On parle de conception bioclimatique lorsque l’architecture du projet est adaptée en fonction des caractéristiques et particularités du lieu d’implantation. L’objectif principal est d’obtenir le confort d’ambiance recherché de manière la plus naturelle possible en utilisant les moyens architecturaux, les énergies renouvelables disponibles et en utilisant le moins possible les moyens techniques mécanisés et les énergies extérieures au site. Ces stratégies et techniques architecturales cherchent à profiter au maximum du soleil en hiver et de s’en protéger durant l’été. C’est pour cela que l’on parle également d’architecture «solaire» ou «passive».
On estime qu'une maison bioclimatique consomme jusqu'à 30 % de chauffage en moins qu'une maison traditionnelle.
Conseil 1 : Prendre son temps pour chercher le terrain
Une chose est sûre, le terrain idéal n'existe pas, vous devrez certainement faire quelques concessions… Prenez donc le temps de peser le pour et le contre. Visitez plusieurs fois votre terrain à plusieurs heures, voire à plusieurs saisons, pour vous faire une idée précise de la course du soleil, du bruit environnant et de la vie du quartier…
Attention aux masques solaires ! Si la maison voisine est sur l'axe sud et fait 3 étages de haut, passez votre chemin. L'ombre portée vous priverait de toute lumière et chauffage qui va avec.
Conseil 2 : L'orientation de la maison sur le terrain
L'orientation Nord/Sud est préférable à une orientation Est/Ouest
Vous devez avoir la possibilité de faire des ouvertures au SUD-est, SUD ou SUD-ouest pour pouvoir réaliser une maison bioclimatique car elle vous permettra au mieux d’optimiser les apports solaires tout en protégeant la maison du froid du mistral l’hiver.
Conseil 3 : Des ouvertures vitrées bien orientées
Vous savez maintenant qu'il faut en priorité prévoir des ouvertures au SUD, SUD-est ou SUD-ouest. Placées ainsi, vos fenêtres apportent plus d'énergie à votre maison qu'elles ne lui en font perdre. Il n'y a donc pas de limites côté sud, à condition d'être protégé du soleil d'été.
A l'OUEST et à l'EST, l'impact est nul : vos menuiseries perdent autant d'énergie qu'elles en apportent à votre maison. Sur ces orientations, il faut placer les menuiseries avec parcimonie. Attention aux surchauffes côté Ouest l’été car le soleil du soir pénètre fortement dans la maison.
Au NORD, les menuiseries sont déficitaires. Vous faites donc rentrer du froid dans votre construction. Il faut impérativement limiter les ouvertures au strict minimum.
La Règlementation Thermique 2012 impose une surface totale de fenêtres de 20% de la surface habitable, ce rapport étant idéal entre parois opaques et vitrées quant au gain et perte de chaleur.
20% de surfaces vitrées augmentent également l’éclairage naturel, réduisant ainsi votre consommation électrique d’éclairage.
Conseil 4 : Une répartition réfléchie des pièces de la maison
Les pièces de vie sont celles où la température doit être la plus agréable. Elles seront donc situées idéalement au sud.
Le soleil du soir chauffe les pièces. Il est donc préférable d’implanter les chambres à l’est (soleil du matin) pour éviter une surchauffe et un inconfort durant les nuits d’été.
Les pièces les moins utilisées (garage, cellier, salle de bain, WC…) ou technique – ayant donc besoin de moins de chauffage, seront situées au nord. Elles feront un espace tampon tempéré durant l’hiver et en particulier les jours de mistral.
Conseil 5 : Les masques solaires et les protections
L’angle solaire étant différent l’été et l’hiver il est judicieux d’utiliser au mieux la végétalisation pour empêcher le soleil de rentrer dans la maison l’été (surchauffe) et le laisser rentrer au maximum durant l’hiver (chauffage gratuit).
Plantez des arbres à feuilles caduques près de votre construction : cela apporte une protection solaire efficace. En hiver, l'absence de feuille laisse passer le soleil. En été, les feuilles arrêtent le rayonnement solaire.
En hiver, l’incidence du soleil descend jusque 25%, il inonde donc l’intérieur des maisons et les chauffe.
En été, le soleil se lève au Nord Est et se couche au Sud Ouest, montant très haut (78° au solstice d’été). Cette fois ci, ce sont la toiture, les façades Est (le matin) et Ouest (le soir) qui sont le plus irradiées. Quant à la façade Sud, elle reste fortement irradiée mais l’angle d’incidence des rayons lumineux est élevé. Il convient donc de protéger les surfaces vitrées orientées Sud via des protections solaires horizontales dimensionnées pour bloquer le rayonnement solaire en été.
Sur les façades Est et Ouest, les protections solaires horizontales sont d’une efficacité limitée car les rayons solaires ont une incidence moins élevée. Il conviendra d’installer des protections solaires verticales (volets, vitrage opaque) ou encore de mettre en place une végétation caduque.
- Le balcon : Bien positionné au sud, il peut faire de l'ombre sur la partie RDC.
- Les avancées de toit : Prolonger légèrement le toit permet d'assurer une ombre à l'étage.
- Les casquettes solaires ou brises-soleil : Il s'agit d'une protection localisée qui n'occupe pas tout un mur de votre construction. Par exemple, une simple protection sur la baie plein sud du salon.
- La pergola : Positionnée sur le terrain, la pergolas assure un ombrage l'été en plus d'un espace terrasse. Mais elle empêche souvent le soleil de rentrer l’hiver. L’idéal est une protection amovible.
- Les volets extérieurs permettent de limiter la température intérieure en été comme en hiver. Notons qu'à l'Est et à l'Ouest, ces protections sont particulièrement efficaces car sur ces orientations, le soleil est rasant. Une protection intérieure (type rideaux) sera peu utile (car la chaleur pénètre quand même dans l'habitat, même si elle se diffuse moins vite).
En pays de mistral il est intéressant également de se protéger du vent froid.
Une haie ou des arbres en partie nord-ouest de la maison sont un plus non négligeable.
Conseil 6 : Conserver la chaleur ou la fraicheur
En hiver, une fois captée et transformée, l’énergie solaire doit être conservée à l’intérieur de la construction et valorisée au moment opportun. Les matériaux à forte inertie au sol sont recommandés : dalle béton avec carrelage plutôt foncé et sans chauffage au sol (son isolant empêchant la dalle de chauffer et jouer son rôle de radiateur la nuit).
En été, c’est la fraicheur nocturne, captée via une sur-ventilation par exemple, qui doit être stockée dans le bâti afin de limiter les surchauffes pendant le jour.
De manière générale, cette énergie est stockée dans les matériaux lourds de la construction comme une dalle béton. Afin de maximiser cette inertie, on privilégiera l’isolation par l’extérieur.
Le déphasage dû aux matériaux isolants est également une donnée importante.
En thermique du bâtiment, le déphasage thermique est la capacité des matériaux composant l'enveloppe de l'habitation à ralentir les transferts de chaleur, notamment du rayonnement solaire estival. Ce déphasage thermique est notamment utile en été pour empêcher la pénétration de l'énergie du rayonnement solaire le jour et la rejeter la nuit. L’idéal est un déphasage de 12h : le maximum de chaleur étant à 14h, sa pénétration dans la maison se fera à 2h du matin, au moment où la ventilation nocturne rafraichit la maison et non à 18h quand vous rentrez du travail. Attention tous les isolants ne se valent pas, loin de là.
La conversion de la lumière en chaleur se fait principalement au niveau du sol. Naturellement, la chaleur a souvent tendance à s’accumuler vers le haut des locaux par convection et stratification thermique, provoquant un déséquilibre thermique. Afin d’éviter le phénomène de stratification, il conviendra de favoriser les sols foncés, d’utiliser des teintes variables sur les murs selon la priorité entre la diffusion de lumière et la captation de l’énergie solaire (selon le besoin) et de mettre des teintes claires au plafond.
Les teintes les plus aptes à convertir la lumière en chaleur et l’absorber sont sombres (idéalement noires) et celles plus aptes à réfléchir la lumière en chaleur sont claires (idéalement blanches).
Tous ces éléments sont bien sûr applicables à la rénovation d’une maison. Mais si les principes restent bons, la réalisation est souvent moins facile car il faut composer avec le bâti existant.
