La conception bioclimatique d'une maison

Orientation et compacité du volume

La position d'une maison sur sa parcelle décide d'une part importante de ses besoins de chauffage, et cette décision ne coûte rien au moment du plan. Un séjour ouvert au sud reçoit en hiver un rayonnement solaire direct que les parois vitrées transmettent et que la masse des sols restitue en soirée, alors que la même pièce orientée au nord ne reçoit qu'une lumière diffuse. Les pièces de service, garage, cellier, buanderie, se placent au nord et à l'ouest où elles font tampon. La compacité du volume compte autant que l'orientation : le rapport entre la surface de parois déperditives et le volume chauffé augmente avec les décrochements, et une maison à plan simple sur deux niveaux perd nettement moins qu'une maison de plain-pied étalée de même surface habitable.

Apports solaires d'hiver et protections d'été

Le soleil d'hiver et le soleil d'été n'arrivent pas sous le même angle, et c'est cette différence que la conception bioclimatique exploite. Sous nos latitudes, le soleil culmine autour de 20 degrés au-dessus de l'horizon au solstice d'hiver et autour de 65 degrés au solstice d'été. Un débord de toiture ou un auvent dimensionné sur ces deux angles laisse entrer le rayonnement de décembre et arrête celui de juillet, sans aucune pièce mobile. Sur une façade est ou ouest, le soleil est bas en été et le débord horizontal devient inefficace : seules les protections verticales, volets, brise-soleil orientables, persiennes, tiennent le rôle. Les stores intérieurs ne protègent pas du rayonnement : la chaleur est déjà entrée quand ils l'interceptent.

Inertie thermique et confort d'été

La masse des matériaux d'une maison détermine l'amplitude de ses variations de température intérieure. Une dalle de béton, un mur en brique pleine, un carrelage sur chape stockent la chaleur et la restituent avec plusieurs heures de décalage, ce qui écrête les pointes de température en été et prolonge les apports solaires en hiver. Une construction légère sans masse interne suit les variations extérieures en une heure ou deux, ce qui impose de la ventiler la nuit pour la décharger. La surchauffe estivale est devenue le premier défaut des maisons récentes très isolées : l'isolation retient aussi bien la chaleur accumulée qu'elle empêche celle de l'extérieur d'entrer. Le couple inertie plus ventilation nocturne traversante donne des résultats mesurables, à condition que deux façades opposées soient ouvrables en sécurité.

Puits canadien et ventilation naturelle

Faire circuler l'air avant de le faire entrer permet de le tempérer sans machine frigorifique. Le puits canadien, ou échangeur air-sol, fait passer l'air neuf dans une canalisation enterrée à deux mètres de profondeur, où la température du sol reste comprise entre 10 et 14 degrés toute l'année : l'air entre préchauffé en hiver et rafraîchi en été. Sa mise en œuvre demande une pente continue vers un regard de condensats, une canalisation lisse antibactérienne et une prise d'air haute protégée, faute de quoi le dispositif devient une source d'humidité et de pollution. La ventilation naturelle assistée par tirage thermique, cheminée de ventilation ou conduit shunt, reste pertinente dans un bâti à forte hauteur libre, et elle ne consomme aucune électricité.

Végétation, sol et microclimat de la parcelle

L'environnement immédiat d'une maison modifie son bilan thermique dans des proportions qui surprennent. Un arbre à feuilles caduques planté au sud ombrage la façade en été et laisse passer le soleil en hiver une fois ses feuilles tombées, ce qu'aucun dispositif fixe ne sait faire. Une haie dense au nord ou au nord-ouest réduit la vitesse du vent sur les parois et diminue les déperditions par infiltration. Les surfaces minérales sombres situées devant une façade rayonnent la nuit et entretiennent la chaleur accumulée dans la journée, alors qu'une pelouse ou un sol planté reste nettement plus frais par évapotranspiration. Le relief et la présence d'eau comptent également : un fond de vallon concentre l'air froid nocturne et les brouillards d'automne.