Maisons Bio-climatiques

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CONCEPTS DE L’ARCHITECTURE BIOCLIMATIQUE

Préliminaire :

Si vous cliquez « bioclimatique » sur Internet, une multitude de sites traitent du sujet.
Plutôt que de faciliter la tâche de l’internaute et du constructeur, cela la complique : des dizaines de définitions abordent sommairement le concept et le traitent essentiellement sous l’angle des matériaux et des matériels.

Le concept d’architecture bioclimatique s’est rapidement transformé : le développement durable est passé par là, en maison « écolo », « verte », « environnementale », « passive », énergie positive…
Si nous revenons aux fondamentaux, c’est une maison conçue et construite en fonction de son environnement immédiat, du climat et des ressources locales (matériaux).

Il n’existe pas de maison à architecture bioclimatique « type », seulement des règles de bon sens qu’il convient d’appliquer selon la région, car l’ensoleillement est inégal, le terrain, le style et le mode de vie des accédants.

En fait, c’est le terrain et son environnement immédiat qui va déterminer la structure de la maison.

1- DESCRIPTIF

Principe général :

L’énergie la moins polluante et inépuisable est celle du soleil. Une maison à architecture BIOCLIMATIQUE est implantée, conçue, construite et équipée pour utiliser passivement (sans système mécanique) l’énergie solaire pour bénéficier au maximum d’apports gratuits l’hiver…sans subir de surchauffe l’été.

Pour réduire les besoins de chauffage, l’architecture bioclimatique s’appuie sur la valorisation des apports solaires, sur la compacité du volume habitable et sur une distribution spécifique des espaces : dans une maison à architecture bioclimatique, les celliers, garages et autres locaux annexes implantés au nord servent d’espaces tampons et protègent l’espace central des déperditions thermiques ; et des espaces captant installés en façade sud accroissent les apports solaires en hiver. Le confort thermique de ces logements est tributaire d’une inertie thermique forte (planchers lourds, maçonnerie) qui permet, en été, de garder la maison fraîche et, en hiver, de récupérer un maximum d’apports solaires et de retenir les apports internes.

Économie de chauffage / hiver :

Une conception compacte du bâtiment (le cube maximise le rapport surfaces habitables/ surfaces de l’enveloppe)

 

Pour un même volume et une même surface habitable, la maison B est 82% plus déperditive que la maison A, comme le montre le coefficient de forme Cf.

• L’ensoleillement des parois opaques réduit les pertes thermiques car elles sont proportionnelles à la différence de température de surface entre l’intérieur et l’extérieur.

• La surface d’un volume d’1 m3 est, suivant la forme égal à : 4,8 m² pour la sphère, 6m² pour le cube et 7 m² pour un parallélépipède de 1x 0,5 x 2 m. Le parallélépipède est donc 1,5 fois plus déperditif que la sphère.

• L’igloo en demi-sphère, conçu pour les conditions extrêmes, représente le meilleur compromis entre volume utile et surface en contact avec l’extérieur. De plus son entrée est située à l’opposé des vents dominants, ce qui lui permet de tourner le dos aux intempéries.

• Des ouvertures de grandes dimensions au sud (à minima 15% de la surface des pièces) pour capter l’énergie solaire ; elles seront, selon la latitude plus limitées à l’est qu’à l’ouest ; et très limitées au nord (où seront situés les espaces « tampon » non chauffés : garage, cellier…)

• Des barrières végétales persistantes pour limiter l’impact des vents du nord.

• Une très bonne isolation notamment en toiture (déperditions et surchauffe d’été), couplée avec une constitution massive des murs et des planchers, qui permettra de stocker la chaleur solaire du jour et de la restituer progressivement la nuit.

• Des volets roulants isolants pour éviter les déperditions liées aux châssis des menuiseries.

Systèmes de chauffage :

Grâce à sa conception et son orientation optimisées pour capter le rayonnement solaire, la maison à architecture bioclimatique a souvent recours à des techniques solaires actives pour la production d’eau chaude sanitaire et le chauffage.
L’appoint « boucle eau chaude » par plancher chauffant est assuré par des systèmes très performants, parmi lesquels la chaudière à condensation ou les systèmes thermodynamiques.

Confort thermique / été :

Protections solaires horizontales et verticales :


• Des brise-soleil fixes ou mobiles, horizontaux en façades sud, et verticaux en façade ouest permettront d’éviter les surchauffes.

Source : Cardonnel / Gaz de France

• Les éventuelles fenêtres de toit devront impérativement être munies de volets extérieurs.
 

Ventilation naturelle des pièces principales :

Concevoir un séjour à double orientation et avec ouvrants en positions opposées qui favorisera la ventilation naturelle traversante pour le rafraîchissement.
Le rafraîchissement nocturne global pourra être assuré par une VMC double flux couplée avec un « puits provençal » qui permet d’éviter en toutes régions le recours à une climatisation active.

Isolation sous toiture :

Isolation renforcée pour éviter les surchauffes.

Réflexion des sols :

Il faut éviter les terrasses claires exposées au sud, elles réfléchissent les rayons solaires et créent un effet de « serre » devant les ouvertures (préférer des terrasses en matériaux sombres ex : bois).
Planter en façade sud (mini 4 m) des arbres à feuilles caduques qui ombrageront la façade en été… et laisseront passer le soleil en hiver.

2- MISE EN ŒUVRE

La base d’une maison à architecture bioclimatique est issue de mesures de bon sens sur l’implantation de la maison, sur une conception compacte, et sur une construction massive (comme plus de 90% des maisons qui en France sont bâties en parpaings ou en briques). Il n’y a donc pas de difficultés particulières de mise en œuvre, sauf sur 3 points, qui sont affaire de spécialistes :

• La conception et la pose d’éventuels brise-soleil horizontaux.

• La qualité et la pose des menuiseries (les vitrages ont des valeurs U de bon niveau, ce sont les châssis qui peuvent être des points faibles de l’isolation et de l’étanchéité à l’air).

• Le calcul et la mise en œuvre d’un puits Provençal ne s’improvisent pas.

D’une manière générale l’architecture bioclimatique est une solution pertinente pour répondre aux critères de confort et de performance des années à venir.

3- CONTRAINTES

En fonction de l’orientation de chaque terrain, de son accès, des vues … L’architecture bioclimatique implique une véritable prise en compte de l’implantation sur site, une adaptation des modèles et de la distribution des pièces.

• L’implantation et l’orientation de la maison ont effet déterminant sur le niveau de confort proposé aux occupants et sur les coûts en fonctionnement : les déperditions thermiques, les apports solaires, l’éclairement naturel, les vues, les possibilités de ventilation naturelle… proviennent en grande partie de la manière dont la maison va être implantée et orientée sur la parcelle.

• Une prise en compte différenciée de l’ensoleillement, suivant les saisons et suivant les orientations, permet de concevoir une maison qui va apporter des apports solaires l’hiver (réduction des consommations d’énergie), tout en s’en protégeant l’été (confort été).

• La connaissance des vents dominants est fondamentale pour ouvrir correctement les baies de la maison et éviter que les espaces extérieurs soient inconfortables (vitesse de vent supérieure à : 5m/s = source de gêne, 8m/s = source d’inconfort).

• L’environnement sonore, lorsqu’il est bien caractérisé, peut être pris en compte dès la conception du plan de masse, en tournant le dos aux nuisances.

• Par des ouvertures judicieusement placées et dimensionnées, les vues offertes sur le proche et le lointain paysage procurent l’agrément des occupants et donnent de la valeur à la maison sans nuire à
ses performances thermiques.

4- ASPECTS JURIDIQUES

Sans objet

5- ASPECTS ECONOMIQUES

Dans sa configuration de base, une maison à architecture bioclimatique n’implique pas de surcoûts : le prix des grandes baies du sud est compensé par les économies au m² d’un gros œuvre compact, et les ouvertures au nord seront plus petites.

Soigner l’orientation des pièces et des ouvertures ne coûte rien et sur un plan plus général, la notion d’économie doit désormais être pensée en termes de coût global et admettre que le surcoût initial peut rapidement être compensé par des économies d’énergie et de fonctionnement. Des bénéfices comme un éclairage naturel et la luminosité, des volumes spacieux et ouverts sur l’extérieur, la fraîcheur en été sans climatisation ne sont pas quantifiables : ils sont pourtant inestimables.

Une VMC double flux avec puits provençal entraîne un débours d’environ 6 à 7 000 € HT.
 

6- SYNTHESE SUR L’INTERET ENVIRONNEMENTAL

L’énergie solaire, captée de manière passive, est totalement gratuite et non polluante.

7- SYNTHESE SUR L’INTERET CONSOMMATEUR

• Habiter une maison en symbiose avec son environnement
• Valoriser son patrimoine
• Habiter une maison à architecture bioclimatique, c’est adopter au quotidien un comportement éco-citoyen
• Bénéficier d’un confort et d’une qualité de vie supérieure : luminosité, vues, volumes, qualité de l’air, énergies renouvelables
• Bénéficier d’aides fiscales

8- SYNTHESE DE L’INTERET POUR LE CONSTRUCTEUR

• Anticiper les évolutions réglementaires
• Valoriser son savoir-faire
• Se démarquer de la concurrence
• Fédérer son équipe et ses sous-traitants autour d’un projet valorisant
• Engager une démarche concrète en faveur du développement durable

9- MEMORANDUM POUR RETENIR L’ESSENTIEL

EN HIVER : LA STRATEGIE DU CHAUD !

• Capter l’énergie solaire
Créer des ouvertures côté soleil pour largement en recevoir l’énergie

• Stocker dans la masse
Les matériaux lourds placés à l’intérieur du bâtiment apportent une inertie thermique qui permet à celui-ci de stocker l’énergie

• Conserver par l’isolation
Isoler thermiquement l’ensemble des parois entourant le volume chauffé afin de conserver la chaleur emmagasinée dans l’air et dans les parois

• Distribuer
La nuit, répartir la chaleur accumulée dans l’air et dans les parois lourdes

EN ETE : LA STRATEGIE DU FROID

• Protéger du rayonnement solaire
Protection des baies par des volets et des stores. Végétation à feuilles caduques au sud

• Dissiper les surchauffes par ventilation diurne

• Refroidir par ventilation nocturne


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