L'architecture et la construction bioclimatiques représentent un paradigme transformateur dans le monde du bâtiment et de la conception architecturale. Ces approches cherchent non seulement à créer des espaces de vie efficaces, confortables et durables, mais établissent également un engagement profond en faveur de l'harmonie entre le bâtiment et l'environnement naturel.
En tirant parti des conditions climatiques locales, des ressources naturelles, de la géométrie des bâtiments et des caractéristiques géographiques d'un lieu, l'architecture et la construction bioclimatiques apparaissent comme des solutions intelligentes pour relever les défis de l'efficacité énergétique et de la durabilité.
Cet article explore en profondeur les fondements et les stratégies de l’architecture et de la construction bioclimatiques, révélant comment ces approches innovantes peuvent non seulement réduire l’impact environnemental des bâtiments, mais également améliorer la qualité de vie de ceux qui les habitent.
De l'orientation des bâtiments à l'utilisation de matériaux durables, en passant par l'optimisation de la lumière naturelle et l'intégration des technologies vertes, nous découvrirons comment la symbiose entre l'architecture et la nature peut ouvrir la voie à un avenir plus durable et résilient.
Qu’est-ce que l’architecture bioclimatique ?
Ceci est réalisé grâce à l'orientation, à l'utilisation de matériaux économes en énergie, à la maximisation de la lumière naturelle, à la gestion thermique, à la ventilation naturelle et à l'intégration de technologies durables, telles que les panneaux solaires et les systèmes de récupération de l'eau de pluie.
L'architecture bioclimatique met l'accent sur l'efficacité énergétique, la durabilité et la réduction de l'empreinte carbone des bâtiments, contribuant ainsi à la préservation de l'environnement et au bien-être des personnes qui les occupent.
Objectif de la construction bioclimatique
L'objectif d'une maison bioclimatique est le contrôle du microclimat interne, avec des stratégies de conception passive. Ces stratégies minimisent l'utilisation de systèmes mécaniques et maximisent l'efficacité des échanges thermiques entre le bâtiment et l'environnement.
De manière générale, dans les régions à climat tempéré, il existe trois phases thermiques qui correspondent aux différentes exigences d'un bâtiment bioclimatique :
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Hiver : l'irradiation solaire sur les murs et les fenêtres doit être encouragée pour chauffer l'intérieur. La haute isolation thermique de l’enceinte est également nécessaire pour conserver la chaleur accumulée. L’objectif principal est la réduction de la consommation d’énergie de chauffage.
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Été : il est nécessaire de protéger le bâtiment du rayonnement solaire avec des systèmes d'ombrage et de disposer de couvertures de masse élevée. Celui-ci vise à avoir une inertie thermique élevée, ainsi qu'à favoriser la ventilation naturelle du bâtiment. L’objectif est de réduire la consommation énergétique des climatiseurs.
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Mi-saison : nécessite la combinaison de solutions de rafraîchissement et de chauffage.
Types d'architecture bioclimatique
Nous vous montrons ici quelques exemples de types d’architecture bioclimatique :
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Conception passive : La conception passive est basée sur l’orientation et la forme du bâtiment pour maximiser l’utilisation de l’énergie solaire, de la chaleur naturelle et de la ventilation. Cela peut inclure l'emplacement stratégique des fenêtres, l'utilisation de matériaux thermiques pour maintenir une température intérieure constante, des murs d'eau thermale, des murs trombe et des serres solaires.
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Bâtiments à énergie presque nulle (EECN) : Ces bâtiments sont conçus pour minimiser autant que possible leur consommation d'énergie, en utilisant des systèmes d'isolation thermique efficaces, des fenêtres de haute qualité et des systèmes d'énergie renouvelable, tels que des panneaux solaires.
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Conception de ventilation naturelle : La conception bioclimatique peut intégrer des systèmes de ventilation naturelle qui profitent des courants d’air pour refroidir et ventiler l’intérieur des bâtiments.
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Toits et murs verts : La végétation sur les toits et les murs améliore non seulement l’efficacité énergétique, mais contribue également à la purification de l’air et à la réduction de l’effet d’îlot de chaleur urbain.
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Tirer parti des matériaux locaux : l'utilisation de matériaux locaux réduit l'empreinte carbone associée au transport des matériaux et peut améliorer l'efficacité énergétique et la durabilité.
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Maisons en terre ou en pisé : Ces maisons utilisent du pisé ou de l'adobe pour assurer l'isolation thermique et profitent de la masse thermique de la terre pour maintenir des températures stables à l'intérieur.
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Conception d'ombrage efficace : un ombrage approprié grâce à des avant-toits, des stores ou des arbres bien placés peut réduire le gain de chaleur en été et laisser entrer la chaleur en hiver.
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Collecte et traitement de l'eau : l'architecture bioclimatique peut intégrer des systèmes de collecte des eaux de pluie, des systèmes de traitement des eaux grises et un aménagement paysager économe en eau.
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Bâtiments à consommation nette zéro : Les bâtiments à consommation nette zéro sont conçus pour générer la même quantité d’énergie qu’ils consomment, en utilisant des sources d’énergie renouvelables telles que des panneaux solaires et des technologies d’efficacité énergétique.
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Conception des fenêtres et des vitrages : Choisir des fenêtres à double ou triple vitrage aux propriétés thermiques avancées peut améliorer l’efficacité énergétique et le confort thermique.
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Conception des espaces extérieurs : L’architecture bioclimatique peut également inclure l’aménagement d’espaces extérieurs, tels que des patios et des terrasses, pour profiter de la lumière naturelle et apporter de l’ombre aux espaces de vie.
Formes de capture d'énergie
En architecture bioclimatique on peut distinguer trois types de captage d’énergie : le captage direct, le captage indirect et le captage séparé.
1. Capture directe
Les systèmes architecturaux qui représentent une utilisation immédiate et facile sont appelés systèmes de capture directe passive.
Un exemple de collecte directe est celui des maisons orientées de manière à capter directement l’énergie solaire du soleil (énergie solaire passive).
Les systèmes directs doivent également inclure des composants pour contrôler :
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Les pertes énergétiques des nuits d’hiver
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La température exagérée augmente en été.
2. Capture indirecte
Les systèmes architecturaux dans lesquels, à l'aide d'un collecteur, la chaleur est conduite à l'intérieur de la cabine intégrée dans sa structure sont appelés systèmes de collecte indirecte passive.
Parmi les systèmes de collecte indirecte passive, le mur Trombe se démarque. Le mur Trombe est un verre posé sur un solide mur noir mat qui agit comme un accumulateur et un diffuseur de chaleur à l'intérieur de la maison. Ce dispositif simple peut représenter d’importantes économies d’énergie.
Dans les climats chauds, cependant, les problèmes de chaleur excessive rencontrés en été doivent être pris en compte. Ces problèmes peuvent être résolus grâce à la mise en place de spoilers ou de parasols qui maintiennent le mur à l’ombre.
Un autre système consiste à remplacer un mur par des fûts en métal noir remplis d'eau ou le plafond par des collecteurs noirs. Ces éléments seraient isolés de l'extérieur. Dans les deux cas, les réservoirs d’eau seront chauffés pendant la journée. Pendant la nuit, isolés de l’extérieur, ils dégageraient de l’énergie thermique à l’intérieur de la maison.
Avec cette technique, le confort thermique de la maison bioclimatique est amélioré.
3. Collecte séparée
Les systèmes de collecte sélective passive sont des systèmes architecturaux qui, à travers un collecteur, conduisent l'énergie thermique à l'intérieur de la maison et qui sont séparés de la maison, mais pas très loin.
Dans le cas où ils seraient éloignés, ils ne pourraient pas être qualifiés de systèmes d’énergie solaire passifs. Dans ce cas, il faudrait un transport forcé et on parlerait d’aérothermes solaires.
Dans ce système, le rayonnement solaire est collecté dans une chambre en verre, qui peut être utilisée comme serre agricole, séparée de la maison par une surface de captage.
Énergies renouvelables utilisées
Dans les bâtiments considérés comme une architecture bioclimatique, en plus de l'utilisation de l'énergie solaire passive, des systèmes supplémentaires d'énergie renouvelable sont généralement installés.
En intégrant des sources d’énergie renouvelables, il est possible que toute la consommation énergétique soit autogénérée et non polluante. Dans ce cas, l’objectif est de construire des bâtiments à 0 émission et à impact environnemental très réduit.
Les bâtiments à énergie positive sont les bâtiments qui génèrent plus d’énergie qu’ils n’en consomment.
Les sources d’énergies renouvelables les plus utilisées dans un bâtiment bioclimatique sont :
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Énergie solaire photovoltaïque.
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L’énergie solaire thermique et même la géothermie.