MAJ 06/11/2011

Construire Bioclimatique

 

La conception bioclimatique permet d’optimiser la construction (implantation, orientation, agencement des pièces et des ouvertures, etc.) afin de mieux profiter des ressources naturelles (lumière, chaleur solaire,...) et se protéger efficacement des agressions climatiques (vents, canicule estivale,...).

Une maison bioclimatique n’est pas seulement une maison chauffée grâce à l’énergie solaire (active ou passive), mais c’est avant tout une construction qui s’insère le mieux possible dans l’environnement et tenant compte de l’usage qu’en font ses habitants.

  

L’architecture bioclimatique tire le meilleur parti du rayonnement solaire et de la circulation naturelle de l’air pour réduire les besoins énergétiques, maintenir des températures agréables, contrôler l’humidité et favoriser l’éclairage naturel.

Il y a autant de façons de construire bioclimatique qu’il y a de projets. Il s’agit d’abord d’un état d’esprit et de pragmatisme.

Il existe néanmoins des règles architecturales simples et faciles à mettre en œuvre pour adapter chaque projet à son environnement particulier. télécharger

La conception BIOCLIMATIQUE est donc à la rencontre de trois facteurs :

• la construction avec tous ses paramètres,
• le climat, l’environnement,
• l’usage, les habitants.

  

L’objectif étant énergétique, les moyens mis en œuvre ont pour objet d’agir sur l’énergie en : 

• Réduisant la quantité d’énergie incorporée dans la construction,
• captant sans excès,
• transformant,
• conservant,

 en trouvant un équilibre entre les Trois facteurs et les moyens.

  

Le résultat, l’objectif, est la maison dite « passive » qui se traduit par plusieurs labels européens :

• Passivhaus en Allemagne
• Minergie P en Suisse
• et bientôt "Effinergie+" en France

 

Une maison bioclimatique permet de réduire la consommation énergétique de 80% par rapport à une construction RT2005 (de 85 kWh/m²/an à 15 kWh/m²/an pour le chauffage).

 

Réduire l’énergie grise

Pour minimiser l’énergie incorporée dans la construction (« énergie grise »), des matériaux naturels ne puisant pas dans les réserves fossiles doivent être préférés, s’ils peuvent être trouvés sur place c’est encore mieux.

 

Le bois dans tous ses aspects est le matériau bioclimatique par excellence : ossatures, charpente, menuiseries, isolant (fibre de bois, parements, meubles ou cellulose).

 

La terre (briques de terre cuite) est aussi un excellent matériau de construction bioclimatique.

 

Le béton n’est pas à exclure à priori en particulier pour ses capacités d’inertie thermique. Il peut être associé à des isolants dans des produits non écologiques mais permettant de rester dans une démarche pouvant être qualifiée de bioclimatique parce qu’elle prend en compte la plupart des principes énoncés dans cette page.

Il ne doit pas y avoir d’exclusive mais toujours une recherche d’efficacité dans la trilogie environnement/technique/économie.

 

Capter l ‘énergie

 

Implantation /orientation

 Pour capter l’énergie solaire, la seule totalement renouvelable, la maison doit être orientée vers le sud. L’orientation est un facteur déterminant de la qualité de l’habitat et de sa performance énergétique (jusqu’à 30% d’économie d’énergie par rapport à une maison mal orientée).

L’implantation doit prendre en compte l’exposition au vent, pour en diminuer les effets, il est préférable de construire plutôt derrière une butte ou un massif d’arbres. Au nord sont placés le cellier, le garage en zones tampon isolant les espaces de vie.

Les pièces de vie sont au maximum situées au sud bénéficiant ainsi d’un bon ensoleillement.

 

Capter la chaleur c'est d'abord capter l'énergie du soleil

  

Pour capter l’énergie solaire, il faut placer les ouvertures vitrées principalement au sud en contrôlant le risque de surchauffe en été. Plus les surfaces vitrées au sud sont importantes, plus la maison capte l’énergie solaire et moins elle fait appel aux énergies extérieures sous réserve de la capacité de celles-ci à conserver l’énergie dans le logement (triple vitrage).

 

La maison doit pouvoir bénéficier au maximum du soleil, à la fois de manière passive et active. Passive, quand la maison bioclimatique n’utilise pas d’autre fluide que l'air pour tirer partie, dans l'ensemble de l'habitation, de la chaleur récupérée grâce à des vitrages adaptés (triple vitrages). Active quand il utilise des systèmes de transformation de l’énergie solaire.

 

Une maison bioclimatique se caractérise par :

• Des ouvertures de grande dimension au sud : 60 %
• Très peu d'ouvertures au nord
• Peu d'ouvertures à l'est (soleil du matin) : 20 %
• Peu d'ouvertures à l'ouest (soleil du soir) : 20 %

  

Les serres et les verrières sont très souvent associées aux habitats bioclimatiques : façades vitrées sur toute la hauteur ou espace entièrement délimité par du vitrage. Orientées au sud, elles reçoivent les rayons du soleil qui en réchauffent l’air. En circulant naturellement par convection, ou par ventilation, ce dernier redistribue ensuite la chaleur dans toute la maison. Les serres participent ainsi à la diminution des dépenses de chauffage.

En hiver un bon moyen de capter l’énergie extérieure (températures inférieures à 10°) est le puits canadien de préférence hydraulique (ce que nous vous proposons).

Eviter les surchauffes / Ecrans extérieurs

Le plus difficile n’est pas de capter l’énergie du soleil mais de s’en protéger en été : la température de confort ne devant pas dépasser 26 °C. Des solutions existent, qui évitent de fermer l’ensemble des volets et de plonger ainsi la maison dans le noir :

 

Un débord de toiture, correctement calculé, est le système le plus efficace pour limiter les risques de surchauffe provenant de l’orientation sud en été. Il laisse pénétrer directement le soleil en hiver et le masque complètement l’été.Ce type de protection ne fonctionne pas à l’ouest car, même en été, les rayons du soleil frappent horizontalement (intérêt d’une végétation adaptée). Les ouvertures vitrées orientées ouest constituent une cause majeure de surchauffe en été. 

Des stores extérieurs à lames orientables (BSO) sont nécessaires pour les baies vitrées les plus exposées au soleil. Ils peuvent aussi convenir à toutes les ouvertures compte tenu de leur polyvalence (pare soleil, ocultation à la vue et à la lumière, protection mécanique).

Pergola et autres systèmes perpendiculaires au plan vertical de la façade. 
 

La surchauffe d’été peut être compensée par un puits canadien de préférence hydraulique.

 

Végétation

 

La végétation plantée autour de la maison joue aussi un rôle de protection. Comme brise-vent, on optera pour des résineux au nord, gardent leurs feuilles toute l’année, et des feuillus au sud, ils protègent du rayonnement solaire en été mais laisse passer la lumière en hiver lorsqu’ils ont perdu leurs feuilles. Un point d'eau situé devant la maison, au sud, apporte également un rafraîchissement en période estivale. La nature des terrasses, bois ou béton / pierre a aussi une incidence non négligeable.

 

Transformer l'énergie

  

Une maison bioclimatique bien isolée ne  nécessite ni système de chauffage central, ni chauffage par plancher chauffant, systèmes coûteux. La plus grande part des apports d'énergie est d'origine solaire, le reste, considéré comme un appoint, est fourni par un chauffage ponctuel (bois : de préférence granulés pour « réguler » plus facilement), éventuellement par une PAC air/air (pompe à chaleur avec un split comme émetteur).

La chaleur peut être stockée par des parois à forte inertie, l’intérêt en est cependant marginal dans une maison très bien isolée ne nécessitant que très peu d’apports thermiques extérieurs et chauffant très rapidement.

 

Conserver l'énergie

 

L'énergie (solaire) doit être conservée à l'intérieur de la maison le plus longtemps possible. C'est la raison pour laquelle il faut isoler les parois.

Pour être efficace, cette isolation est de préférence "répartie" (le mur est isolant dans toute son épaisseur comme dans les deux solutions techniques que nous présentons : MOB à double ossature et blocs isolants haute performance) et/ou "extérieure" (l'isolant recouvre toute la maison par l'extérieur). Ce mur isolé devra rester respirant et permettre à la vapeur d’eau de migrer de l’intérieur vers l’extérieur.

 

Forme compacte

  

Le bâtiment doit être  compact . En effet, pour réduire les déperditions, il est nécessaire de minimiser les surfaces en contact avec l’extérieur. Dans la norme thermique française, les calculs se font en m² de SHON, ce qui est aberrant car n’a aucune signification physique. Les allemands et les suisses calculent en fonction de la surface chauffée et encore mieux, selon celle de l’enveloppe (SDR = Surface De Référence).

 

Cette compacité a des limites, celles des surfaces vitrées orientées sud nécessaires au bon fonctionnement "passif".

Le plus compacte s'avère à l'étude ne pas être la meilleure solution à condition que la construction soit équipée de menuiseies triple vitrage.

Profitons en pour faire une remarque : quelle mouche a encore piqué ces français qui ont éprouvé le besoin de créer une nouvelle norme « basse consommation d’énergie » alors qu’il en existait déjà 2 en Europe et  en particulier Passivhaus, norme germanique, de plus en plus répandue en Europe centrale et nord. Toujours « l’exception française » ! Cocorico nous sommes encore les meilleurs !

 

L’inertie interne

 

Pour éviter des changements brutaux de température dans la maison, des murs et des sols épais seront capables d’atténuer ces variations en stockant la chaleur excessive des journées d’été pour la restituer la nuit. En hiver, ce véritable piège à soleil permet également d’emmagasiner l’énergie pour faire face aux heures plus froides. Un mur de stockage en briques peut être réalisé près du poêle à granulés

.

Attention cependant à l'effet pervers de l'inertie lorsqu'elle est en contradiction avec la capacité de chauffage rapide après un refroidissement significatif en cas d'absence prolongée en hiver (vers 15° par exemple).

 

Isolation

 

Une isolation efficace est la qualité la plus évidente de la maison bioclimatique. Par rapport à une RT2005, en première approche, considérons qu’il faut doubler la résistance thermique des parois opaques, en privilégiant l’isolation extérieure ou l’isolation répartie de préférence à l’isolation intérieure.

 

Contrôle des flux et circulation d’air

 

Cette énergie doit être diffusée dans toute la maison, c’est le rôle de la ventilation, celle-ci doit être à « double flux » pour que cette énergie ne soit pas rejetée à l’extérieur (pour être la plus efficace la VMC2F

doit avoir un échangeur en aluminium, ce qui augmente le taux de récupération de l’énergie de l’air extrait et réduit la consommation électrique du système. Ainsi avec une VMC2F, l’énergie produite par la maison, dans la maison et par les habitants est en permanence « recyclée » à partir des chambres et du séjour qui sont des pièces d’insufflation vers les pièces humides WC, bains, cuisine qui sont des pièces d’extraction.

Lorsque le chauffage d’appoint installé dans le seul séjour devra être mis en service, son énergie sera de cette façon répartie dans toute la maison.

 

 

Conclusion

 

Tous les critères évoqués ci-dessus ne sont jamais réunis dans une même construction en raison des paramètres propres à chaque opération, à des raisons techniques et d’autres économiques.

 

L’important c’est à chaque stade de préparation et de réalisation de l’opération de construction de se poser les bonnes questions et d’y apporter les bonnes solutions. Ne perdons pas de vue que construire en lotissement avec les contraintes imbéciles imposées par les communes, les géomètres-experts, les ABF, etc. ! C’est la quadrature du cercle !