Cours Bioclimatisme PDF

INTRODUCTION DEVELOPPEMENT DURABLE et BIOCLIMATISME  Développement durable? "sustainable development" (développement soutenable) développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures à satisfaire les leurs, Développement durable Dep...

INTRODUCTION DEVELOPPEMENT DURABLE et BIOCLIMATISME  Développement durable? "sustainable development" (développement soutenable) développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures à satisfaire les leurs, Développement durable Depuis quand? ❖ 1972, Conférence mondiale des Nations Unies sur l'environnement : PENSER GLOBALEMENT, AGIR LOCALEMENT ❖ 1974: premier ministère de l’environnement ❖ 1982: Sommet de Nairobi: échec ❖ 1987: rapport Brundtland: pose la définition "officielle" du développement durable. ❖ 1992: Sommet de Rio: adoption du programme Agenda 21 Agenda 21 L'Agenda 21 comporte quatre sections abordant : – les dimensions sociales et économiques ; – les problèmes environnementaux ; – le rôle des acteurs ; – les moyens d'exécution des programmes.  21 étapes à respecter pour 5 finalités : – la lutte contre le changement climatique ; – la préservation de la biodiversité ; – la cohésion sociale ; – les modes de production responsable ; – l’épanouissement humain. Depuis quand? 1997: Protocole de Kyoto: détermine pour les pays développés des objectifs de réduction ou de limitation de leurs émissions de six gaz à effet de serre : – le dioxyde de carbone CO2 – le méthane (CH4) ; – l’oxyde nitreux (N2O) ; – les trois gaz industriels à vie longue (HFC, PFC et SF6).  2002: Sommet de Johannesburg: adoption d’un plan d'action en 153 articles, décomposés en 615 alinéas sur de nombreux sujets tels que: – la pauvreté – la consommation responsable – les ressources naturelles – la globalisation – les droits de l’homme.  Chaque année, les pays qui ont ratifié la Convention-Cadre sur les Changements Climatiques lors du sommet de Rio tiennent un sommet, dit COnférence des Parties. Pourquoi? des règlementations Le Grenelle de l'environnement :Réglementation Thermique. des démarches volontaires: la démarche HQE® Le label E+C- La RE2020 Le DPE La contribution du secteur du bâtiment 45% de la consommation d‘énergie en France (60% de l’électricité) consommation d‘eau : 165 litres/personne/jour, 25% du total net occupation des sols (5% artificialisé), atteintes aux paysages… utilisation de ressources naturelles (granulats, bois tropicaux…): jusqu’à plus d’une tonne par m2 construit  production de déchets : - construction et démolition : 48 millions de tonnes / an - ménagers : 28 millions de tonnes / an (1 2 kg/ha/jour) 40% des déchets radioactifs pollution de l’eau (eaux usées, éco-toxicité, nappes phréatiques :fondations)  Émissions dans l’air (22% effet de serre, COVs…): – produits de combustion : CO2, CO, NOx, SO2,... (chauffage) – HCFC (climatisation, mousses isolantes) – formaldéhyde et autres COVs (bâti : colles, revêtements, – préservation du bois, contreplaqués, et occupants : fumée de tabac, produits d’entretien, bricolage…), Moisissures, bactéries, acariens (humidité) Bruit (équipements extérieurs de climatisation…) Perturbation des micro-climats : vent, température (îlot de chaleur) La Réglementation Thermique (RE) BBC Profil (arbitraire) d'un bâtiment avant 2005 Profil d'un bâtiment Basse environ 130 KWhEP/m²/an Consommation inférieur à 50kWhEP/m²/an La Haute Qualité Environnementale Selon le référentiel "Qualité Environnementale du Bâtiment", la démarche HQE® est multicritère et s'intéresse à 14 cibles, qui doivent atteindre, pour : 7 cibles un niveau très performant, 4 cibles un niveau performant, 3 cibles un niveau de base,  Cibles d'éco-construction – C1. Relations harmonieuses du bâtiment avec son environnement immédiat – C2. Choix intégré des produits, systèmes et procédés de construction – C3. Chantier à faibles nuisances Cibles d'éco-gestion – C4. Gestion de l'énergie – C5. Gestion de l'eau – C6. Gestion des déchets d'activités – C7. Gestion de l'entretien et de la maintenance  Cibles de Confort – C8. Confort hygrothermique – C9. Confort acoustique – C10. Confort visuel – C11. Confort olfactif Cibles de Santé – C12. Qualité sanitaire des espaces – C13. Qualité sanitaire de l'air – C14. Qualité sanitaire de l'eau Le label E+c- Un bâtiment économe NE DOIT PAS ETRE MAIS DOIT AVOIR Une passoire… De très faibles besoins en …couverte de panneaux solaires énergie ✓ Pour le chauffage et le rafraîchissement ✓ Pour l’eau chaude sanitaire ✓ Pour l’éclairage ✓ Pour le renouvellement d’air Une production locale d’énergie Faire les choses dans l’ordre Pas de solution unique La question n’est pas: Le vrai débat c’est: Isolation par l’intérieur ou par Bien définir en amont les objectifs du projet l’extérieur Investir dans la phase de conception pour Construction légère ou maçonnée Intégrer toutes les contraintes et en faire des Chauffage électrique ou gaz ou fuel opportunités Ventilation naturelle ou VMC Limiter / éviter les surcoûts Matériau A versus matériau B Laisser s’exprimer l’intelligence de l’architecte EnR ou isolation Développer une vision globale du projet Capteurs solaires thermiques ou photovoltaïques … La conception bioclimatique: protéger, profiter, conserver Concevoir un habitat souple, qui puise dans son environnement naturel, l’essentiel des ressources ( soleil, vent, végétation, sol, température ambiante…) nécessaires à son confort. Savoir se protéger des aspects négatifs du climat tout en profitant de ses aspects positifs. Savoir concilier savoir-faire ancestral et nouvelles technologies. L’approche bioclimatique n’est pas une invention nouvelle, elle n’est qu’une redécouverte de principes très anciens empreints d’un grand bon sens. La conception bioclimatique stratégie hiver stratégie été Construire compact Construire compact Exemples à ne pas suivre… Le rayonnement solaire Le rayonnement global Le rayonnement solaire Le diagramme solaire Le rayonnement solaire Le diagramme solaire L’implantation des ouvertures L’implantation des ouvertures Favoriser les vitrages au sud Des protections estivales s’imposent alors… L’implantation des ouvertures Porter une attention particulière à la nature du sol Un sol réfléchissant permet d’envisager la récupération des rayonnement réfléchis (réflexion spéculaire) Les protections solaires: l’occultation Maison à Eygalières , B Tonfoni, architecte, 2001 Système coulissant s’adaptant aux besoins selon les différentes heures de la journée. Les protections solaires: les persiennes Parking à Heilbronn Fixes, coulissantes ou à lames orientables Maison à Pégairolles de Buèges, J.L Lauriol, architecte Les protections solaires: les stores A utiliser en extérieur pour stopper les rayons avant qu’ils ne pénètrent à l’intérieur. Prévoir des protections solaires verticales à l'Est et à l'Ouest pour limiter les rayonnements rasants. Maison à Rodez, Droit de cité, architectes Les protections solaires: casquette et brise-soleil Au Sud : des protections horizontales… Maison à Saint Théodorit, Benoit Gillet, architecte Les protections solaires: la végétation Un arbre à feuillage caduc au Sud. Des plantes grimpantes, diminuant de plusieurs degrés la température intérieure de la maison. Les protections solaires: la végétation la treille protège les vitrages Sud d’un rayonnement direct Optimiser la disposition des locaux L’intégration géographique: utiliser le relief naturel et la végétation Les dénivelés de terrain Facilitent les écoulements d’air Peuvent servir de « masse thermique » Limitent les surfaces déperditives L’intégration géographique: utiliser le relief naturel et la végétation L’isolation thermique :sensation de confort L’effet paroi froide L’isolation thermique :sensation de confort L’isolation: les ponts thermiques Isolation, chauffage et inertie Analogie hydraulique Le rôle de l’inertie comparaison de 2 modèles constructifs L’isolation thermique L’isolation par l’extérieur Suppression des ponts thermiques Conservation de l’inertie thermique des murs Gain de place Facilité des travaux dans la réhabilitation Le rôle de l’inertie L’inertie thermique est la capacité d’un matériau à accumuler, stocker et restituer plusieurs heures après un flux thermique : de la chaleur en hiver et de la fraîcheur en été. Elle est importante en hiver comme en été, et essentielle en demi-saison. Privilégier donc les matériaux lourds pour la construction (béton, terre crue…) Dans les combles, les isolants à forte inertie sont tout indiqués Le rôle de l’inertie Dans le cas de construction bois, penser à ajouter de l’inertie à la structure (plancher béton, hourdis, murs intérieurs maçonnés…) Une bonne inertie : le dallage sur terre-plein Problème : les déperditions Solution conciliant isolation et inertie L’inertie: les matériaux Choisir des matériaux de construction à forte inertie thermique pour ralentir les transferts de chaleur vers l’intérieur au cours de la journée. L’inertie: la toiture végétale La toiture végétale permet de: Profiter de la température stable de la terre. Restituer en hauteur la surface plantée que l’on prend au sol. Participer à la rétention des eaux de pluie. La ventilation Elle est nécessaire et obligatoire Dans les bâtiments basse consommation, les pertes par ventilation deviennent prépondérantes Les infiltrations ont de nombreux inconvénients Source d’inconfort Défaut de conservation du bâti Surconsommations de chauffage de 50% dans les BBC La ventilation Comment bien ventiler? S’assurer tout d’abord de la bonne étanchéité de la maison (test porte soufflante) Traquer et résoudre les problèmes d’infiltration et/ou de fuites d’air (prises, volets roulants, ouvrants, trappes, évacuations…) Utiliser des systèmes de ventilation performants La ventilation mécanique: 2 choix Simple flux ou double flux La ventilation En BBC, un choix s’impose : la ventilation double flux L’air entre dans la maison à 16°C au lieu de -3°C s’il n’y avait pas de VMC double flux La ventilation et capteur à air : le puits canadien La ventilation et capteur à air : le puits canadien Différentes configurations 1 et 2 : une canalisation unique facilite l’entretien 3 et 4 canalisations multiples lorsque le terrain est limité ou que les besoins sont grands Capteurs à air : le mur capteur accumulateur Principe Un vitrage est placé devant une paroi lourde et séparé de celle-ci de quelques centimètres. Lorsque le rayonnement traverse le vitrage, la masse arrière s’échauffe. La chaleur migre par conduction vers l’intérieur avec un temps de déphasage calculé. Capteurs à air : le mur trombe Principe 1 rayonnement solaire 2 mur en maçonnerie lourde 3 air frais 4 air chaud 5 clapet fermé à la demande Capteurs à air : le mur trombe Améliorations 1 air chaud 2 air frais 3 clapet se fermant automatiquement et empêche l’inversion de la convection la nuit 4 clapet fermé 5 volet roulant extérieur pour la nuit et l’été Capteurs à air : les serres Les principes de base avoir une bonne orientation éviter les parois transparentes en toiture pouvoir ventiler le volume avoir le maximum d’ouvertures entre la serre et l’habitation bénéficier d’une masse thermique bien utiliser la serre La diffusion 1 directement par les baies vitrées 2 en différé par rayonnement en arrière de la serre 3 par convection naturelle quand les ouvrants sont ouverts Capteurs à air : les serres Capteurs à air : les serres Capteurs à air : les serres La conception bioclimatique en résumé Construire compact Choisir des formes simples Choisir des structures portantes externes pour les balcons Minimiser les surfaces vitrées au nord pour privilégier celles au sud Prévoir des protections solaires Prévoir des choix architecturaux adaptés si le lieu est venté Optimiser la forme du bâtiment et la disposition des locaux pour favoriser l’éclairage naturel Positionner les pièces les moins fréquentées au nord et celles nécessitant le plus de confort au sud Privilégier les locaux traversants Grouper les sanitaires, les cuisines et les locaux nécessitant un point d’eau Envisager la possibilité de réaliser une toiture végétalisée et/ou un mur végétal Bibliographie