Conception bioclimatique

Principes de la conception bioclimatique

S’il fallait résumer la conception bioclimatique en quelques mots, on pourrait dire qu’il s’agit de la recherche d’un équilibre entre plusieurs aspects, que sont le climat, l’environnement et l’utilisateur. Pour le premier, on va tenter d’en maximiser les bienfaits, tout en atténuant le plus possible ses effets négatifs. Sous nos latitudes, on va ainsi essayer de valoriser les apports solaires en hiver, en leur permettant d’entrer et de rester dans la maison le plus longtemps possible.

A contrario, en été, on s’efforcera de les limiter et de ventiler la maison la nuit, afin que la température du logement tende vers la température moyenne journalière. En été, cette dernière est de l’ordre de 25°C, qui est une température « confortable ».

Le respect de l’environnement est également omniprésent dans la conception bioclimatique, puisque l’un de ses grands principes repose sur la limitation des systèmes mécaniques.

On veillera également à réduire le recours aux énergies fossiles, que ce soit lors de l’utilisation (chauffage) ou de la conception du bâti (énergie grise des matériaux). Le caractère polluant des matériaux sera également pris en compte.

Pour finir, une attention toute particulière sera apportée au confort de l’utilisateur. Un occupant satisfait des conditions dans lesquelles il vit aura moins tendance à adopter des gestes énergivores.

Nous vous présentons ici un exemple de maison bioclimatique, conçue par le créateur du site. Elle est destinée à accueillir une famille de quatre personnes, et est située en région bordelaise. Elle est donc sous l’influence d’un climat océanique direct, qui se caractérise par des hivers relativement doux et pluvieux, et des étés frais.

conception maison bioclimatique

La forme de l’enveloppe: conception bioclimatique

Pour être performante, une enveloppe doit maximiser le volume qu’elle offre à ses occupants tout en minimisant sa surface (qui conditionne directement les déperditions thermiques).

D’un point de vue purement physique, le dôme est la forme la plus performante thermiquement, du fait du rapport parfait entre surface d’enveloppe et volume à chauffer. Or, l’aspect esthétique engendré par la conception en dôme fait qu’il n’est pas possible d’y avoir recours pour chaque construction, que ce soit pour des raisons légales (sites classés, …) ou personnelles (goût). Le cube (ou pseudo-cube, le bâtiment étant moins haut qu’il n’est large) constitue alors une alternative intéressante.

L’organisation interne: conception bioclimatique

conception maison bioclimatique plan rdc

Ci-dessus, nous visualisons l’organisation du rez-de-chaussée. L’espace de vie, composé du salon et de la cuisine (ouverte) est situé au sud. Le fort taux d’ouverture (0.5 environ) de cette façade permet, d’une part, de valoriser au mieux les apports de chaleur dans des pièces à fort taux d’occupation. D’autre part, on bénéficie également de l’apport de lumière qu’ils constituent. En revanche, les pièces qui prennent place au nord sont celles qui ont un taux d’occupation moindre. On trouve ainsi une chambre d’appoint, une salle de bain et un cellier.

A l’étage supérieur, l’idée est la même ; les chambres les plus utilisées prennent place au sud. Il n’a pas été possible d’inclure les trois chambres principales sur cette façade ; la troisième prend ainsi place au nord. On veillera à positionner sa fenêtre sur la face est, et on pourra préconiser la pose d’un placard le long du mur orienté nord de manière à créer un espace tampon.

conception maison bioclimatique plan r1

Le même principe a été retenu pour le positionnement du garage. Ce dernier trouve place à l’arrière de la maison (plein nord).

conception maison bioclimatique garage

Inertie et structure : conception bioclimatique

Dans la conception bioclimatique, l’inertie est très importante, puisqu’elle permet de lisser les variations de température, à courte (journée) comme à longue (semaine) échelle. Le confort en est donc fortement dépendant. Pour que l’inertie soit maximale, toutes les parois doivent être mobilisées.

• Les murs extérieurs

Pour ces derniers, nous avons choisi l’isolation par l’extérieur. Cela permet en effet d’inclure la structure porteuse dans le volume chauffé, et donc dans le volume qui constitue l’inertie.

conception maison bioclimatique isolation par l exterieur

De l’intérieur vers l’extérieur, nous retrouvons ainsi l’enduit de finition (1), la structure porteuse en maçonnerie lourde (2), l’isolant (3), et le bardage extérieur en pierres (4).

• Le plancher bas

De type chauffant (voir partie 2.3.3), on veillera à ce qu’il soit isolé en sous face, et lourd. Un plancher épais permet en effet d’accumuler une grande quantité de chaleur en hiver ; il ne faudra toutefois pas tomber dans l’extrême, puisque la diffusion de la chaleur accumulée dans la dalle est prévisible mais non contrôlable. Une valeur de 200 mm semble cohérente.

• Le plancher intermédiaire

Il sera également de type chauffant, et lourd. En revanche, on ne l’isolera pas. Il aura ainsi une température plus élevée en sous face, et rayonnera tant vers le haut que vers le bas. Le confort en rdc sera ainsi amélioré.

• Les cloisons

Elles seront en terre crue. Ce matériau est premièrement attractif de par sa masse élevée, ce qui induit une inertie relativement forte. L’acoustique est aussi gagnante, puisque l’indice d’affaiblissement (la manière dont un mur isole acoustiquement) augmente avec la masse. La terre crue contribue par ailleurs à la qualité de l’air ambiant : elle régule l’humidité et les odeurs.

Chauffage et eau chaude sanitaire: conception bioclimatique

Panneaux solaires thermiques

Le chauffage sera en majorité assuré par un plancher solaire direct, relié à 30m² de panneaux environ. Pour le chauffage, les besoins sont maximums en hiver ; on choisit donc un angle relativement élevé –de l’ordre de 60°-, afin que l’ensoleillement maximal corresponde avec le pic de demande. L’appoint se fera via un poêle à bois. L’eau chaude sanitaire sera également produite via des capteurs solaires (5m² environ).

Une différence va cependant apparaître dans l’angle d’inclinaison des panneaux. Le besoin en ECS est en effet réparti presque équitablement sur les douze mois de l’année. On doit donc chercher un compromis, qui se traduit par une inclinaison de l’ordre de 30°. L’appoint sera quant à lui électrique, dans le ballon de stockage.

D’après le logiciel de calcul CalSol (utilisable à cette adresse), nous constatons que notre installation permettra de couvrir près de 50% des besoins de chauffage. Pour l’ECS, nous atteignons presque 75%.

conception maison bioclimatique inclinaison panneaux solaires

La ventilation: conception bioclimatique

Du fait du climat océanique, la température moyenne annuelle est relativement élevée. Une ventilation naturelle pourrait ainsi s’avérer insuffisante, de par le faible gradient de température.

Nous avons donc pris le parti d’installer un dispositif à double flux. Bien que contraire au principe de réduction des appareils mécaniques, nous économiserons une grande quantité d’énergie, en insufflant dans le logement un air déjà réchauffé au contact d’un échangeur. Pour plus d’informations, vous pouvez aussi consulter l’article expliquant le principe de la ventilation double flux.

Utilisation de la végétation: conception bioclimatique

On préconisera la pose d’arbres à feuilles caduques, principalement sur les faces est et ouest. En été, lorsque les feuilles seront développées, elles stopperont le rayonnement solaire (relativement bas).

L’automne venu, quand elles ne seront plus, les rayons pourront alors pénétrer le logement, et ainsi le réchauffer. Le même principe a été employé sur la face sud. Cette fois-ci, ce n’est pas pour empêcher le soleil de pénétrer dans la maison –les casquettes faisant très bien leur travail-. C’est simplement dans l’optique d’améliorer le confort de la terrasse, qui sera un minimum ombragée.

conception maison bioclimatique vegetation

Conclusion conception bioclimatique

En guise de conclusion pour la conception bioclimatique , rappelons que la philosophie du bioclimatisme se doit d’être présente à toutes les étapes du projet.

•En amont du projet

Avant de commencer les dessins, il est important de bien choisir l’endroit où le projet sera : trop loin du lieu de travail, des écoles ou de tout autre lieu fréquenté fréquemment induira des consommations énergétiques dues aux déplacements. Elles peuvent parfois dépasser les consommations de l’habitation lui-même, il faut donc optimiser l’emplacement de l’habitat en fonction de son mode de vie.

Une fois le terrain choisi, les choix techniques doivent être faits (esquisse), ce qui évitera d’avoir à installer de nombreux équipements complémentaires.

•Pendant la construction projet pour la conception bioclimatique

Un projet de conception bioclimatique réussira si les différents intervenants ont tous compris le rôle des composants et des systèmes, si les travaux font l’objet de contrôles réguliers, et si les prestataires sont suffisamment rémunérés et passionnés pour prendre le temps d’effectuer un travail soigné.

•Habiter son projet

Une maison individuelle est le rêve de beaucoup de personnes, mais il est aussi possible défaire des logements groupés, fabriqués et pensés de manière avec une conception bioclimatique et censée, qui peuvent être une alternative à la plupart de la population qui a un réel besoin d’habitat confortable et de qualité.

Les occupants doivent aussi être informés des gestes économes en énergie (utilisations des ampoules basse consommation, fermer les volets en cas de forme chaleur, ouvrir les fenêtres pour faire entrer l’air frais et refroidir la maison la nuit, éteindre les lumières lorsque l’on n’en a plus besoin, débrancher et non mettre en veille les appareils tels que le téléviseur, etc…).

Des gestes simples et faisant preuve de bon sens qui peuvent éviter des consommations inutiles.