Construire une maison passive ou tout autre type de bâtiment passif est une volonté pour de plus en plus de futur propriétaire. Pour ce faire, il faut penser à différents facteurs et de multiples stratégies thermiques doivent être mises en œuvre simultanément. Tour d’horizon.
Stratégie d’inertie thermique et de réflexion des matériaux
Le type de matériaux
Si nous favorisons l’utilisation de matériaux lourds :
- pierres naturelles,
- pierres artificielles,
- céramiques,
nous contribuerons à avoir une masse abondante, avec une bonne capacité d’accumulation thermique et une restitution progressive dans le temps. C’est-à-dire que nous obtiendrons des murs d’une inertie thermique considérable.
Dans ce cas, la séquence de fonctionnement serait la suivante : pendant la journée, le soleil aurait un impact sur la surface du parement, chauffant progressivement la masse thermique exposée et la stockant. Lorsque le soleil cesse d’agir, la température ambiante baisse et le mur, qui a une température plus élevée, commence à émettre dans l’environnement jusqu’à ce qu’il décharge le ballon thermique.
Capacité d’accumulation thermique
La capacité d’accumulation thermique dépend essentiellement de l’épaisseur du mur et des caractéristiques thermiques intrinsèques du matériau qui la constitue.
Rendement possible du à la couleur et à la texture des murs
Relation entre la couleur et l’absorbance dans les matériaux
Lorsque la couleur est sombre, on obtient les pourcentages maximum d’absorption du rayonnement incident, en plaçant le noir à 100%. À l’autre extrémité, il y aurait des couleurs claires, avec des pourcentages inférieurs à 50 %. L’absorbance de la couleur blanche serait très proche de zéro. Ce n’est pas en vain que la couleur prédominante dans les enceintes des villages andalous est celle des murs extérieurs blanchis à la chaux.
- Très léger 0,10-0,20
- Clair 0,50
- Moyenne 0,80
- Foncé 0,90
- Très foncé 0,92-0,95
- Noir 1 = absorbant 100% de la luminosité
Texture des murs et angle d’incidence
L’autre facteur à prendre en compte est la texture des murs. Avec une finition polie, la composante réfléchissante augmente et donc diminue le pourcentage de rayonnement absorbé. Le phénomène inverse se produit avec une surface mate et rugueuse.
L’angle d’incidence du rayonnement solaire est également important, maximum lorsqu’il est perpendiculaire.
Restitution de l’énergie stockée, chauffage et réduction des apports énergétiques classiques
Deux facteurs influencent cette phase de manière décisive :
- la quantité d’énergie qui va être transférée dans l’environnement et ce jusqu’à ce que l’équilibre thermique soit atteint
- le temps qu’il faudra pour commencer le transfert de chaleur, en d’autres termes : l’écart qui va exister entre le début de la capture et celui de la restitution. Cette question peut être prédite par la conception correcte du mur.
Nous disposons d’une énergie propre et gratuite, qui nous arrive quotidiennement, et que nous devons la canaliser vers notre maison ; l’effort de notre part consiste à la préparer pour la réception et l’utilisation correcte.
La prise en compte de l’inertie thermique comme stratégie passive nécessite une cohérence formelle et constructive, comme on le rappellera dans les chapitres consacrés aux systèmes de construction durable. Les constructions qui ont des matériaux lourds dans leurs murs, occupent tout d’abord pour remplir leur réserve énergétique, raison pour laquelle l’environnement met plus de temps à arriver à une situation de confort ; mais une fois atteint, une stabilité thermique est produite qui permet d’avoir très peu de variations de la température intérieure, autant quotidiennes que saisonnières, en supposant les oscillations plus ou moins prononcées que les conditions extérieures connaissent.
C’est une bonne solution pour les situations climatiques où de grandes variations se produisent entre le jour et la nuit, même entre l’été et l’hiver, car l’inertie thermique corrige et adoucit ces extrêmes. Il est également recommandé pour les utilisations à caractère permanent et continu, telles que les bâtiments résidentiels, où les conditions de confort doivent rester inchangées tout au long de l’année.
Stratégies passives : l’effet de serre
Dans l’approche globale qui consiste à analyser ce que nous avons de manière naturelle, à l’utiliser de manière adéquate et à éviter autant que possible la contribution des énergies de soutien conventionnelles, nous trouvons un moyen simple et efficace de générer de la chaleur, par l’effet de serre.
Il s’agit essentiellement d’un espace vitré perméable au rayonnement solaire, qui permet son impact sur une masse thermique se faisant face, mur, sol ou plafond, qui agit comme un récepteur du rayonnement incident.
Lorsque l’énergie absorbée est retournée, elle est emprisonnée par le verre, qui ne la laisse pas s’échapper. Tout cela se traduit par un réchauffement progressif de l’air contenu dans la serre, qui peut être utilisé pour chauffer l’espace habitable adjacent par convection naturelle.
Cependant, il est essentiel d’arbitrer les systèmes d’occultation solaire pour les mois d’été ainsi que de permettre la ventilation vers l’extérieur de cet espace, car cela pourrait causer la surchauffe des espaces desservis, avec les effets néfastes sur le confort intérieur.
Stratégies de refroidissement passif
Nous n’avons parlé que des possibilités de fournir de la chaleur, mais de la même manière, nous pouvons couvrir les besoins de la réfrigération par des techniques passives.
Nous commencerons là où nous avons commencé, en mettant l’accent sur le double rôle que peut jouer le confort environnemental : l’inertie thermique.
Un récepteur d’énergie thermique assume aussi ce rôle en été, il prend la chaleur de l’environnement chaud et contribue ainsi à abaisser la température intérieure.
Il est essentiel que le soleil ne pénètre d’aucune façon dans la pièce et que le mur responsable de la réception de la chaleur soit en mesure de le faire, c’est-à-dire ombragé et froid. Considérant le mur comme un réservoir d’énergie, il serait même avantageux de le décharger pendant la nuit – en ouvrant des fenêtres qui permettent la circulation de l’air – en dissipant la chaleur stockée et en la préparant pour le lendemain.
Stratégies de refroidissement passif : mouvement de l’air
Les conséquences des mouvements d’air, qu’ils soient géographiques (vent) ou à l’intérieur de l’habitat (ventilation), sont utilisées comme une stratégie passive dans les actions visant à refroidir l’environnement.
Si l’on se concentre sur la capacité d’aération de l’espace intérieur :
- les aménagements en « ventilation croisée », avec l’utilisation de différences de pression et de température entre façades opposées,
- la mise en place de cheminées favorisant la convection naturelle des courants d’air (induite ou non par le chauffage de l’air autour du conduit),
permettent de réaliser l’assainissement et l’hygiène des logements en rénovant l’air et proposer des systèmes efficaces pour atténuer les effets du chauffage excessif des logements.
Pour résumer
Après une brève présentation des stratégies de base développées par l’architecture bioclimatique pour optimiser la consommation d’énergie, on peut conclure qu’il est possible de concevoir des bâtiments conçus en fonction des conditions environnementales. La confrontation conduira à une consommation énergétique plus élevée sans prendre en compte, pour le moment, les coûts environnementaux dérivés.
Il est donc nécessaire d’étudier consciencieusement son propre environnement et de choisir les stratégies appropriées à adopter. Pour ce faire l’idéal est de se faire accompagner par un professionnel comme, par exemple, ceux formés à l’ESI, école de commerce du développement durable.
Il convient de mentionner en particulier la répartition des espaces dans une habitation typique ; il faut étudier la meilleure orientation pour les pièces qui vont avoir la plus grande présence et celles qui sont productrices de chaleur (cuisine, par exemple), ou celles qui peuvent servir d’obstacle pour les pertes causées par la façade la moins favorable.
Étonnamment, les immeubles sont conçus symétriquement dans les deux directions perpendiculaires, de sorte que les cuisines, les salons et les chambres sont disposés dans les quatre directions cardinales sans tenir compte des particularités de chacune d’elles.