Intégration conceptuelle de la climatisation naturelle

Intégration conceptuelle de la climatisation naturelle 

En Californie, afin de se protéger de la chaleur, les Amérindiens Yokut regroupaient leurs habitations sous un même pare-soleil continu fait d’épais branchages (Rapoport, 1972). Au Nouveau Mexique, les Amérindiens Pueblo ont construit le village de Acoma selon des principes d’accès à l’ensoleillement: les maisons à toiture-terrasse qui constituent le village sont exposées plein sud et profitent ainsi de l’ensoleillement hivernal; en été, les avancées de toiture-terrasse freinent l’ensoleillement direct et protègent les logements d’éventuelles surchauffes (Knowles, 1981). Le principal enjeu de ces formes architecturales réside dans la gestion des possibles bénéfices que l’on peut obtenir de l’ensoleillement dans et autour des bâtiments.

Pelegrin et Pelegrin-Genel (2007) indiquent que, les bénéfices des stratégies vernaculaires sont relatifs au confort thermique et visuel ainsi qu’à la conservation de l’énergie. Or, selon les saisons, les stratégies d’action solaire sont généralement opposées: si en hiver, le but est de maximiser les apports solaires gratuits, en été ces mêmes apports seront à l’origine de surchauffes dont il faut se protéger. La question est de savoir comment concevoir l’occupation de l’espace en considérant les besoins d’ensoleillement ou de protection solaire. La conception, qui inclut le positionnement, l’orientation et le dimensionnement des bâtiments, va engendrer des masques plus ou moins importants.

L’architecture vernaculaire est très riche en exemples comme le patio et la terrasse, situés en continuité à des espaces couverts, qui s’ouvrent sur ces derniers et qui tiennent des fonctions différentes selon les régions: galerie, loggia, moucharabieh, sabat ou iwan etc. Ainsi, après la réduction des fortes températures par la diminution des surfaces exposées au soleil et par la répartition des pièces, d’autres procédés et dispositifs viennent améliorer la protection thermique (Ben Cherif & Chaouche, 2013).

Le moucharabieh

Les moucharabieh et les mashrafiyeh sont des dispositifs de ventilations naturelles forcées fréquemment utilisées dans l’architecture traditionnelle des pays chauds. La réduction de la surface produite par le maillage du moucharabieh accélère le passage du vent. Celui-ci est mis en contact avec des surfaces humides, bassins ou plats remplis d’eau qui diffusent leur fraîcheur à l’intérieur de la maison. Ces dernières mashrabiyeh ont des rôles et des dimensions différentes. Des jarres de terre cuite peuvent y être disposées à la fois pour refroidir l’eau contenue et l’air entrant. Des capteurs d’air peuvent être disposés en relation avec les pièces principales.

Dans l’architecture vernaculaire, la conception du bâtiment est basée sur la stratégie de ventilation naturelle. L’organisation des espaces intérieurs dépend étroitement du positionnement des dispositifs de ventilation naturelle. Le moucharabieh est une ouverture en panneaux ajourés de bois ou de gypse, qui assure la vue vers l’extérieur sans être vu tout en favorisant la ventilation naturelle sur les façades extérieures et la pénétration de la lumière diffuse, moins agressive pour l’œil que le rayonnement direct. L’air chaud, tendant à s’élever, est remplacé par de l’air frais en créant un courant d’air sans qu’il y ait besoin de vent à l’extérieur (Izard & Guyot, 1979).

Les moucharabieh associent efficacement à la fois éclairage naturel, ombrage, ventilation et vue vers l’extérieur (Belakehal & Tabet, 2003). La réduction de la surface produite par le maillage du moucharabieh accélère le passage du vent. Celui-ci est alors mis en contact avec des surfaces humides, bassins ou plats remplis d’eau qui diffusent leur fraîcheur à l’intérieur de la maison (Ben Cherif & Chaouche, 2013) .

Lorsque l’on recherche simultanément la protection solaire et le maintien d’une ventilation, on peut utiliser des fermetures perméables à l’air: c’est le cas des persiennes, des volets projetables, des volets persiennes, des claustras ou des moucharabiehs. L’importance des surfaces sous lesquelles ces éléments sont utilisés dépendent de la sévérité des conditions climatiques.

Bien que le recours à ce type de dispositifs se justifie par d’évidentes raisons, tant historiques, que sociologiques ou climatiques, l’influence d’architectes étrangers a paradoxalement un rôle majeur dans la production savante. En raison de la profonde rupture avec la tradition, due aussi bien à des raisons culturelles qu’à des contraintes de réalisation, l’habitat contemporain individuel en zone arides a perdu leur position autrefois dominante en milieu urbain. La production populaire d’habitat vernaculaire dépasse quantitativement très largement la production savante. La réalisation de ce type d’habitat vernaculaire reste cependant comparativement plus fréquente au Maghreb que dans les autres parties de la zone aride, bien qu’elle y soit désormais en déclin aussi.

Les ouvertures 

Les recherches menées sur les ouvertures et leurs protections ont certes abouti à plusieurs vérifications et précisions des connaissances antérieures (Etzion, 1995); mais ce sont plutôt les développements de nouveaux dispositifs et composants qui caractérisent notre ère. Grâce à leurs propriétés, ces nouveaux composants permettent d’exploiter l’éclairage direct par le soleil (Edmonds & Reppel, 1996).

Des études comparatives ont été réalisées sur des solutions passives dans le but d’améliorer les performances thermiques. Les fenêtres et les matériaux transparents sont des composants de l’enveloppe qui ont été introduits et doivent être traités avec une grande attention dans les climats chauds de l’Afrique sub-saharienne et ceux de basse altitude en particulier. Les études sur les fenêtres et les dispositifs de protection solaire ont été réalisées par la simulation et montrent la vulnérabilité de ces composants. La comparaison des ouvertures montre que la réduction des surfaces de baies favorise le confort et entraine des baisses en termes de besoin en climatisation. Les études de sensibilité locale réalisées nous renseignent que la conception des enveloppes doit être appréhendée séparément lorsqu’’il s’agit d’un bâtiment en évolution libre et d’un cas à ambiance contrôlée.

Lorsque l’occultation des ouvertures n’est pas efficace, le rayonnement solaire pénètre directement par les fenêtres et échauffe l’intérieur du bâtiment. Les températures qui y règnent sont donc très influencées par l’orientation de ces fenêtres. L’effet d’échauffement, entrainé par la pénétration de l’énergie solaire par des parois vitrées ou des fenêtres closes mal protégées, est augmenté par le fait que l’énergie se transforme en chaleur à l’intérieur du bâtiment et que cette chaleur ne peut pas se dissiper par convection vers l’extérieur et encore moins par rayonnement de grande longueur d’onde pour lequel le verre est résistant (Givoni, 1978a).