Une maison Bioclimatique... c'est quoi?

Une maison Bioclimatique

Définition: L'appellation bioclimatique désigne un concept architectural qui tire le meilleur parti des conditions d'un site et de son environnement afin d’assurer un meilleur confort et de parvenir à une réduction significative de la consommation énergétique. Cela consiste souvent à revenir des principes simples, mais chargés de bons sens, largement délaissés depuis plusieurs décennies en construction.

L’implantation et l’orientation

L'implantation de la maison a une importance capitale pour pouvoir gérer les apports solaires; il faut que sa façade principale soit orientée au sud. Ainsi, cela permettra de capter les rayons du soleil en hiver, de le stocker dans la masse (voir l'importance de l'inertie d'un bâtiment), et de le conserver par l'isolation thermique. En été, grâce à des protections solaires, appelées aussi "casquettes", on pourra se protéger des rayons du soleil et éviter ainsi la surchauffe de la maison.

Pour capter ces rayons au maximum, de grandes baies vitrées seront mises sur la façade sud. Au nord, il faudra au contraire se protéger des vents souvent froids et de l'absence de soleil en réduisant au maximum les ouvertures et en limitant ainsi les déperditions thermiques.

Et à l'Est ou à l'Ouest? Il est en effet très difficile de se protéger d'un soleil très bas sur l'horizon. La plupart des masques solaires sont alors inefficaces et il faut alors employer d'autres solutions contraignantes (fermer les volets, prévoir une grande haie, etc). De petites ouvertures sont alors recommandées. L'exposition idéale reste le plein Sud.

Utiliser les éléments naturels...

La nature offre toutes sortes de protections face aux agressions climatiques.

La végétation en est une très efficaces. 

Au Nord, de grands arbres persistants (qui gardent leurs feuilles en hiver) ou des haies d'arbustes pourront atténuer la force des vents d'hiver souvent glacials et éviter qu'ils ne viennent frapper sur votre maison

Au Sud, il faut privilégier les arbres caduques (qui perdent leurs feuilles en hiver) pour laisser entrer les rayons du soleil dans votre maison en hiver, et vous faire de l'ombre en été.

Le relief n'est pas non plus à négliger. 

Avec un terrain en pente côté sud, cela permettra aux vents d'hiver de passer au dessus de votre maison, ou du moins de limiter les surfaces d'échanges avec vos murs.

Pour les terrains avec une pente orientée nord, tout sera plus compliqué !

Dans notre projet de maison, la première étape, et non la moindre, a été de trouver le terrain adéquat. Situé dans le Lauragais, à 20 km au sud-est de Toulouse, la région est réputée pour ses vents  violents avec plus de 300 jours de vent/an (principalement vent d’autan venant du sud-est, et tramontane, appelé ici « Cers », venant du nord-ouest) ainsi que pour ses chaleurs caniculaires l’été. Par contre, nous profitons d’un climat ensoleillé toute l’année et des températures qui ne descendent que rarement dans les négatifs.

Mais nous avons trouvé: il s'agit d'un petit terrain de 530 m2 dans un lotissement et qui est exposé plein sud avec quasiment aucun masque. 

Bon, il est un peu biscornu, mais il nous permettra d'y installer notre maison bioclimatique. A remarquer que nous n'avons pas de voisins direct à part au sud-ouest (maison en rez de chaussée à 3 mètres de la limite de terrain: hauteur d'environ 4 mètres). 2 espaces verts nous isolent des autres propriétés. Du coup, on gagne en sensation d’espace. Il a aussi une légère pente orientée sud-ouest et il est situé au plus bas du lotissement. Nous serons donc un peu abrités des vents dominants, aidé par une végétation plantée sur les espaces vert au nord et à l’est.

Au vue du terrain, et si nous voulons garder une orientation sud de la maison, nous n'aurons pas d'autres choix que de construire en limite séparative du terrain côté nord. Cela aura aussi l'avantage de profiter pleinement de la vue sur notre jardin.

Architecture Bioclimatique

Afin de limiter les déperditions thermiques (chaleur en hiver et fraicheur en été), la première chose à faire est de limiter les surfaces d’échange entre l’intérieur et l’extérieur. La forme de la construction doit donc être la plus compacte possible.  La forme cubique étant la plus performante concernant ce point.

En plus d’y limiter les ouvertures vers l’extérieur côté Nord, il est également conseiller de prévoir des espaces tampons dans la partie nord de l’habitation (locaux techniques, garage, hall, escalier…) afin de ne pas avoir à chauffer au maximum ces pièces.

La maison 

Après d'innombrables tentatives, nous avons réussis à mettre en applications les caractéristiques architecturales d'une maison bioclimatique: exposition sud pour les pièces à vivres, pièces tampon au nord, forme compacte pour limiter les déperditions, grandes ouvertures côté sud, quasiment rien côté nord, etc...

Pour compliquer le tout, nous avions aussi d’autres exigences comme avoir toujours un espace tampon entre chaque chambres pour le confort acoustique (les placards auront donc cette fonction), de même pour la salle de bain, et que les WC ne soient jamais en contact avec une pièce à vivre (l’intimité, c’est quand même plus agréable dans ce genre de lieux).

A noter, nous avons décidés de mettre la terrasse à l’ouest de notre maison. Du coup, la maison nous protégera  du vent d’autant et nous avons créé une pièce (qui sera en fait un bureau) légèrement décalée par rapport à la maison qui nous protégera des vents du nord. Il est quand même plus agréable de ne pas voir tout son couvert s’envoler quand on mange…

Autre avantage, ce bureau est « en dehors » de l’habitation : Psychologiquement parlant, cela évite de confondre boulot et maison !

Les protections solaires

Qui dit ouvertures au sud, dit forcément protections solaires pour éviter les surchauffes en été... et dans le Lauragais, le soleil tape très fort!!. Nous avons décidés de faire d'une pierre deux coup en mettant un balcon à l'étage qui nous permettra d’avoir une sortie sur l’extérieur (jolie vue sur les Pyrénées) et fera office de masque pour les baies vitrées du rez-de-chaussée. Il sera avancé de 1,20m par rapport aux baies vitrées  qu’il doit protéger (hauteur de 2,60m). Le toit aura lui aussi une avancée suffisamment grande pour protéger les baies vitrées de l'étage mais nous avons décidés d’augmenter sa taille de 30 cm par rapport au balcon car ces baies vitrées donnant sur les chambres, nous aurons moins besoin de chauffer ces pièces en mi-saison.

Comment calculer la taille des avancées pour éviter que le soleil pénètre en plein été dans votre maison, et qu'il arrive à chauffer votre maison l'hiver? La solution est ici

Pour la terrasse, nous construirons une pergola avec des lames fixes de 20cm, espacée de 18cm, et orientées à 27°, cela permettra de laisser passer le soleil en hiver pour chauffer le bureau, et de nous protéger totalement l’été que cela soit sur la terrasse ou dans le bureau.

Comment calculer le bon angle et les bonnes dimensions pour faire ces lames ?: c’est ici (aller dans « les outils » et choisir « lames parallèles solaires »)


Voici comment j’ai obtenu ces résultats :
 
Au 1^er Janvier, le but est de faire passer au maximum les rayons du soleil pour qu’ils viennent taper sur la baie vitrée :

Comme on peut le voir sur ce graphique,  avec cette inclinaison et ces longueurs de lames, le pourcentage de masque est très faible entre 10h et14h : cela laisse donc pénétrer le soleil en quasi-totalité.

Voici la quantité d’apport solaire durant une journée ensoleillée autour du 1er Janvier:

On peut voir que malgré les lames, on peut obtenir jusqu’à 1,126KWh/m2 d’énergie gratuite sur les surface vitrée. Sachant que celle-ci fera 5m2, nous pourrons obtenir 5X1,126= 5,63KWh d’énergie solaire gratuite durant une journée pleinement ensoleillée.

Pour les autres baies vitrées qui n’aurons pas de masque en hiver (le soleil passant totalement en dessous du balcon et de la toiture), nous pourrons obtenir jusqu’à 1,347KWh/m2. Sachant qu’elles représentes environ 22m2, cela nous donnerait 22X1,347= 29,63 KWh d’énergie gratuite !!!
Ce qui nous fait 29,63+5,63= 35,26KWh pour la totalité des vitrages exposés au sud.


Voici les résultats pour le 1er juillet :

Nous pouvons voir que nous arrivons à masquer presque totalement notre baie vitrée, à part entre 9 et 15h. où le masque ne fonctionne qu’à 85-90%. On se rend compte que c’est au moment où le soleil est proche du zénith.
La solution sera donc de faire une casquette d’environ 1,20m avec les lames pour éviter que les rayons du soleil ne vienne pénétrer sur les vitres durant ces heures (en hiver, le soleil passera sous cette casquette, donc aucune incidence sur l’apport ).

Un autre petit schéma qui vient confirmer l’apport passif que l’on peut obtenir par jour durant les différentes périodes :

Apport solaire passif sur une paroi verticale en fonction de son orientation

Économies?

Si l'on respecte déjà tous ces critères, on peut déjà prétendre à faire de sacrées économies d'énergie (de l'ordre de 20% selon plusieurs études). Et tout cela ne vous coutera presque RIEN!!! c'est juste du bon sens... mettre un garage ou un escalier au nord plutôt qu'au sud n'est pas plus cher... mettre les vitrages seulement au sud plutôt qu'un peu partout dans la maison ne demande pas non plus un surcout...

Il ne reste plus maintenant qu’à stocker cette énergie gratuite et éviter qu’elle ne s’échappe !