Une maison passive conçue selon un design bioclimatique permet de faire stratégiquement usage du rayonnement solaire gratuit et abondant comme apport en chauffage, en plus de conserver la chaleur dans l’habitat grâce à une excellente isolation et à des matériaux denses qui la diffusent naturellement.

Maison en design bioclimatique

Les avantages de la maison passive ou «passivhaus»

Les stratégies du design bioclimatique sont celles qui ont le plus grand impact sur l’environnement et sur les économies financières, puisqu’elles permettent de réduire la consommation de chauffage et de climatisation de l’habitat de 40 à 90% (dans le cas d’une maison haute performance)!
Si les ressources énergétiques non-renouvelables sont coûteuses et fortement polluantes, en utiliser le moins possible devient un investissement stratégique pour le portefeuille et le bien-être de la planète, puisque l’on diminue ainsi l’empreinte carbone de son habitat!
De plus, tout ce qui est de nature mécanique est inévitablement porté à se détériorer et à casser, que ce soit à court ou long terme : tout ce qui bouge, brise! Le grand avantage du design d’une passivhaus est qu’il priorise des stratégies qui n’impliquent pas ou peu d’éléments mécaniques.
Ce type de conception peut être appliqué à tout projet de bâtiment écologique, puisque son impact est entièrement positif.

Les principes du design bioclimatique

Plusieurs principes peuvent constituer un design bioclimatique : le design solaire passif, la géothermie passive, l’énergie humaine, l’usage de masses thermiques, une fenestration et une isolation efficaces, ainsi que l’usage de zones tampons.

  1. Le design solaire passif

Un design solaire passif priorise un maximum de fenestration du côté sud plutôt que sur les autres façades du bâtiment. La raison en est toute simple : le Sud est la direction d’où provient le maximum de rayonnement solaire à longueur d’année. L’objectif est de bénéficier de la chaleur abondante et gratuite qu’offrent les rayons du soleil.
En disposant la plus grande partie de la fenestration au Sud et en l’équipant de pares-soleil, on maximise les gains solaires en hiver, lorsque l’angle du rayonnement solaire est bas, et on le contrôle durant l’été, quand celui-ci est plus haut, pour éviter la surchauffe.
Ce design tend également à éviter, autant que possible, la fenestration et les ouvertures sur la façade nord d’une maison passive, où le vent est plus froid et la lumière solaire moins présente. Il s’agit de court-circuiter au maximum les déperditions de chaleur, bref, d’avoir un habitat aussi étanche que possible.
Autre caractéristique fondamentale du design solaire passif : le souci de la position de l’habitat par rapport aux éléments naturels se trouvant sur le terrain, qui pourraient soit contribuer à laisser entrer les rayons du soleil dans le bâtiment, soit les bloquer.
Il existe des outils de mesure et des applications très précises (par ex. Sunsurveyor), qui permettent de projeter la future construction à différents endroits sur le terrain, en évaluant l’orientation du rayonnement solaire à toutes les saisons. Cela permet de créer un design optimal pour un maximum de captation.
Les arbres au feuillage caduc – qui tombe en hiver – permettent à la lumière d’entrer dans le bâtiment lorsqu’elle est la plus nécessaire, et leur canopée offre un ombrage apprécié pendant les surchauffes potentielles de l’été (des arbres à privilégier au Sud).
Les montagnes, les collines ou les conifères – qui conservent leurs feuilles en tout temps – permettront de créer une barrière protectrice face aux grands froids hivernaux, si leur position est adjacente à la façade nord de l’habitat.
Cette simple disposition stratégique de la fenestration et du bâtiment sur le terrain ne requiert aucune dépense!

Maison design solaire passif

  1. La géothermie passive

Pour des régions où les nappes phréatiques (nappes d’eau souterraines) sont assez profondes, l’usage de la géothermie peut être un apport de chaleur très intéressant, comme c’est le cas, par exemple, dans la région désertique de Taos au Nouveau-Mexique, où le projet des Earthships de Michael Reynolds a vu le jour.
Toutefois, au Québec, un haut taux d’humidité combiné et la hauteur élevée des nappes phréatiques crée un phénomène de gel et de dégel constant, qui tend à nuire aux fondations des bâtiments. On doit donc isoler la fondation, ce qui permet difficilement l’utilisation de la géothermie passive.
De plus, le peu de chaleur émise par le sol dans notre région n’est pas assez profitable sur le plan du gain énergétique pour contrebalancer de tels risques sur la structure des bâtiments.

  1. L’énergie humaine

Il ne faut pas sous-estimer le potentiel énergétique qui découle de la simple présence et de l’activité humaine, qui contribuent également à la production de chaleur dans l’habitat, surtout lorsque celui-ci est de taille réduite.
Ce peut-être par le simple rayonnement de la chaleur corporelle des occupants : certaines maisons sont tellement bien conçues et étanches qu’elles peuvent aller jusqu’à surchauffer quand il y a des invités, rendant inutiles les chauffages d’appoint.
 Il y a aussi l’utilisation quotidienne d’appareils électriques ou électroniques produisant de la chaleur : ampoules d’éclairage, séchoir à cheveux, four, ordinateur, etc.

  1. L’ajout de masse thermique

Si le design solaire passif est une solution idéale en période d’ensoleillement, comment conserver un apport de chaleur la nuit ou lorsque le ciel est couvert?
Il s’agit de s’assurer d’avoir accumulé un maximum de chaleur dans des masses thermiques à l’intérieur de l’habitat durant les périodes d’ensoleillement. Celles-ci constituent le deuxième élément le plus important du design bioclimatique après le design solaire passif.
En effet, l’utilisation de masses thermiques dans le bâtiment permet d’absorber et d’accumuler la chaleur du rayonnement solaire, afin de la diffuser sous forme d’infrarouges (confortables et sains) la nuit ou en période nuageuse. Il s’agit de matériaux denses, tels que le béton, la pierre, la brique traditionnelle ou de terre crue, l’adobe, la céramique, l’ardoise, etc.
Installer un plancher en ciment, en céramique, en ardoise ou en terre crue, ou encore un mur de brique intérieur qui reçoit un fort rayonnement solaire est un bon moyen de chauffer cette masse thermique qui diffusera doucement sa chaleur dans tout l’habitat par temps plus frais.

La superbe salle à manger de la Maison Southern Comfort d’Étienne et Mari Lou, plancher de béton et mur de brique.

  1. La fenestration de qualité et l’isolation performante

Une fenestration de qualité supérieure assure le moins de déperditions de chaleur possible (qu’elles soient sous forme de radiation ou de conduction). On peut installer des fenêtres à double ou même triple vitrage, ou bonifiées d’une membrane Low-E, qui permet de maximiser les gains solaires, tout en conservant la chaleur à l’intérieur.
L’ajout de simples rideaux isolants – doublés d’une pellicule d’aluminium – que l’on ferme la nuit, favorise également la rétention de la chaleur accumulée le jour.
Puisqu’une excellente étanchéité de l’habitat permet de retenir la chaleur à l’intérieur, les matériaux d’isolation devraient être choisis principalement en fonction de leur forte valeur de résistance thermique (capacité isolante), traduite par la valeur « R ».
Certaines techniques de construction de l’enveloppe du bâtiment, telle la « double ossature », permettent de minimiser les déperditions par les ponts de chaleur et favorisent accroissent l’efficacité isolante des matériaux.

  1. Les zones tampons

Un autre élément incontournable du design bioclimatique est celui de la création de zones tampons pour protéger le cœur de l’habitat du froid extérieur et lui permettre de conserver sa chaleur.
Il peut s’agir d’une serre adjacente installée sur la façade sud du bâtiment et d’une chambre froide, d’un atelier ou d’un garage disposé sur sa façade nord, servant en quelque sorte de sas tempérés.

La maison passive, un investissement rentable

L’ajout de masse thermique, d’une fenestration adaptée et de matériaux d’isolation efficaces ainsi que la création de zones tampons impliquent bien souvent un plus grand investissement financier au départ. Toutefois, ce sont des investissements extrêmement stratégiques et rentables à long terme. C’est le principe même d’une maison écoabordable.
En effet, les économies effectuées à long terme seront nettement supérieures au montant requis au départ, en plus d’offrir aux occupants une qualité de vie inégalable par le biais d’une température confortable, d’un habitat lumineux et de zones tampons extrêmement agréables au quotidien (qui ne voudrait pas déjeuner au soleil dans une serre 4 saisons)!
Ce n’est toutefois qu’une des plusieurs façons de rendre sa maison écologique, découvrez les 5 piliers de l’habitation écologique.

Systèmes complémentaires : tout ce qui bouge, brise!

L’objectif du solaire passif et du bioclimatique consiste à prioriser les bénéfices, parfois gratuits, fiables et non mécaniques, qui nous sont offerts naturellement par l’environnement. C’est une règle incontournable : tout ce qui bouge brisera à court ou long terme!
En utilisant les ressources stables de l’environnement – rayons solaires, ombrage procuré par des éléments naturels du paysage, zones tampons par simple disposition stratégique des pièces – on évite la dépendance à des systèmes mécaniques parfois coûteux, qui exigent de l’entretien et produisent de l’énergie grise à la fabrication.
On priorise donc les dons de la nature de façon stratégique!
Si ce type de conception vous interpelle, ces formations offrent une panoplie d’informations complémentaires sur ce genre de design, sur les techniques de construction et sur les choix de matériaux à privilégier, afin d’économiser de précieux dollars en chauffage et en climatisation chaque année!