Bioclimatic architectuur

De bioklimatologische architectuur is een discipline van de architectuur, kunst en know-how maken het grootste deel van de voorwaarden van een site en zijn omgeving voor een natuurlijk comfortabele architectuur voor haar gebruikers.

Bij het ontwerpen van een zogeheten bioklimatologische architectuur, de omgeving en het milieu een prominente plaats in de studie en de uitvoering van het project van de architectuur, die hierin is voorzien. Een grondige studie van de site en zijn omgeving kan de architectuur tot de kenmerken en eigenaardigheden aan te passen in de locatie, en maakt het mogelijk om het voordeel van de voor- en nadelen bewaker en beperkingen af ​​te leiden.

Hoofddoel bioklimaat ontwerp is om de leefomstandigheden, ambient comfort, adequate en het behagen van de meest natuurlijke manier mogelijk is, voornamelijk door middel van architectonische middelen, hernieuwbare energie beschikbaar op de site te verkrijgen, en het gebruik van de minimaal gemechaniseerde technieken en minder externe energie naar de site, zoals fossiele brandstoffen of elektriciteit, en producten gemaakt veruit tegen hoge kosten.

Bioklimatologische architectuur ontwerpers, in plaats van rekening houdend met de omgeving als vijandig aan het comfort van de mens, beschouwen het als de potentiële bron van troost, en streven naar een symbiose met het oog op het te bewaren voor toekomstige generaties. Zo is in de praktijk bioklimatologische ontwerp wordt begeleid door reflecties en een bredere aanpak op respect voor het milieu en de biosfeer, en heeft dus een ecologische dimensie en is onderdeel van de principes van duurzame ontwikkeling.

De bioklimatologische architectuur maakt gebruik van vele strategieën, eenvoudige constructie technieken en systemen die verwarmen, koelen, ventileren, etc. het binnenmilieu van een gebouw. Deze technieken maken doorgaans gebruik van vaardigheden en standaardmaterialen en zonder veel IT-systemen, maar in toenemende mate de ontwikkeling van bepaalde systemen elektronica worden gecontroleerd en automatisch beheerd.
We spreken van "bioklimatologische ontwerp" architectuur project te verwijzen naar alle strategieën, bouwkundige en technische oplossingen op het project geïmplementeerd zei bioklimatologische.

Bioklimaat ontwerp is van toepassing op alle soorten gebouwen, waar de voorwaarden voor de interne milieu moet worden gecontroleerd, gereguleerd en geschikt voor het doel. Bijvoorbeeld: wijnkelders, kaas, agrarische kassen waarbij de atmosferen zijn verschillend van de ideale comfort voor de mens.

Bioclimatic ontwerp van een gebouw wordt soms eenvoudigweg aangeduid als "bioklimaat".

De bioklimatologische architectuur omvat verschillende benamingen van gespecialiseerde architecturen of constructies zoals

  • "solar" georiënteerde het benutten van zonne-energie.
  • "passieve" label term afgeleid van "passieve", waarin respect voor bepaalde principes en bioklimatologische energieprestatie vereist.

Etymologie

  • Van "het klimaat" verwijzend naar de klimatologische omstandigheden van een plaats.
  • Met het voorvoegsel "bio" verwijzend naar leven en biologie, en in het algemeen van aard.
  • De exacte betekenis van de term "bioclimatische" geen consensus, maar we kunnen extrapoleren betekenis van de samenstellende:
    • De bioclimatische architectuur kan dus worden opgevat als een architectuur aangepast aan de omringende klimaat natuurlijk
    • of als een architectuur te koppelen leven met zijn klimaatomgeving.

Ecologische principes gebaseerde architectuur

Om een ​​architectuur te ontwerpen die de beste comfort tegen de laagst mogelijke energiekosten, met respect voor het milieu, is een bioclimatische aanpak uitgevoerd, rekening houdend met de vier pijlers van duurzaam bouwen:

  • inbrengen in het gebied
  • materialen en constructie
  • spaargeld en eenvoud van gebruik
  • comfort en gezondheid binnen

De assemblage kan worden beheerd door het volgen van een project methodologie aangepast, met inachtneming van de logica in de volgorde van de werkzaamheden, in het bijzonder met inbegrip van een volledige programmering fase voorafgaand aan de architectonische operaties.

Project Methodologie

Een bioklimatologische architectuur moet bovenal deel uit van zijn omgeving, en dus aan te passen. Kennis van deze omgeving is essentieel om de architectonische project te ontwerpen, daarom is het een voorwaarde voor architectonisch ontwerp: omliggende geografie, klimaat, bestaande biodiversiteit, natuurlijke gevaren ...

Een bioklimatologische architectuur bevat ook specifieke doelstellingen in termen van algehele balans energie gedurende de levensduur van het project, maar ook de druk op het milieu zal genereren, en het comfort en de gezondheid van de toekomstige gebruikers van het gebouw .

De integratie van al deze beperkingen voor architectonisch ontwerp is van essentieel belang voor een succesvolle bioklimatisch project, dat in eerste instantie gaat om de juiste vragen over de keuze van de site op basis van de stedelijke dichtheid te vragen, de locatie, het vervoer, retail en diensten beschikbaar in de buurt. Bijvoorbeeld, bioklimatologische gebouw in een plaats die veel autoritten zal genereren is niet consistent.

U moet schrijf dan een duidelijk architectonische programma, waarin de doelstellingen, en te leren over materialen, technieken en expertise regionaal.

Pas na dat de architect kan voorstellen en de uitvoering van haar kunst, versterkt door een duidelijke visie op het project toevertrouwd.

Inbrengen in het binnenland

Het succes van deze integratie betekent een besparing in vergelijking met de controle gebieden of het natuurlijke voorkomen "wildgroei" van het gebied. Het gaat ook om een ​​goede balans tussen de verschillende diensten die worden aangeboden, of het beperken van het transport behoeften of economische en maatschappelijke relevantie van de uitvoering, door de mix van wonen, arbeid, onderwijs, aanbod en recreatie. Deze mix maakt het verdichten stadscentra en stedelijke gebieden in het terugwinnen van woestenij, de wederopbouw van de stad over de stad, de infrastructuur te verminderen eisen en daarmee de kosten van de openbare bouw.

Materialen en Bouw

De materialen van de gezondheid en het comfort van de inzittenden.

Een materiaal kan een negatieve impact op het milieu, de menselijke gezondheid en kwaliteit van leven van individuen en samenlevingen hinder tijdens zijn laatste recycling of weggooien van het einde van de levensduur van het gebouw.

Het is noodzakelijk om gezonde materialen, lage milieu-impact, inclusief de productie, de verwerking, de uitvoering en de recycling vereisen een minimum aan energie te benadrukken.

Besparingen en eenvoud van gebruik

Een van de grootste zorgen is bioclimatism soberheid van het gebruik. Dit begint met energie soberheid soberheid.

Thermische regeling is bedoeld om het maximale niveau van het verbruik waaraan een gebouw verbruikt teveel acceptabel te bepalen. Bioclimatism is een veel betere prestatie, benaderen de onbeveiligde, dat wil zeggen, een gebouw waarvan het comfort wordt verzekerd zonder het gebruik van fossiele of kernenergie. Deze prestatie kan niet effectief worden gerealiseerd in de waardering van de maximale winter zonne-winst, terwijl de bescherming van de zomer zonnewarmte.

Soberheid heeft ook betrekking op het gebruik van andere middelen tijdens de levensduur van het gebouw, te beginnen met de behoefte aan water, niet te vergeten de schoonmakers behoeften.

Een sober gebouw is eindelijk een gebouw dat minimaal afval genereert, zowel tijdens de bouw, tijdens de werking of tijdens de omzetting ervan in het einde van het leven.

Comfort en gezondheid binnen

Comfort en gezondheid in een gebouw worden geleverd door de eerder genoemde, tot hygrothermische comfort in alle seizoenen en op alle uren, in een gezonde omgeving voor de inzittenden punten.

Deze criteria afhankelijk van de kwaliteit van de gebruikte materialen, de afwezigheid van schadelijke emissies en hun vermogen om de solar input regelen, het opslaan van de energie weer fluctuaties dempen in verhoudingen aangepast aan het gebouw eisen. Ze hangen ook af van het beheer van de noodzakelijke vernieuwing van de lucht in een gezonde en regelmatige luchtvochtigheid te behouden. Zij mogen niet vergeten de beeldkwaliteit naar buiten en die van de binnenste licht, noch de olfactorische kwaliteit van de plaats of de contactmaterialen.

Een bioklimatisch gebouw reageert op de voortdurende behoefte van het plezier van de vijf zintuigen.

Bioclimatic architectuur Methode

De bioklimatologische architectuur is gebaseerd op drie pijlers:

  • vast te leggen en / of zichzelf te beschermen, in voorkomend geval, energie, zonne-energie of indoor-activiteiten die door het gebouw
  • verspreiden,
  • behoud en / of ontladen afhankelijk van de gewenste comforttemperatuur doelen

Het vinden van een balans tussen deze drie voorwaarden, zonder dat daarbij enige, is om een ​​coherente aanpak bioklimatisch volgen. Vooral in warmere gebieden, vast te leggen en op te slaan winter lijkt tegenstrijdig te beschermen en te evacueren de zomer. Lossen deze schijnbare tegenstrijdigheid is de basis van een bioklimatologische ontwerp goed begrepen.

Vastleggen / beschermen tegen hitte

De aarde is gekanteld op de as ten opzichte van de ecliptica vlak onder een hoek van 23 ° 27 ', de hoogte van de zon op de horizon en de reis het reizen in de lucht variëren gedurende de seizoenen.

In het noordelijk halfrond in de breedtegraad van Europa, in de winter, de zon opkomt in het zuidoosten en stelt in het zuidwesten, blijft zeer laag op de horizon. Alleen de zuidelijke gevel van een gebouw correct ontvangt zonlicht. Om de zonne-energie op te vangen, aangepast aan de belangrijkste glazen openingen te plaatsen naar het zuiden is. Het glas laat in licht, maar absorbeert infrarood opnieuw uitgezonden door de binnenmuren van het ontvangen van dit licht, wat het broeikaseffect genoemd. Het zonlicht wordt omgezet in warmte door de ondoorzichtige gebieden van de constructie. Het is op dit principe, dat ontworpen is een "passieve zonne-energie" gebouw: zonne-energie als energiebron is de zon, passief, omdat het systeem werkt alleen, zonder mechanisch systeem.

Ook in het noordelijk halfrond zomer, de zon opkomt in het noordoosten, stelt noordwesten en staat hoog op de horizon op de middag. De gevels van een gebouw bestraald door de zon is vooral het oosten en het westen muren en het dak. De hoek van inval van de stralen op de glasoppervlakken zuiden hoog. Het moet glasoppervlakken beschermen door zonne-bescherming, gedimensioneerd aan direct zonlicht in de zomer te blokkeren terwijl ze de maximaal beschikbare zonlicht in de winter. Op de openingen van oost en west gevels, horizontale zonnefilters zijn van beperkte effectiviteit, omdat zonlicht hebben een lager effect; Ondoorzichtig zonnebrandmiddelen - en meer decidua vegetatie - zijn effectief op deze fronten. De aanhoudende vegetatie is ook effectief te beschermen tegen koude wind, met inachtneming van de winter zon niet verduisteren. Er zijn ook shading technieken aangepast aan deze richtlijnen.

In het noordelijk halfrond, de Europese breedtegraad, wordt een bioklimatologische gebouw wordt gekenmerkt door:

  • grote en middelgrote openingen naar het zuiden, goed beschermd tegen de zomerzon
  • zeer weinig openingen noordoosten
  • weinig openingen naar het oosten met uitzondering van de vroege gebruik kamers zoals keukens: ochtendzon
  • weinig openingen naar het Westen, vooral de kamers, tot de zomer ondergaande zon te beschermen

In een bioclimatische benadering, moeten deze algemeenheden uiteraard worden aangepast aan de omgeving en de levensstijl van gebouwgebruikers.

Transformeren / warmte verspreiden

Eenmaal gevangen zonlicht, moet een bioklimatologische gebouw leren om te zetten in warmte en verspreiden, waar het nuttig zal zijn.

De transformatie van het licht in warmte wordt gedaan door middel van een aantal principes, om het interieurcomfort niet te beschadigen:

  • Het handhaven van een geschikte thermisch evenwicht
  • Laat de lichtkwaliteit niet degraderen
  • zorgen voor thermische diffusie door het ventilatiesysteem en het warmtegeleidingsvermogen van de wanden

In de bouw, de warmte neigt te bouwen plaatselijke convectie en thermische gelaagdheid. De omzetting in warmte van het licht moet worden gemaakt in de eerste plaats naar de begane grond. Bovendien is de absorptie van licht door een wand maakt het donker en beperkt vermogen om dit licht te verspreiden. Deze opname mag niet voorkomen dat de verspreiding van het licht in de richting van de minder verlichte gebieden en geen schittering of contrast veroorzaken. Het is daarom belangrijk om heel duidelijk plafond aan te moedigen om het licht te verspreiden in het pand zonder glans, donkerder de bodem om energie op te vangen te bevorderen op dit niveau, en gebruik variabelen tinten op de muren volgens de prioriteit moet worden gegeven aan lichtverstrooiing of te vangen zonne-energie en naar behoefte warmte of koelte van de betreffende ruimte.

De meest geschikte kleuren voor het omzetten van licht in warmte en zijn donker en absorberen meer blauw, degenen die het meest in staat om te reflecteren licht en warmte zijn vrij duidelijk en rood. Zo is voor een eenvoudig spel van kleuren direct licht en warmte naar gebieden die het nodig hebben. Matte materialen, korrelige oppervlak, zijn ook meer kans om licht te vangen en om te zetten in warmte dan gladde en glanzende oppervlakken.

Een goede verspreiding van de warmte kan worden verkregen door geschikte ventilatie werkwijzen.

Onder ons gematigd klimaat, een bioklimatologische gebouw optimaal ontworpen een thermisch vereist weinig of geen verwarming of airconditioning systeem om een ​​inwendige temperatuur tussen 20 ° C in de winter en 25 ° te handhaven C in de zomer, dag en nacht.

Conserveren van warmte / cool

In de winter, een keer gevangen en omgezet, zonne-energie moet binnen het gebouw worden opgeslagen om te worden gewaardeerd op het juiste moment. In de zomer is het koele nachten die permanent om oververhitting te beperken tijdens de dag moet worden opgeslagen.

De eenvoudigste methode is om deze energie op te slaan in de zware bouwmaterialen, mits zij toegankelijk zijn en daarom zijn zij niet bedekt met een thermische isolatie, vandaar het belang van isolatie van buitenaf, of eventueel de isolatie verspreid.

Energieopslag in de materialen en de weergave tijd een beroep op de specifieke warmte, de totale omvang, maar ook voor andere fysische eigenschappen die hun energieprestaties te bepalen. Sommige technieken kunnen dynamisch verbeteren van de restitutie periode.

De waardering van het milieu

Het milieu en de vegetatie geplant rond het gebouw ook een beschermende rol te spelen als een windscherm, zullen we kiezen voor naaldhout en hardhout noorden naar het zuiden; hen te beschermen tegen de zon in de zomer, maar laat in het licht in de winter. Een water punt in de voorkant van het gebouw naar het zuiden, zal ook een verfrissing of twee graden in de zomer.

Theoretische noties

Sectie in de vooruitgang

Opslag van energie, in de vorm van warmte in de winter en koelte in de zomer, bioclimatism gebruikt de fysische eigenschappen van materialen. Deze kenmerken bepalen de snelheid en de intensiteit waarmee energie wordt opgeslagen, de totale hoeveelheid energie die kan worden opgeslagen, de tijd tussen het opslaan en ophalen, de snelheid en de intensiteit waarmee deze energie kan worden geretourneerd. Bijzondere technieken helpen van materialen te veranderen, afhankelijk van het gewenste effect.

Energiekenmerken materialen

Elk materiaal bepaalt het oogpunt van energie door drie belangrijke fysieke kenmerken:

  • De dichtheid, meestal aangeduid met de Griekse letter ρ. De dichtheid van een materiaal is een fysische grootheid de massa per volume-eenheid kenmerkt. In vergelijking met die van water, heet dichtheid.
  • De thermische geleidbaarheid, aangeduid als λ. Het vertegenwoordigt het vermogen van het materiaal om warmte circuleren daarbinnen.
  • De specifieke warmte, zorgvuldiger genoemd soortelijke warmte en merkte op dat c staat voor het meer of minder vermogen van een materiaal om warmte te absorberen zonder opwarmen onnodig.

Thermische inertie

Bij het doen van de ρc productdichtheid specifieke warmte verkregen warmte volume van het materiaal, ook wel thermische traagheid of eenvoudig inertie. Deze traagheid van materialen is de basis van bioklimatologische architectonisch ontwerp, want het is zij die de mogelijkheid van een gebouw om meer of minder zonne-energie zonder warming-up op te slaan of af te koelen waarden die nodig zijn om te behouden zal bepalen interieur comfort.

Effusiviteit

Een houten tafel met ijzeren voeten, geplaatst in een verwarmde ruimte, presenteert een houten werkblad en ijzeren voeten bij dezelfde temperatuur. Maar als aangeraakt hout of ijzer, we hebben de indruk dat het ijzer koud is. Dit verschijnsel komt het effusiviteit.

Het hout heeft een effusiviteit 400, vergelijkbaar met die van menselijke huid. Wanneer het hout 15 ° C en de huid bij 25 ° C, wordt het contact ingesteld op het gemiddelde tussen de twee temperaturen, 20 ° C Ijzer heeft een effusiviteit 14.000, of 35 keer meer dan de huid, zal het 35 keer meer warmte te verkopen dan zal het in de hand, en contact met de huid zal dan tot 15,3 ° C, voordat de hand begint het ijzer te verwarmen: de ijzeren voelt koud.

De effusiviteit wordt gegeven door de formule:

Het is evenredig met de thermische geleidbaarheid en inertheid van het materiaal. De effusiviteit beschrijft hoe snel een materiaal absorbeert of overdracht van de hitte. Een sterk overdreven materiaal, zoals gebruikelijk metaal of steen, lijkt koud en gewaardeerd bij warm weer, terwijl een enigszins overdreven materiaal, zoals hout en plantaardige vezels in het algemeen, voelt warm en wordt gewaardeerd door het klimaat koude. De keuze van een materiaal ten opzichte van de effusiviteit, wordt bepaald door de gewenste thermische omgeving in een ruimte, maar ook door de verwachte thermische reactiviteit op het terrein van een zwak uitbundige materiaal sneller bereiken hoge straling temperatuur: het zal sneller warm oppervlak.

Diffusiviteit

Bij verhitting intens het einde van een materiaal, dat blijkt na enige tijd, de hitte als "verspreiding" in het materiaal: al het materiaal enigszins warmer, maar aanzienlijk minder geworden dat het verwarmde deel van de reden. De hoeveelheid warmte toegevoerd wordt verdeeld, wordt verdeeld door het materiaal. Dit wordt bepaald door de diffusie.

De diffusiviteit wordt gegeven door de formule:

Het is evenredig met de thermische geleidbaarheid, maar omgekeerd evenredig met de traagheid van het materiaal. Het beschrijft de snelheid van warmteoverdracht door de gehele massa van een materiaal, meer specifiek karakteriseert het vermogen van een materiaal tot een temperatuur signaal van de ene naar de andere van het materiaal.

Er is een sterk verband tussen de diffusie en de effusiviteit, grootheden die zowel de drie energie-eigenschappen van materialen die eerder bekeken afhangen. Deze relatie kan mathematisch worden beschreven door de volgende vergelijking, wat een andere manier beschrijven de thermische inertie:

Dit zijn de diffusie en effusiviteit de fundamentele eigenschap van een materiaal bioclimatism bepalen: de thermische inertie.

Thermische Afschrijving

Wanneer een massa van materiaal ontvangend oppervlak variabel thermisch vermogen, de diffusie verschijnsel dempt schommelingen in de zaak evenredig met de afstand van het punt van injectie van energie. Deze afschrijving is exponentieel verdeeld. In een stevige muur, beton of stenen, bovenbedoeld zodanig dat op een diepte van de dagelijkse fluctuatie zon nagenoeg niet meer meetbaar. Op het oppervlak van de aarde, de afschrijving van de schommelingen in temperatuur tussen zomer en winter is bijna compleet op een diepte van ongeveer 4 meter. Op deze diepte, de temperatuur constant en gelijk aan de gemiddelde temperatuur op ongeveer 15 ° C ± 1 ° C tot 45 ° breedte.

De demping verschijnsel weerspiegelt het vermogen van het materiaal om energie op te slaan wanneer er een extra warmtetoevoer en terugkeren wanneer deze ingang verdwijnt. Het gebruik bioclimatism zinkende fenomeen helpt reguleren zonnewarmte om ze te herstellen wanneer ze nuttig zullen zijn en zorgen thermisch comfort zo regelmatig mogelijk.

Thermische faseverschuiving

De zomerzonnewende plaatsvindt op 21 juni Echter, iedereen kan zien dat de heetste tijd van het jaar is begin augustus. Ook de arctische ijskap smelten ziet zijn maximale ingrijpen half september. Deze verschijnselen worden veroorzaakt door de thermische faseverschuiving korst en oceaan de aarde. Wanneer een massa van materiële energie ontvangt, duurt het een tijdje voordat ze kon terugkeren.

Het is hetzelfde in een gebouw. Wanneer een zware massa ontvangt van de zonnewarmte, teruggave van deze energie vergt enige tijd, gerelateerd aan de thermische faseverschuiving van de betrokken wand.

Ongeveer een beperkte wanddikte, de warmte-overdrachtssnelheid in het materiaal wordt gegeven door de volgende formule:

We kunnen de geschatte tijd die nodig is voor de warmteoverdracht door een muur af te leiden:

De formule is heel eenvoudig en geldt alleen voor een beperkte dikte. Beyond, het begint onjuist te zijn, de diffusiesnelheid is niet meer lineair.

Air beheer

Zelfs met ademende muren, moet de lucht binnen een gebouw worden verlengd. In een bioclimatische huis, zal niet gebeuren met een mechanisch ventilatiesysteem D, ook wel warmteterugwinning VMC, maar met een niet-gecontroleerde natuurlijke ventilatie.

Het beheer van de watercyclus

Grijze energie

Grijze energie is de som van alle energie die nodig is voor de productie, de productie, het gebruik en uiteindelijk het hergebruik van materialen en industriële producten.

Technieken bioclimatism

Bronnen

Aantekeningen

  • ↑ Observatorium van de Stad
  • ↑ website Negawatt Association
  • ↑ Er moet echter worden opgemerkt dat de Aarde, vrijwel oneindige diepte, niet dezelfde reactiviteit als een beperkte wanddikte hebben. Afschrijving is nog meer uitgesproken dan in een muur.
  • ↑ bioclimatism en energieprestaties van gebouwen - Armand Dutreix - Eyrolles