Architecture bioclimatique

Démarche et principes
Architecture bioclimatique, littéralement « qui vit avec le climat ».
Un habitat bioclimatique est un bâtiment dans lequel le chauffage et la climatisation sont réalisés en tirant le meilleur parti du rayonnement solaire et de la circulation naturelle de l'air.
La conception bioclimatique de l'habitat est appelée parfois bioclimatisme.
Cela consiste donc à trouver une adéquation entre l'habitat, le comportement des occupants et le climat, pour réduire au maximum les besoins de chauffer ou de climatiser .
Architecture bioclimatique :
L'architecture bioclimatique est une sous-discipline de l'architecture qui recherche un équilibre entre la conception et la construction de l'habitat, son milieu (climat, environnement, ...) et les modes et rythmes de vie des habitants.
Elle 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.

Démarche bioclimatique :
Une démarche bioclimatique se développe sur trois axes :

  1. Capter.
  2. Conserver.
  3. Transformer, diffuser la chaleur.

Trouver un équilibre entre ces trois exigences, sans en négliger aucune, c'est suivre une démarche bioclimatique cohérente.

Capter la chaleur.
Pour capter l'énergie du soleil, 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, passif car le système fonctionne seul sans système mécanique.
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.
Toutefois, si les surfaces vitrées sont importantes, la quantité d'énergie qui traverse peut suffir à faire surchauffer la maison. 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.
En résumé une maison bioclimatique se caractérise par :

  1. des ouvertures de grandes dimensions au sud
  2. très peu d'ouvertures au nord
  3. peu d'ouvertures à l'est (soleil du matin)
  4. peu d'ouvertures à l'ouest (soleil du soir)

Dans une démarche bioclimatique, ces généralités doivent naturellement être adaptées en fonction du milieu (climat, environnement, ...) et des rythmes de vie des habitants de la maison.

Transformer/Diffuser la chaleur.
Pour convertir la lumière en chaleur, on utilise des matériaux opaques, comme une dalle ou des murs.
Ces éléments doivent être de teinte plutôt foncée sinon ils réfléchiraient la lumière sans la convertir en chaleur.
Ils ne doivent pourtant pas être trop sombres au risque que leur surface s'échauffe énormément et atteigne des températures qui peuvent devenir dangereuses pour les occupants.
Une teinte brune ou terre cuite est un bon compromis entre les performances thermiques et le rendu estétique.
Le matériau doit également 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,"mur Trombe".


C'est le véritable radiateur de la maison; il fonctionne à basse température, un peu comme un plancher chauffant. IL rayonne sa chaleur sur toute sa surface.
 
Conserver la chaleur. 
Une fois captée et transformée, 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 conséquemment les parois. Pour être efficace, cette isolation sera de préférence "répartie" (le mur est isolant dans toute son épaisseur) et/ou "extérieure" . Par ailleurs, les pièces annexes seront idéalement placées au nord (façade fermée) et les pièces de vie côté sud (façade ouverte). Enfin, la végétation plantée autour de la maison a aussi un rôle à jouer : haie brise-vent, conifères au nord, feuillus au sud, ...
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. La plus grande part des apports d'énergie est alors d'origine solaire, le restant, considéré comme un appoint, est fourni par un système de chauffage ponctuel (généralement au bois : insert, poêle…).

Selon les performances thermiques obtenues, la maison pourra être appelée maison passive.

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