Menu

Panneaux photovoltaïques énergie solaire

Installation solaire thermique

Centrale solaire
thermoélectriques

Stratégies bioclimatiques en architecture

Stratégies bioclimatiques en architecture

Les stratégies d'architecture bioclimatique reposent sur trois axes:

  • Capturez le rayonnement solaire et utilisez-le pour les activités domestiques.

  • Transmettez l'énergie solaire et protégez-la.

  • Économisez de l'énergie ou évacuez-la selon les besoins.

L'architecture bioclimatique vise à obtenir les conditions de confort thermique dans une maison en tirant parti des ressources naturelles. De cette façon, il est possible de climatiser la maison avec une efficacité énergétique beaucoup plus élevée.

Ces exigences sont essentielles, en particulier dans les régions plus chaudes (comme la Méditerranée). Dans ces régions, la capture et la conservation de l'énergie en hiver semble contredire la protection et l'évacuation en été.

Les stratégies bioclimatiques en architecture varient légèrement en ce qui concerne les climats chauds ou froids.

Une caractéristique fondamentale est l'utilisation de l'énergie solaire passive évitant la présence de systèmes mécaniques. La principale source d'énergie pour une maison passive est le soleil

Stratégies pour capter et se protéger de la chaleur solaire

De grandes surfaces de verre sont souvent utiles dans les zones tempérées pour capter le rayonnement direct du soleil.

La Terre est inclinée sur son axe par rapport au plan de l'écliptique d'un angle de 23 ° 27 '. La hauteur du soleil à l'horizon et le chemin qu'il parcourt dans le ciel varient au fil des saisons.

Façade sud en hiver

Dans l'hémisphère nord, à la latitude de l'Europe (environ 45 ° en moyenne), en hiver, le soleil se lève au sud-est et se situe au sud-ouest, restant très bas à l'horizon (22). ° au solstice d'hiver). Seule la façade sud d'un bâtiment reçoit un ensoleillement suffisant.

Pour capter cette énergie solaire, il convient de placer les principales ouvertures vitrées au sud.

Le verre laisse entrer la lumière, mais absorbe les infrarouges réémis par les parois intérieures qui reçoivent ce rayonnement solaire, appelé effet de serre. Le rayonnement solaire est converti en chaleur par les surfaces opaques du bâtiment (murs, plafonds et sols).

Stratégies pour l'été

Même dans l'hémisphère nord, en été, le soleil se lève au nord-est, est au nord-ouest et est haut à l'horizon à midi. Les façades d'un bâtiment irradié par le soleil sont principalement les murs est et ouest, ainsi que le toit.

L'angle d'incidence des rayons sur les surfaces vitrées exposées au sud est élevé. Il est conseillé de protéger ces surfaces vitrées avec des protections solaires pour bloquer le rayonnement solaire direct en été et laisser un ensoleillement maximum disponible en hiver.

Dans les ouvertures des façades est et ouest, la protection solaire horizontale a une efficacité limitée, car les rayons solaires ont une incidence plus faible. Des écrans solaires opaques (volets), et encore plus de végétation feuillue, sont efficaces sur ces façades.

La végétation persistante est également efficace pour protéger les vents froids, à condition qu'elle ne s'oppose pas au soleil d'hiver.

En été, il est pratique de créer un système de ventilation nocturne pour profiter de la température extérieure plus basse. Grâce à la ventilation naturelle (en utilisant la technique de ventilation croisée), nous pourrons renouveler l'air chaud de l'intérieur avec de l'air frais de l'extérieur.

Construction bioclimatique dans l'hémisphère nord

Dans l'hémisphère nord, à latitude européenne, une construction bioclimatique se caractérise par:

  • Grandes ouvertures au sud, parfaitement protégées du soleil d'été.

  • Très peu d'ouvertures au nord

  • Peu d'ouvertures à l'est, sauf pour les pièces à usage précoce, comme les cuisines: soleil du matin.

  • Quelques ouvertures à l'ouest, notamment pour les chambres, pour se protéger du soleil couchant en été.

Dans une approche bioclimatique, ces généralités doivent être adaptées naturellement en fonction de l'environnement (climat, environnement, ...) et du rythme de vie des utilisateurs du bâtiment.

Comment transformer et diffuser la chaleur dans une maison?

Une fois la lumière du soleil captée, un bâtiment bioclimatique doit savoir la convertir en énergie thermique et la distribuer là où elle est utile.

La transformation du rayonnement solaire en chaleur s'effectue selon un certain nombre de principes, afin de ne pas dégrader le confort intérieur:

  • Maintenez un équilibre thermique adéquat.

  • Ne dégrade pas la qualité de la lumière.

  • Permettre la diffusion thermique à travers le système de ventilation et la conductivité thermique des murs.

Dans une construction, la chaleur a tendance à s'accumuler vers le haut des locaux par convection et stratification thermique. La conversion en chaleur de la lumière doit se faire principalement au niveau du sol. 

Sous un climat tempéré, un bâtiment bioclimatique conçu de manière optimale d'un point de vue thermique nécessite peu ou pas de systèmes de chauffage ou de climatisation.

L'absorption de la lumière par un mur l'assombrit et limite sa capacité à diffuser cette lumière. Cette absorption ne doit pas empêcher la diffusion de la lumière dans les zones moins éclairées et ne doit pas générer de contrastes ou de reflets.

Une bonne diffusion de la chaleur (ou fraîcheur) peut également être obtenue par des méthodes de ventilation appropriées.

Pour répartir correctement la couleur, il est important de:

  • privilégier des plafonds très clairs pour diffuser la lumière dans les pièces sans éblouissement

  • assombrir les sols pour favoriser la capture d'énergie à ce niveau

  • utiliser des tons variables sur les murs en fonction de la priorité donnée à la diffusion de la lumière ou à la capture de l'énergie solaire, et en fonction du besoin de chaleur ou de fraîcheur du lieu considéré.

Quelles sont les couleurs idéales pour absorber la chaleur?

Les nuances les plus susceptibles de convertir la lumière en chaleur et en absorption sont sombres (idéalement noires) et plutôt bleues, celles qui sont les plus capables de réfléchir la lumière et la chaleur sont claires (idéalement blanches) et plutôt rouges. Ainsi, on peut, au moyen d'un simple jeu de couleurs, diriger la lumière puis la chaleur vers les zones qui le nécessitent.

Les matériaux mats à surface granuleuse (en particulier les matériaux naturels) captent également mieux la lumière et la transforment en chaleur que les surfaces lisses et brillantes (effet miroir, aspect métallique ou laqué, etc.).

Comment rester au chaud et au frais dans une maison?

En hiver, une fois captée et transformée, l'énergie solaire doit être conservée à l'intérieur du bâtiment afin qu'elle puisse être utilisée en temps opportun. En été, c'est la fraîcheur nocturne (facilement détectable avec une bonne ventilation) qui doit être stockée durablement pour limiter les surchauffes pendant la journée.

La méthode la plus simple consiste à utiliser des matériaux de construction lourds pour stocker cette énergie car ils ont une inertie thermique plus élevée. Dans ce cas, ces matériaux ne doivent pas être recouverts d'isolation thermique, d'où l'importance de l'isolation. De l'extérieur, ou éventuellement de l'isolation distribuée.

Valoriser l'environnement

L'environnement (collines, forêts, ...), ainsi que la végétation plantée autour de la construction ont également un rôle protecteur: en tant que brise-vent. Un point d'eau devant le bâtiment, au sud, assurera également un rafraîchissement d'un ou deux degrés en été.

En architecture, il existe des stratégies pour tirer parti des ressources naturelles pour obtenir un confort thermique dans une maison et réduire la consommation d' électricité.

Auteur :

Date de publication : 29 mars 2021
Dernier examen : 29 mars 2021