Façade bioclimatique :
rénovation, construction et protection de bâtiments

L’architecture bioclimatique est une discipline de l’architecture, l’art et le savoir-faire de tirer le meilleur parti des conditions d’un site et de son environnement, pour une architecture naturellement la plus confortable pour ses utilisateurs.

Dans la conception d’une architecture dite bioclimatique, les conditions du site et de l’environnement (le climat et le microclimat, la géographie et la morphologie) ont une place prépondérante dans l’étude et la réalisation du projet d’architecture qui y est prévus. Une étude approfondie du site et de son environnement permet d’adapter l’architecture (le projet d’architecture) aux caractéristiques et particularités propres au lieu d’implantation, et permet d’en tirer le bénéfice des avantages et se prémunir des désavantages et contraintes.

La conception bioclimatique a pour objectif principal d’obtenir des conditions de vie, confort d’ambiance, adéquats et agréables (températures, taux d’humidité, insalubrité, luminosité, etc.) de la manière la plus naturelle possible, en utilisant avant tout des moyens architecturaux, les énergies renouvelables disponibles sur le site (énergie solaire, géothermique, éolienne, et plus rarement l’eau), et en utilisant le moins possible les moyens techniques mécanisés et le moins d’énergies extérieures au site (généralement polluantes et non renouvelables), tel que les énergies fossiles ou l’électricité, produits et apportés de loin à grands frais.

Les concepteurs (architectes) d’architectures bioclimatiques, plutôt que de considérer l’environnement comme étant hostile au confort de l’être humain, le considèrent comme la source potentielle de son confort, et recherchent une symbiose de manière à le préserver pour les générations futures. Ainsi dans la pratique la conception bioclimatique est accompagnée de réflexions et de démarches plus larges sur le respect de l’environnement et de la biosphère, et a donc une dimension écologique et s’inscrit dans les principes du développement durable.

L’architecture bioclimatique fait appel à de nombreuses stratégies, techniques et systèmes de construction simples qui permettent de chauffer, rafraîchir, ventiler, etc. l’ambiance intérieure d’une construction. Ces techniques utilisent généralement des savoir-faire et des matériaux standards, et des systèmes sans grande technologie, bien que de plus en plus, le développement de certains systèmes utilise l’électronique pour être contrôlés et gérés automatiquement.

On parle de „conception bioclimatique“ du projet d’architecture pour faire référence à l’ensemble des stratégies, solutions et techniques architecturales mises en place dans le projet dit bioclimatique.
La conception bioclimatique est applicable à tous les types de bâtiments où les conditions d’ambiance intérieure doivent pouvoir être contrôlées, régulées et adaptées à l’usage. Par exemple : bureaux, centres commerciaux, centres culturelles où les ambiances sont différentes du confort idéal pour l’humain.
Dans une construction, la chaleur a tendance à s’accumuler vers le haut des locaux par convection et stratification thermique. La conversion en chaleur de la lumière doit se faire prioritairement au niveau du sol. Par ailleurs l’absorption de lumière par une paroi la rend sombre et limite sa capacité à diffuser cette lumière. Cette absorption ne doit pas empêcher la diffusion de lumière vers les zones les moins éclairées, et ne doit pas générer de contrastes ou d’éblouissement. Il importe en conséquence de favoriser les plafonds très clairs afin de diffuser la lumière dans les locaux sans éblouissement, assombrir les sols pour favoriser la capture d’énergie à ce niveau, et utiliser des teintes variables sur les murs selon la priorité à donner à la diffusion de lumière ou à la capture d’énergie solaire, et selon le besoin de chaleur ou de fraîcheur du local concerné.

Les teintes les plus aptes à convertir la lumière en chaleur et l’absorber sont sombres (idéalement noires) et plutôt bleues, celles les plus aptes à réfléchir la lumière et la chaleur sont claires (idéalement blanches) et plutôt rouges. On peut ainsi par un simple jeu de couleurs diriger la lumière puis la chaleur vers les zones qui le nécessitent. Les matériaux mats, de surface granuleuse (les matériaux naturels en particulier), sont également plus aptes à capter la lumière et la convertir en chaleur que les surfaces lisses et brillantes (effet miroir, aspect métallique ou laqué…).

Une bonne diffusion de la chaleur (ou de la fraîcheur) peut également être obtenue par des méthodes de ventilation adaptées.
Sous nos climats tempérés, une construction bioclimatique conçue de manière optimale d’un point de vue thermique ne nécessite pas ou très peu de systèmes de chauffage ni de système de climatisation, pour maintenir une température intérieure comprise entre 20 °C en hiver et 25°C en été, de jour comme de nuit.

Conserver la chaleur/la fraîcheur

En hiver, une fois captée et transformée, l’énergie solaire doit être conservée à l’intérieur de la construction afin de pouvoir être valorisée au moment opportun. En été, c’est la fraîcheur nocturne (facilement captée par une bonne ventilation) qui doit être stockée durablement afin de limiter les surchauffes durant le jour. La méthode la plus simple consiste à stocker cette énergie dans les matériaux lourds de la construction, sous réserve qu’ils soient accessibles et donc qu’ils ne soient pas recouverts d’un isolant thermique, d’où l’importance de l’isolation par l’extérieur, ou éventuellement de l’isolation répartie.

Le stockage de l’énergie dans les matériaux et le délai de restitution fait appel à leur chaleur massique, à leur volume global, mais aussi à d’autres caractéristiques physiques permettant de déterminer leurs performances énergétiques. Certaines techniques permettent de valoriser de façon dynamique le délai de restitution.

Valoriser l’environnement

L’environnement ainsi que la végétation plantée autour de la construction ont aussi un rôle de protection à jouer : comme brise-vent, on optera pour des résineux au nord et des feuillus au sud; ces derniers protègent du rayonnement solaire en été, mais laissent 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.

 

Afin de stocker l’énergie, que ce soit sous forme de chaleur en hiver ou de fraîcheur en été, le bioclimatisme fait appel aux caractéristiques physiques des matériaux. Ces caractéristiques déterminent la vitesse et l’intensité auxquelles l’énergie va être stockée, la quantité totale d’énergie pouvant être stockée, le délai s’écoulant entre le stockage et la restitution, et la vitesse et l’intensité auxquelles cette énergie pourra être restituée. Des techniques particulières permettent de modifier la dynamique des matériaux, en fonction des effets recherchés.