Compacité des bâtiments et éléments d'architecture

Le sommaire des infos et concepts des maisons passives
Les études sur la compacité des bâtiments, de type maison passive ou non, touchent généralement à la globalité de la forme mais rarement, pour ne pas dire jamais, à l’influence des éléments d’architecture tels les renfoncements ou avancées qui participent au plan et à la volumétrie de la construction. Lorsqu’il en existe, en creux ou en saillie, ce sont eux qui, en définitive, constituent pourtant la forme globale. Enlever un angle d’un plan carré ou rectangulaire constitue un tel élément. Un plan quelconque, sur trame orthogonale, n’est d’ailleurs qu’un rectangle dans lequel sont soustraits ou ajoutés des éléments de forme carrée ou rectangulaire. En terme d’architecture ce sont des redans, des ailes en retour, des loggias…

Les balcons, qui peuvent être considérés comme des éléments rapportés, n’entrent pas dans cette catégorie puisqu’ils ne modifient pas le volume chauffé de la construction, et n’ont que très peu d’influence sur le bilan thermique s’ils ne créent pas de pont thermique.

Quelle est donc l’influence d’un redan dans un angle ou en partie centrale d’une façade ? Sachant que les deux ont un impact négatif sur la compacité, quel est celui qui provoque le moins de conséquence thermique et, par corollaire, celui qui en provoque le plus ? Existe-t-il un élément architectural dont l’influence est telle qu’il doit être systématiquement évité ? Le nombre des éléments d’architecture a-t-il une influence ?

À partir d’une forme carrée, dont la compacité est maximale, les renfoncements et saillies peuvent donner des plans tels ceux de l’exemple ci-dessous.

Les infos et concepts Maison Passive

Les plans ont tous une surface identique. On considère que les hauteurs de chacun le sont également. La compacité ne dépend donc que de la forme des plans et de leurs dimensions.

Parmi les plans ci-dessus, en dehors du carré de base, et sans regarder les graphismes suivants, quel est celui qui vous paraît le plus compact et celui qui, au contraire, vous paraît le moins efficace de ce point de vue ?

Les calculs du ratio Sp/Shab, tel que définis dans l’article « 
Compacité des bâtiments et éléments d’architecture », ont permis de classer ces formes de la meilleure compacité à la plus mauvaise.

Les infos et concepts Maison Passive

Au premier coup d’œil, le plan en forme de croix paraissait bien moins compact que le U inversé, et pourtant il n’en est rien. C’est même exactement le contraire. La cause est simplement la forme de l’élément d’architecture tel qu’expliqué ci-après.

Les plans n°2 et n°4 ont une compacité strictement égale malgré le fait que le plan n°2 ne comporte qu’un seul redan, alors que le plan n°4 en comporte deux. La conséquence de cette première remarque est la suivante :

Le nombre d’élément d’architecture ne détermine pas la compacité à lui seul

Les plans 3 et 6 sont les plus mauvais. La surface du redan du plan 3 est pourtant identique à celle du plan n°2 et au cumul de ceux du 4. La conséquence de cette deuxième remarque est la suivante :

La surface des éléments d’architecture ne détermine pas la compacité à elle seule

Dans les deux cas ci-dessus l’augmentation de la surface des façades provoque un détérioration de la compacité. Cette dernière varie dans la même proportion que la surface des façades et donc du périmètre du plan.

Les variations de périmètre et de surface des façades déterminent la compacité

Le périmètre des façades des 4 premiers plans, avec leurs redans latéraux, peut être simplement calculé en faisant la somme des longueurs et largeurs totales des côtés. Comme ils rentrent tous dans un plan carré, le périmètre est simplement égal à 4 fois la longueur d’un côté. Ce n’est pas le cas des plans 3 et 6 dans lesquels il faut rajouter 2 fois la profondeur des redans au périmètre calculé comme précédemment. L’augmentation du défaut de compacité résulte donc exclusivement de la situation du redan au centre de la façade. Cette remarque implique les conclusions suivantes :

Les renfoncements au centre des façades sont les seuls à provoquer simultanément
une diminution de la surface habitable et une augmentation de la surface des façades

Contrairement aux redans centraux, tous les renfoncements latéraux limitent la surface habitable sans augmenter la surface des façades qui reste même strictement identique. Les besoins spécifiques de chauffage, exprimés par unité de surface habitables sont donc, à surfaces identiques, moins amplifiés dans ce cas de figure.

Les retraits au centre des constructions, qui sont les formes de redan dont l’impact thermique est le plus important, doivent, par voie de conséquence, être systématiquement évités au risque d’augmenter les besoins de chaleur pour le seul intérêt esthétique. Ils grevent le coût de la construction de manière très importante tel que précisé, notamment, dans l’article « Compacité des bâtiments ou double peine ». Dans ce cas, ce n’est d’ailleurs pas seulement l’augmentation de la surface des façades qui impose d’augmenter les qualités d’isolation, mais c’est aussi la baisse de la surface habitable. Dans les constructions passives qui impliquent la mise en œuvre du principe de compensation, tel que défini dans l’article « Les composants des maisons passives », avec des éléments d’architecture de ce type, le cumul de la hausse des surfaces des façades, de la baisse de la surface habitable et de l’obligation simultanée d’amélioration des caractéristiques thermiques du bâtiment, devrait plutôt conduire à parler de « triple peine » au regard des conséquences financières qui découlent de leur conception.

En terme d’architecture, les loggias sont les exemples les pires qui puissent être mis en œuvre. Non seulement, elles ont toutes les caractéristiques des retraits définies ci-avant mais, de plus, elles peuvent provoquer des augmentations de déperdition par leur sol et leur plafond lorsqu’elles ne sont pas alignées les unes au-dessus des autres. Créer un volume en saillie, équivalent en surface projeté au sol à celui d’une loggia, provoque des déperditions équivalentes du fait des parois supplémentaires identiques, mais limite le défaut thermique en augmentant simultanément la surface habitable au lieu de la diminuer. D’un point de vue thermique, ils limitent les défauts des loggias et, d’un point de vue esthétique, ils peuvent être tout aussi agréables.

Les renfoncements aux centres des façades et surtout les loggias
sont les éléments d’architecture qui présentent le plus mauvais impact thermique
Ils doivent être totalement bannis des constructions passives dont le coût de construction doit être maîtrisé

Pour rappel, dans tous les cas, il faudra prendre en compte les ponts thermiques et les ombres portées créées par les éléments d’architecture puisqu’en plus des défauts de déperdition et de compacité qu’ils provoquent respectivement, ils peuvent fortement réduire les apports solaires gratuits qui transforment pourtant les vitrages en radiateurs solaires, uniquement bien sûr pendant la période hivernale si les constructions sont bien conçues…

En résumé :

  • Les renfoncements et les loggias aux centres des façades provoquent les pires impacts thermiques et financiers possibles et doivent être évités
  • Les redans aux centres des façades provoquent une hausse des surfaces des façades, une baisse de la surface habitable et imposent une obligation simultanée d’amélioration des caractéristiques thermiques de la construction
  • Les ombres provoqués par les éléments d’architecture doivent être pris en compte dans les calculs thermiques


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