Quand on parle d’économie d’énergie, on applique différentes normes pour protéger notre logement contre le froid en hiver. Est-ce que vous savez que c’est beaucoup plus difficile de protéger votre maison contre la chaleur en été? Le réchauffement climatique bat chaque année des records de température caniculaire, et l’installation de climatisations dans l’habitation devient une pratique courante. Peut-on protéger notre maison contre la chaleur pour éviter ou diminuer son impact sur nos factures d’électricité ? Un fait intéressant : 30 cm d’isolation thermique de toiture vous permettront de vous protéger contre le froid et de répondre aux exigences gouvernementales (RE 2020), cependant avec ces 30 cm d’isolant il y aura une forte chaleur en été dans dans l’espace sous le toit…

Le récent projet de maison bioclimatique en Arizona conçu par Atelier du Tertre est un excellent exemple pour comprendre quels sont les moyens les plus efficaces pour se protéger pendant les périodes de canicule. Le principe essentiel d’une maison bioclimatique est d’utiliser au maximum le contexte naturel du site : orientation optimale au regard du soleil et du vent, implantation intelligente en fonction du relief, utilisation des matériaux et des technologies permettant une économie de ressources lors de l’exploitation.

Cette maison étant une nouvelle construction sur une parcelle libre a eu la chance d’être implantée quasiment selon les points cardinaux : cela facilite la répartition des locaux dans le volume et le traitement des façades en fonction du soleil. Le léger décalage par rapport au Sud s’ explique par les meilleures vues au Sud, au Nord et à l’Ouest et par l’absence de vue à l’Est à cause d’une une petite colline.

La maison est conçue en deux blocs avec des fonctions et des principes d’isolation thermique différents : 🌵1° Un bloc en béton lourd (ici nous avons appliqué le principe du rayonnement géothermique)
🌵2° Une unité transparente légère (principe d’isolation maximale contre tous les types de transfert thermique)

🌵1° Unité lourde en béton. Le premier bloc est en béton et à moitié enterré dans la terre en raison de la différence de niveau du relief. Cette unité lourde utilise le principe de la géothermie passive: du fait que le sol se réchauffe et se refroidit lentement, le sous-sol est toujours froid en été et chaud en hiver. La fraîcheur pendant la nuit s’accumule dans les sols et se diffuse pendant les chaudes journées en rafraîchissant les espaces intérieurs. Pour renforcer cet effet, le toit de ce bloc est couvert par 30 cm de terre et végétalisé. Nous pouvons également observer cet effet dans les vieux bâtiments construits en pierres avec des murs épais, et en partie dans les bâtis contemporains faits en briques. Ces matériaux, comme la terre, possèdent une forte effusivité thermique (caractéristique d’un matériaux montrant sa capacité à échanger de l’énergie thermique avec son environnement). La température des surfaces à faible effusivité thermique (structures légères, béton léger, métal, etc.) évolue significativement au cours de la journée, donc les espaces sous les combles sont particulièrement touchés par la chaleur en été.

🌵2° Unité transparente légère. Le deuxième bloc lumineux et transparent de la maison comprend un espace de vie avec une salle à manger, une cuisine et un bar avec un espace multimédia. Cette unité est transparente sur trois côtés et le salon et offre une vue à 270 degrés sur tous les sites (sauf en direction de la colline à l’Est, laquelle obscurcit la vue). Ce bloc semble flotter dans les airs.

Dans ce bloc nous n’utilisons pas le principe du rayonnement car les matériaux comme le verre ou le métal possèdent une faible effusivité thermique, mais nous essayons d’isoler au maximum cet espace par l’extérieur. Pour voir tout le spectre des méthodes d’isolation on va rappeler comment la chaleur peut se transmettre.

La conduction

La conduction due à la diffusion progressive de l’agitation thermique dans la matière. Plus les molécules du matériau sont proches, mieux il conduit la chaleur, plus il y a d’air, et surtout d’air raréfié (comme dans les fenêtres modernes), plus la protection est meilleure. Ainsi, vous pouvez mieux isoler votre maison (en particulier le toit lequel étant en position horizontale est exposé au maximum au soleil) avec une isolation plus efficace et épaisse. Cinquante centimètres d’isolation moderne est une excellente solution. Dans notre projet, sous la chaleur d’Arizona, nous avons utilisé l’un des meilleurs isolants… l’air, grâce aux vides cachés dans les dalles du toit et du plancher :

Le rayonnement

Le transfert thermique peut également se réaliser par le rayonnement (ici rayonnement solaire), qui correspond à la propagation des photons. Le rayonnement thermique est transmis à travers le vide ou tout milieu transparent. Ici, du fait que la maison a été implantée selon les points cardinaux, il était facile d’organiser cette protection. Pour éviter le réchauffement par le soleil, les terrasses sur les côtés Sud et Ouest sont protégées par des volets roulants en bois en plus des stores occultants qui accompagnent tous les murs vitrés.

Le côté Est de la maison est enterré, et le mur en verre au Nord n’a besoin d’aucune protection – dans l’hémisphère nord le soleil ne se retrouve jamais de ce côté. Cette solution permet d’avoir un éclairage naturel des principaux espaces de vie dans toutes les conditions. Imaginons un après-midi ensoleillé de juillet : on ferme les volets des terrasses au Sud et à l’Ouest, on peut fermer en plus les stores occultants sur les murs vitrés Sud et Ouest, mais nous avons toujours l’éclairage naturelle au Nord, mais sans le rayonnement direct du soleil )))

La convection

La convection accompagne les déplacements macroscopiques de la matière et désigne le transfert d’énergie thermique au sein d’un fluide en mouvement ou entre un fluide en mouvement et une paroi solide. Pour éviter l’entrée de l’air chaud extérieure à midi, toutes les ouvertures doivent être fermées. Par contre, la nuit, quand la température baisse, il est recommandé d’organiser la ventilation naturelle avec l’air frais. Pour éviter la ventilation mécanique il est efficace de faire des ouvertures opposées (surtout côté Sud vs côté Nord) : une paroi sera toujours plus chaude que l’autre, ce qui provoquera un mouvement naturel de l’air par la convection.

Si vous avez des questions n’hésitez pas à nous les poser, nous serons heureux d’y répondre.