Earth sheltered building/fr

L'isolation semi-enterrée consiste à utiliser la terre contre les murs d'un bâtiment pour créer une masse thermique extérieure, réduire les déperditions de chaleur et maintenir plus facilement une température intérieure stable. Cela permet de diminuer les besoins en chauffage d'un bâtiment.

• « Un bâtiment peut être décrit comme semi-enterré lorsqu'il a une quantité thermiquement significative de sol ou de substrat en contact avec son enveloppe extérieure. » ^{[ 1 ]}
• « Les structures construites en utilisant la masse de terre contre les murs du bâtiment comme masse thermique externe, ce qui réduit les pertes de chaleur et maintient une température intérieure constante tout au long des saisons. » ^{[ 2 ]}

Environ 50 % de la chaleur solaire est absorbée à la surface de la Terre ^{[ 3 ]} . Par conséquent, la température des couches supérieures de la Terre varie en fonction du cycle jour/nuit et, dans une moindre mesure, des conditions météorologiques (par exemple, en plein soleil, la surface reçoit davantage de chaleur, tandis que par temps très nuageux, elle en reçoit moins). Le changement des saisons a l'impact le plus important sur la température des couches superficielles de la Terre. Les fluctuations de température de l'air en surface peuvent être rapides (par exemple, au coucher du soleil ou lors d'un orage). Cependant, la Terre met du temps à absorber la chaleur et à la restituer (elle possède une inertie thermique ) ^{[ 4 ]} . Bien que les couches très superficielles du sol soient riches en racines et en espaces d'air, elles agissent comme un isolant ^{[ 4 ]} . Mais au-delà de cette couche, le sous-sol est dur, compact et dense. ^{[ 4 ]} On considère que le sol possède une résistance thermique (R) d'environ 0,65 par centimètre (0,08 par pouce), ^{[ 5 ]} ou 0,25 par pouce. ^{[ 4 ]} Les variations de la résistance thermique du sol dépendent fortement de son taux d'humidité : plus le taux d'humidité est élevé, plus la résistance thermique est faible. ^{[ 5 ]} Plus on s'enfonce dans le sol, plus la réponse aux variations de température de l'air en surface est lente et atténuée. À une certaine profondeur, la température du sol est constante tout au long de l'année. Les fluctuations saisonnières de température ont une telle profondeur à traverser que les variations s'annulent, ce qui correspond approximativement à la température moyenne annuelle de l'air en surface, hiver comme été. ^{[ 3 ] [ 5 ]}

Certains estiment la profondeur de la constante thermique du sol profond à 6 mètres ^{[ 5 ]} , tandis que d'autres l'évaluent à 15 mètres ^{[ 3 ]} . Cette température varie également selon la situation géographique. Par exemple, elle est de 7 degrés Celsius dans le Montana, aux États-Unis ^{[ 5 ]} . Au Royaume-Uni, elle se situe entre 8 et 11 °C dans différentes régions ^{[ 3 ].} D'autres sources indiquent que la constante thermique du sol profond (exprimée en fonction du facteur de correction d'amplitude, les amplitudes correspondant aux fluctuations de température du sol entre l'hiver et l'été) dépend aussi du niveau d'humidité du sol (4,25 m pour un sol sec, 5,5 m pour un sol moyennement humide et 6,7 m pour un sol humide) ^{[ 6 ] .}

En dessous de cette altitude, la température de la Terre augmente progressivement d'environ 2,6 degrés Celsius par 100 mètres, car il y a également de la chaleur qui remonte de l'intérieur de la Terre. ^{[ 3 ]}

Il existe deux principaux types de maisons semi-enterrées (voir schéma). La construction sur butte consiste à bâtir la maison près du niveau du sol et à créer un monticule de terre contre ses côtés. ^{[ 7 ]} Une fine couche de terre peut être déposée sur la structure pour former un toit végétalisé . ^{[ 7 ]} Dans le cadre d'une conception bioclimatique , la façade exposée à l'équateur est laissée sans butte afin de capter le rayonnement solaire. Une maison semi-enterrée à chambres est une maison entièrement située sous le niveau du sol ; ce type est plus rare. ^{[ 7 ]} La ​​construction sur butte offre 90 à 95 % du gain d'énergie thermique d'une maison entièrement enterrée. ^{[ 4 ]} Ces maisons nécessitent également moins de terrassement et leur toiture supporte des charges moindres, ce qui les rend généralement moins coûteuses et plus faciles à concevoir et à construire.

Les abris semi-enterrés sont généralement de plain-pied ^{[ 4 ]} , sans doute parce que la structure doit déjà supporter le poids de la terre située au-dessus, et qu'ajouter un étage supplémentaire nécessiterait des éléments porteurs excessivement coûteux. Cependant, certains abris semi-enterrés à deux étages ont été construits, notamment en raison de la forte pente du terrain, qui rend cette forme particulièrement adaptée ^{[ 4 ].}

À partir des Earthships

Les Earthships sont un type d' habitation passive semi-enterrée, conçue pour fonctionner de manière autonome . Elles sont construites à partir de pneus remplis de terre ou de sacs de sable.

Les pneus (lorsqu'ils sont utilisés) sont fabriqués en les bourrant de terre, ce qui les transforme en « briques » utilisables. Cette méthode de construction simple et économique permet d'obtenir des murs d'une grande résistance. Dans une Earthship, les pneus sont généralement fabriqués sur place car, correctement assemblés, ils peuvent peser jusqu'à 135 kg et être très difficiles à déplacer.

L'aménagement semi-enterré peut augmenter l'inertie thermique d'un bâtiment. Cependant, sous les climats tempérés et arctiques, il est impératif d'ajouter une couche d'isolation. Son épaisseur dépend de la profondeur du sol (voir Maison solaire passive ). En l'absence d'isolation dans ces régions, la chaleur s'échappera dans le sol lors des périodes de refroidissement.

Comme la chaleur s'échappe principalement par le toit (et par les fissures, voir Maison solaire passive) plutôt que par les murs, il est préférable de le recouvrir de terre pour une efficacité maximale. Cependant, cela peut créer une sensation d'étouffement. Dans ce cas, recouvrir les murs jusqu'à 1,6-1,8 m permet d'installer une fenêtre et ainsi d'éliminer cette sensation d'enfermement lorsqu'on est debout. Il est également possible de recouvrir entièrement les murs et d'opter pour un toit plat en verre.

Les haies composées de plantes à la végétation dense et épineuse peuvent empêcher l'accès à un espace situé derrière les plantes. Voir la section Lutte intégrée contre les ravageurs et Protection périmétrique des cultures.

• La construction de bâtiments semi-enterrés exige un coût et une énergie supérieurs à ceux des bâtiments conventionnels. Si l'excavation nécessite davantage d'efforts, on économise de l'énergie en s'affranchissant des finitions esthétiques requises pour les surfaces recouvertes de terre.
• La forme et l'impact visuel différents - par exemple, les bâtiments semi-enterrés peuvent avoir moins d'impact, être d'apparence moins conventionnelle et créer moins d'ombre (laissant ainsi plus de soleil et d'espace pour la croissance des plantes - voir Agriculture urbaine ).
• La terre peut assurer une régulation thermique et/ou une isolation.
• Les bâtiments de faible hauteur sont beaucoup plus vulnérables aux inondations – un point important s’il existe un risque significatif d’inondation (pensons même aux inondations théoriques qui surviennent une fois par millénaire, en notant que les risques réels peuvent être plus élevés que les risques théoriques si un facteur de risque est négligé).

L'un des avantages mis en avant pour les maisons semi-enterrées est qu'elles créent une zone tampon thermique modérée entre l'habitation et l'extérieur. Est-ce exact ?

Il est vrai que la température du sol est souvent plus modérée que celle de l'air – par exemple 10 °C (50 °F) lorsque l'air est à -25 °C (-10 °F). Cependant, le transfert de chaleur ^W dépend non seulement de la différence de température, mais aussi de la conductivité thermique du milieu.

Question : Pour une maison soumise à des températures variables selon un climat donné (froid, tempéré ou tropical, par exemple), quelle est la différence de flux thermique entre un mur exposé à l’air et un mur exposé à la terre ? On pourrait exprimer cette différence par une formule et la représenter graphiquement. ^{[ Développement nécessaire ]} Bien entendu, cette différence variera en fonction du type de sol et de sa teneur en eau.

• Bâtiment écologique Wofati
• Earthship
• Maisons et quartiers autonomes

• Article sur Wofati et les bermes de terre sur richsoil.com
• ^W (Article sur la protection de la Terre sur Wikipédia)
• Maisons semi-enterrées efficaces sur Energy.gov
• L’utilisation architecturale de l’espace souterrain : enjeux et applications, Laboratoires Kenneth B.
• [2]
• [3] Archives de Mother Earth News : articles sur les maisons semi-enterrées