La construction bioclimatique

L’architecture bioclimatique consiste à concevoir les bâtiments en tenant compte des conditions climatiques, en tirant parti des ressources disponibles (soleil, végétation, pluie, vents) pour réduire les impacts environnementaux, en essayant de réduire la consommation d’énergie. L’architecture bioclimatique est étroitement liée à la construction écologique, c’est-à-dire aux structures ou processus de construction qui sont respectueux de l’environnement et qui occupent efficacement les ressources tout au long de la vie d’une construction. Elle a également un impact sur la santé des bâtiments grâce à un meilleur confort thermique, au contrôle des niveaux de CO2 dans les intérieurs, à un meilleur éclairage et à l’utilisation de matériaux de construction non toxiques, appuyés par des déclarations environnementales.

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Une maison bioclimatique peut réaliser de grandes économies et même devenir durable dans son ensemble. Bien que le coût de construction puisse être plus élevé, il peut être rentable, puisque l’augmentation du coût initial peut être amortie au fil du temps en réduisant les coûts d’exploitation.

Le principe de la construction bioclimatique

L’architecture bioclimatique est un type d’architecture où l’équilibre et l’harmonie sont une constante avec l’environnement. Il vise à atteindre un niveau élevé de confort thermique, en tenant compte des conditions climatiques et environnementales pour contribuer au confort thermique intérieur en adaptant la conception, la géométrie, l’orientation et la construction du bâtiment en fonction des conditions climatiques de son environnement. Il joue exclusivement avec les caractéristiques locales de l’environnement (relief, climat, végétation naturelle, direction des vents dominants, ensoleillement, etc.), ainsi qu’avec les éléments de conception et d’architecture, sans utiliser de systèmes mécaniques, qui sont plutôt considérés comme des systèmes de support. N’oublions pas qu’une grande partie de l’architecture traditionnelle fonctionnait déjà selon des principes bioclimatiques : fenêtres orientées au sud dans les régions froides de l’hémisphère nord, utilisation de certains matériaux ayant certaines propriétés thermiques, comme le bois, la pierre ou l’adobe, l’abri du sol, le chaulage dans les maisons méditerranéennes pour garder l’intérieur frais en été, la situation des villages, etc… L’architecture bioclimatique est, en somme, une architecture adaptée à l’environnement, sensible à l’impact qu’elle a sur la nature et qui cherche à minimiser la consommation d’énergie et, partant, la pollution environnementale.

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Une maison bioclimatique ne doit pas nécessairement être plus chère qu’une maison conventionnelle, mais les maisons construites dans des climats tempérés ont montré un coût supplémentaire de 5 à 15%. Il ne nécessite pas l’achat ou l’installation de systèmes de climatisation mécanique, mais joue plutôt avec les éléments architecturaux habituels pour augmenter l’efficacité énergétique et obtenir le confort de manière naturelle. Pour cela, la conception bioclimatique implique un ensemble de restrictions, mais il y a encore des degrés de liberté pour la conception en fonction du goût de chacun. L’architecture bioclimatique prend en compte les conditions du terrain, la trajectoire du soleil, les courants d’air, etc. en appliquant ces aspects à la distribution des espaces, à l’ouverture et à l’orientation des fenêtres, etc. afin d’atteindre l’efficacité énergétique. Il ne s’agit pas d’inventer des choses étranges, mais de concevoir avec des choses existantes et de savoir comment tirer le meilleur parti des ressources naturelles que nous offre l’environnement. Cependant, cela ne doit pas conditionner l’aspect de la construction, qui est complètement variable et parfaitement en ligne avec les tendances et le design d’une bonne architecture.

La conception bioclimatique est basée sur l’analyse climatique du site d’étude, pour cela il est nécessaire de traiter les principales données climatologiques (température, humidité, précipitations, vent, radiation, entre autres) en utilisant des graphiques, des cartes ou des projections typiques de la géométrie solaire. Il est également important de tirer parti des différents outils développés par les principaux chercheurs du domaine. Ces outils, tels que la carte bioclimatique ou psychométrique, nous permettent d’évaluer les données climatiques avec la température considérée comme « confort » et d’obtenir des recommandations de conception, telles que la ventilation, l’utilisation de la masse thermique, l’utilisation du refroidissement par évaporation, etc.

Adaptation à la température de la région d’implantation

C’est peut-être à ce stade qu’il est le plus fréquent d’avoir un impact lorsqu’on parle d’architecture bioclimatique. Le plus courant est de tirer le meilleur parti de l’énergie thermique du soleil lorsque le climat est froid, par exemple pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire. Profiter de l’effet de serre du verre. Avoir une perte de chaleur minimale (bonne isolation thermique) s’il y a un élément chauffant.
Quand le climat est chaud, la chose traditionnelle est de faire des murs plus larges, et d’avoir le toit et la façade de la maison avec des couleurs claires. D’autres solutions comprennent des stores et des vitrages spéciaux comme le double vitrage et une bonne ventilation. Si vous utilisez un système de refroidissement, isolez la maison. Avoir un grand arbre à feuilles caduques devant la maison qui couvre le soleil en été et en hiver serait aussi une solution.

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L’orientation de la construction

Avec les fenêtres en verre orientées vers le sud dans l’hémisphère Nord ou vers le nord dans l’hémisphère Sud, le rayonnement solaire est plus important en hiver et moins important en été, bien que dans les régions plus chaudes (avec des températures moyennes supérieures à 25 °C), il soit nettement plus pratique de placer le vitrage dans la direction opposée, c’est-à-dire en arrière vers l’équateur ; Ainsi, en été, la façade vitrée ne sera irradiée par le Soleil qu’aux premiers instants de l’aube et aux derniers instants du crépuscule, et en hiver, le Soleil ne baignera jamais cette façade, réduisant au minimum le flux thermique et permettant l’utilisation de concepts architecturaux propres à l’utilisation du verre.

Ensoleillement et protection solaire

Les fenêtres avec une protection solaire adéquate, allongées verticalement et situées sur la face intérieure du mur, laissent entrer moins de rayonnement solaire en été, évitant la surchauffe des locaux ensoleillés.

Au contraire, cet effet n’est pas bénéfique dans les endroits froids ou pendant l’hiver, pour cette raison, traditionnellement, dans les endroits froids les fenêtres sont plus grandes que dans les endroits chauds, elles sont situées dans la face extérieure du mur et ont habituellement des points de vue vitrés, pour promouvoir la capture bénéfique du rayonnement solaire.

Dispositifs de protection solaire :

    • L’avant-toit : c’est le plan horizontal de protection solaire, en façade nord (hémisphères sud) ou en façade sud (hémisphère nord) il permet le co
    • Parasols verticaux obliques à la façade : sur la façade ouest (hémisphère sud) ou sur la façade est (hémisphère nord). Dans ces orientations, l’incidence solaire est faible et les gouttières ne sont donc pas efficaces. L’emplacement de ces écrans à 45º permet la pénétration du soleil en hiver et il est possible de contrôler l’incidence du soleil en été.
    • L’un des principaux objectifs de l’architecture bioclimatique est d’offrir une climatisation et une ventilation optimales basées sur une gestion et une régulation appropriée du rayonnement solaire et de la circulation naturelle de l’air. Ce type d’architecture est une tendance à la hausse qui s’accompagne d’une plus grande sensibilisation à l’environnement, y compris dans les espaces extérieurs des maisons. Une pergola bioclimatique est un système de protection solaire capable de réguler naturellement la température de la zone qu’elle couvre et le rayonnement solaire qu’elle reçoit, tout en offrant une protection contre la pluie, le vent et tout autre intempérie.

L’isolation thermique

Les parois épaisses retardent les variations de température en raison de leur inertie thermique.
Les bâtiments enterrés ou semi-enterrés profitent de l’inertie thermique de la terre qui les entoure pour stabiliser l’oscillation thermique. Par exemple, les matins froids et les après-midis chauds.
Une bonne isolation thermique évite, en hiver, la perte de chaleur par sa protection à l’extérieur, et en été l’entrée de chaleur.

L’un des matériaux ayant les meilleures propriétés isolantes, c’est l’air. En raison de ses faibles valeurs de conductivité thermique, l’utilisation de chambres à air est utilisée pour interrompre le flux thermique entre l’intérieur ou l’extérieur. Cependant, ces chambres à air sont plus efficaces lorsqu’elles ont de petites dimensions, car elles limitent le mouvement convectif de l’air qui peut transférer la chaleur d’un côté à l’autre. Un bon exemple de ces petites chambres est le polystyrène expansé qui contient de petites bulles d’air emprisonnées.

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Dans les maisons aux toits inclinés ou à double pente dans les zones tempérées, on peut construire un toit plat qui entoure une chambre supérieure afin d’isoler le logement de la chaleur excessive du rayonnement solaire en été et du froid de l’hiver. C’est le cas des chalets suisses dont la façade est orientée vers le sud pour profiter du rayonnement solaire en hiver et dont l’étage supérieur sert de grange ou d’entrepôt à foin et possède de bonnes propriétés isolantes en hiver. Ayant les pièces de la maison au premier étage et l’écurie au rez-de-chaussée, le chalet fonctionne comme un exemple admirable de logement bioclimatique car l’écurie produit une sorte de chauffage naturel qui sert à chauffer la maison au premier étage. Pendant la saison chaude, le bétail est emmené paître dans les prairies et quand l’étable est laissée libre, elle permet une ventilation de la même qui sert à rafraîchir la maison. Le grenier ou la grange n’ont pas non plus de paille ou de foin pendant l’été, ce qui protège la maison de la chaleur solaire excessive.

L’escalier extérieur menant à la maison (typique des chalets galiciens, des maisons agricoles et de nombreuses autres parties) est destiné à accéder à la maison sans déranger le bétail et autres animaux domestiques.

Infiltration : l’entrée d’air de l’extérieur par des phénomènes ou des utilisations non contrôlés en principe, mais qui affectent ou sont supposés affecter la ventilation, par exemple, les fissures des portes ou la diffusion à travers certaines surfaces.

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L’intégration de sources d’énergie renouvelable

Grâce à l’intégration des sources d’énergie renouvelables, il est possible que toute la consommation soit auto générée et non polluante. Dans ce cas-ci, il s’agit de bâtiments à émissions nulles. Il est même possible de produire plus d’énergie que ce qui est consommé, ce qui pourrait être vendu au réseau, auquel cas il s’agit d’énergie et de bâtiments.

Les sources d’énergie renouvelable les plus couramment utilisées sont l’énergie éolienne, l’énergie solaire photovoltaïque, l’énergie solaire thermique et même l’énergie géothermique.