9-6 - Compacité des bâtiments et éléments d'architecture (V2017)

Le sommaire des infos et concepts des maisons passives
Les études sur la compacité des bâtiments 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 termes 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 conséquences thermiques 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.
Compacité - Formes à classer
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. La taille n'a ici aucune influence.

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 coefficient de compacité Sp/Shab, tel que définis dans l’article « Compacité des bâtiments et conséquences », ont permis de classer ces formes de la meilleure compacité à la plus mauvaise.
Compacité - Formes classées
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’éléments d’architecture ne détermine pas la compacité à lui seul
Les plans n°3 et n°6 sont les plus mauvais. La surface du redan du plan n°3 est pourtant identique à celle du plan n°2 et au cumul de ceux du n°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 puisque l'hypothèse de départ stipule que toutes les hauteurs sont identiques.
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 habitable 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. A surface habitable et hauteur identiques, ils grèvent le coût de la construction de manière très importante tel que notamment précisé dans l’article « Compacité des bâtiments et prix de construction ».

En termes de thermique du bâtiment, les loggias sont les pires formes architecturales qui puissent être mises en œuvre. Créer un volume en saillie, équivalent à la surface au sol 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 créés 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. Dans ce cas des apports solaires souhaitables, la loggia, qui cumule ainsi les défauts, est encore la pire forme architecturale.



En résumé :

  • Les renfoncements et les loggias aux centres des façades provoquent les pires impacts thermiques et financiers
  • La création de 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 provoquées par les éléments d’architecture doivent être prises en compte dans les calculs thermiques


 Article précédent sur le sujet   Article suivant sur le sujet
 

Sur le même sujet
Compacité, taille et forme des constructions