Les solutions de construction traditionnelles ont tendance à bien fonctionner dans leurs contextes respectifs, car elles ont résisté à des centaines d’années d’essais et d’améliorations, et utilisent des techniques et des matériaux disponibles localement. Bien que la mondialisation et la démocratisation de l’accès à la technologie aient apporté plus de confort et de nouvelles opportunités à l’humanité, elles ont également conduit à l’homogénéisation des solutions dans le secteur de la construction et à une dépendance aux chaînes d’approvisionnement mondiales pour les matériaux et composants de construction. Cela a également provoqué une rupture dans la transmission des savoirs aux nouvelles générations et, à terme, la disparition des traditions.
En particulier, le thème des solutions de refroidissement passif pour les bâtiments, connaît actuellement une résurgence, avec une tendance à récupérer des techniques anciennes utilisées à travers l’histoire dans des endroits qui ont toujours dû faire face à des climats chauds. Cela est encore plus évident en raison des coûts énergétiques élevés imposés par le refroidissement artificiel, le scénario de réchauffement climatique, et principalement parce que, parmi les projections de croissance démographique, une partie importante des mégapoles sera située dans les climats à prédominance chaude d’Afrique et d’Asie. Si on se projette à demain, est-il possible de s’inspirer du passé et d’appliquer des techniques de refroidissement anciennes aux bâtiments contemporains ?
la demande croissante de climatiseurs est l’un des angles morts les plus critiques du débat actuel sur l’énergie » a déclaré Fatih Birol, directeur exécutif de l’Agence internationale de l’énergie (AIE)
Selon l’AIE, l’utilisation de la climatisation et des ventilateurs électriques est responsable de près de 20 % de l’électricité totale utilisée dans les bâtiments dans le monde. Par ailleurs, la même source souligne que d’ici 2050, le nombre d’unités de climatisation sera plus de trois fois supérieur à ce qu’il est aujourd’hui, nécessitant autant d’électricité que l’ensemble de la consommation énergétique actuelle de l’Inde et de la Chine. Dans le même temps, les vagues de chaleur s’allongent et s’intensifient dans le monde, ce qui pourrait encore exacerber ces chiffres.
Thapar University Learning Laboratory / Mccullough Mulvin Architects + Designplus Associates Services. Image © Christian Richters
Il n’est pas exagéré de dire que le refroidissement des intérieurs sera le défi architectural du futur. Cependant, l’observation des solutions utilisées dans des lieux qui ont toujours souffert des climats chauds (arides ou tropicaux) – bien avant l’utilisation des mécanismes de climatisation – peut nous donner des indices sur la façon de résoudre ce problème. Comprendre ces concepts et récupérer les techniques traditionnelles de refroidissement passif pour les bâtiments modernes, sans utiliser d’électricité et avec des matériaux et des techniques de construction locaux, peut être une bonne voie à suivre.
De Perse : les tours à vent
Les tours à vent, également connues sous le nom de badgirs, sont des éléments architecturaux de refroidissement traditionnels qui sont utilisés depuis des milliers d’années dans les pays aux climats chauds et secs. La plupart des chercheurs attribuent l’invention de ces éléments aux Perses, mais il existe également des traces dans des peintures murales datant de 1300 avant JC qui montrent quelque chose de similaire en Égypte. Dans tous les cas, ils consistent en une tour avec des ouvertures au sommet qui captent les vents locaux dominants, les dirigeant vers l’intérieur du bâtiment à travers une série de conduits et d’ouvertures. Communément trouvés au Moyen-Orient, en particulier en Iran, en Irak et dans la région du golfe Persique, ils sont principalement utilisés dans les bâtiments résidentiels et commerciaux.
Vue panoramique de Badgirs de la Mosquée de Yazd, Iran
Son fonctionnement est simple : lorsque le vent souffle au sommet de la tour éolienne, il crée une différence de pression entre l’intérieur et l’extérieur de la tour, qui à son tour attire l’air par les ouvertures et vers l’intérieur du bâtiment. Lorsque l’air froid pénètre dans le bâtiment, il circule et refroidit l’espace intérieur, contribuant ainsi à le maintenir confortable. La hauteur de la tour, le nombre de côtés, le nombre d’ouvertures, la quantité et le positionnement des pales intérieures influencent tous l’efficacité des tours à vent, impactant la vitesse et la turbulence du flux d’air. Dans certains cas, les tours sont construites au-dessus des Qanats (canaux), qui alimentent en eau les habitations. Comme ils sont complètement ombragés, ils créent également un flux d’air frais et dense causé par la convection et l’évaporation.
Plus tard, dans l’est de la Perse, entre 500 et 900 après JC, dans la ville iranienne de Nashtifan, les moulins à vent ont résisté à des vents allant jusqu’à 120 km/h ! Le vent incessant presque toute l’année ainsi que la rareté des ressources en eau ont été deux facteurs qui ont encouragé ces perses à faire un usage efficace de cette énergie naturelle, des moulins à vent appelés localement « Asbad ».
Le Asbad est une technique intelligente pour moudre les grains, une technique qui remonte à l’Antiquité lorsque les habitants de l’est de l’Iran tentant de s’adapter à la nature et de transformer les obstacles environnementaux en opportunités pour se protéger contre les tempêtes. Ces éoliennes sont conçues de manière à ce que les vents ne rencontrent aucun obstacle pour les atteindre. Elles sont donc construites sur des altitudes élevées.
Fabriqués à partir d’argile, de paille et de bois, les moulins à vent mesurent jusqu’à 20m de hauteur avec des meules dans une pièce en dessous pour presser le grain en farine.
De l’Inde : Jaali
Le Jaali, un type de bloc perforé, crée des motifs complexes d’ombre et de lumière tout en ventilant les espaces intérieurs. Sous forme de pièces de ciment, de terre et de bois, le jeu entre le plein et le vide est un symbole culturel de l’architecture indienne, visible dans de nombreux bâtiments historiques, dont le Taj Mahal et le Fort Rouge de Delhi. Ils continuent également à être utilisés dans l’architecture moderne, et leurs motifs et designs uniques ont inspiré des artistes et des designers du monde entier.
Shoonya House / BandukSmith Studio. Image © Vinay Panjwani
Un jaali est généralement installé comme une peau externe au bâtiment, et sa section transversale montre généralement une ouverture plus grande à l’extérieur et une ouverture plus petite à l’intérieur. Lorsque le vent passe au-dessus du jaali, il crée une différence de pression entre l’intérieur et l’extérieur du bâtiment. La fonction de refroidissement du jaali dépend de l’effet Venturi : lorsque l’air circule à une vitesse plus élevée en circulant dans un passage plus étroit, il crée une pression négative dans le processus, provoquant un vide partiel qui, dans ce cas, propulse le fluide. Dans le cas du jaali, l’air est comprimé et lorsqu’il est relâché, il devient plus frais.
Du monde arabe : Mashrabiya
Le Mashrabiya est un élément architectural traditionnel utilisé dans de nombreux pays du Moyen-Orient et d’Afrique du Nord. C’est un type de treillis ou d’écran en bois qui est généralement placé sur les fenêtres, les balcons et autres ouvertures des bâtiments, et ce sont des éléments très décoratifs avec des motifs géométriques complexes. Sa fonction principale est de fournir de l’intimité et de l’ombre tout en permettant à l’air et à la lumière de pénétrer à l’intérieur.
© Halit Sadik / Shutterstock
Pour renforcer l’effet de refroidissement, dans certains cas, des pots en argile sont inclus, remplis d’eau, de sable ou de paille humide. Lorsque l’air chaud passe à travers les perforations du Mashrabiya, il passe également sur la surface poreuse des pots en argile, où l’humidité à l’intérieur du pot s’évapore, refroidissant l’air. Cet air refroidi circule dans le bâtiment, aidant à réduire la température de l’espace intérieur. Il s’agit d’une forme de refroidissement par évaporation.
De nos jours, les designers et les chercheurs tentent de combiner les connaissances traditionnelles avec les technologies modernes. Par exemple, l’équipe d’Ant Studio a réinterprété les techniques traditionnelles de refroidissement par évaporation inspirées du jaali pour construire un prototype de cônes d’argile cylindriques conçus sur mesure.
Tours Al Bahr / Aedas UK. Image © Christian Richters
Pendant ce temps, aux tours Al Bahar, une paire de gratte-ciel à Abu Dhabi, la façade est un système unique de panneaux d’ombrage dynamiques inspirés du Mashrabiya mentionné précédemment. Dans ce cas, cependant, il s’agit d’une « façade réactive », composée de plus de 2 000 éléments hexagonaux qui se déplacent en réponse au mouvement du soleil, fournissant de l’ombre aux espaces intérieurs du bâtiment. La position de chaque élément est contrôlée par un programme informatique qui s’ajuste en fonction de l’angle du soleil, optimisant l’ombrage et réduisant le gain solaire. Le résultat est une façade qui change tout au long de la journée, donnant au bâtiment une apparence dynamique et réactive.
Tours Al Bahr / Aedas UK. Image © Christian Richters
En plus des dispositifs mentionnés, il existe de nombreux autres éléments de conception et matériaux qui peuvent contribuer à améliorer le confort thermique dans les environnements intérieurs : matériaux à forte inertie thermique, cours intérieures, sources d’eau et éléments d’ombrage. Il est important de souligner qu’en utilisant des matériaux disponibles localement et des éléments architecturaux traditionnels, les architectes et les concepteurs peuvent créer des bâtiments bien adaptés au climat et à l’environnement locaux, tout en respectant et en célébrant les traditions locales et le patrimoine culturel.
Nous sommes passés sans aucun doute à côté de nombreuses solutions et de autres dispositifs de refroidissement dans cet article. Si vous connaissez d’autres exemples utilisés dans vos communautés et régions, laissez un commentaire ci-dessous ou sur les réseaux sociaux afin que nous puissions rechercher et développer de nouveaux articles.
Crédits photos : M.Khebra, NICOLA-MESSANA, © Halit Sadik / Shutterstock – Christian Richters – S Anirudh
Très bonne article, comme toujours !
Il est temps avec des moyens simples : matières et la main de l’homme !
De œuvrer à un monde illimité pour l’humanité.
Sinon tant pis….