Architecture écologique - Définition
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Introduction
L'architecture écologique (ou architecture durable) est un mode de conception et de réalisation ayant pour préoccupation de concevoir une architecture respectueuse de l'environnement et de l'écologie.
Il existe de multiples facettes de l'architecture écologique, certaines s'intéressant surtout à la technologie, la gestion, ou d'autres privilégient la santé de l'homme, ou encore d'autres, plaçant le respect de la nature au centre de leurs préoccupations.
On peut distinguer plusieurs « lignes directrices » :
- le choix des matériaux, naturels et respectueux de la santé de l'homme,
- le choix de la disposition des pièces (par exemple) pour favoriser les économies d'énergie en réduisant les besoins énergétiques,
- le choix des méthodes d'apports énergétiques,
- le choix du cadre de vie offert ensuite à l'homme (jardin...)
Énergie durable
Le but primordial de l'architecture durable est l'efficacité énergétique de la totalité du cycle de vie d'un bâtiment. Les architectes utilisent de nombreuses techniques différentes pour réduire les besoins énergétiques de bâtiments, et ils augmentent leur capacité à capturer ou générer leur propre énergie.
Efficacité du chauffage, de la ventilation et du système de refroidissement
L'élément le plus important et le moins coûteux en énergie pour avoir un système efficace de chauffage et d'aération est avant tout une bonne isolation thermique. Un bâtiment plus efficace nécessite de générer moins de chaleur ou de dissiper moins d'énergie, mais requiert plus de capacité de ventilation pour extraire l'air vicié.
Une quantité importante de l'énergie des bâtiments est gaspillée par l'évacuation de l'eau, de l'air et des déchets. Il existe des technologies de recyclage d'énergie in situ prêtes-à-l'emploi qui peuvent capter l'énergie calorifique des eaux usées ou de l'air vicié pour la réinjecter dans l'air neuf ou l'eau froide. Composter les déchets des logements pour des usages autres que le jardinage nécessite un composteur anaérobique centralisé.
Le site et l'orientation du bâtiment ont un impact majeur sur l'efficacité énergétique du système de chauffage et de ventilation.
Les maisons solaires passives permettent aux bâtiments d'exploiter efficacement l'énergie solaire sans l'aide de mécanismes solaires actifs comme des cellules photovoltaïques ou un chauffe-eau solaire. Les maisons à énergie solaire passive incluent généralement lors de la conception des matériaux à forte inertie thermique pour retenir la chaleur et une bonne isolation thermique qui prévient la perte d'énergie calorifique. De plus, les bâtiments à basse énergie ont généralement une faible surface d'enveloppe par rapport à leur volume pour minimiser les déperditions. Ceci veut dire que les bâtiments avec des ailes et aux volumes étendus (souvent pour faire plus organiques) sont le plus souvent bannis au profit de structures plus ramassées. Les bâtiments traditionnels des régions froides donnent un bon modèle historique de bâtiments à petite échelle offrant une bilan énergétique satisfaisant.
Les fenêtres sont placées de telle façon qu'elles maximisent les apports de chaleur et de lumière tandis qu'elles minimisent les déperditions caloriques à travers les vitres, souvent le talon d'Achille de l'isolation. Dans l'hémisphère nord, ceci implique la disposition d'un grand nombre de baies regardant au sud pour récolter le soleil direct, et de réduire drastiquement les ouvertures au nord. Certains types de fenêtres, comme les doubles ou triples vitrages avec lame de gaz et émissivité basse, procurent une bien meilleure isolation que des fenêtres toutes simples. Prévenir les gains de chaleur excessifs dus au soleil les mois chauds est important pour réduire les besoins de climatisation. Les arbres caducs sont souvent plantés devant les fenêtres car leurs feuilles font écran l'été et leurs branches nues laissent passer la lumière l'hiver. L'installation de persiennes ou de brise-soleil permet d'ensoleiller durant les mois d'hiver (quand le soleil est bas dans le ciel) et de protéger du soleil l'été (quand le soleil est haut dans le ciel). Les conifères ou les arbres persistants sont plutôt plantés au nord du bâtiment comme protection contre la froidure des vents septentrionaux.
Sous climat froid, l'attention de l'habitat durable est portée en priorité sur les systèmes de chauffage car c'est évidemment une des plus grosses ponctions d'énergie du bâtiment.
Sous climat chaud où l'on cherche avant tout à rafraîchir l'habitat, les dispositifs solaires passifs peuvent aussi être très efficaces. Les matériaux de maçonnerie à grande inertie thermique valent pour retenir les températures fraîches accumulées la nuit. De plus les constructeurs optent pour une structure à un seul étage dans le but de maximiser les surfaces d'échange et des pertes de chaleur. Les bâtiments sont souvent dessinés pour capter et canaliser les vents, surtout les vents rafraîchis par une étendue d'eau. Beaucoup de ces stratégies, toutes valables, sont employées d'une manière ou d'une autre par l'architecture traditionnelle des régions chaudes comme les maisons coloniales.
En climat à quatre saisons, un système énergétique intégré aura un meilleur rendement si : le bâtiment est bien isolé, s'il est orienté pour travailler avec les forces de la nature, si la chaleur est récupérée (pour être utilisée tout de suite ou stockée), si la chaudière fonctionnant au fuel fossile ou à l'électricité a une efficacité sûre à plus de 100%, et si le système utilise de l'énergie renouvelable.
Production d'énergies alternatives et conception des bâtiments
Les techniques solaires actives comme les panneaux solaires photovoltaïques peuvent fournir de l'électricité durable pour des usages multiples. Les toits sont souvent inclinés selon le soleil pour permettre aux panneaux photovoltaïques un meilleur rendement, et certains bâtiments se tournent même durant la journée en fonction du soleil. Le Samundra Institute of Maritime Studies (SIMS) de Lonavala à côté de Pune en Inde possède le plus long mur photovoltaïque du monde, faisant plus de quatre-vingt-dix mètres de long. Des éoliens domestiques (des turbines normales font souvent plus de 75 mètres) ont peut-être connus une trop grande publicité au regard de leurs capacités attendues parfois décevantes, surtout dans les foyers nord-américains.[1] Une autre technique solaire active, le système de chauffe-eau solaire, est une manière durable de procurer à long terme de l'énergie de chauffe spécifique. Il arrive que des maisons utilisant une combinaison de ces méthodes atteignent le but enviable du « zéro énergie», et parfois même en produisent tellement qu'elles peuvent l'exporter vers d'autres bâtiments.
