Les principes de base d’une conception bioclimatique
On parle de conception bioclimatique
lorsque l’architecture du projet est adaptée en fonction des
caractéristiques et particularités du lieu d’implantation, afin d’en
tirer le bénéfice des avantages et de se prémunir des désavantages et
contraintes. L’objectif principal est d’obtenir le confort d’ambiance recherché de manière la plus naturelle possible
en utilisant les moyens architecturaux, les énergies renouvelables
disponibles et en utilisant le moins possible les moyens techniques
mécanisés et les énergies extérieures au site. Ces stratégies et
techniques architecturales cherchent à profiter au maximum du soleil en
hiver et de s’en protéger durant l’été. C’est pour cela que l’on parle
également d’architecture «solaire» ou «passive».
Le choix d’une démarche de conception
bioclimatique favorise les économies d’énergies et permet de réduire les
dépenses de chauffage et de climatisation, tout en bénéficiant d’un
cadre de vie très agréable.
Afin d’optimiser le confort des
occupants tout en préservant le cadre naturel de la construction, de
nombreux paramètres sont à prendre en compte. Une attention tout
particulière sera portée à l’orientation du bâtiment (afin d’exploiter l’énergie et la lumière du soleil), au choix du terrain (climat, topographie, zones de bruit, ressources naturelles, …) et à la construction (surfaces vitrées, protections solaires, compacité, matériaux, …).
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| Principes de base d’une conception bioclimatique |
Quelle méthodologie de conception ?
La conception bioclimatique consiste à
tirer le meilleur profit de l’énergie solaire, abondante et gratuite. En
hiver, le bâtiment doit maximiser la captation de l’énergie solaire, la
diffuser et la conserver. Inversement, en été, le bâtiment doit se
protéger du rayonnement solaire et évacuer le surplus de chaleur du
bâtiment. La conception bioclimatique s’articule autour des 3 axes
suivants :
1. Capter / se protéger de la chaleur
Dans l’hémisphère nord, en hiver,
le soleil se lève au Sud Est et se couche au Sud Ouest, restant très
bas (22° au solstice d’hiver). Seule la façade Sud reçoit un rayonnement
non négligeable durant la période d’hiver.
Ainsi, en maximisant la
surface vitrée au sud, la lumière du soleil est convertie en chaleur
(effet de serre), ce qui chauffe le bâtiment de manière passive et
gratuite.
Dans l’hémisphère nord, en été,
le soleil se lève au Nord Est et se couche au Sud Ouest, montant très
haut (78° au solstice d’été). Cette fois ci, ce sont la toiture, les
façades Est (le matin) et Ouest (le soir) qui sont le plus irradiées.
Quant à la façade Sud, elle reste fortement irradiée mais l’angle
d’incidence des rayons lumineux est élevé. Il convient donc de protéger
les surfaces vitrées orientées Sud via des protections solaires
horizontales dimensionnées pour bloquer le rayonnement solaire en été.
Sur les façades Est et Ouest, les protections solaires horizontales sont
d’une efficacité limitées car les rayons solaires ont une incidence
moins élevée. Il conviendra d’installer des protections solaires
verticales, d’augmenter l’opacité des vitrages (volets, vitrage opaque)
ou encore de mettre en place une végétation caduque.
En règle générale, dans l’hémisphère nord, on propose :
- Une maximisation des surfaces vitrées orientées au Sud, protégés du soleil estival par des casquettes horizontales,
- Une minimisation des surfaces vitrées orientées au Nord. En effet, les apports solaires sont très faibles et un vitrage sera forcément plus déperditif qu’une paroi isolée,
- Des surfaces vitrées raisonnées et réfléchies pour les orientations Est et Ouest afin de se protéger des surchauffes estivales. Par exemple, les chambres orientées à l’ouest devront impérativement être protégées du soleil du soir.
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| Disposition conseillée des pièces |
2. Transformer, diffuser la chaleur
Une fois le rayonnement solaire capté et
transformé en chaleur, celle-ci doit être diffusée et/ou captée. Le
bâtiment bioclimatique est conçu pour maintenir en équilibre thermique
entre les pièces, diffuser ou évacuer la chaleur via le système de
ventilation.
La conversion de la lumière en chaleur
se fait principalement au niveau du sol. Naturellement, la chaleur a
souvent tendance à s’accumuler vers le haut des locaux par convection et
stratification thermique, provoquant un déséquilibre thermique. Afin
d’éviter le phénomène de stratification, il conviendra de favoriser les
sols foncés, d’utiliser des teintes variables sur les murs selon la
priorité entre la diffusion de lumière et la captation de l’énergie
solaire (selon le besoin) et de mettre des teintes claires au plafond.
Les teintes les plus aptes à
convertir la lumière en chaleur et l’absorber sont sombres (idéalement
noires) et celles plus aptes à réfléchir la lumière en chaleur sont
claires (idéalement blanches).
Il est également à noter que les
matériaux mats de surface granuleuse sont plus aptes à capter la lumière
et la convertir en chaleur que les surfaces lisses et brillantes (effet
miroir).
Une réflexion pourra également être
faite sur les matériaux utilisés, pouvant donner une impression de chaud
ou de froid selon leur effusivité.
3. Conserver la chaleur ou la fraicheur
En hiver, une fois captée et
transformée, l’énergie solaire doit être conservée à l’intérieur de la
construction et valorisée au moment opportun.
En été, c’est la fraicheur
nocturne, captée via une sur-ventilation par exemple, qui doit être
stockée dans le bâti afin de limiter les surchauffes pendant le jour.
De manière générale, cette énergie est
stockée dans les matériaux lourds de la construction.
Afin de maximiser
cette inertie, on privilégiera l’isolation par l’extérieur.
Favoriser l’éclairage naturel
L’optimisation des apports d’éclairage
naturel, réduisant votre consommation électrique d’éclairage est
également un point essentiel de la conception bioclimatique.
Source:
http://www.e-rt2012.fr/explications/conception/explication-architecture-bioclimatique/
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