Vous construisez ? Quelles précautions prendre pour vous garantir un bon confort en été ?

L’orientation Sud est à privilégier :

• En été, une façade exposée au Sud reçoit le plus faible ensoleillement hormis les orientations proches du Nord
• C’est également la façade qui est la plus efficacement mise à l’ombre, grâce à des pare-soleil horizontaux
• En hiver, la façade Sud est celle qui reçoit le plus d’ensoleillement.
• En été, ce sont les façades orientées Est et Ouest qui reçoivent les ensoleillements les plus importants.

En été, l’énergie solaire transmise par une baie orientée Ouest est plus forte que celle d’une baie orientée Sud. Qui plus est, elle pénètre dans le bâtiment au moment de la journée où sa température intérieure est la plus élevée !

A l’échelle de la région, les vents dominants sont des vents forts :

• mistral : vent sec, de secteur Nord-Ouest
• vent Sud à Est, humide, porteur de pluie.

Le vent provoque des zones de pressions positives ou négatives par rapport à la pression atmosphérique : la chaleur intérieure aux bâtiments est dissipée au moyen de courants d’air créés par les différences de pression, notamment dues au vent.

La double ou triple orientation des façades permet l’aération transversale de jour comme de nuit. Les logements traversants doivent toujours être préférés en zone urbaine pour favoriser la ventilation sur façades opposées, avec des ouvertures appropriées, mais aussi une “perméabilité” intérieure.

A noter que sur la bande littorale, les brises marines – brise de nuit, brise de jour – provoquent une ventilation très efficace :

• le jour, l’air marin “frais” et humide souffle en général de la mer vers la terre
• la nuit, l’air souffle de la terre vers la mer, après s’être rafraîchi sous le ciel clair.

Pour les logements collectifs, la recherche d’une forme compacte à double orientation opposée est préférable à des logements mono-orientation pour favoriser la ventilation et rechercher le confort des pièces au Nord pendant les périodes d’ensoleillement maximum.

L’orientation d’une pièce est déterminée principalement par celle de ses ouvrants. Les solutions proposées doivent concilier la recherche de soleil l’hiver, et la minoration des apports solaires l’été.
La façade Sud d’un bâtiment est un bon emplacement pour les pièces à vivre pendant la journée :

• l’hiver : bon captage solaire
• l’été : protection solaire simple par auvent, masque horizontal, végétaux, etc…
• en demi-saison : prolongement agréable vers l’extérieur.

Les chambres seront utilement ouvertes entre l’Est et le Sud, afin de bénéficier d’un bon ensoleillement l’hiver, et d’être à une température acceptable en été, dès le début de la nuit. Il est conseillé d’éviter l’orientation Ouest pour les chambres.

L’ajout d’espaces tampons (garages au Nord, vérandas au Sud) permet de valoriser les apports de chaleur dus au soleil tout en se protégeant du froid hivernal.

Attention au soleil d’été, source d’éblouissement et de surchauffes très inconfortables. Il est conseillé d’éviter les fenêtres de toit, quelle que soit d’orientation, et notamment pour les toits à faible pente/inclinaison, très présents en Provence.

En été, un bâtiment mal protégé du soleil est le siège de surchauffes, donc de conditions thermiques inconfortables. La conception d’une protection solaire estivale efficace est fondamentale pour qu’un bâtiment soit confortable et performant.

a. Ajout d’une pergola en façade Sud :
La pergola protège le rez-de-chaussée de la façade Sud. La protection solaire apportée est variable selon la période de l’année. L’efficacité d’une pergola est souvent remarquable : une réduction du temps d’inconfort en période estivale de plus de 50% au rez-de-chaussée et de 40 à 90% à l’étage. Son impact est donc sensible sur l’ensemble du logement pour un coût relativement réduit.

b. Pare soleils extérieurs fixes :

La « casquette » est constituée d’une avancée au-dessus de la surface réceptrice (auvent, débord de toiture, balcon, etc.). L’occultation est bonne l’été pour les orientations Sud-Est à Sud-Ouest, mais très faible à l’Est et à l’Ouest (soleil rasant). L’hiver, la casquette laisse passer le soleil quelle que soit son orientation (soleil plus bas en hiver).

La « loggia » combine les pare-soleil horizontaux et verticaux. La protection solaire est bonne l’été, du Sud-Est au Sud-Ouest, et moyenne toute l’année à l’Est et à l’Ouest.

En été, un bâtiment mal protégé du soleil est le siège de surchauffes, donc de conditions thermiques inconfortables. La conception d’une protection solaire estivale efficace est fondamentale pour qu’un bâtiment soit confortable et performant.

a. La végétation à feuilles caduques :

La végétation à feuilles caduques fait partie de ce type de protection, très majoritairement implantées en prolongement direct des bâtiments (vélum de terrasse par exemple). Leur efficacité est optimale du côté Sud des bâtiments, secteur où les contraintes solaires estivales ne sont pas les plus fortes : le soleil y est plus haut sur l’horizon et l’énergie reçue plus faible que pour les expositions Est et Ouest.

Les protections intérieures type stores ou rideaux même opaques sont assez peu efficaces sur le plan thermique. En effet, lorsque le rayonnement solaire a traversé le vitrage, il se trouve partiellement piégé et échauffe l’air entre la vitre et la protection. Ces protections intérieures sont surtout utiles pour lutter contre l’éblouissement. Elles doivent être associées à des protections extérieures. La couleur des protections intérieures opaques doit être claire pour gagner en efficacité. Les volets intérieurs en bois, traditionnels en Provence, relativement isolants, présentent une assez bonne efficacité vis-à-vis des apports solaires.

a. La toiture :
La durée d’exposition de la toiture et son importance relative l’amènent à être à l’origine d’une part importante des apports thermiques extérieurs (les apports à travers la toiture peuvent représenter 30 à 50% des apports totaux dans le cas d’un bâtiment d’un seul niveau). Les locaux situés sous toiture sont donc toujours plus inconfortables que les locaux des autres niveaux en raison des apports supplémentaires parvenant par cette voie.

Il est donc prioritaire de réduire ces apports solaires, qui bien que moins apparents que ceux parvenant à travers les vitrages verticaux, sont quantitativement importants.

Plusieurs solutions permettent d’assurer une bonne protection :

Les toits “ parasols ” ou “ surtoitures ”. Cette solution n’est valable que si la surtoiture est fortement ventilée sur tout le périmètre suivant la formule :
Surface totale d’ouverture / Surface de toiture > 0,15

Avantage de la surtoiture

• pas de surchauffe directe des plafonds
• gain de plusieurs degrés en saison d’été (3 à 4°)
• esthétique intéressante en architecture contemporaine.

Inconvénients

• surcoût
• tenue au vent
• maintenance de l’espace ventilé (poussières, animaux,…).

Les toitures avec combles ventilés (toitures froides)

Les toitures avec combles fortement ventilés sont préférables. Les plafonds sont isolés thermiquement pour le confort d’hiver, l’isolant étant dans le comble pour conserver au maximum l’inertie intérieure.
Les combles sont à surventiler en été. Toutefois, il faut équiper les orifices de ventilation avec des grillages anti-animaux. Il est par ailleurs recommandé d’obturer la majeure partie de ces orifices en hiver.

b. Les murs :

• L’isolation par l’intérieur a un coût relativement faible. Cependant, elle annule l’inertie thermique de la paroi isolée, elle ne traite pas les ponts thermiques, elle n’évite pas les chocs thermique du côté extérieur de la maçonnerie, et entraine une réduction de la surface habitable.
• L’isolation par l’extérieur constitue le meilleur compromis pour le confort d’été et d’hiver, car elle permet de conserver l’inertie thermique des murs intérieurs et supprime les ponts thermiques. Elle évite les chocs thermiques sur la maçonnerie, et permet de conserver l’inertie des murs intérieurs par stockage de fraîcheur en Eté et de chaleur en Hiver. Un revêtement extérieur clair sur les murs isolés réfléchira une bonne partie du rayonnement solaire. C’est une bonne solution thermique. Elle a pour inconvénients un coût plus élevé.

Les inerties légères sont à proscrire en région Provence-Alpes-Côte d’Azur (sauf éventuellement en montagne). Plus l’inertie est importante, meilleur est le confort pendant la journée en été : il faut tendre vers l’inertie lourde ou très lourde.

Solution 1 : associer des refends, des cloisons intérieures (ou des contre-cloisons sur les murs de l’enveloppe) maçonnés et un plancher haut ou bas lourd.

Solution 2 : associer deux planchers haut et bas lourds. L’association des solutions 1 et 2 ou le rajout de l’isolation extérieure sur l’une des solutions permet d’obtenir l’inertie très lourde.

Au rez-de-chaussée et aux étages des immeubles, l’inertie est généralement suffisante grâce aux planchers lourds. Mais sous toiture, l’inertie doit être complétée, soit par une dalle supérieure, soit par des cloisons lourdes, soit par l’isolation extérieure.

c. Les vitrages :
L’augmentation de surface vitrée au Sud (et la diminution des surfaces vitrées Est/Ouest) conduit à une réduction sensible des consommations de chauffage (5 à 10%). L’impact, principalement lié à la réduction des ouvertures Est/Ouest, se traduit par une diminution de l’inconfort d’été.

Attention au choix des matériaux dans le cas du remplacement des menuiseries existantes. Voici ci-dessous les critères minimums à respecter pour ces travaux :

Le coefficient Sw correspond au Facteur de transmission Solaire. Plus Sw est grand, plus la quantité d’énergie transmise est importante. C’est pourquoi il est important que ce coefficient soit supérieur à une certaine valeur pour les fenêtres et portes-fenêtres verticales (pour maximiser les apports de chaleur en hiver), et inférieur à une certaine valeur pour les fenêtres de toiture (pour réduire les apports de chaleur en été, bien que les fenêtres de toitures soient déconseillées).

Attention, les protections intérieures type stores ou rideaux même opaques sont assez peu efficaces sur le plan thermique. En effet, lorsque le rayonnement solaire a traversé le vitrage, il se trouve partiellement piégé et échauffe l’air entre la vitre et la protection (effet de serre). Ces protections intérieures sont surtout utiles pour lutter contre l’éblouissement. Elles doivent être associées à des protections extérieures.

d. Les planchers bas :
Le choix du type de plancher (carrelage, dalle, moquette, etc.) est déterminant dans le confort d’été :

Les inerties légères sont à proscrire en région Provence-Alpes-Côte d’Azur (sauf éventuellement en montagne). Plus l’inertie est importante, meilleur est le confort pendant la journée en été : il faut tendre vers l’inertie lourde ou très lourde.

Pour l’isolation des planchers, on privilégiera l’isolation sous-dalle, ou par le plafond des caves ou des vides sanitaires, afin de garder l’inertie des planchers dans le volume habité.

Les plantations sont à favoriser à proximité des bâtiments pour apporter l’ombrage en été sans arrêter le soleil d’hiver (arbres à feuilles caduques) et pour diminuer l’exposition du sol au rayonnement solaire. Les végétaux créent des ombrages sur le sol et les parois, permettent de gérer l’habitabilité des espaces extérieurs et de protéger les espaces intérieurs des bâtiments. Ils assurent également une humidification de l’air grâce aux échanges gazeux et de vapeur d’eau entre les plantes et l’atmosphère. Il faudra aussi, lors du choix des plantations, porter une attention particulière aux risques d’allergie qu’elles peuvent entrainer par le pollen.

a. Le choix des végétaux :
Les végétaux doivent être choisis en fonction de leur capacité d’adaptation au lieu (sol, température, humidité…), de leur taille et nature (arboré, tapissant, feuilles caduques…) mais avant tout en fonction du rôle à jouer (protection solaire en été mais brise-vent, captage en hiver…). Les végétaux développent une grande surface d’échange avec l’air environnant (feuilles, brins d’herbe) qui leur assure un refroidissement permanent. Des mesures en été sous un platane montrent que la température du feuillage est en général inférieure à celle relevée dans son environnement (air et surfaces minérales). Ce refroidissement est encore accentué pour les pelouses, qui bénéficient du phénomène de rosée (c’est en été que l’air contient le maximum d’eau).

b. La végétalisation des façades ou de la toiture :
La végétalisation des parois est une très bonne solution à la fois esthétique, écologique et performante thermiquement. Les plantes entretiennent, par évapotranspiration, une confortable ambiance de fraîcheur. Une barrière végétale intérieure ou extérieure est une bonne solution pour faire écran aux rayons du soleil tout en laissant l’air circuler.

c. Les atouts des toitures végétalisées :

• Confort thermique : amélioration des caractéristiques thermiques (surtout l’été en climat méditerranéen)
• Gestion des eaux pluviales (rôle de tampon : retient entre 20 et 40 litres/m², évitant la saturation des réseaux)
• Confort visuel : apport de végétation en zones urbaines (optimisation des surfaces, esthétique, intégration du bâtiment dans son environnement)
• Confort acoustique : diminution des nuisances sonores (rôle d’absorption des bruits extérieurs)
• Qualité de l’air : amélioration de la qualité de l’air par production d’oxygène et fixation du CO2 (contribution à la lutte contre la pollution). Absorption d’une partie des gaz polluants et des poussières contenues dans l’air. Humidification de l’air asséché par la pollution urbaine entraînant une réduction de l’aptitude aux allergies.
• Protection des étanchéités (durabilité augmentée)
• Maintien de la biodiversité
• Valorisation de l’image du bâtiment
• Prolongation de la durée de vie de la toiture en servant d’écran contre les rayons ultra-violet et rayons solaires et en la protégeant contre les agressions des intempéries.

d. Composition d’une toiture végétalisée :

Support : Tout type d’élément (béton, acier, bois) à la condition que la surcharge admissible soit compatible avec celle du système projeté. Il faut savoir que seule une toiture lourde en béton permet une pente nulle. Tous les autres types de support impliquent des pentes minimum de 3%.

Complexe isolant : Ils doivent avoir une résistance mécanique importante compatible avec les surcharges prévues, en particulier à la compression et au poinçonnement. Tous types d’isolants : isolants minéraux, plastiques de type polystyrène ou isolants écologiques de type laine de chanvre, liège, bois feutrés…

Le système d’étanchéité : Il assure l’étanchéité de la toiture. La membrane est conçue pour résister à la pénétration des racines. Les systèmes d’étanchéité se répartissent également en 3 familles (bitumes, asphaltes et membranes synthétiques). Aucun n’est vraiment satisfaisant du point de vue environnemental, sauf peut-être les nouvelles membranes sans chlore à base de polyoléfines souples. Mais leur coût reste élevé.

Le drainage : Son rôle est de stocker l’eau nécessaire à la croissance des plantes, de faciliter l’écoulement de l’eau vers les évacuations d’eaux pluviales, mais également de ventiler la sous face du substrat. Celui-ci sera choisi en fonction de la pente de la toiture (granulats d’argile expansée, cailloux, graviers, plaques de polystyrène alvéolées et nervurées).

Le filtre : Il est constitué d’une nappe de fibres synthétiques non tissées. Il permet d’empêcher le colmatage de la couche drainante par les particules fines du substrat (nappes de laines de verre, synthétiques en polyester ou polypropylène).

Le substrat : Il assure les caractéristiques optimales constantes pour la végétalisation des toitures : capacité de rétention en eau, perméabilité, résistance à l’érosion, densité (mousse de sphaigne, terreau, terre noire, compost, etc.).

La végétalisation : Les végétaux sont sélectionnés pour leurs capacités à s’adapter aux conditions spécifiques de l’ouvrage : climat, ensoleillement, pente…

La végétation est constituée d’un couvert permanent résistant au gel, à la sécheresse et à l’excès d’eau. Elle a l’aptitude à couvrir le sol, à l’auto-génération et a un aspect décoratif. Elle est composée de plantes succulentes (type Sedum), de plantes vivaces et bulbeuses (type Œillet, Iris), de graminées (type Fétuques) et de petits ligneux (type Lavande). Pour le climat méditerranéen, les plantes sont essentiellement composées de sédums. Le complexe de végétation a une épaisseur de 5 à 15 cm pour une charge de 40 à 150 kg/m².

e. Quelques exemples de toitures et de murs végétalisés :
Le mur végétalisé réalisé par GreenWall au Vieux-Port à Marseille

Un autre mur végétalisé sur l’avenue du Prado à Marseille

Une toiture végétalisée en maison individuelle dans le 12ème arrondissement de Marseille

Dans tout projet, il est souhaitable d’envisager le recours à tout procédé, naturel (végétation principalement) ou artificiel (humidification) mettant en jeu l’évaporation de l’eau.

a. L’évaporation naturelle :

L’évaporation naturelle de l’eau d’une fontaine ou celle transpirée par la végétation (pelouses, arbres) crée un abaissement de la température de l’air ambiant à proximité immédiate. Cependant pour les plantes les masses d’eau en jeu étant relativement faibles, l’effet de refroidissement par évapotranspiration reste limité. L’évaporation de l’eau d’arrosage joue un rôle plus important (stockage humide du sol, régulateur thermique).

b. L’évaporation provoquée :

L’évaporation provoquée (brumisation, arrosage des sols…) est plus efficace mais grande consommatrice d’eau. L’effet sera d’autant plus sensible que l’air est sec.

Dans nos régions, on utilisera :

• soit un humidificateur autonome placé dans le local à traiter : chambre, atelier, bureau, etc
• soit un module d’humidification adiabatique placé dans le caisson de traitement d’air des installations avec distribution de l’air par réseau de gaines.

Le procédé de rafraîchissement par évaporation peut, dans certains cas, permettre un abaissement de la température de 7 °C.

Attention donc à la mode du “tout vitrage” qui ne permet pas de contrôler le niveau d’éclairement, pas plus que le bilan thermique. La quantité d’éclairage naturel ne préjuge pas de sa qualité (répartition).

Attention également à l’éclairage zénithal non protégé, source d’éblouissement et de surchauffes très inconfortables.

L’éclairage naturel permet, s’il est associé à une gestion appropriée, de diminuer les consommations d’énergie électrique, de contribuer au chauffage d’hiver grâce aux apports solaires directs, et au confort d’été, puisque, pour un même niveau d’éclairement, la lumière du ciel (rayonnement diffus) apporte moins de chaleur que celle de l’éclairage électrique.

L’éclairage naturel est toujours l’éclairage principal du logement. Il doit être “contrôlé” : sa modulation doit être permise aux utilisateurs en fonction de l’activité désirée, de l’heure, du jour, de l’éclairement extérieur, d’où l’utilité des protections solaires variables (volets roulants, volets..).

La période de l’année qui conditionne l’éclairage minimum est l’Hiver, où l’éclairage extérieur est le plus faible. Sous nos latitudes, c’est la façade verticale Sud qui reçoit le maximum d’éclairement diffus à cette période de l’année. A l’inverse, la toiture voit son éclairement augmenter très fort en été, d’où un fort risque potentiel d’éblouissement (et d’apports de chaleur) par les vitrages de toiture.

Equiper toutes les baies vitrées de stores, de préférence réfléchissants sur leur face extérieure. Ces stores sont complémentaires des pare-soleil qui sont de préférence situés à l’extérieur.

Les couleurs ont des coefficients d’absorption du rayonnement solaire différents, elles peuvent donc faire partie des protections solaires. Les couleurs dites « froides » (bleu et vert) absorbent très fortement le rayonnement solaire : le bleu clair est plus absorbant que le marron. Le coefficient d’absorption du béton brut est important, compris entre 0,5 et 0,6 pour du béton neuf, il devient supérieur avec le vieillissement.

a. La couleur des parois extérieures :
Les couleurs absorbantes sont à éviter : sous l’action du rayonnement solaire, elles participent à l’échauffement de l’air ambiant tout en créant un effet de radiateur pour l’usager qui passe à proximité. Pour l’été, le choix des couleurs claires s’impose. On veillera toutefois à ne pas engendrer des conditions d’éblouissement. Les surfaces claires emmagasinent moins de chaleur : l’échauffement de l’air ambiant est réduit et elles rayonnent moins sur les usagers. En hiver, un fort coefficient de réflexion solaire des sols situés au sud sera favorable aux bâtiments : la partie réfléchie du rayonnement renforçant les apports thermiques et lumineux à travers les baies vitrées.

b. La couleur des parois intérieures:
La lumière utile dépend en partie des réflexions multiples se produisant sur le plafond, les murs, le sol : les parois claires sont à privilégier.