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Maison Bioclimatique

POURQUOI UNE MAISON BIOCLIMATIQUE ECO’LOGIS ?

 

Une maison bioclimatique est conçue en fonction des caractéristiques et particularités du lieu d’implantation, afin d’en tirer les avantages et de se prémunir 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.


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, …).

La conception bioclimatique s’articule autour des 4 principes d’architecture :

Capter / se protéger de la chaleur

La Terre est inclinée sur son axe par rapport au plan de l’écliptique d’un angle de 23°27′. La hauteur du soleil sur l’horizon et le trajet qu’il parcourt dans le ciel varient au cours des saisons.

Dans l’hémisphère nord, à la latitude de l’Europe (environ 45° en moyenne), en hiver, le soleil se lève au sud-est et se couche au sud-ouest, en restant très bas sur l’horizon (22° au solstice d’hiver). Seule la façade sud d’une construction reçoit correctement la lumière solaire. Pour capter cette énergie solaire, il convient donc de placer les ouvertures vitrées principales au sud. Le verre laisse passer la lumière, mais absorbe les infrarouges réémis par les parois intérieures recevant cette lumière, ce qu’on appelle l’effet de serre. La lumière du soleil est convertie en chaleur par les surfaces opaques de la construction (les murs, les plafonds et les sols). C’est sur ce principe qu’est conçu un bâtiment solaire passif : solaire, car la source d’énergie est le soleil, passif, car le système fonctionne seul, sans système mécanique.

Toujours dans l’hémisphère nord, en été, le soleil se lève au nord-est, se couche au nord-ouest et est haut sur l’horizon à midi (78° au solstice d’été). Les façades d’une construction irradiées par le soleil sont principalement les murs Est et Ouest, ainsi que la toiture. L’angle d’incidence de ses rayons sur les surfaces vitrées orientées vers le Sud est élevé. Il convient de protéger ces surfaces vitrées par des protections solaires horizontales, dimensionnées de manière à bloquer le rayonnement solaire direct en été tout en y laissant le maximum d’ensoleillement disponible en hiver. Sur les ouvertures des façades Est et Ouest, les protections solaires horizontales sont d’une efficacité limitée, car les rayons solaires ont une incidence moins élevée ; les protections solaires opaques (volets) – et encore plus la végétation caduque – sont efficaces sur ces façades. La végétation persistante est également efficace pour protéger des vents froids, sous réserve de ne pas occulter le soleil hivernal. Il existe également des techniques de brise-soleil adaptables à ces orientations.

Dans l’hémisphère nord, à la latitude européenne, une construction bioclimatique se caractérise par :

  1. des ouvertures de grande dimension au Sud, parfaitement protégées du soleil estival
  2. très peu d’ouvertures au Nord
  3. peu d’ouvertures à l’Est sauf pour les pièces d’usage matinal, comme les cuisines : soleil du matin
  4. peu d’ouvertures à l’Ouest, surtout pour les chambres, à protéger du soleil couchant en été

Dans une démarche bioclimatique, ces généralités doivent naturellement être adaptées en fonction du milieu (climat, environnement, …) et du rythme de vie des utilisateurs du bâtiment.

 

 

Transformer / diffuser la chaleur

Une fois la lumière solaire captée, un bâtiment bioclimatique doit savoir la transformer en chaleur et la diffuser là où elle sera utile. La transformation de la lumière en chaleur se fait au travers d’un certain nombre de principes, afin de ne pas détériorer le confort intérieur :

1- Maintenir un équilibre thermique adapté

2- Ne pas dégrader la qualité lumineuse

3- Permettre la diffusion thermique par le système de ventilation et la conductivité thermique des parois

Dans une construction, la chaleur a tendance à s’accumuler vers le haut des locaux par convection et stratification thermique. La conversion en chaleur de la lumière doit se faire prioritairement au niveau du sol. Par ailleurs l’absorption de lumière par une paroi la rend sombre et limite sa capacité à diffuser cette lumière. Cette absorption ne doit pas empêcher la diffusion de lumière vers les zones les moins éclairées, et ne doit pas générer de contrastes ou d’éblouissement. Il importe en conséquence de favoriser les plafonds très clairs afin de diffuser la lumière dans les locaux sans éblouissement, assombrir les sols pour favoriser la capture d’énergie à ce niveau, et utiliser des teintes variables sur les murs selon la priorité à donner à la diffusion de lumière ou à la capture d’énergie solaire, et selon le besoin de chaleur ou de fraîcheur du local concerné.

Les teintes les plus aptes à convertir la lumière en chaleur et l’absorber sont sombres (idéalement noires) et plutôt bleues, celles les plus aptes à réfléchir la lumière et la chaleur sont claires (idéalement blanches) et plutôt rouges. On peut ainsi par un simple jeu de couleurs diriger la lumière puis la chaleur vers les zones qui le nécessitent. Les matériaux mats, de surface granuleuse (les matériaux naturels en particulier), sont également plus aptes à capter la lumière et la convertir en chaleur que les surfaces lisses et brillantes (effet miroir, aspect métallique ou laqué…).

Une bonne diffusion de la chaleur (ou de la fraîcheur) peut également être obtenue par des méthodes de ventilation adaptées.

Sous un climat tempéré, une construction bioclimatique conçue de manière optimale d’un point de vue thermique ne nécessite pas ou très peu de systèmes de chauffage ni de système de climatisation, pour maintenir une température intérieure comprise entre 20 °C en hiver et 25 °C en été, de jour comme de nuit.

 


Conserver la chaleur / la 
fraîcheur

En hiver, une fois captée et transformée, l’énergie solaire doit être conservée à l’intérieur de la construction afin de pouvoir être valorisée au moment opportun. En été, c’est la fraîcheur nocturne (facilement captée par une bonne ventilation) qui doit être stockée durablement afin de limiter les surchauffes durant le jour.

La méthode la plus simple consiste à stocker cette énergie dans les matériaux lourds de la construction, sous réserve qu’ils soient accessibles et donc qu’ils ne soient pas recouverts d’un isolant thermique, d’où l’importance de l’isolation par l’extérieur, ou éventuellement de l’isolation répartie.

Le stockage de l’énergie dans les matériaux et le délai de restitution fait appel à leur chaleur massique, à leur volume global, mais aussi à d’autres caractéristiques physiques permettant de déterminer leurs performances énergétiques. Certaines techniques permettent de valoriser de façon dynamique le délai de restitution.

 

Valoriser l’environnement

L’environnement (colline, forêt, …) ainsi que la végétation plantée autour de la construction ont aussi un rôle de protection à jouer : comme brise-vent, on optera pour des résineux au nord et des feuillus au sud; ces derniers protègent du rayonnement solaire en été, mais laissent passer la lumière en hiver. Un point d’eau situé devant le bâtiment, au sud, apportera également un rafraîchissement d’un ou deux degrés en période estivale.