Créer l'espace : la conception bioclimatique

Samuel Courgey, Jean-Pierre Oliva,
La conception bioclimatique, Editions Terre Vivante, 2009

Le choix du terrain et la conception de la maison vont souvent de pair dans une perspective écologique. En effet, une bonne conception architecturale prend en compte l'environnement et se sert de ses forces et faiblesses pour optimiser la construction. Un architecte bioclimatique, en définissant l'orientation, les formes, les volumes et la répartition des pièces, saura créer un lieu de vie sain, économe et en harmonie avec l'environnement. Avec, comme toujours, quelques compromis en fonction des projets !

L'architecture bioclimatique, qu'est-ce que c'est ?

"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 à des principes simples, mais chargés de bons sens, largement délaissés depuis plusieurs décennies en construction." (source : http://mamaisonbioclimatique.blogspot.fr/ )

Les principes de conception bioclimatique s'appuient sur trois axes principaux : la position et l'orientation sur le site ; le plan et les volumes adéquats ; la performance énergétique et environnementale des matériaux.

En réunissant ces principes de bon sens, il est possible de tendre vers un habitat harmonieux et passif, c'est-à-dire que la chaleur dégagée par l’intérieur de la maison (êtres vivants, appareils électriques) et celle apportée par l’extérieur (ensoleillement) suffit quasiment à chauffer l’habitation. 

L'implantation et l'orientation : jeu de cache-cache avec le soleil

Qui dit architecture bioclimatique dit prise en compte du soleil. Sa position, son angle et sa course, les masques solaires (végétation, relief) influent sur son rayonnement : un bâtiment bioclimatique sera protégé des rayonnements trop importants tout en profitant de cette énergie gratuite lorsqu'elle s'avère nécessaire.

Ainsi, l'implantation de la maison a une importance capitale pour pouvoir gérer les apports solaires : la façade principale sera idéalement orientée au sud et pourvue de larges baies vitrées (en double vitrage), afin de capter les rayons du soleil en hiver, de stocker leur énergie dans la masse du bâtiment et de la conserver par l'isolation thermique. 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. En outre, de grands arbres persistants pourront atténuer la force des vents d'hiver et éviter qu'ils ne viennent frapper la maison. 

C'est pour cette raison que sur notre terrain nu, nous travaillerons avec une éco-paysagiste afin de déterminer les essences à planter et les aménagements qui pourront être mis en œuvre dans cette perspective.

A l'est et à l'ouest, il est très difficile de se protéger d'un soleil très bas sur l'horizon. La plupart des masques solaires sont inefficaces et il faut employer les grands moyens (fermer les volets, prévoir une grande haie, etc.) De petites ouvertures sont alors recommandées.

La conception et les volumes 

Afin de limiter les déperditions thermiques (chaleur en hiver et fraicheur en été), il convient 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 idéale d'un point de vue énergétique est la sphère, car elle enferme le plus grand volume à chauffer dans la plus petite surface en contact avec l'extérieur. A défaut, la forme cubique reste la plus performante.

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, cellier…) afin de ne quasiment pas avoir à chauffer ces pièces.

Les pièces de jour (coin repas, cuisine, séjour) profiteront de la lumière et du soleil si elles se trouvent entre le sud-est et le sud-ouest.

La construction et les matériaux

Coupe et matériaux d'isolation de notre future maison

L'efficacité des étapes précédentes est confirmée si la construction elle-même (les parois opaques et transparentes de la maison) est conçue avec des matériaux répondant aux exigences du bioclimatisme.

Les performances hygrothermiques des murs se mesurent grâce aux paramètres suivants :

• conductivité thermique (propriété des matériaux à transmettre la chaleur par conduction) ;
• capacité thermique, ou inertie (aptitude des matériaux à stocker de la chaleur) ;
• effusivité thermique (rapidité des matériaux à se réchauffer) ;
• diffusivité thermique (capacité des matériaux à transmettre une variation de température) ;
• perméabilité à la vapeur d'eau (qui offre un échange naturel de vapeur d'eau entre l'intérieur et l'extérieur du bâtiment) ;
• pourcentage de reprise d'humidité (quantité d'humidité que les matériaux peuvent reprendre sans perdre leur qualité).

Les performances des fenêtres et baies vitrées sont évaluées avec : 

• le facteur solaire (proportion du flux énergétique traversant le vitrage : plus il est élevé, plus le vitrage laisse passer l'énergie solaire) ;
• le coefficient de transmission thermique (capacité d'un vitrage à isoler) ;
• la transmission lumineuse (pourcentage de lumière visible transmise).

Enfin, l'enveloppe d'une construction bioclimatique est construite sans pont thermique et sans défaut d'étanchéité à l'air.

Notre maison à ossature bois répondra à ces exigences, avec des murs fabriqués selon un procédé innovant (sur lequel nous reviendrons dans un prochain billet !) Ils se composent d’un parement extérieur bois, d’une lame d’air extérieure, d’une isolation fibre de bois hydrofuge exerçant la fonction de pare pluie, d’isolant ouate de cellulose insufflé l’ossature, d’un contreventement en OSB3 exempt de formaldéhyde. Concernant les parois transparentes, toutes les fenêtres et portes-fenêtres seront en double vitrage.

L'isolation thermique horizontale (sol et plafond), sera constituée, sur la dalle, d'une projection de 8 cm de mousse polyuréthane (voilà, ce sera le seul matériau non-écolo de la maison !) et dans les combles perdues, d'un épandage de 40 centimètres d’épaisseur de ouate de cellulose.

Le fait que nous n'utilisions pas les combles accroît dans ce cas les performances énergétiques de la maison : moins à chauffer, moins de déperdition par le toit, on reste dans notre idée initiale d'un "petit" espace avec le plain-pied.

Les technologies additives : murs capteurs, puits canadiens...

Un certain nombre d'innovations peut être mis en œuvre dans une maison bioclimatique : des murs capteurs-accumulateurs de chaleur ; un puits canadien permettant de tempérer l'air de ventilation et ainsi de le préchauffer en hiver et de le rafraîchir en été ; une façade à double peau avec une partie entièrement vitrée et une partie opaque... Autant de technologies qui trouvent leur place dans de très grandes maisons ou des bâtiments collectifs mais dont nous n'auront pas la nécessité dans notre maison de 85 mètres carrés.

Et alors, on en est-où ?

Nous avons signé un contrat de construction de maison individuelle (CCMI) avec une société coopérative d'artisans du Loiret (département voisin de l'Essonne où nous allons vivre) : Maisons Bois BAC, "Les artisans de l'éco-logis" (c'est bien dit ! ^^) Comme je le disais dans un précédent billet, à garanties équivalentes, un constructeur local a reçu notre préférence par rapport à un concurrent national, tout simplement pour favoriser l'économie artisanale locale. Nous les avons en choisi pour leur fonctionnement en coopérative (les artisans sont impliqués dans le processus de construction selon une organisation horizontale, et non comme des sous-traitants), et bien évidemment, pour leurs procédés et matériaux écologiques.

Les plans de notre future maison sont dessinés, la notice descriptive rédigée, l'étude de sol en vue de l'assainissement par phytoépuration est quasiment achevée.

Le plan approximatif de notre future maison (le plan achevé existe, bien entendu :))

Avec les dernières mises à jour, la maison aura les caractéristiques suivantes :

• 85 mètres carrés, plain pied, 2 chambres ;
• Ossature bois et bardage bois ;
• Bioclimatique ;
• Pré-chauffage de l'eau par thermodynamisme (VMC simple flux) ;
• Poêle à granulés de bois ;
• Création d'une cage de Faraday (pour réduire le rayonnement électromagnétique du circuit électrique, le bois étant plus conducteur) ;
• Cuve de récupération d'eau de pluie pour utilisation extérieure ;
• Toilettes sèches ;
• Assainissement des eaux grises par phytoépuration.

Le permis de construire sera bientôt déposé et nous sommes en bonne voie pour obtenir un crédit immobilier spécifique à l'éco-construction via le Crédit coopératif. Tout reste donc à faire !

Ceci est le septième billet sur notre projet d'habitat familial écologique. Retrouvez les autres billets ici :
- Romans d'été
- L'aventure de proximité
- Faire vivre le rêve
- Le mouvement Tiny Houses 

- Changement de programme (sur un même chemin)

- Un lieu où vivre : le terrain