Aidez le développement du site, partageant l'article avec des amis!
A partir de cet article nous allons définir les points ou bases essentiels dont nous devons tenir compte dans chaque enveloppe de bâtiment afin d'identifier les clés des bâtiments économes en énergie.
Après étude préalable, et en prenant soin de l'enveloppe du Bâtiment, nous pouvons déterminer trois points.
- Atténuation des charges thermiques solaires.
- Utilisation de la ventilation naturelle.
- Contrôle de l'éclairage naturel.
Ces stratégies serviront de guide à appliquer à chacune des différentes composantes architecturales ainsi qu'aux installations, équipements et mobiliers.
ATTÉNUATION DES CHARGES THERMIQUES SOLAIRES
Il faut d'abord déterminer les sources par lesquelles la chaleur pénètre dans les Bâtiments :
- le soleil: le rayonnement solaire direct et diffus atteint le bâtiment à partir du soleil et du ciel, ainsi que par réflexion sur les surfaces proches (albédo).
- le air: pendant la journée le soleil augmente la température de l'air extérieur à travers le sol et les particules qu'il contient. La nuit, en l'absence de soleil, l'air, du fait de l'accumulation de chaleur, maintient un niveau de température extérieure qui sous les tropiques ne présente pas un grand saut thermique entre le jour et la nuit.
- Autres sources de chaleur: les utilisateurs, selon leur métabolisme et leur activité, émettent de la chaleur dans l'environnement. De même, les installations, équipements et appareils électriques génèrent plus ou moins de chaleur selon leur destination et leur efficacité.
La principale cause de chauffage à l'intérieur des bâtiments est le soleil, qui agit essentiellement de deux manières
• Pénétration directe à travers les ouvertures et les surfaces vitrées.
• Chauffage des enceintes extérieures opaques, et transmission ultérieure à l'intérieur.
Si l'on analyse l'environnement extérieur, tant le rayonnement solaire que la température de l'air obéissent à des cycles de 24 heures qui se répètent en permanence. A l'extérieur, la température de l'air et des surfaces externes de l'enveloppe du bâtiment est à son plus bas niveau avant l'aube. Au fur et à mesure que le soleil monte dans le ciel, la température de l'air extérieur augmente jusqu'à atteindre sa valeur maximale, et en même temps un flux de chaleur provoqué par le rayonnement solaire direct, diffus ou réfléchi est stocké dans l'enveloppe. L'enveloppe emmagasine plus ou moins la chaleur puis la transmet à l'intérieur; Ce processus dépend des propriétés thermophysiques et des caractéristiques de surface des composants de construction. Le mécanisme de transmission de chaleur est associé à deux concepts très importants :
-. Amortissement: représenté par la différence entre la température intérieure maximale et la température extérieure maximale.
-. Lag ou lag: représentée par la différence, en unités de temps, entre la température maximale extérieure et intérieure.
La notion de masse thermique ou d'inertie thermique d'un bâtiment fait référence à la caractéristique qu'a le bâtiment dans son ensemble d'amortir la chaleur qui lui tombe dessus et de la transmettre à l'intérieur avec un retard.
• Si l'inertie thermique est forte, le temps de retard et l'amortissement sont importants et le bâtiment est dit lourd.
• Si l'inertie thermique est faible, le temps de retard et l'amortissement sont faibles et le bâtiment est dit léger.
Une forte inertie thermique convient aux bâtiments conçus pour un fonctionnement de jour avec des systèmes de climatisation, par exemple pour les bâtiments gouvernementaux et les bureaux. Les inerties faibles et moyennes sont plus adaptées aux bâtiments à usage diurne et nocturne conditionnés en ventilation naturelle. Les bâtiments, selon les besoins d'usage et les caractéristiques climatiques, peuvent être conditionnés environnementalement de façon active ou passive. Dans tous les cas, une stratégie de conception adéquate doit suivre les lignes directrices suivantes :
- Mise en œuvre, forme et orientation adéquates du bâtiment.
- Profiter du contexte urbain et de l'aménagement paysager pour l'ombrage.
- Utilisation d'une protection solaire et d'autres techniques de protection solaire.
- Sélection de composants de construction opaques en fonction de leur inertie thermique et des caractéristiques de surface.
- Sélection adéquate de technologies de fenêtres et de façades vitrées.
PROFITER DE LA VENTILATION NATURELLE
La ventilation naturelle est définie comme le processus d'échange d'air de l'intérieur d'un bâtiment contre de l'air frais de l'extérieur, sans l'utilisation d'équipements mécaniques énergivores tels que des climatiseurs ou des ventilateurs. Le mouvement de l'air est causé par la différence de pression, qui a deux sources : le gradient de température ou l'effet dynamique du vent lorsqu'il frappe le bâtiment.
La ventilation naturelle, utilisée en combinaison avec l'isolation, la masse thermique et la protection solaire, peut réduire ou éliminer le besoin de climatisation intérieure. Pour maximiser les possibilités de ventiler naturellement un bâtiment, un accès illimité aux vents extérieurs doit être assuré. La vitesse de l'air dans un environnement est conditionnée par la vitesse du vent incident et les champs de pression qui sont générés autour du bâtiment, qui sont déterminés par l'agencement et la forme du bâtiment, la perméabilité des façades et la répartition intérieure du bâtiment. environnements.
Le comportement de l'air autour et à l'intérieur du bâtiment est régi par les principes suivants :
• La circulation de l'air à l'intérieur des bâtiments est basée sur le principe de base de « l'équilibre des pressions » entre les environnements. Tant qu'une différence de pression est maintenue, un processus continu de circulation d'air se produit.
• Lors de la collision avec le bâtiment, le vent provoque des différences de pression entre les côtés. De cette façon, l'air se déplace de la zone au vent (pression +) vers la zone sous le vent (pression -), à travers les ouvertures.
• Une forme de bâtiment qui produit de plus grandes perturbations dans le mouvement du vent créera de plus grandes différences de pression.
• L'air a tendance à entrer par les ouvertures face à l'incidence du vent et à sortir par les ouvertures restantes, selon les dimensions, l'emplacement et le type de fenêtre.
• Si un environnement n'a qu'un seul trou vers l'extérieur, une zone neutre est créée là où l'air entre par le haut et sort par le bas, avec peu de renouvellement de celui-ci.
Pour profiter efficacement de la ventilation naturelle, le bâtiment et les éléments de construction doivent être bien orientés; Il devrait également y avoir des ouvertures et des fenêtres qui favorisent la ventilation croisée à l'intérieur des pièces. Une réponse architecturale appropriée doit également tenir compte des caractéristiques de la parcelle et du contexte urbain. Les stratégies de conception peuvent alors être résumées dans les recommandations suivantes :
- Disposition et forme adéquates du bâtiment pour produire une plus grande circulation d'air autour et à l'intérieur des bâtiments.
- Utilisation de l'aménagement paysager pour canaliser le mouvement de l'air dans la parcelle.
- Emplacement et dimensions des fenêtres et/ou des ouvertures qui stimulent la circulation et le renouvellement de l'air.
- Haute perméabilité dans les façades et les murs intérieurs.
CONTRÔLE D'ÉCLAIRAGE
Le soleil est la source naturelle d'éclairage diurne, et son effet dépend de l'emplacement géographique, de sorte que les caractéristiques d'éclairage du ciel sont déterminées par la latitude, l'altitude et les conditions climatiques de chaque région. Ce que nous percevons comme de la lumière est le spectre visible du rayonnement électromagnétique du soleil, entre 380 et 780 nm. Cette lumière est reçue directement sur les façades orientées dans l'axe est-ouest, et de manière diffuse, du fait des multiples réflexions de la lumière dans la voûte céleste dans les autres orientations.
>
Une utilisation adéquate de la lumière naturelle nécessite une connaissance de ses propriétés fondamentales, de transmission et de réflexion :
• Transmission: les corps dits opaques, lorsqu'ils sont exposés au rayonnement solaire, bloquent le passage de la lumière, produisant ainsi des ombres derrière eux. D'autres corps transmettent une grande partie de la lumière incidente, c'est pourquoi ils sont appelés transparents ou translucides. La lumière incidente est distribuée de trois manières : la réflectance (r), l'absorbance (a) et la transmittance (t), qui définissent les propriétés des corps, à travers la relation :
r + a + t = 1
Dans le cas de corps opaques
t = 0 et donc r + a = 1
Les matériaux translucides transmettent une grande partie de la lumière incidente, mais en interrompant son trajet rectiligne, elle est dispersée dans toutes les directions et produit une lumière diffuse.
• Réflexion: est une propriété associée au comportement de la lumière lorsqu'elle est réfléchie par une surface. Si les rayons parallèles de la lumière incidente lorsqu'ils sont réfléchis par une surface continuent d'être parallèles, cela s'appelle réflexion spéculaire, et la surface dans ce cas est un miroir plan. Les règles de base de l'optique géométrique s'appliquent à ce type de surface.
Sur une surface mate, la lumière incidente est réfléchie dans toutes les directions et produit une lumière diffuse. Souvent, et selon le matériau et la couleur de la surface, un mélange de réflexions spéculaires et diffuses sera produit, donc deux types de réflexions dites semi-diffuses et diffusées sont générées. Les matériaux et les couleurs à haute transmittance et/ou réflectance sont des facteurs de conception déterminants pour profiter de l'éclairage naturel et pour rationaliser la consommation d'énergie. La propriété de réflexion des miroirs permet leur utilisation pratique en architecture pour la conduction ou la redistribution de la lumière naturelle, comme dans le cas des gaines d'éclairage et des plateaux solaires.
En résumé, une stratégie adéquate pour l'utilisation contrôlée de la lumière naturelle devrait être basée sur les recommandations suivantes :
• Orientation et protection des fenêtres et autres ouvertures, avec brise-soleil, avant-toits, treillis, stores ou autres moyens de bloquer les apports solaires.
• Utilisation de cristaux de haute technologie qui permettent une transmission appropriée de la lumière naturelle avec un gain contrôlé en chaleur solaire.
• Emplacement et dimensions appropriées des fenêtres et autres ouvertures en fonction de l'utilisation et des proportions volumétriques de l'environnement.
• Utilisation de finitions intérieures de couleurs claires et réfléchissantes.
• Utilisation de surfaces réfléchissantes pour rediriger la lumière et fournir aux environnements un éclairage naturel plus important et meilleur.
• Contrôle de l'éblouissement extérieur et intérieur des bâtiments.
Article volé à l'Université du Venezuela (Faculté d'Architecture et d'Urbanisme)
