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Bâtissons intelligemment nos habitats de demain.
29 mars 2021 7 min
Hélène Monod

Rédactrice
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L’illusion que nous disposions de ressources énergétiques illimitées a rendu les bâtisseurs du siècle passé sans doute un peu paresseux. Cette illusion les a poussés à concevoir des bâtiments sans tenir compte des spécificités de chaque site. Il s’agit aujourd’hui de changer de paradigme et de s’appuyer au maximum sur les éléments naturels pour réduire au minimum le besoin d’énergie : capter et diffuser la chaleur naturelle du soleil pour se chauffer en hiver, tout en se protégeant du soleil, et en utilisant les vents et la végétation pour se rafraîchir en été. Voici quelques-uns des préceptes de l’architecture bioclimatique.

Le parc immobilier consomme 45% des besoins énergétiques de la Suisse

L'ensemble du parc immobilier suisse compte actuellement 1,8 million de bâtiments chauffés et consomme environ 45% des besoins énergétiques de la Suisse ! 3/4 de ces besoins proviennent aujourd’hui du chauffage, mais la climatisation n’est pas en reste : les besoins en climatisation dus au réchauffement climatique ne feront en effet qu’augmenter au cours des prochaines décennies. Une évaluation menée en 2009 par des chercheurs de l’Agence environnementale néerlandaise conclut que d’ici au milieu du siècle, la quantité d’énergie utilisée dans le monde pour le refroidissement sera supérieure à celle utilisée pour le chauffage.

Plusieurs options existent afin de réduire la consommation d’énergie dûe au bâti : assainir le parc immobilier, opter pour des normes écologiquement ambitieuses en termes de nouvelles constructions, travailler sur les comportements des habitants, etc. Une autre option intéressante consiste à retrouver un certain bon sens en concevant un bâti qui soit intelligemment intégré dans son environnement afin de bénéficier au maximum des apports naturels du soleil, des ombres, des vents et de la topographie. C’est ce qu’on appelle l’architecture bioclimatique, ou l’habitat passif.

Retrouver notre bon sens

Dans bien des domaines, nous avons perdu notre bon sens. Dans le domaine de l’alimentation par exemple, nous consommons des produits boostés à l’énergie fossile, dont le calendrier et le choix des plantations ne correspondent ni aux saisons, ni aux conditions climatiques, ni aux particularités de chaque région. Dans le domaine du bâti, c’est pareil. Il fut un temps où les architectes et urbanistes réfléchissaient à la manière de construire leurs villes et leurs villages pour qu’ils bénéficient, selon les climats, de la chaleur ou de la fraîcheur naturelles. Voici donc quelques pistes pour se rappeler de ces pratiques « oubliées ».

L’architecture bioclimatique : des techniques ancestrales remises au goût du jour

    • Conserver la chaleur en hiver et l’évacuer en été
      Maintenir une température intérieure agréable, allant jusqu’à 5 degrés de moins que la température extérieure en été et ce, sans grande technologie, c’est l’objectif de l’architecture bioclimatique. Capter et conserver la chaleur en hiver peut sembler contradictoire avec la nécessité de s’en protéger et de l’évacuer en été. Mais résoudre cette contradiction apparente est la base d'une conception bioclimatique bien comprise. Ce concept consiste à capter l’énergie solaire, la diffuser ou s'en protéger, la conserver ou l'évacuer en fonction du confort recherché.

  • Tirer profit de l’environnement pour choisir l’emplacement, l’orientation et la forme du bâtiment
    Une étude approfondie du site et de son environnement permet ainsi d'adapter l'architecture aux caractéristiques et particularités du lieu d'implantation en tirant les avantages du site et en réduisant ses contraintes.

  • Microclimat
    Il s’agit de bien étudier le microclimat propre au site convoité. Est-il adapté au projet ? Si oui, comment en tirer bénéfice ?

  • Parcours du soleil dans l’hémisphère nord
    Dans l’hémisphère nord, en hiver, le soleil se lève au sud-est et se couche au sud-ouest, en restant très bas toute la journée. Seule la façade sud reçoit un rayonnement non négligeable durant la période d’hiver. Ainsi, en maximisant la surface vitrée au sud, la lumière du soleil est convertie en chaleur (effet de serre), ce qui chauffe le bâtiment de manière passive et gratuite. En été, le soleil se lève au nord-est et se couche au sud-ouest, en montant très haut durant la journée. Cette fois-ci, ce sont la toiture, les façades est (le matin) et ouest (le soir) qui sont le plus exposée. Quant à la façade sud, elle reste fortement exposée mais l’angle d’incidence des rayons lumineux est élevé.
    Ainsi, en règle générale, il s’agit de :
  • Maximiser les surfaces vitrées orientées au sud, intégrant des protections solaires horizontales dimensionnées pour bloquer le rayonnement solaire en été tout en y laissant le maximum d'ensoleillement disponible en hiver. Il existe des techniques de brise-soleil adaptables à ces orientations ;
  • Minimiser les surfaces vitrées orientées au nord. En effet, les apports solaires sont très faibles en hiver et un vitrage sera forcément plus déperditif qu’une paroi isolée ;
  • Installer des surfaces vitrées raisonnées et réfléchies pour les orientations est et ouest afin de se protéger des surchauffes estivales. Par exemple, les chambres orientées à l’ouest devront impérativement être protégées du soleil du soir.

  • Vents
    Selon les besoins, le vent peut être utilisé pour optimiser la ventilation naturelle d’un bâtiment, ou doit être atténué pour éviter le froid. L’orientation d’un bâtiment doit donc être réfléchie par rapport à l’axe dans lequel souffle le vent.

  • Masques solaires
    Il s’agit également d’identifier les ombres portées par des bâtiments avoisinants, arbres, collines et autres faiseurs d’ombres au moyen d’outils comme les simulateurs d’ombres, et de positionner le bâtiment en fonction du besoin ou non des ombres sur ses différentes façades.

  • Végétation et eau
    La végétation plantée autour de la construction peut aussi jouer un rôle de protection contre le vent ou le soleil. Par exemple, planter des résineux au nord peut réduire le vent et des feuillus au sud permet de protéger du rayonnement solaire en été, tout en laissant passer la lumière en hiver. Un point d'eau situé devant le bâtiment, au sud, apportera également un rafraîchissement d'un ou deux degrés en période estivale.

  • Travailler sur la forme du bâtiment
    Pour l’architecture bioclimatique, la forme du bâtiment est également importante. La compacité est généralement une règle car elle permet de limiter les surfaces déperditives.

  • Répartir les usages de façon adéquate à l’intérieur du bâtiment
    Un autre élément impactant consiste à bien réfléchir aux usages et à leurs emplacements à l’intérieur du bâtiment. Les pièces habitées de jour comme de nuit devraient être isolées de l’extérieur par des pièces “tampons”. Au nord par exemple, on peut placer des espaces non chauffés, comme la buanderie ou un atelier, et au sud, une serre ou une véranda diminue sensiblement le refroidissement nocturne tout en apportant de la chaleur la journée. A l’est et à l’ouest enfin, on peut placer les pièces qui ont besoin d’être tempérées, comme les chambres à coucher. Cet élément est toutefois plus facile à mettre en œuvre pour des maisons individuelles que pour des immeubles.

  • Concevoir des parois isolantes et choisir des matériaux locaux
    Les parois sont essentielles pour permettre de capter, protéger, conserver et distribuer la chaleur. Le choix des matériaux de construction et d’isolation est donc capital : une enveloppe lourde (construction en pierre, mur en terre crue épais par exemple) a une bonne capacité à stocker la chaleur la journée et à la restituer progressivement la nuit évitant ainsi la surchauffe des pièces. Mais d’autres matériaux légers peuvent être utilisés s’ils permettent un déphasage d’au moins 12 heures, c’est-à-dire que l’isolation empêche de chauffer pendant 12 heures. Les parois intérieures doivent également permettre de stocker et distribuer la chaleur. Les matériaux à forte inertie thermique comme la terre crue, les briques de terre cuite remplis de sable ou de terre, sont particulièrement efficaces. Par ailleurs, ces mêmes matériaux diffusent de la fraîcheur en été et participent donc à la climatisation naturelle. Le choix des matériaux se fait en fonction de ceux qui sont disponibles à proximité qui sont généralement particulièrement adaptés au climat. Il s’agit également de bien équilibrer les parois opaques et vitrées pour permettre de profiter au maximum de l'énergie solaire en hiver tout en minimisant les déperditions thermiques.

  • Réaliser des sols sombres et des plafonds clairs
    Les teintes les plus aptes à convertir la lumière en chaleur et à l’absorber sont sombres et celles plus aptes à réfléchir la lumière en chaleur sont claires. La chaleur a naturellement tendance à s’accumuler vers le haut des locaux, provoquant ainsi un déséquilibre thermique. Afin d’éviter ce phénomène, il s’agit de favoriser les sols foncés, d’utiliser des teintes variables sur les murs selon le besoin de chaleur ou de fraîcheur du local concerné, et enfin de mettre des teintes claires au plafond afin de diffuser la lumière dans les locaux. Concernant les sols, il s’agit également de disposer, entre l’isolation et la chape, une grande quantité de matériaux lourds qui serviront de réservoir de chaleur.

  • Et enfin, favoriser les savoirs traditionnels
    L’architecture bioclimatique valorise les cultures et traditions locales en proposant une architecture spécifique à chaque région du monde. Il s’agit en effet de s'informer sur les matériaux, les techniques et les savoir-faire disponibles régionalement.

 

Un immeuble de la Codha conçu selon les principes bioclimatiques aux Vernets (GE)


Immeuble des Vernets. Photo : © Annik Wetter

Conçu par le bureau atba – Stéphane Fuchs architecte, cet immeuble de la coopérative la Codha est le premier immeuble du canton de Genève à avoir reçu le label Minergie Eco. Il a également reçu les prix « Solar Suisse » en 2006 et le « prix du Développement durable » du Canton de Genève. C’est un immeuble à ossature bois avec un système de distribution alliant de très grands paliers communs qui se poursuivent sur des coursives plus privatives. Parmi les principes bioclimatiques pris en compte, les balcons-coursives sont importants : leurs tailles, leur positionnement et leur végétalisation permettent de réduire considérablement la chaleur en été. Les balcons sont en effet un élément fixe (contrairement aux stores ou aux volets que l’on peut oublier de fermer) et s’ils sont de taille suffisante et bien positionnés, ils peuvent bloquer le soleil de manière constante en été. Les habitants gagnent jusqu’à 5 degrés de fraîcheur lorsqu’il fait chaud, sans utiliser ni climatiseur ni ventilateur. Pour l’architecte Stéphane Fuchs, le rafraîchissement des immeubles est un enjeu énergétique essentiel qu’il s’agit d’intégrer dans tout projet d’architecture au vu des projections climatiques.


Immeuble des Vernets. Photo : © Annik Wetter

Un autre aspect essentiel que l’architecte relève, c’est qu’« on peut construire le bâtiment le plus écologique possible, s’il est mal utilisé par ses habitants, il sera beaucoup moins efficient. ». Et notamment concernant l’ouverture des fenêtres. Les degrés gagnés grâce aux techniques bioclimatiques seront perdus si les habitants ouvrent les fenêtres lors des journées chaudes, par exemple. Ainsi, comme souvent, technique et changement de comportements sont liés lorsque l’on parle d’économies d’énergie.


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