Climatisation = adaptation dune habitation à son environnement climatique pour la rendre le plus confortable possible au plan thermique. Bio = sans moyen mécanique ni artifice, la compréhension des mécanismes de réchauffement ou de refroidissement devant suffir à une utilisation intelligente des atouts naturels d’un lieu.

Aussi est il difficile de faire de grandes généralités à ce sujet puisqu’en effet, en France, existent des climats secs à nuits fraîches, d’autres humides et froids, d’autres doux nuit et jour, etc. Quant aux lieux d’implantation des habitations, ils sont si divers que là encore les règles de la bioclimatisation ne peuvent pas s’appliquer indifféremment à toutes. Le régime des vents, par exemple, varie d’une colline à l’autre.

Par contre les phénomènes naturels qui régissent les transferts thermiques sont partout les mêmes car ils tiennent de la physique des corps. En tenir compte au niveau de l’architecture, au point que la contribution du soleil ou des courants d’air soient subtilement exploitée, procure un confort accru et une réduction importante des besoins énergétiques.

Il existe quatre phénomènes physiques de transfert thermique la conduction, la convection, le rayonnement et l’évaporation. Bien connaître leurs mécanismes permetde les maîtriser et de les mettre à profit plutôt que de les subir.

Lorsque deux objets se touchent, le plus chaud transmet ses calories au plus froid. Cette direction du chaud au froid est pure convention car on pourrait tout aussi bien dire que les frigories vont du corps le plus froid vers le plus chaud, pourquoi pas ? Simple question de rhétorique, continuons. Lorsqu’il y a contact, il y a conduction thermique. Dans une maison, elle a principalement lieu par les murs et le toit, un peu moins par les sois même si la terre froide les conserve agréablement frais l’été mais souvent beaucoup trop froids l’hiver. Au toit, et aux murs, le transfert thermique par conduction, c’est la température extérieure qui se transmet à tout. On peut évidemment lutter contre la conduction thermique ou bien la mettre à profit, même s’il n’existe que très peu de solutions capables de répondre à ces deux souhaits opposées.

La convection thermique, tout le monde connaît : c’est cette habitude qu’ont les gaz et les fluides de circuler du haut vers le bas, ou vice versa. L’air chaud monte, l’eau aussi. C’est parce qu’ils se dilatent et qu’il deviennent plus légers. L’air froid, lui, plus concentré et plus lourd, tombe. Logique... Au passage, l’air qui circule transmet la chaleur d’un point à un autre. Avec un convecteur électrique par exemple, l’air est réchauffé par contact avec une pièce de métal brûlante, puis cet air monte et se répartit, mal le plus souvent, dans le haut de la pièce. On est donc réchauffé par un air qui a changé de place. De même, la convection refroidir quelque chose en évacuant ses calories ailleurs. Un courant d’air frais nocturne dans une pièce la rafraîchit l’été par convection comme les vents forts de l’hiver balayent les calories d’une maison mal isolée et les soufflent au loin.

Le rayonnement thermique est constitué d’ondes qui transmettent la chaleur d’un endroit à un autre sans qu’il y ait contact ni déplacement d’air. Les infrarouges s’échappent du soleil et tapent sur un mur qui s’élève en température même si l’air environnant est froid. C’est le rayonnement qui s’échappe des braises d’un feu de camp pour nous cuire le visage tandis que l’air de la montagne est glacé. C’est lui aussi qui nous réchauffe le dos au printemps ou donne des coups de soleil à la plage. On voit par ses effets que le rayonnement peut être intense au point de mettre ta vie en danger. Dans le désert, même s’il fait soixante degrés, la vie peut continuer, mais deux heures sous les rayons solaires avec la peau nue peuvent tuer. Le transfert de chaleur par rayonnement direct pousse une maison à des extrêmes : quarante degrés centigrades pour une terrasse en béton, cinquante pour un parking ou une allée en asphalte,jusqu’à soixante dix degrés pour les tuiles d’une toiture. On peut tirer parti du rayonnement solaire de nombreuses façons pour chauffer une habitation.

Des pertes de chaleur peuvent aussi avoir lieu par rayonnement. De toutes façons, dès qu’un corps est plus chaud qu’un autre, il lui rayonne sa température. Avec nos trentesept degrés nous avons un rayonnement, faible, très faible mais existant. Une maison perd forcément une partie de ses calories en émettant des infrarouges, surtout durant les nuits dégagées. Si la nuit est claire, c’est qu’il n’y a pas d’humidité. Or la vapeur d’eau, comme le méthane ou le dioxyde de carbone, absorbe le rayonnement infrarouge et le garde à proximité dans la basse atmosphère. Si la nuit est claire donc, le rayonnement s’enfuira librement vers l’espace et la maison se refroidira rapidement. On peut retenir les infrarouges grâce à l’isolation et des vitrages de verre qui les empêchent de passer et donc de fuir vers les cieux lointains.

Dernier mode de transfert thermique : l’évaporation. De l’eau est chauffée dans une casserole par conduction de la chaleur de la flamme de gaz vers l’eau au travers du métal, tous en contact direct. Une convection associée accélère le réchauffement, comme un brassage, puisque l’eau près du fond de la casserole monte en surface et laisse la place à une eau plus froide qui s’approche du fond à son tour et en profite sans attendre. A un moment donné, l’eau est sur le point de se transformer en vapeur et d’intégrer l’air environnant. Attention, la vapeur d’eau ne se voit pas. Quand on dit "j’étais dans un nuage de vapeur", on devrait précisément dire "j’étais dans un nuage de gouttelettes d’eau issues d’une vapeur en train de disparaître en se condensant." 0k ?

Bon, à l’instant de se vaporiser, par une nécessité physique naturelle, l’eau capte les calories à son environnement et le fefroidit donc, dis donc. Notre corps utilise ce principe pour se maintenir à trente sept degrés en émettant de la sueur qui, en s’évaporant, refroidit la peau. De même, les habitants des régions les plus chaudes de la planète savent très bien que répandre de l’eau dans une cour intérieure chauffée à blanc par le soleil en réduit d’un seul coup la température d’une petite dizaine de degrés dans de bonnes conditions. Il s’agit là d’un transfert thermique multiple conduction entre le sol chaud et l’eau froide au départ, évaporation qui consomme la chaleur du sol qui refroidit l’air, convection qui ramène cet air où on l’attend pour redonner un peu de vitalité à nos êtres alanguis de torpeur.

Faire évaporer de l’eau pour refroidir l’air, tout le monde peut le faire. Par contre, condenser l’atmosphère en nuages pour réchauffer sa maison, ça n’est pas encore au point. Autant le transfert par rayonnement servira surtout à réchauffer, autant celui par évaporation servira donc surtout à refroidir.