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Posts Tagged ‘bioclimatisme’

L’énergie sans conteste la plus écologique de toutes est celle que l’on ne consomme pas » écrivent Samuel Courgey et Jean-Pierre Oliva dans la préface de leur livre. La conception bioclimatique consiste à concevoir les différentes parties de la maison de manière à obtenir un confort thermique dans une logique d’économie, de santé, de cohérence environnementale. Par exemple, une idée est d’utiliser les apports calorifiques du soleil l’hiver et en inter-saison pour réchauffer la maison, et de s’en protéger en été afin d’éviter les surchauffes.

La forme : 

Une des premières choses à prendre en compte dans une conception bioclimatique est la forme de la maison : plus une maison est compacte, moins elle a de surfaces en contact avec l’extérieur pour un volume équivalent, et donc moins il y a de déperditions. On mesure la compacité d’une maison par son  son coefficient de forme, qui représente la surface en contact avec l’extérieur (m2) divisé par le volume total de l’habitation (m3). Notre maison est de forme rectangulaire, sur 2 niveaux ; son coefficient de forme est de 0,65, ce qui est plutôt bien !  Il fallait aussi que cette maison soit la plus compacte possible car je souhaitais un poêle central comme unique moyen de chauffage.

Ensoleillement : 

La maison est orientée Sud-Sud Ouest, avec de larges ouvertures sur sa façade sud, dont une grande baie vitrée. L’idée est de capter la chaleur du soleil l’hiver et en inter-saison, quand le soleil est plus bas. 57% de la surface vitrée de la maison est située au Sud, afin de capter un maximum de cette chaleur gratuite disponible. Les ouvertures au Nord sont réduites au minimum afin de limiter les déperditions thermiques. Du coup la façade nord peut paraître un petit peu austère, mais ça a été un compromis avec la performance énergétique. La surface vitrée totale de la maison représente 17% de la surface habitable, ce qui est à priori un bon équilibre entre :

  • l’apport de lumière
  • l’apport de chaleur tout en évitant la surchauffe d’été (la proportion de surfaces vitrées doit rester inférieure à 20% de la surface habitable)
  • la limitation des déperditions thermiques (entre 25 et 35% des pertes thermiques d’une maison se fait par les ouvertures)

Récupération et stockage de la chaleur : 

La chaleur apportée par le soleil en inter-saison et l’hiver sera stockée dans le plancher de la maison, qui sera constituée d’une dalle lourde posée sur une dalle isolante (chaux/copeaux de bois). A priori le sol dans la partie cuisine (devant la baie vitrée) sera en tomettes (carreaux de terre cuite typiques de la région), et donc augmentera encore la masse de stockage du rayonnement solaire. Le mur sud de la salle de bains sera un mur lourd ; cela permettra de créer encore un peu plus d’inertie thermique, même si à priori ce mur ne sera que peu exposé au soleil.

Protection contre la chaleur estivale : 

Vu les tendances prévues à plus ou moins long terme, c’est le sujet le plus prometteur : se protéger du chaud. Il est évidemment hors de question pour nous de climatiser la maison… La première mesure de protection a été de limiter les ouvertures à l’Ouest ; ce sont celles qui captent le plus de chaleur l’été, quand le soleil baisse. Il n’y a pas de fenêtres à l’ouest dans la pièce de vie ; seulement dans les chambre, mais c’est gérable car on peut fermer les volets en fin d’après-midi sans problème. La seconde mesure a été de protéger les ouvertures sud, et notamment la grande baie vitrée, contre le soleil d’été. Là, je me suis amusé (ça a vraiment été rigolo) à calculer les caractéristiques d’une casquette solaire pour protéger la baie. Pour ce faire, il faut d’abord obtenir la latitude de la construction ; c’est facile avec le site géoportail  : il suffit de choisir les cartes IGN par exemple, d’entre le nom de la commune et de noter la latitude juste en-dessous de la carte. En Puisaye, à l’endroit où nous construisons, la latitude est entre 47° et 48° Nord, plus proche de 47°. Ensuite, il faut trouver la courbe du soleil pour cette latitude : Enertech propose ces diagrammes pour nos latitudes. Dans le diagramme ci-dessous, si je veux couper le soleil aux heures les plus chaudes des 2 mois les plus chauds, je peux par exemple choisir de couper le soleil dès qu’il atteint 60° ; cela permet de protéger les ouvertures entre 11h et 13h heure solaire entre le 21 mai et le 23 juillet. La dernière étape est de calculer le débord de la casquette solaire pour couper le soleil à plus de 60° ; ici une simple règle trigonométrique suffit :

  • b=distance entre le sol et le bas de la fenêtre (m)
  • l=longueur du débord depuis la fenêtre, horizontalement (m)
  • H=hauteur du débord (m)
  • A=angle du soleil (°)

La formule est : l=(H-b)/tan A

Pour la maison et la grande baie vitrée, cela donnait 1,79m de débord. C’est évidemment impossible de faire ce débord uniquement avec un débord de toit (nous ne sommes pas en Savoie ;-)) ; l’idée était donc de faire un décrochement pour « rentrer » la baie vitrée dans la maison. Au final, il a fallu faire un compromis : le débord est de 90cm + 70cm de débord de toit (le max accepté par les Architectes des Bâtiments de France, et encore, il a fallu vraiment argumenter). Disons que la baie principale est protégée par conception contre les heures les plus chaudes. Il se trouve aussi que grâce à ce renfoncement, la baie est aussi un peu protégée contre le soleil chaud de fin de journée l’été… Les 2 fenêtres Sud auront des volets pour les protéger le cas échéant. Une autre approche est la pergola avec de la végétation ou bien encore avec des lames de bois inclinées ; à ce stade je n’exclus pas cette solution si la casquette solaire n’est pas suffisante (je pense notamment à des surchauffes plus tard en saison, comme en Août).

La troisième mesure pour la protection d’été est le choix des matériaux isolants. J’ai découvert (avec surprise, dans le bouquin de Jean-Pierre Oliva et Samuel Courgey) qu’un isolant peut être performant pour isoler du froid et moins performant pour isoler des surchauffes l’été. Pour atteindre une performance donnée l’été et l’hiver, des calculs d’épaisseur de matériaux ont été faits avec plusieurs matériaux. Ainsi, pour ces performances, il faut par exemple 60% d’épaisseur de ouate de cellulose supplémentaire l’été, alors que la même épaisseur de laine de bois permet d’atteindre les performances d’été et d’hiver… Cela ne prend même pas en compte le déphasage, qui est aussi excellent pour la laine de bois. Pour référence, il faut presque 5 fois plus d’épaisseur de laine minérale pour atteindre ces performances d’été, pour la même performance d’hiver… Pourquoi toutes nos maisons classiques prennent le chaud l’été ? La réponse est maintenant limpide pour moi (à confirmer en pratique, évidemment). Le matériau isolant fait la différence, à priori. Du coup, notre choix se porte sur de la laine de bois !

La dernière mesure de protection contre les surchauffes est la mise en oeuvre des murs et du toit : laisser une lame d’air suffisamment importante entre le bardage et le pare-pluie, ou entre les tuiles et l’écran sous toiture, afin de laisser une ventilation naturelle s’occuper d’évacuer la chaleur… C’est évidemment beaucoup plus compliqué avec un enduit…

Zone tampon

La partie nord de la maison, au rez de chaussée, est constituée de pièces tampon, qui permettent d’ajouter de la distance entre le mur le plus froid (le mur nord) et les pièces de vie. Le sas d’entrée, le cellier, les WC font partie de cette zone tampon. A priori, ce mur nord devrait recevoir une épaisseur supplémentaire d’isolant, et les fenêtres devraient aussi être plus isolantes, si l’écart de prix le permet.

Il faut ajouter qu’en plus de toutes ces mesures de conception bioclimatique, le choix du terrain (par ses caractéristiques) a aussi été important : je voulais un terrain orienté sud, en pente descendante nord-sud, et il se trouve que (super bonus) il y a une grande haie au nord, qui protège naturellement le terrain sur sa partie nord…

Au final, cette partie de la conception a été très riche en apprentissage, et un bon investissement sur le papier ; reste à voir en pratique si tout cela se vérifie ! RDV dans 2 ans…

Trajectoire du soleil à latitude=47°N

Ressources :

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