ARCHITECTURE ET ADAPTATION CLIMATIQUE À L'ENVIRONNEMENT : LES BÂTIMENTS BIOCLIMATIQUES

Le spectre des variations climatiques sur Terre est très large et, cependant, l'humanité s'est adaptée à toutes, même aux plus hostiles. En comparaison avec les animaux, les humains ne présentent pas d'adaptations biologiques aussi spécifiques et efficaces. L'éléphant, par exemple, peut refroidir son sang en bougeant ses oreilles, mais les humains ne peuvent d'aucune manière faire varier la température de leur corps. Pour se protéger du froid, de nombreux animaux développent des couches de poils et de graisse additionnelles pour conserver la chaleur durant l'hiver. Comme ils ne peuvent pas transformer leurs corps, les humains se sont focalisés sur la transformation de leur environnement immédiat comme moyen de survie face à des conditions climatiques hostiles.

La maison bioclimatique est celle dont la forme s'est développée en réponse aux facteurs climatologiques locaux et qui met à profit les ressources naturelles comme le soleil, le vent, l'eau, la végétation ou les matériaux naturels pour créer les conditions du confort. Les exemples les plus clairs et significatifs de stratégies bioclimatiques se trouvent dans l'architecture vernaculaire.

Par le passé, l'humanité s'est concentrée sur la compréhension des forces naturelles du milieu avec lequel elle était en contact. Pour créer ses habitats, elle disposait uniquement des ressources naturelles, ce qui a conduit les tribus indigènes primitives à développer l'architecture bioclimatique. Les objectifs principaux de la construction de ces logements étaient de fournir un refuge et des conditions intérieures de confort. La manifestation la plus claire de cette interaction avec le milieu est la diversité des habitats humains dans le monde entier.

Un fait très frappant est la grande quantité de similitudes qui existe entre les maisons traditionnelles de lieux très éloignés entre eux, mais avec la même typologie climatique.

Selon la classification climatique de Köppen, on peut distinguer cinq zones climatiques de base : tropicale, sèche, tempérée, froide et polaire.

Le climat tropical (se trouve dans la grande forêt équatoriale et dans les savanes tropicales de l'Afrique, dans l'Asie des moussons, en Australie, en Polynésie et en Amazonie)

Dans les climats tropicaux, il faut éviter l'exposition à la radiation solaire et favoriser la ventilation. En conséquence, les bâtiments sont construits de telle manière qu'ils permettent le passage de l'air et fournissent une protection solaire maximale. Dans cette zone, la toiture est plus importante que les murs, qui sont parfois totalement omis. On trouve souvent des toitures à double pente couvertes de végétation pour isoler de la chaleur, protéger de la radiation solaire et projeter une grande surface ombragée sur la zone habitable. Les matériaux les plus fréquents dans cette zone sont les structures de bois recouvertes de lattes, de feuilles, de branches tressées et de paille (images 1,2).

Climat aride (Afrique Occidentale, Andes, Mauritanie, Gobi, Mexique)

Le climat aride chaud se caractérise par une chaleur excessive et un soleil éblouissant. Dans ce cas, on cherche à construire un refuge qui puisse protéger ses habitants de telles gênes. Les maisons sont généralement formées de structures communes construites pour la protection mutuelle. Les structures massives d'adobe en sont un clair exemple (images 3,4).

Contrairement à l'architecture du climat tropical, les murs sont plus importants que la toiture. Les matériaux typiques sont les murs construits en pierre, en adobe et en argiles sèches ou cuites qui soutiennent une toiture plate en terre. L'adobe a une bonne capacité thermique et empêche la transmission de la chaleur à l'intérieur pendant les heures d'ensoleillement. Les édifices sont proches afin de réduire la superficie exposée au soleil. Les structures de ce type sont orientées dans l'axe est-ouest pour diminuer la chaleur du matin et du soir sur les murs en été, et capter la quantité maximale de soleil pendant les mois d'hiver. Sous ce climat, il y a une grande variation de température entre le jour et la nuit, c'est pourquoi on utilise des matériaux de grande inertie thermique pour amortir les changements de température.

 
Climat polaire (sous-type de climat froid plus extrême, se trouve aux pôles)

Dans les zones polaires, la conservation de la chaleur est essentielle, ce qui fait de l'isolation la stratégie principale. L'igloo inuit est l'exemple le plus courant de solution en conditions de froid extrême. Il coupe le vent, il a une forme compacte pour minimiser la perte de chaleur de la superficie et il profite de la valeur isolante de la neige. La sortie doit être toujours orientée du côté opposé aux vents dominants pour éviter la perte d'air chaud. Comme valeur indicative, la fourchette de température intérieure peut varier entre −7°C et 16°C pour une température extérieure qui peut atteindre les −45°C.

Climat froid (climat de toundra et hautes montagnes : Andes, Patagonie, Sibérie, nord de la Scandinavie, Alaska)

Dans les zones froides, le climat est moins extrême que dans le climat polaire, mais on a également besoin de conserver la chaleur. Pour satisfaire à cette nécessité, les tribus indiennes de la côte ouest du Pacifique (indiens Kwakiutl) regroupaient ensemble leurs foyers pour réduire les possibles pertes de chaleur. Les habitats de planches et de bois avaient une structure de double couche, ce qui créait un espace isolant entre les couches et un espace fermé entre les unités d'habitations pour les protéger du vent. En été, la couche la plus extérieure pouvait être enlevée afin d'augmenter la ventilation. On utilisait une toiture à double pente peu inclinée pour retenir la neige qui fonctionnait comme une couverture isolante (images 5, 6, 7).

Climat tempéré (latitudes de 35° à environ 66.5°, nord et sud, on peut en distinguer trois types : méditerranéen, maritime, continental)

Entre les climats extrêmes, si l'on divise l'hémisphère nord par une ligne 45°N en Europe et 30°N en Amérique, nous trouvons des zones de climat tempéré. Au sud (régions de la Méditerranée, Amérique Latine et Chine) de cette ligne, les murs constituent l'élément principal de la maison et sont construits en brique ou en pierre et recouverts de toitures en tuile légèrement inclinées (image 8).

Au nord de la ligne, les habitats se composent de murs de pierre et d'une grande quantité de bois, la construction se compose de panneaux recouverts d'argile, de briques ou de pierre. Ce type de maison possède des toitures hautes, avec un angle de 45º ou plus, et recouvertes de paille ou de tuiles. Dans les régions froides des forêts et des montagnes du nord (du nord-ouest des États-Unis en passant par la Scandinavie et jusqu'à l'Himalaya) on trouve souvent des maisons en bois lourd avec des constructions de poutres (images 9, 10).

Les climats tempérés sont considérés les plus favorables. Ils ont une plus grande variabilité climatique ce qui permet une plus grande liberté de création dans la forme des maisons. Les quatre saisons de l'année sont un clair exemple de la variabilité de ces climats, car elles impliquent une forte variation de température tout au long de l'année. On peut également remarquer la variabilité dans le cycle jour-nuit.

Dans ces cas, il est nécessaire d'être flexible. En hiver, on a besoin de chauffer et de réduire les pertes de chaleur alors qu'en été on cherche à protéger l'habitat du soleil. Le Wigwam (image 11) est un exemple de structure mobile qui peut se construire facilement, protège du vent et de la pluie, est légère et facile à transporter pendant la migration.

Ces stratégies bioclimatiques proviennent de l'expérience et de la connaissance transmise de génération en génération dans les communautés traditionnelles. Aujourd'hui, l'approche bioclimatique est plus scientifique et nous fournit des outils spécifiques pour trouver des solutions bioclimatiques optimales. J'en parlerai dans le prochain article...à très bientôt, donc !

 
Bibliographie :

Olgyay V., Design with Climate Bioclimatic Approach to Architectural Regionalism, New York,  1992, Van Nostrand Reinhold, ISBN 0-442-01110-5
 

Sites web :

Classification de Köppen. Wikipedia. Récupéré le 05 avril 2019
https://fr.wikipedia.org/wiki/Classification_de_Köppen#Classification_des_climats
 
Sources des images :

img 1: https://archiandesigns.wordpress.com/2011/07/31/tropical-traditional-house-by-tim-hardy-in-bali/

img 2: http://dereusarchitects.com/press/tropical-architecture-new-treehouse-residences-at-punta-sayulita/

img 3: http://eartharchitecture.org/?tag=domes

img 4: https://www.designboom.com/architecture/musgum-earth-architecture/

img 5: http://kwakiutl-artist.tumblr.com/post/65336197471/zeusammon-kwakiutl-plank-house-pacific

img 6: https://www.flickr.com/photos/kashun369/9369953610/

img 7: https://i.ytimg.com/vi/K7EhUoijzAg/maxresdefault.jpg

img 8: http://ghadbandepascual.com/blog/transformacion-en-la-arquitectura-mediterranea/

img 9: https://panidyrektor.pl/dawno-temu-w-domu-ep-15-zywa-i-prawdziwa-lemkowska-chata-chyza-z-nowej-wsi/

img 10: http://ladnydom.pl/budowa/56,160373,17699564,Tradycyjne_polskie_domy_drewniane_i_murowane.html

img 11: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Wigwam_Village.jpg