donné, plus la quantité est importante plus l’inertie l’est également.
En confort d’hiver, une forte inertie signifie que le matériau, au contact d’une source de chaleur va l’emmagasiner pour la redistribuer plus tard, avec un temps de déphasage. Il est ainsi intéressant d’exposer fortement un mur plein au soleil et derrière une vitre (effet de serre) dans la journée afin que celui-ci diffuse la chaleur la nuit, quand la température baisse. Des poêles associent production de chaleur et inertie afin de limiter la quantité de combustible à brûler pour chauffer un espace en continu. Une construction ayant une forte inertie mettra donc longtemps à chauffer, mais la température, une fois obtenue restera constante et ne baissera pas brutalement.
La notion d’inertie est également intéressante en confort d’été car le temps de chauffe de la parois à forte inertie étant important, elle diffuse plus longtemps de la fraîcheur, d’autant plus sur la différence de température entre le jour et la nuit est importante.

o La Chaleur Spécifique et l’Effusivité

On peut également ajouter à ces paramètres l’effusivité, qui est la chaleur sensible d’un matériau, c’est-à-dire la chaleur ressentie par l’habitant à proximité d’une paroi. Globalement, on considère qu’une effusivité Ef> 1 correspond à un matériaux donnant une sensation de froid et donc d’inconfort, notamment en hiver.
Par exemple, le bois est un matériau chaleureux qui ne donne jamais de sensation de froid au toucher mais il a une inertie très faible, d’autant plus qu’il est souvent utilisé en structure et donc en quantité de matières très faibles. La terre crue a quant à elle une inertie très importante et une effusivité proche de 1, elle procure une sensation de fraîcheur. Le béton, pour finir, à une inertie assez importante mais procure une importante sensation de parois froide.

Il est possible d’utiliser les propriétés de l’inertie de manière optimale en utilisant des système d’isolants amovibles qui permettent successivement de protéger ou d’exposer à une source de chaleur un éléments à forte inertie.

o La résistance thermique

La résistance thermique R d’un matériau est obtenue en connaissant son épaisseur et sa conductivité · λ (lambda), c’est-à-dire sa résistance à conduire la chaleur. Ainsi, plus la résistance thermique R est grande , plus un matériaux est isolant.

(comment ajouter des images ??)



Elise LAMBERT,
date de publication : 28 février 2015,
date de dernière mise à jour : 14 février 2013


Soutenez l'association en partageant cette page autour de vous :

Voir également :

Cherchez parmi 66 articles :