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Comment repenser nos bâtiments face au réchauffement climatique ?
Archipelago Architects et VELUX démontrent comment privilégier la conception architecturale à la technique permet de créer des bâtiments confortables et économes en énergie.
Comment préserver le confort intérieur des bâtiments face à des étés toujours plus chauds, sans recourir systématiquement à une multiplication des équipements techniques ? C’est la question au cœur d’une présentation conjointe du bureau d’architecture Archipelago et de VELUX, organisée dans les nouveaux bureaux d’Archipelago à Louvain.
Conçu comme un véritable laboratoire vivant (« living lab »), le bâtiment permet d’explorer comment l’architecture, la lumière naturelle, la ventilation naturelle, l’inertie thermique, les protections solaires et le pilotage intelligent fondé sur les données peuvent contribuer, ensemble, à un climat intérieur confortable, avec un recours limité aux équipements techniques.
Selon Joost Declercq, Director Research & Innovation chez Archipelago, une tendance forte s’est imposée depuis les années 1950 : assurer le confort intérieur principalement au moyen d’installations techniques. L’évolution des normes et de la réglementation a encore accentué cette orientation.
Il en résulte des bâtiments et des installations toujours plus complexes, avec des répercussions supplémentaires en matière d’investissement, d’exploitation et de consommation de matériaux. Pourtant, davantage de technique ne signifie pas nécessairement davantage de confort ou de satisfaction pour les occupants.
Archipelago préconise donc d’inverser la démarche : commencer par réduire au maximum les besoins en équipements techniques grâce à la conception architecturale, puis déterminer les solutions techniques réellement nécessaires.
« Si l’efficience consiste à bien faire les choses, la suffisance consiste à faire les bonnes choses. Nous ne devons pas créer un problème pour ensuite chercher à le résoudre par la technologie. Nous devons avant tout réduire le besoin lui-même. »
— Joost Declercq, Director Research & Innovation, Archipelago Architects
Cette philosophie a été concrètement appliquée dans les bureaux de Louvain. L’orientation, l’enveloppe du bâtiment, les ouvertures, l’inertie thermique, les protections solaires et la ventilation naturelle ont été pensées comme un ensemble cohérent.
Selon les simulations réalisées pour ce projet, les besoins en refroidissement pourraient ainsi diminuer de plus de 80 % par rapport à un immeuble de bureaux standard. L’étude indique également qu’une réduction importante resterait possible dans des scénarios climatiques extrême
Pour Joël Sels, Senior Daylight Design Engineer chez VELUX, cette approche rejoint le principe du « climate-based design » : concevoir un bâtiment en fonction de son orientation, de son climat, de ses usages et de son environnement spécifiques.
Il ne s’agit pas seulement de déterminer la quantité de lumière naturelle apportée par une ouverture, mais surtout de comprendre où, quand et comment cette lumière pénètre dans le bâtiment.
Une fenêtre ou une fenêtre de toit constitue à la fois une source de lumière naturelle, une source potentielle d’apports solaires et un moyen d’assurer une ventilation naturelle. Son emplacement et son orientation peuvent donc influencer considérablement le climat intérieur.
« C’est tout le principe du climate-based design. Nous devons d’abord comprendre ce que le soleil, l’orientation, l’air et la masse du bâtiment peuvent nous apporter. Ce n’est qu’ensuite que nous déterminons les équipements techniques encore nécessaires. »
— Joël Sels, Senior Daylight Design Engineer, VELUX
Une combinaison judicieuse des ouvertures, des protections solaires extérieures, de l’inertie thermique et de la ventilation nocturne peut contribuer à prévenir la surchauffe, tout en faisant entrer la lumière naturelle et l’air frais.
Les deux partenaires remettent également en question la conception classique du confort comme un état parfaitement constant. Le corps humain peut s’adapter aux variations de température et les besoins de confort diffèrent d’un occupant à l’autre.
Plutôt que d’imposer partout les mêmes conditions, un bâtiment peut proposer différentes zones de confort, ou différents « biotopes de vie ». Les occupants disposent ainsi d’une plus grande liberté pour adapter leur environnement à leurs activités et à leurs préférences personnelles.
La technologie ne disparaît pas pour autant. Elle change de rôle : elle intervient en soutien, lorsque cela s’avère nécessaire, plutôt que de compenser en permanence ce qui n’a pas été résolu par l’architecture.
Les nouveaux bureaux d’Archipelago réunissent ces principes au sein d’un même bâtiment. Les stratégies de conception n’y sont pas seulement étudiées sur le plan théorique : elles sont expérimentées au quotidien et font l’objet d’un suivi continu.
Pour VELUX, ce projet illustre concrètement comment la lumière naturelle et la ventilation naturelle peuvent s’intégrer dans une stratégie climatique globale. À travers notamment la VELUX Daylight Academy, l’entreprise partage son expertise avec les architectes et les professionnels de la construction sur l’intégration de la lumière naturelle et des stratégies climatiques dès les premières phases de conception.
Low-tech ne signifie pas no-tech. Si la conception architecturale constitue le fondement de la démarche, les technologies intelligentes permettent d’activer les stratégies retenues au moment opportun. VELUX ACTIVE with NETATMO surveille notamment la température, l’humidité de l’air et le taux de CO₂. Le système peut commander automatiquement les fenêtres de toit VELUX et les protections solaires connectées, en fonction des conditions intérieures et des données météorologiques.
La technologie peut ainsi favoriser la ventilation naturelle et contribuer à prévenir la surchauffe. Elle ne se substitue pas à la conception : elle permet à la stratégie climatique choisie de fonctionner au bon moment et avec la bonne intensité.
Le message commun d’Archipelago et de VELUX est donc simple : plutôt que de multiplier les équipements techniques pour rendre un bâtiment confortable après coup, mieux vaut concevoir dès le départ un bâtiment dont les besoins en confort thermique sont réduits.
Privilégier la conception architecturale à la technique pour créer un bâtiment confortable qui tire pleinement parti de son environnement
Un bâtiment confortable n’est pas nécessairement un bâtiment doté de nombreuses installations techniques. En tenant compte dès le départ de l’orientation, du soleil, de la lumière naturelle, de l’air, de l’inertie thermique et des usages, il est possible de répondre par l’architecture à une grande partie des besoins de confort. Les nouveaux bureaux d’Archipelago à Louvain servent de laboratoire vivant à cette approche. VELUX y contribue grâce à son expertise en matière de lumière naturelle et de ventilation naturelle.
1. Partir du contexte
Comment le bâtiment est-il orienté ? Quelle est la trajectoire du soleil ? Quels obstacles l’entourent ? À quels moments les occupants sont-ils présents ? Chaque façade et chaque versant de toiture présentent des caractéristiques climatiques différentes. L’exposition solaire, les arbres, les constructions voisines et l’orientation influencent le positionnement optimal des ouvertures. La conception doit donc partir des spécificités du lieu, et non d’une solution standardisée.
2. Penser les ouvertures, l’air et l’inertie thermique comme un tout
Une fenêtre ou une fenêtre de toit ne fonctionne jamais isolément. Une ouverture apporte de la lumière et de l’air, tandis que la masse du bâtiment peut accumuler la chaleur, puis l’évacuer grâce à la ventilation. La performance résulte de l’interaction entre l’enveloppe, les ouvertures, l’inertie thermique et la ventilation.
3. Exploiter la ventilation nocturne pour évacuer la chaleur
Selon les saisons, un bâtiment peut accumuler de la chaleur. Lorsque la température extérieure baisse en soirée et pendant la nuit, cette chaleur emmagasinée peut être évacuée. Des ouvertures situées en partie haute favorisent l’évacuation de l’air chaud. Le bâtiment peut ainsi aborder la journée chaude suivante dans de meilleures conditions de fraîcheur. La ventilation nocturne constitue un moyen simple d’exploiter activement l’inertie thermique.
4. Favoriser la ventilation traversante
Des ouvertures situées sur des côtés opposés d’une pièce ou d’un bâtiment peuvent créer des flux d’air naturels. L’air chaud est évacué tandis que l’air frais pénètre à l’intérieur. La ventilation ne commence donc pas nécessairement par une installation : elle peut être intégrée dès la conception, par le positionnement des ouvertures.
5. Empêcher les apports solaires indésirables
Pour prévenir la surchauffe, particulièrement durant les mois d’été, la meilleure stratégie consiste à empêcher les apports solaires indésirables de pénétrer dans le bâtiment. Les protections solaires extérieures jouent ici un rôle essentiel. Il est plus efficace de bloquer la chaleur avant qu’elle ne traverse le vitrage que de la laisser entrer pour devoir ensuite l’évacuer au moyen d’un refroidissement actif. Cela ne signifie pas qu’il faille toujours se protéger du soleil. En hiver, ou lorsque le soleil est plus bas, le rayonnement solaire direct peut au contraire être bénéfique pour la lumière naturelle et les gains thermiques. La question n’est donc pas : « Comment empêcher le soleil d’entrer ? », mais bien : « À quel moment souhaitons-nous le laisser entrer ? »
6. Ventiler au bon moment
La ventilation naturelle est particulièrement efficace lorsqu’elle tient compte des conditions extérieures et intérieures. Si l’air extérieur est plus chaud que l’air intérieur, ouvrir une fenêtre peut apporter de la chaleur supplémentaire. Lorsque l’air extérieur est plus frais, la ventilation peut au contraire contribuer à évacuer la chaleur. Le bon réflexe n’est donc pas simplement d’ouvrir les fenêtres, mais de tenir compte de la température, de la qualité de l’air, de la météo et du moment de la journée.
7. Accepter la diversité des formes architecturales
Lorsque l’orientation, le soleil, les fonctions, les ouvertures, les patios, les débords de toiture et la ventilation sont intégrés dès le départ, il est naturel que les bâtiments adoptent des formes différentes. Une stratégie climatique pertinente peut favoriser une plus grande diversité architecturale, et non l’inverse.
8. Concevoir en fonction des moments d’occupation
À quels moments sommes-nous chez nous ? Quand travaillons-nous ? Quand dormons-nous ? Quand recherchons-nous un ensoleillement direct ? Une ouverture qui apporte une lumière magnifique à un certain moment présente peu d’intérêt si la pièce est alors inoccupée. La conception de l’éclairage naturel ne se limite donc pas à la quantité de lumière : elle tient aussi compte de son emplacement et du moment où elle est disponible.
9. Adapter le confort à chaque espace et à chaque activité
Toutes les pièces n’ont pas les mêmes besoins. Une chambre, un espace de travail, une cuisine et un séjour requièrent chacun une combinaison spécifique de lumière naturelle, d’apports solaires, de ventilation et d’intimité. L’orientation joue également un rôle. La lumière du matin peut, par exemple, être agréable dans une chambre, tandis qu’un fort ensoleillement l’après-midi peut y être moins souhaitable. Il ne s’agit donc pas de créer un climat uniforme dans tout le bâtiment, mais différents espaces agréables adaptés aux activités de chacun.
10. Utiliser la technologie comme soutien
Low-tech ne signifie pas no-tech.Les technologies intelligentes peuvent soutenir les stratégies naturelles en mesurant les conditions réelles à l’intérieur du logement et en réagissant en conséquence. VELUX ACTIVE with NETATMO surveille la température, l’humidité de l’air et le taux de CO₂. Le système peut commander automatiquement les fenêtres de toit VELUX et les protections solaires connectées selon les conditions intérieures mesurées et les informations météorologiques. Il favorise ainsi la ventilation naturelle et contribue à limiter la surchauffe. La technologie devient une interface entre le logement, ses occupants et l’environnement extérieur. Le principe reste néanmoins inchangé : la technologie ne remplace pas la conception architecturale. Elle soutient une stratégie climatique déjà intégrée à l’architecture du bâtiment.
La question de savoir comment maintenir le confort des bâtiments européens pendant des étés de plus en plus chauds, sans faire exploser les besoins énergétiques liés au refroidissement actif, prend une place croissante dans le débat.
Dans son analyse « What happens when 90% of Europe has air con? », l’expert en énergie Jan Rosenow examine les conséquences potentielles d’une forte progression de la climatisation en Europe, ainsi que le rôle des protections solaires, de l’isolation, de la ventilation naturelle et des systèmes de pilotage intelligents dans la réduction des futurs besoins en refroidissement.
Jan Rosenow – “What happens when 90% of Europe has air con?”
