architecture et orientation

  

L'architecture bioclimatique est une sous-discipline de l'architecture qui recherche un équilibre entre la conception et la construction de l'habitat, et son milieu.

L'architecture bioclimatique permet de réduire les besoins énergétiques, de maintenir des températures agréables, de contrôler l'humidité et de favoriser l'éclairage naturel.

Dans un pays tempéré, une maison bioclimatique peut arriver à fournir plus des deux tiers de ses besoins de chauffage uniquement grâce au soleil. C'est ce qu'on appelle l'habitat solaire passif, utilisant l'architecture des bâtiments - orientation, murs, toits et fenêtres - pour capter les rayons du soleil.

Une architecture intelligente va permettre de réduire considérablement les besoins en production de chaleur. Pour la conception de cette architecture, il faut tenir compte de trois points : le climat, l’habitat et le mode de vie des habitants.

Cette architecture a pour but de capter le rayonnement solaire puis, dans un deuxième temps, de le sauvegarder et enfin, de le restituer au moment voulu. Le bioclimatisme (ou conception bioclimatique de l’habitat) peut présenter différentes solutions telles que :

• l'intérêt d'une avance
• l'utilisation de la végétation
• la disposition des pièces
• les murs tampons
• l'orientation des vitrages

l'intérêt d'une avance

• La mise en place d’avancées permanentes permet de se protéger du Soleil l’été. Différentes avancées peuvent être installées telles que des balcons ou des protections solaires fixes, des descentes de toit ou mêmes de la végétation opaque. Le soleil étant plus bas l’hiver que l’été, ses rayons lumineux n’atteindront les ouvertures que l’hiver.
• Dans l'hémisphère nord, en été, le soleil se lève au nord-est et se couche au nord-ouest et est haut sur l'horizon à midi. L'angle d'incidence de ses rayons sur les surfaces vitrées orientées vers le sud est donc élevé. Une partie du rayonnement est réfléchi vers l'extérieur. C'est pourquoi il convient de protéger ces surfaces vitrées par des volets, des avancées de toiture calculées en conséquence, ou des brises-soleils extérieurs horizontaux, dimensionnés de manière à bloquer le rayonnement solaire direct en été mais pas 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; seules les protections solaires verticales (volets) sont efficaces dans ce cas.

L’utilisation de la végétation

  L'environnement, colline, forêt, ainsi que la végétation plantée autour de la maison 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 laisse passer la lumière en hiver. Ainsi que protéger la maison des mouvements d’air froid, même si l’utilisation d’une végétation ne doit  pas encombrer les ouvertures. Un point d'eau situé devant le bâtiment, au sud, apportera également un rafraîchissement d'un ou deux degrés en période estivale.

La disposition des pièces

Les différentes pièces qui constituent l’habitat n’ont pas toute la même exigence en température. Par exemple, un garage n’a pas besoin d’être chauffé et une salle de bain peut s’auto chauffer d’elle-même pendant son utilisation. Ces espaces doivent donc se situer vers le nord, et les véritables pièces à vivre vers le sud (séjour, chambres, etc…). L’énergie solaire qui sera alors captée depuis le sud pourra chauffer passivement ces pièces.

Le positionnement des pièces du nord à un autre avantage : il permet une efficace protection contre le froid. En effet, ces pièces vont jouer le rôle d’isolants en formant une nouvelle barrière entre les pièces chauffées et l’extérieur nord. On les appelle alors espaces thermiques ou tampons protecteurs.

L’absence d’ouvertures au nord est aussi à privilégier. La maison doit être orientée plein sud, afin de profiter au maximum du rayonnement solaire. Aussi, aucun obstacle ne doit se placer entre le Soleil et cette partie de l’habitat (éléments végétaux, notamment).

Les murs tampons

Des murs tampons sont placés derrière les ouvertures, recevant ainsi un rayonnement important. C'est le véritable radiateur de la maison; il fonctionne à basse température, et rayonne sa chaleur sur toute sa surface. Généralement situés au centre de l’habitat, ils recueillent l’énergie solaire et s’échauffent d’eux-mêmes pendant leur exposition au Soleil. Le principe du rayonnement est alors prouvé ici : le corps capte l’énergie pendant son exposition et la retransmet plus tard.

Leur couleur est donc importante. En effet, une teinte claire va réfléchir ce rayonnement alors qu’un aspect sombre va le capter, l’absorber. Toutefois, si les surfaces vitrées sont importantes, la quantité d'énergie qui traverse peut suffire à faire surchauffer la maison.

Plus tard dans la journée , lorsqu’ils ne seront plus directement exposés au Soleil, les murs tampons pourront restituer la chaleur captée et ainsi chauffer naturellement la maison.
 

Orientation des vitrages

Les ouvertures doivent évidemment se trouver plein sud.

Démarche bioclimatique

Une démarche bioclimatique se développe sur trois axes : capter la chaleur, la transformer/diffuser et la conserver. Trouver un équilibre entre ces trois exigences, sans en négliger aucune, c'est suivre une démarche bioclimatique cohérente.

•   capter la chaleur
• transformer/diffuser la chaleur
• conserver la chaleur

La Terre étant inclinée sur son axe, 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, en hiver, le soleil se lève au sud-est et se couche au sud-ouest, en restant très bas sur l'horizon (environ 30°). Pour capter son énergie, il convient donc de placer les ouvertures vitrées principales au sud. Le verre laisse passer la lumière mais absorbe les infrarouges et va, en conséquence, piéger la chaleur du soleil à l'intérieur de la maison. Ce phénomène est aussi appelé "effet de serre". La lumière du soleil sera convertie en chaleur par les surfaces opaques de la maison (les murs et/ou le sol). Lorsque cette énergie sous forme d'infrarouges va tenter de ressortir, la vitre va l'absorber et la réémettre en partie vers l'intérieur de la maison. C'est ce qu'on appelle le "solaire passif" : solaire car la source d'énergie est le soleil.

Le matériau  être très dense et très lourd. Plus sa masse est importante, plus il pourra absorber par inertie une quantité d'énergie importante, l'objectif étant de capter pendant la journée suffisamment d'énergie pour la rediffuser pendant toute la nuit. Le mur ainsi créé est souvent appelé mur capteur .Sous nos climats tempérés, une maison bioclimatique conçue de manière optimale d'un point de vue thermique peut ne pas nécessiter de système de chauffage central. Selon les performances thermiques obtenues, la maison pourra être appelée maison basse-énergie.

Conclusion

Pour conclure, l'architecture de la maison doit permettre de réduire la consommation de chauffage en utilisant l'environnement et en intégrant une disposition et un aménagement valorisant cet apport naturel de chaleur.

 ce schéma montre l'importance de l'orientation et du vitrage de l'habitat et le bénéfice économique des besoins en chauffage.