lherbaudière-réalisation d'une maison bioclimatique

© 2000-2015 L'HERBAUDIERE			dernière mise à jour 27 novembre 2013

Kohinor est le nom du plus gros diamant possédé par la couronne britannique, c'est à cause de sa forme et de sa luminosité que Noël Trannoy a baptisé ainsi cette maison.

Proche de la structure présentée sur la maquette de la page précédente, tenant compte des calculs de déperdition thermique, mais beaucoup moins enterré car comportant deux niveaux habitables, et démuni de capteur actif, le projet effectivement réalisé en Normandie est défini par les schémas ci-dessous.

le projet de construction

On notera cependant que la face nord est sensiblement enterrée, de même que la face ouest, tandis que la face sud et la face est sont totalement dégagées afin d'obtenir le meilleur compromis ensoleillement-protection contre le vent. On notera aussi la faible hauteur hors-tout du bâtiment 5.6m. dont seulement 4.8m au dessus du niveau naturel initial du sol. On notera l'une des caractéristiques essentielle de cette construction, outre ses parois inclinées, c'est son toit presque plat et incliné vers l'intérieur d'un angle de 7°. Cela permet de réduire la hauteur coté patio et donc d'augmenter son efficacité en terme de luminosité et présente un énorme intérêt sur le plan thermique, en n'étant pas un obstacle pour le vent d'une part et, grâce à sa conception ventilée, en étant en outre un élément important de la régulation thermique été comme hiver (précisé ci-dessous).

Comment : le solaire passif

Le deuxième point important fut effectivement le choix du solaire passif et du matériau d'habillage assurant le meilleur résultat : relativement peu de vitrages et un essentage d'ardoises sur des parois inclinées. L'essentage est une technique très employée en Pays de Caux pour protéger un mur de la pluie, c'est le principe que nous avons retenu car les ardoises ont en outre une capacité calorifique très intéressante. Ainsi à 9h du matin en début mars ou fin février, un jour ensoleillé, les ardoises au soleil atteignent aisément 40°C, et la carapace de la maison constitue alors un bouclier thermique limitant la fuite des calories vers l'extérieur. Comme sous les ardoises il y a une double isolation thermique dont les propriétés sont non isotropes, la température dans la maison reste raisonnable, même en été.

L'été une cheminée centrale bien ouverte permet d'évacuer, si besoin est, le surplus de calories , tandis que des rideaux extérieurs, pare-soleil mais non brise-vue, filtrent le rayonnement entrant par les velux (en fait ce n'est plus utile aujourd'hui que l'ombrage sélectif fonctionne naturellement en plein été limitant correctement la température). Les dalles de béton intégralement carrelées et isolées jouent aussi un rôle de régulation en raison de leur importante capacité thermique. Enfin une mini véranda est venue, quelques années plus tard, créer un espace-tampon supplémentaire côté sud-ouest pour protéger l'entrée principale. En outre la disposition astucieuse des plantations permet de dégager la face sud en hiver et au contraire de la maintenir à l'ombre en été, aux heures chaudes de la journée (de même que la face ouest), ce qui contribue efficacement à la climatisation naturelle.

Les figures ci-dessous illustrent ce point. En hiver le soleil frappe la face sud et réchauffe les ardoises. Or nous avons prévu un espace de quelques centimètres entre les ardoises et l'isolation ce qui permet à l'air de circuler. Quand le soleil agit l'air, froid au niveau du sol, va pénétrer dans cet espace et en se réchauffant au contact des ardoises va monter vers le haut de la paroi. Puis, il va diffuser dans l'espace semblable qui se trouve entre le toit et sa sous-couche de 25cm d'isolant. Le toit, en raison de son inclinaison n'est pas atteint par les rayons du soleil hivernal (du moins dans la partie sud), l'air va donc avoir tendance à se refroidir et donc à redescendre doucement vers le patio, ou à diffuser vers la partie nord de cet espace entre toit et isolant. Or cet espace nord reçoit lui le rayonnement solaire une partie de la journée, il est donc moins froid et l'air va donc continuer à diffuser vers le point haut le plus au nord, il va alors se refroidir lentement en redescendant le long de la paroi nord dans l'espace entre isolant et ardoises. Ainsi côté sud les ardoises réduisent encore les pertes de chaleur venant de la maison, tandis que côté nord c'est l'air réchauffé venant du sud qui va jouer autant que faire se peut ce même rôle. Notons que la VMC qui débouche dans le patio met l'espace patio en légère surpression et limite de ce fait l'arrivée d'air froid dans le patio, ainsi les pertes par le vitrage du patio sont elles limitées, d'une part, et le transfert de l'air réchauffé en face sud vers le nord en est aussi facilité.

En été le système fonctionne naturellement dans l'autre sens. Le soleil très haut dans le ciel chauffe essentiellement le toit, tandis que les parois d'ardoises restent dans l'ombre en raison de la végétation. L'air du patio va donc pénétrer dans l'espace toit, s'y réchauffer puis redescendre en se refroidissant dans l'espace entre isolant et ardoises. On obtient alors une uniformisation des températures tout autour de la maison et le résultat en est une température agréable et quasiment uniforme dans l'ensemble de l'habitation.

Bien évidemment ce processus n'est pas limité à la face sud; on a un phénomène semblable quand le soleil est à l'est ou à l'ouest. Ainsi par ex le 15 novembre 2007 la température extérieure au lever du jour était de 0°C et dans la journée elle n'a pas excédé 6°C. Mais le ciel était dégagé, le vent de nord et le soleil brilla toute la journée : dès 10h du matin l'unique radiateur du niveau principal s'arrêta, puis vers 11h ce fut celui du niveau inférieur qui ne se réenclencha qu'à 22h05, tandis que celui du niveau supérieur se remit en marche après 23h alors que dès 21h la température extérieure était retombée en dessous de 0°C, mais dans l'ensemble de l'habitation elle était comprise entre 20 et 21°C selon les endroits. L'homogénéité de température interne est évidemment due aussi à la circulation d'air liée au fonctionnement de la VMC, tandis que l'arrêt des radiateurs résulte à la fois de l'entrée du rayonnement solaire par les vitrages et de l'homogénéisation des échanges thermiques via ce processus de circulation d'air réchauffé par l'action du soleil dans la double enveloppe de la maison.

quelques détails de la construction (cliquez pour agrandir)


juste une dalle et quelques piliers les caissons	une structure multi-pattes, comme une gigantesque araignée

		le patio : un trou au milieu du toit
détail de l'intérieur avant la pose des fenêtres et du carrelage

pendant la construction

Les images ci-dessus montrent l'ossature bois, en forme d'araignée en porte à faux sur une épaisse dalle de béton, les caissons en cours d'installation dans lesquels on intégrera l'isolation, et une vue du toit montrant l'ouverture centrale (le patio) apportant un surplus de lumière. Sur la photo en bas à droite on distingue l'isolation traditionnelle en laine de verre (double couche de 25 cm d'épaisseur) qui va être recouverte d'un film plastique aluminisé (photo de droite-milieu) ayant la double fonction d'assurer l'étanchéité à la pluie ( essentiel pendant la construction) et de se comporter ensuite comme une couche isolante d'épaisseur équivalente à 5 cm de laine de verre dans un sens et environ 1 cm dans l'autre, cette anisotropie est un plus évident dans le concept de solaire passif.

Pour assurer une luminosité suffisante sans multiplier les fenêtres vers l'extérieur, le choix a été d'intégrer un patio totalement vitré, de 7.5 m² de surface au sol, au centre de la maison, lequel constitue alors un puits de lumière pour un mini jardin intérieur. Cette surface vitrée, d'environ 22m², est évidemment a priori une source de déperdition d'énergie, déperdition compensée en grande partie grâce à la ventilation mécanique contrôlée de la maison. En effet la VMC est obligatoire et généralement débouche directement à l'extérieur en évacuant une quantité non négligeable de calories, ici elle débouche dans le patio, créant alors un micro climat propice à la floraison précoce des arbustes qui y sont plantés, et l'entrée d'air exploite l'espace tampon du garage. Précisons que l'étanchéité de la maison étant soignée la totalité de l'air circulant dans la maison provient de l'espace tampon du garage (sauf cas de fenêtre ou porte ouverte bien évidemment). Cet espace tampon étant enterré sa température varie peu et est intermédiaire entre la température extérieure et la température intérieure. En hiver le besoin de chauffage du à cette circulation sera donc sensiblement réduit par rapport aux systèmes habituels qui prélèvent l'air directement à l'extérieur. Le rejet de l'air vicié dans le patio en maintenant la température du patio de 5 à 10°C au dessus de la température extérieure en hiver réduit d'autant les déperditions via les double vitrages du patio.


décembre 1980	printemps 1981	février 2007	juillet 2007

A gauche une vue côté sud-ouest, en décembre, de la construction finie prise depuis la route, au centre la même vue, au cours du printemps-81, montrant les premiers arbustes de la future seconde ligne de brise vent venant d'être mis en place. A droite deux vues récentes, avec la végétation actuelle montrant qu'en hiver ou au début du printemps la face sud est ensoleillée, tandis qu'en été elle est ombragée. Notons qu'en 2013 nous avons ajouté sur l'ensemble des Velux des volets roulants dont la fermeture électrique est assurée via une batterie rechargée par l'énergie solaire ce qui améliore encore l'isolation nocturne.

en page suivante le bilan énergétique après 34 années d'exploitation.