Enoncé théorique travail de Master final

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1
Sommaire
1.
Introduction .................................................................................................................... 3
1.1 Construction bioclimatique : généralités ..................................................................... 3
1.2 Construction en région alpine : généralités .................................................................. 4
2.
Problématique ................................................................................................................. 6
2.1 Construction bioclimatique ......................................................................................... 6
2.2 Développement urbain des stations de montagne ........................................................ 7
3.
Historique du développement alpin ................................................................................. 8
3.1 Economie alpine traditionnelle .................................................................................... 8
3.2 Les Alpes : du monde sauvage au paradis romantique ................................................. 9
3.3 Le tourisme haut de gamme : naissance des grands hôtels et des pensions ................. 10
3.4 Le tourisme de masse : essor des stations .................................................................. 12
3.5 Le virage des années 1980 : résidences secondaires et déclin de l’hôtellerie .............. 14
3.6 Vers une régulation contraignante du développement des stations ............................. 16
4.
3.6.1
La « Lex Weber », vers un déclin de l’économie alpine en Suisse ?................. 17
3.6.2
Vers une reconfiguration de l’économie alpine ? ............................................. 19
3.6.3
Emergence d’une société alpine de décroissance ? .......................................... 24
Construction alpine ....................................................................................................... 30
4.1 La densité dans les régions rurales ............................................................................ 30
4.2 Urbanisme des villages alpins ................................................................................... 36
4.2.1
Structures parallèles à la pente ........................................................................ 40
4.2.2
Structures perpendiculaires à la pente .............................................................. 41
4.3 Mobilité en région alpine .......................................................................................... 43
4.3.1
Gestion du stationnement ................................................................................ 46
4.4 Typologies fonctionnelles des constructions : généralités .......................................... 47
4.5 Habitation permanente et saisonnière en zone alpine ................................................. 48
4.5.1
Les alpages ..................................................................................................... 49
4.5.2
Le « chalet » suisse traditionnel....................................................................... 56
4.5.3
Les grands chalets de luxe ............................................................................... 64
4.5.4
Les Jumbo-chalets........................................................................................... 67
4.6 Rapport des constructions à la pente ......................................................................... 70
4.7 Aménagements extérieurs ......................................................................................... 73
2
4.7.1
Espaces extérieurs de loisirs en région alpine .................................................. 75
4.7.2
Jardins potagers : loisirs créatifs et potentiel d’autoproduction ........................ 78
4.8 Techniques de construction en bois ........................................................................... 80
5.
4.8.1
Construction en madriers ................................................................................ 80
4.8.2
Ossature bois .................................................................................................. 83
4.8.3
Préfabrication bois .......................................................................................... 87
Considérations sur la construction bioclimatique ........................................................... 89
5.1 Déperditions thermiques et isolation ......................................................................... 90
5.1.1
Locaux tempérés : serres, remises, combles froids, caves ................................ 94
5.2 Ecobilan et choix des matériaux................................................................................ 97
5.2.1
Gros-œuvre ..................................................................................................... 98
5.2.2
Structure ....................................................................................................... 100
5.2.3
Isolants ......................................................................................................... 106
5.2.4
Finitions ....................................................................................................... 109
5.3 Captage solaire passif ............................................................................................. 110
5.3.1
Influence sur les ouvertures .......................................................................... 112
5.3.2
Protections solaires ....................................................................................... 116
5.3.3
Masse d’inertie ............................................................................................. 119
5.4 Ventilation naturelle ............................................................................................... 120
5.5 Gains internes ......................................................................................................... 123
5.6 Bilan thermique ...................................................................................................... 123
5.7 Eclairage naturel ..................................................................................................... 132
5.8 Production active d’énergie .................................................................................... 135
5.8.1
Chauffage / ECS ........................................................................................... 136
5.8.2
Electricité ..................................................................................................... 140
5.9 Gestion des eaux pluviales ...................................................................................... 143
6.
Site du projet .............................................................................................................. 148
6.1 Situation générale et géographie du Pays-d’Enhaut ................................................. 148
6.2 Structure urbaine de Château-d’Oex ....................................................................... 150
6.3 Le quartier de la santé à Château-d’Oex.................................................................. 153
6.4 Caractéristiques du périmètre d’intervention ........................................................... 159
6.4.1
Déroulement du projet .................................................................................. 160
7.
Synthèse ..................................................................................................................... 162
8.
Bibliographie .............................................................................................................. 165
3
1. Introduction
A la base de ce travail, il y a deux constats. D’une part, l’évolution du climat et
l’épuisement progressif des ressources nous conduit à diminuer de plus en plus notre
consommation énergétique et d’autre part, l’évolution de la situation dans les stations alpines
jusqu’à un point de rupture aujourd’hui.
L’objectif de ce travail est de réunir deux problématiques dans une même vision, de faire
en sorte qu’elles se répondent l’une à l’autre et s’enrichissent mutuellement pour faire
émerger une démarche projectuelle adaptée au mieux à la construction durable en montagne.
Bien que cette étude tiendra compte de lois universelles et d’éléments caractéristiques de
la construction dans l’ensemble de l’arc alpin, une part importante du travail sera orienté sur
des spécificités du cas suisse, contexte de base pour le projet de master qui suivra.
Il semble que nous sommes arrivés ces dernières années à un carrefour au niveau duquel
trois directions correspondant à autant de visions pour la Suisse de demain se présentent à
nous. Il y a bien sûr le statu quo, qui au vu notamment des votations sur les résidences
secondaires, apparait de plus en plus insoutenable pour la population. La seconde voie,
esquissée notamment par Herzog et de Meuron dans leur étude sur le territoire Suisse 1,
propose quant à elle une Suisse emmenée par ses métropoles, délaissant quelque peu ses
« friches alpines », qui sans l’aide des péréquations financières déclineraient en partie, laissant
la place pour un retour du « naturel ». Mais est-ce vraiment opportun, dans un pays comme la
Suisse, longtemps fondé sur le mythe de la vie alpine et qui plus est confronté à une crise du
logement sans précédent, de laisser ainsi de côté plus de 60% de son territoire et de risquer un
exode rural de près de 20% de sa population2 ?
Pour ces raisons, et aussi parce que provenant d’un village de montagne, je considère que
ces régions offrent un modèle de vie particulier que l’on ne saurait retrouver en ville, je
souhaite dans ce travail explorer une troisième voie : celle d’un développement alpin maîtrisé,
représentatif d’une économie orientée vers la durabilité, loin de la spéculation intensive sur le
foncier. Vision utopique ? Peut-être. Dans certains cas peut-être pas tant que cela. Mais elle
m’apparait surtout nécessaire si l’on souhaite continuer d’avoir une vie dans les montagnes.
Au fond, nos stations se confrontent aux mêmes problèmes que nos villes : une croissance
spatiale à contenir, une flambée des prix à gérer. Densité et mixité alliées à l’efficience
énergétique et qualités spatiales; des réponses valables en ville, pourquoi pas en montagne ?
Les stations et villages de montagne ont, à mon avis, des attributs plus que convaincants
pour rester des lieux de vie appréciés. Le logement abordable et le travail sont deux éléments
fondamentaux pour que cela soit possible. L’emploi, problématique intéressante si l’en est, est
plus du ressort des économistes et géographes, raison pour laquelle ce travail ne fera
qu’effleurer la question. Le logement, en revanche sera au cœur des réflexions.
1.1 Construction bioclimatique : généralités
La construction bioclimatique est un domaine de l’architecture et de l’ingénierie en
expansion, notamment pour répondre aux dérèglements climatiques que le monde scientifique
attribue en partie aux activités humaines. Elle est le résultat d’une démarche qui dès le départ
1
2
Die Schweiz : ein städtebauliches Portait, ETH studio Basel 2005
Office fédéral de la statistique, 2000
4
du projet considère l’optimisation de l’efficacité énergétique et du confort intérieur comme
des critères fondamentaux. La physique du bâtiment y joue un rôle prépondérant ; elle met en
évidence les relations entre les différents paramètres qui entrent en compte dans un bâtiment.
A partir des résultats que l’on peut sortir de ce premier modèle mathématique, on peut
concevoir et mettre en place divers dispositifs pour optimiser les gains énergétiques, la
lumière naturelle ou encore la ventilation par exemple.
En rupture avec la tendance technologique introduite par la modernité, le bioclimatique
cherche à accroitre le confort sans avoir un recours systématique à des machines
sophistiquées, en utilisant au mieux les caractéristiques de l’environnement dans lequel vient
s’implanter le bâtiment. L’architecte est de ce fait plus impliqué dans la performance du
bâtiment qu’il conçoit qu’il ne l’est dans un cas plus classique où la technologie vient
complémenter l’architecture.
Les dispositifs bioclimatiques sont généralement des éléments architecturaux simples : la
gestion du rayonnement solaire pour l’éclairage et le chauffage peut être effectuée à partir de
simples pare-soleils, les dalles et murs intérieurs massifs peuvent quant à eux fournir une
bonne inertie thermique pour amortir les pics de température intérieure.
On peut ajouter qu’une disposition judicieuse des ouvertures permet une aération naturelle
efficace pour éviter les surchauffes estivales. Au-delà de tous les dispositifs imaginables, la
disposition des espaces et leur configuration géométrique (profondeur, hauteur, etc.) joue un
rôle prépondérant dans l’efficacité énergétique que peut atteindre un bâtiment.
La question de l’énergie grise est également d’une grande importance. Par le choix de ses
matériaux de construction, l’architecte a un impact sur l’offre : en favorisant l’utilisation de
matériaux peu polluants, recyclables et autant que possible de proximité, il favorise le
développement de tout un marché autour de ces matériaux, contribuant au final à réduire
l’impact écologique de l’homme sur la planète.
La question de l’énergie grise ne s’arrête pas à l’énergie de production ; la durabilité, les
coûts énergétiques d’entretien (peintures, vernis par exemple) ou encore ceux de recyclage ou
d’élimination doivent aussi être pris en compte, ce qui, on le verra plus tard, complexifie le
problème.
1.2 Construction en région alpine : généralités
La construction alpine possède des caractéristiques propres qui seront développées plus
largement dans les chapitres suivants. Ce qui nous intéresse ici, ce sont plutôt les
particularités des régions alpines et les répercussions qu’elles peuvent avoir sur le projet.
On peut tout d’abord différencier trois types d’agglomérations alpines en se basant sur le
fonctionnement de leur économie.
Les plus connues sont sans doute les grandes stations touristiques : Verbier, Gstaad,
Zermatt, etc. Ce sont également en termes de surface de zone urbaine les plus importantes.
Ces stations se sont généralement construites autour du tourisme auquel elles sont fortement
dépendantes. Cela se traduit dans une première phase, jusqu’au milieu du XXe siècle par la
construction puis la multiplication des grands hôtels de luxe. Les prix en station montent et la
population locale est petit à petit reléguée vers les villages voisins. A partir des années 1980-
5
1990, la notion du séjour à la montagne change ; les personnes aisées qui séjournaient jusque
là dans les palaces se tournent vers les résidences secondaires qui explosent littéralement.
Second type de village alpin, ceux que l’on pourrait qualifier de « villages dortoirs »
équivalent de « cité satellite ». A la différence des premiers, ce sont des localités presque
exclusivement résidentielles. Elles sont le plus souvent liées aux grandes stations, dont elles
constituent en quelque sorte une extension urbaine : avec la pénurie de terrains constructibles,
de nombreuses personnes construisent ainsi leur résidence secondaire dans ces villages à
quelques kilomètres de la station principale dans laquelle ils continuent de pratiquer la
majeure partie de leurs activités. Ces villages abritent aussi toute une population d’ouvriers et
de personnel hôtelier tirant leurs revenus de leur travail dans la station principale. Ces
localités peuvent aussi être en lien direct avec les villes de plaine lorsque la connexion avec
celles-ci est bonne. C’est le cas notamment de bon nombre de villages autour de la plaine du
Rhône en Valais.
Le troisième type de village alpin défini ici est le plus difficile à définir simplement parce
qu’il constitue un entre-deux. On pourrait le qualifier de « village urbanisé » pour reprendre le
terme utilisé par l’ISOS3. Le terme ne se limite pas à leur morphologie urbaine, ces villages se
comportent effectivement comme de petites villes avec une économie relativement
diversifiée : tourisme bien sûr mais aussi construction, artisanat, commerce de détail, petite
industrie, transport, para-hospitalier ou encore agriculture.
Plus rares que les deux autres cas, ce sont généralement des villages historiquement liés au
domaine agricole n’ayant pas eu ou pas saisi l’opportunité de devenir une grande station et
dont la croissance limitée leur a tout de même permis d’atteindre une dimension suffisante
pour que se crée une vie locale autonome. Les cas de Zweisimmen ou de Château-d’Oex, qui
sera développé plus loin correspondent à ce type.
La question des villages dortoirs soulève le problème de la mobilité. De façon encore plus
marquée que pour les régions campagnardes, la mobilité en région alpine est très dépendante
de l’automobile. Cela constitue un gros point faible pour poursuivre le développement des
agglomérations de montagne. Sur ce point (qui sera développé plus longuement dans le
chapitre consacré à la mobilité alpine), il n’y a pas de réponse évidente, peut-être faut-il se
permettre ici d’être un peu utopiste et envisager que le développement d’activités de
proximité puissent faire baisser l’utilisation de la voiture.
En lien plus direct avec l’architecture, le climat dans les régions alpines est un élément
très variable qui dépend à la fois de l’altitude, des vents dominants et de la topographie. Ainsi,
presque chaque vallée possède des caractéristiques propres. La position du village ; en fond de
vallée ou à flanc de montagne influence aussi les paramètres climatiques à prendre en compte.
La neige, avec son poids ou les risques qu’elle génère (avalanches), est un paramètre
important qui a donné naissance à des structures et des formes architecturales très
caractéristiques.
Enfin, il ne faut pas oublier l’influence culturelle qui différencie les villages alpins autant
que les villes d’Europe. En Suisse en particulier, la ferme Gruérienne, le chalet du Pays
d’Enhaut, le chalet bernois, les mayens valaisans ou encore les maisons grisonnes constituent
des typologies distinctes et caractéristiques qui ont une influence sur le mode de vie
(traditionnellement tout du moins) autant que sur l’aménagement du territoire.
3
Inventaire des sites et des monuments d’importance en suisse
6
2. Problématique
2.1 Construction bioclimatique
Inutile de rappeler à quel point il est fondamental de nos jours de diminuer la
consommation d’énergie de nos logements. Le fait est cependant que ce leitmotiv plutôt
vague permet des extravagances qui parfois posent de sérieuses questions sur ce qu’est
véritablement une construction « développement durable ».
Est-ce que le Learning Center et son rapport surface d’enveloppe / volume presque
maximisé alors qu’il devrait être minimisé est une construction « verte » ? Au sens de
Minergie, il semble que oui, mais à quel prix ? Bien des normes favorisent l’augmentation de
l’épaisseur d’isolation plutôt que la réflexion sur la capacité de l’architecture à produire des
formes efficaces du point de vue énergétique. C’est dans ce sens que la construction
bioclimatique m’intéresse dans ce travail.
Bien que le terme « bioclimatique » ait tendance à renvoyer spontanément à un imaginaire
plutôt contemporain, notamment par son rapport avec la notion du développement durable, les
dispositifs exploitant l’environnement pour faire fonctionner les bâtiments sont très anciens, y
compris dans les régions alpines.
Le vernaculaire alpin exploite des stratégies que l’on peut qualifier de bioclimatiques.
Dans l’habitation traditionnelle, on retrouve par exemple les rez non chauffés, utilisés à
l’origine comme cave ou écurie (le bétail comme source de chaleur), galeries latérales ou
combles servant de grenier, réduisant encore une fois les déperditions, tout comme les remises
ou granges collées au nord de l’habitation. De larges façades pignon orientées au Sud
optimisent la lumière naturelle et permettent quelques gains solaires. Les grandes cheminées
des alpages ou encore les bardages-claustra des granges sont quant à eux des dispositifs très
efficaces pour la ventilation naturelle.
Malgré un patrimoine vernaculaire qui par nécessité tout simplement avait produit des
solutions bioclimatiques efficaces pour assurer un niveau de confort acceptable aux habitants
des montagnes, il est difficile de trouver un exemple récent qui en exploite pleinement les
caractéristiques. Les luxueux chalets récents imitent la forme mais importent tout l’arsenal
technologique et des techniques de constructions qui caractérisent les bâtiments urbains les
plus perfectionnés. Alors que les chalets de luxe exploitent encore le bois produit localement,
les grandes constructions de logement collectif quant à elles n’exploitent même plus les
ressources locales, préférant les parpaings peu coûteux et facilement importables.
Aujourd’hui, l’architecture bioclimatique en zone rurale se résume dans la plupart des cas
à de petits objets isolés, construits sur l’initiative de privés. Les constructions à plus grande
échelle, qu’il s’agisse de programmes publics ou d’ensembles de promoteurs, sont
pratiquement introuvables. Serait-ce une question de prix ? De mentalité ? D’image ?
Avec un climat plus rude en hiver que la plaine mais toutefois plus ensoleillé, il me
semble que les régions alpines possèdent néanmoins un véritable potentiel pour le
développement des constructions bioclimatiques.
Des éléments des constructions vernaculaires pourraient-ils être repris dans des
constructions actuelles pour améliorer leurs performances énergétiques ? Comment intégrer
l’architecture bioclimatique dans un cadre avec une identité architecturale très forte basée sur
des règles qui laissent très peu de place au changement ? Enfin, comment produire une
architecture bioclimatique performante qui soit aussi économique et adaptée aux possibilités
locales en matière de construction ?
7
2.2 Développement urbain des stations de montagne
Comme nous l’avons vu en introduction, il est important d’établir une stratégie pour un
développement harmonieux du territoire alpin. Etablir une classification des stations et
villages permet de cibler un potentiel de développement.
Les grandes stations sont généralement déjà relativement denses et sont confrontées aux
problèmes que pose une économie trop peu diversifiée. Par ailleurs, au vu de leur succès, leur
développement doit plus être maitrisé que stimulé.
Les villages dortoirs quant à eux ont une croissance urbaine qui correspond aussi à une
croissance des flux de mobilité vers la « station mère », ce qui ne s’inscrit pas vraiment dans
une optique de développement durable.
Les villages urbanisés et autres petites villes alpines constituent un intermédiaire dont
l’évolution est un gros enjeu pour l’avenir du territoire alpin : il faut d’une part éviter
l’explosion des résidences secondaires qui les transformeraient en grandes stations et d’autre
part éviter que la diversité de leur économie ne se perde. Ils constituent à mon avis la forme la
plus durable d’agglomération alpine et de ce fait justifient une réflexion sur le type
d’urbanisation et de construction que l’on aimerait voir s’y développer.
Tout comme les villes de plaine, les agglomérations alpines devront trouver des solutions
pour contenir leur développement spatial. Comme on le verra plus loin, bien qu’on parle de
bourgades de quelques milliers d’habitants, l’étendue spatiale de certaines d’entre elles est
loin d’être négligeable et l’évolution de ces trois dernières décennies est particulièrement
spectaculaire. Au-delà du problème des résidences secondaires, cela est en partie dû à une
densité bâtie très faible. Le modèle classique du « chalet à la montagne » au même titre que
les zones de villa en ville ne permettent pas dans leur configuration actuelle d’obtenir des
densités satisfaisantes et leur coût est dans bien des stations trop élevé pour la classe
moyenne. Le « Jumbo-chalet » est actuellement de loin la réponse la plus utilisée pour loger la
population locale et limiter le problème d’étalement urbain. Relativement peu couteux à
construire et offrant des appartements de surface et de qualité satisfaisante, avec souvent une
bonne orientation (la hauteur permet d’aller chercher la lumière naturelle) et des espaces
extérieurs aux dimensions généreuses (généralement balcons privatifs et pelouse commune).
Ils posent cependant un certain nombre de problèmes en termes notamment de construction,
d’implantation paysagère et dans la pente ainsi qu’au niveau de l’intégration dans le tissu
villageois. Cela sera développé en détail plus loin.
Dans le cadre de ce travail, on s’interrogera sur une manière de produire du logement qui
puisse répondre aux critères de densité et d’efficacité énergétique tout en demeurant une
alternative au Jumbo-chalets en termes de coûts de construction. Ces logements devront en
outre proposer des solutions pour le rapport à la pente, au paysage ou encore au tissu urbain.
Certains éléments des noyaux historiques des villages alpins seront étudiés de manière à
constituer une base dont le projet pourrait s’inspirer.
Les éléments de base de ces typologies seront développés dans les derniers chapitres de
cet énoncé et serviront de base projectuelle.
Au final, les questions centrales au niveau de l’urbanisme seront : quelle densité pour les
villages alpins ? A partir de quels éléments établir une hiérarchie, une structure urbaine ?
8
3. Historique du développement alpin
Avant de développer les thèmes de la construction en montagne puis des éléments de
l’architecture bioclimatique, qui sont au centre de la problématique de ce travail, je pense
qu’il est indispensable de fixer le contexte historique, économique et social des stations et
villages alpins.
Pour prétendre intégrer au mieux une architecture dans un milieu, quel qu’il soit
d’ailleurs, les paramètres à prendre en compte peuvent être nombreux et dépassent largement
les seuls domaines des techniques de construction et de l’urbanisme. Les études sur
l’économie, la sociologie, la culture ou encore l’écologie d’un territoire sont importantes à
prendre en compte. Il ne s’agit pas dans ce travail de mener mes propres recherches dans ces
domaines mais plutôt de relever des résultats intéressants qu’ont pu révéler des études
existantes et de les exploiter pour fonder un raisonnement de base sur la manière de
fonctionner de ces régions et sur des manières d’y vivre.
Ces réflexions sont pour moi à la base du projet d’architecture et à plus forte raison
lorsqu’il s’agit d’un programme de logement. Les modes de vies déterminent en grande partie
les besoins et désirs de ceux qui habitent l’architecture. Si effectivement chaque architecte est
libre (en théorie tout du moins), d’attribuer plus ou moins d’importance à chacun de ces
paramètres et de proposer des solutions qui encouragent des changements dans la manière
d’habiter, il doit néanmoins connaitre et tenir compte du contexte préexistant de manière à se
positionner en sa faveur ou à son encontre.
3.1 Economie alpine traditionnelle
Malgré l’isolement, l’altitude et le climat associé, les Alpes sont peuplées depuis la
préhistoire. Avant l’essor du tourisme au XIXe siècle, l’économie alpine est presque
exclusivement basée sur l’agriculture. L’altitude minimale du fond des vallées alpines, à
l’exception de quelques cas de « grandes vallées » comme celle du Rhône en Valais, ne
descend pas à moins de 800 mètres. Les sommets alpins ont quant à eux entre 1700 et 4800
mètres d’altitude. Aucune végétation ne pousse cependant à plus de 2900 mètres. Au delà de
2300 mètres, il est très difficile d’avoir une végétation suffisante pour y implanter une
exploitation. L’altitude produit un étagement caractéristique de la végétation et « décale » les
saisons. Il faut en effet attendre le dégel plus longtemps pour que la végétation reparte à 2000
mètres qu’à 800. L’hiver arrive aussi plus rapidement aux altitudes élevées.
A la latitude des Alpes (env. 45° N), et tenant compte des spécificités du climat Européen,
l’altitude minimale des vallées est suffisante pour assurer un enneigement (presque) chaque
année pendant au moins 3 mois (auxquels il faut encore ajouter 2 à 3 mois froids) durant
lesquels le sol est improductif pour les formes d’agricultures qui dominent dans les plaines :
culture céréalière, maraîchage, vergers, vigne. Le relief accidenté du terrain, sa pente rend ces
cultures d’autant plus difficiles à implanter. Même si des plans anciens et des greniers encore
en état aujourd’hui témoignent d’une culture céréalière relativement importante jusqu’à la fin
du XIXe siècle, le développement des moyens de transport facilitant l’importation des
céréales a fait ensuite que l’agriculture s’est spécialisée dans un domaine précis : l’élevage.
Selon les régions on peut retrouver principalement de l’élevage laitier ou de l’élevage pour la
production de viande. Le laitier domine cependant largement dans l’agriculture alpine. En
hiver, beaucoup d’agriculteurs complètent leur activité par la coupe forestière. La chasse est
en termes de production très marginale.
Ce qui est intéressant pour le développement alpin historique, c’est d’une part le fait que
l’herbe pour nourrir le bétail n’est pas disponible en hiver, ce qui rend donc nécessaire le
9
stockage du fourrage, et d’autre part que l’altitude variable produit un étagement, induisant
une mobilité des cultures entre différentes altitudes pendant l’année. Les deux phénomènes
expliquent la séparation classique entre l’habitation principale, près de laquelle on trouve
également le lieu d’hivernage du bétail et les alpages. On peut aussi différencier les écuries où
se trouve le bétail et les granges où l’on stocke le foin. Historiquement, les deux se trouvent
cependant très souvent dans le même bâtiment, ce qui évite des déplacements du fourrage
pour nourrir le bétail ou inversement.
Dans le cas classique, l’agriculteur tout comme son bétail passe l’hiver et une partie du
printemps, du mois d’octobre au mois de mai, dans le logement principal, à l’altitude
inférieure. Pendant ce temps, le bétail est nourri avec le foin fauché l’année précédente dans
les prés entourant les granges dans lesquels il est stocké. Ces prés de basse altitude sont
rarement broutés par le bétail. L’essentiel de l’herbe qu’ils produisent est fauché et stocké
pour l’hiver. Au mois de mai, voire juin selon la pousse de l’herbe, le bétail est amené dans
les alpages. Certains agriculteurs disposent encore d’un établissement intermédiaire, les « A
premiers » en altitude moyenne (1100-1500 mètres selon les vallées), ils y passent un moment
avant de monter à l’alpage supérieur (1500-2200 mètres d’altitude). Le bétail y paît, y passe
les nuits et y est trait. L’alpage comprend donc à la fois un logement, une écurie et sert aussi
de lieu de production des fromages et autres produits laitiers. Le mois d’octobre marque la fin
du cycle avec la descente de l’alpage.
Ce mode de vie historique, qui perdure encore aujourd’hui en marge du tourisme, a donné
naissance à plusieurs typologies bâties et formes urbaines bien distinctes selon les fonctions,
l’altitude et également selon les contraintes naturelles du milieu direct (par exemple
avalanches). Chaque typologie sera détaillée dans les chapitres de la construction alpine.
3.2 Les Alpes : du monde sauvage au paradis romantique
Avant l’apparition du tourisme, les Alpes sont vues des grandes villes européennes
comme un milieu hostile et les populations y vivant comme des gens incultes et rustres. Les
connaissances sur ce milieu se limitent en grande partie à celles des marchands l’ayant
traversé. Les Alpes, par leur position géographique, coupent en effet l’Europe en deux, ce qui
n’a pas pour autant empêché la renaissance de débuter conjointement au Sud en Italie et au
Nord aux Pays-Bas. Déjà à l’époque Romaine, des routes franchissent les Alpes. Reste
cependant que ces routes étaient plutôt meurtrières et difficiles à franchir (en témoignent des
récits historiques et certains noms mythiques comme le pont du Diable au Gothard), d’où une
réputation plutôt mauvaise.
Le tourisme apparaît au XIXe siècle. Les premiers touristes font partie de l’aristocratie
anglaise, qui lance la mode du « grand tour » d’Europe. Cela s’inscrit dans un mouvement
qualifié depuis de « romantique », initié dès la fin du XVIIIe siècle par l’art, en particulier la
peinture et la littérature, qui cherchent alors à exprimer le ressenti à travers l’œuvre d’art.
Les artistes romantiques s’intéressent entre autre à une redéfinition des critères de beauté.
Ils différencient le beau du sublime, notion qui exprime un sentiment très fort, associant à la
beauté un sentiment de crainte. Le sublime se traduit dans la peinture par le rendu de paysages
grandioses dans lesquels les hommes semblent fragiles, apparaissant souvent comme de
minuscules silhouettes au milieu d’une nature sauvage.
Les Alpes, en peinture tout d’abord puis plus tard en tant que destination, occupent une
place importante dans la culture romantique. Leur silhouette caractéristique se retrouve dans
d’innombrables peintures jusqu’à devenir une sorte de standard. On peut constater cet impact
en regardant les premières toiles sensées dépeindre le paysage américain (plutôt en creux,
typiquement le grand canyon ou Yosemite) mais qui clairement montrent un paysage alpin.
10
L’arrivée des premiers touristes dans les alpes ont un impact important sur le mode de vie
montagnard traditionnel et rapidement aussi sur les infrastructures. Le tourisme ouvre les
populations alpines à un nouveau domaine économique. A une échelle supérieure, la Suisse,
pays assez pauvre avant l’évolution touristique et doté d’une image plutôt médiocre, compris
bien le potentiel économique du tourisme et développa une politique favorable à ce domaine.
On peut citer ici le développement et perfectionnement du réseau routier à travers les Alpes.
Les routes ne font plus que de les traverser, elles y mènent.
Avec le tourisme, la Suisse ne fait pas seulement progresser son économie, elle se donne
une nouvelle image, forte au point d’être encore aujourd’hui à la base de son identité
culturelle.
Si les premiers touristes viennent avant tout chercher l’expérience du sublime, une
certaine forme de simplicité, d’authenticité, ils ont néanmoins entraîné l’évolution des régions
alpines vers plus d’ouverture au monde extérieur, ce qui passe entre-autre par une meilleure
accessibilité et le développement de la capacité d’accueil.
3.3 Le tourisme haut de gamme : naissance des grands hôtels et des
pensions
Au niveau des constructions au sein des stations, l’arrivée des touristes nécessite le
développement de la capacité d’accueil. Cela passe dans un premier temps par la construction
d’hôtels. Quelques « hostelleries » existaient bien auparavant, tout comme les fameux relais
alpins, destinés à l’hébergement des marchands de passage dans les Alpes, mais les grands
hôtels touristiques font leur apparition dans les stations de montagne seulement à partir du
milieu du XIXe siècle (l’un des plus anciens de ce type, l’hôtel « Monte Rosa » à Zermatt,
date de 1855).
Leur construction va au delà de la simple production d’un objet : les hôtels, programme
nouveau, adoptent aussi un nouveau mode de construction. Au niveau architectural, on
observe en effet que ces premiers grands hôtels, plutôt destinés à une clientèle aisée, sont plus
proches de ceux construits dans les villes que des bâtiments traditionnels des régions alpines.
Les trois images suivantes l’illustrent bien.
Figure 1: comparaison architecturale grands hôtels et chalets
A noter que les deux hôtels datent plus ou moins de la même période (« belle époque »).
Le Suisse Majestic de Montreux date de 1870 et le Gstaad Palace de 1913.
On remarque bien sûr en premier lieu des similitudes au niveau de la dimension des
bâtiments et la matérialité. Les grands hôtels sont des bâtiments conséquents, pouvant
contenir plusieurs centaines de lits. Contrairement à ce qu’on peut trouver dans certains hôtels
11
contemporains, le programme n’est pas fragmenté ; toutes les chambres ainsi que le restaurant
les cuisines, l’accueil, etc. se trouvent dans le même bâtiment. Il n’est dès lors pas rare de
trouver des hôtels de plus de 5 étages et des façades de plus de 100 mètres de long. Ils
dépassent alors de beaucoup la dimension des chalets villageois et même des infrastructures
publiques (église, hôtel de ville) de ces mêmes villages. Pour des bâtiments d’une telle taille,
la construction en bois est exclue, le béton se pose dès lors comme l’alternative la plus
logique : le granulat est disponible en quantité dans la région et le ciment est moins cher que
ne le serait le métal. Pour des bâtiments moins prestigieux, le parpaing est utilisé à la place du
béton, mais il n’apparaît que plus tardivement.
Au-delà d’une similitude dimensionnelle et matérielle, les grands hôtels historiques,
construits pour la plupart entre 1880 et 1915, partagent un même style architectural appelé
aujourd’hui style « belle époque ». Ce style mélange formes classiques, décors baroques et
divers motifs floraux. Suivant les cas, les bâtiments peuvent être symétriques (exemple du
Suisse Majestic) ou au contraire jouer de la composition équilibrée de volumes (exemple du
Gstaad Palace). Dans un cas comme dans l’autre, les percements sont réguliers, cherchent à
créer un rythme de façade, ce qui diffère des architectures rurales typiques ou le rythme des
ouvertures change souvent d’étage en étage.
La taille, la matérialité et le style architectural des grands hôtels en font des éléments
particuliers qui se détachent du tissu villageois. Bien qu’ils ne soient, dans les grandes stations
suisses tout du moins, jamais utilisés comme des éléments structurant le bâti environnant,
beaucoup d’entre eux sont devenus des symboles de la station, qui véhiculent son image à
l’étranger. En outre, ils sont dans bien des cas à l’origine du développement de la station, qui
n’était auparavant qu’un hameau.
Autre phénomène touristique lancé à la fin du XIXe siècle, le pensionnat dans les Alpes.
C’est encore une fois les anglais qui lancent la mode. Le pensionnat est lié à l’éducation ; les
enfants de familles aisées y suivent une formation continue.
Au contraire des grands hôtels, les pensions n’hésitent pas à utiliser plusieurs bâtiments
lorsque leur taille le demande, ils ne centralisent pas systématiquement tout le programme au
sein d’un même bâtiment. De cette manière, les pensionnats ne se différencient pas ou assez
peu des bâtiments traditionnels. Il n’est pas rare d’ailleurs qu’ils réutilisent un bâtiment
préexistant.
Dans certaines stations, l’argument pour attirer les visiteurs est d’ordre médical ; l’air pur
des montagnes apparaît comme un remède efficace pour soigner la tuberculose que la
pollution des villes a fait exploser au cours du XIXe siècle. Les Sanatoriums font leur
apparition dans quelques stations bien précises, en Suisse, notamment à Leysin, Montana et
Davos. Leur programme est très exigeant : le traitement est basé sur un air aussi exempt de
pollution que possible et sur un ensoleillement optimal. De plus, pour éviter tout risque de
contagion entre les malades ainsi qu’entre ces derniers et la population montagnarde, les
locaux doivent être vastes, bien aérés et de préférence dans une situation isolée. Pour être
conformes à ces exigences, les sanatoriums se trouvent en général à l’extérieur des centres
villageois. Ce sont des bâtiments aux dimensions imposantes, avec surtout un développé de
façade impressionnant du côté ensoleillé, afin d’optimiser la lumière naturelle dans les locaux.
Pour permettre à chaque occupant un accès direct à l’extérieur, on utilise des balcons qui
deviennent ainsi des éléments très caractéristiques de l’architecture des sanatoriums.
L’argument santé bien-être donne naissance, dans quelques cas particuliers, aux bains
thermaux. La disponibilité de l’énergie pour chauffer l’eau n’étant pas la même
qu’aujourd’hui, ce secteur ne se développe à l’origine que dans quelques stations, parmi
lesquelles Loèche-les-Bains, dont les sources thermales sont suffisamment chaudes et
importantes pour alimenter les piscines.
12
Autre élément fondamental des mutations que connaissent les stations de montagne en ce
début de XXe siècle, le développement des sports d’hiver. En station, on voit dans un premier
temps apparaître les courts de tennis et les premières patinoires. Ces éléments nécessitent des
surfaces planes de dimensions relativement importantes qui nécessitent, dans un territoire
relativement accidenté, des terrassements souvent assez importants. Mais c’est surtout à
l’extérieur des villages que se mettent peu à peu en place les structures ayant le plus grand
impact sur l’économie régionale et la gestion territoriale : les premières remontées
mécaniques apparaissent vers 1910 et se multiplient peu à peu, à mesure que la clientèle des
stations s’étend.
La belle époque, à cheval entre la fin du XIXe et le début du XXe siècle marque un
tournant dans l’économie, les modes de vies et dans les techniques de construction dans les
Alpes. Au-delà des bâtiments hérités de cette époque, parmi lesquels beaucoup sont encore en
fonction et sont devenus de véritables monuments historiques des stations, cette période a
amené les constructeurs locaux à voir leur domaine sous un angle nouveau. En particulier, le
rythme des nouvelles constructions s’accélère, stimulant la croissance du secteur de la
construction. Le standard de « confort » évolue également, les nouvelles constructions
cherchent à faire entrer plus de lumière, avec des ouvertures plus grandes et en plus grand
nombre, avec également une hauteur d’étage plus importante. La technique traditionnelle du
madrier, nécessitant de gros volumes de bois laisse peu à peu la place aux ossatures en bois,
moins durables mais plus économiques.
3.4 Le tourisme de masse : essor des stations
Avec l’arrivée des congés payés, les classes moyennes accèdent à la possibilité de partir
en vacances. Deux destinations phares se démarquent : la mer et la montagne. Le tourisme de
masse qui se développe ainsi devient une activité prépondérante de l’économie alpine.
Bien que les activités telles que la randonnée constituent une offre de base pour la période
estivale, c’est principalement en hiver que la plupart des stations alpines tournent à plein
régime. Les sports d’hiver se sont largement démocratisés et ont conduit dans la période
d’après guerre à une multiplication des remontées mécaniques, notamment des téléphériques
et télécabines dont la portée et par extension l’impact environnemental et spatial dépasse
largement celui des premiers téléskis.
Alors que le mode de vie simple des populations montagnardes traditionnelles
véhiculaient une image que l’on pourrait qualifier aujourd’hui d’écologique ; basé sur des
ressources disponibles directement à proximité, proche de la terre, se contentant du strict
minimum vital, la tendance s’inverse dans l’après guerre. Les grandes stations, les plus « à la
mode » rivalisent dans la débauche de luxe. Leurs installations de loisirs occupent une place
croissante dans le paysage, sans trop se soucier de l’impact sur les biotopes alpins.
Deux grandes familles de stations se démarquent : celles qu’on pourrait qualifier de
« traditionnelles », qui cherchent à conserver une certaine diversité dans l’économie avec du
commerce de l’artisanat et de l’agriculture, et des stations purement dédiées aux loisirs, qui ne
fonctionnent d’ailleurs souvent qu’en haute saison ; pendant l’été et surtout pendant l’hiver.
Ces dernières n’ont généralement pas ou très peu d’habitants à l’année. Le terme anglais « ski
resort » prend ici tout son sens ; elles sont plus proches du parc de loisirs que de véritables
villages. On peut citer dans la première catégorie la plupart des stations suisses et
autrichiennes : Davos, Zermatt, Gstaad, Kitzbühel ou encore St. Anton, alors que le second
13
modèle caractérise de nombreuses stations françaises : Les Arcs, Tignes ou Val d’Isère par
exemple. Ces « ski resort », qui se développent directement au pied des pistes de ski, sont en
général rattachées à une station de base plus bas en altitude et dans laquelle vivent les
personnes qui travaillent sur les pistes et autour. Dans le cas des Arcs ou de Tignes par
exemple, c’est le village de Bourg-Saint-Maurice qui joue ce rôle.
A noter que ce n’est pas parce qu’elles sont plus diversifiées et plus centralisées que les
stations « traditionnelles » comme Gstaad sont plus écologiques ou mieux adaptées dans une
optique de développement durable du territoire. Cela se détermine plutôt au cas par cas ;
beaucoup de grandes stations centralisées connaissent en effet un développement de très
faible densité, et relativement peu cohérent qui produit sur leur territoire un mitage important.
Figure 2: Station traditionnelle (Gstaad) et Ski resort (Crosets)
La première grande extension spatiale des stations, à partir des années 1950, est en partie
mais pas seulement imputable, aux résidences secondaires. En effet, dans certaines stations, le
nombre de chalets aux dimensions plutôt modestes construits durant la période 1960-1990 est
assez important. Or nombre d’entre eux appartiennent à des habitants de la région ayant
profité de la forte croissance économique des stations dans ces années là pour y trouver un
emploi et s’y établir en tant que propriétaires. Les lotissements de petits chalets construits à
cette époque occupent parfois encore aujourd’hui une surface importante au sein de la station.
Le tourisme de masse atteint son sommet pendant le boom économique à partir des années
1960. Le secteur devient le principal moyen de subsistance pour les populations alpines, qui
connaissent en parallèle, comme d’ailleurs dans presque toutes les régions d’Europe
occidentale, le déclin du secteur agricole. L’agriculture survit là où les politiques locales
visent à son maintien. Elle se spécialise, se regroupe sous des labels et autres appellations
contrôlées qui les protègent de la concurrence de productions plus importantes. La Suisse
investit largement pour soutenir les exploitations agricoles de montagne. Celles-ci ne
disposent pas en effet des terrains les plus appropriés pour cette pratique : comme on l’a déjà
vu en introduction, le climat alpin ne favorise pas la pousse rapide de l’herbe, des céréales ou
encore des légumes. En outre, la pente rend difficile voire même impossible l’utilisation des
machines pour la culture. Les rendements sont de ce fait bien plus bas que sur des plaines
fertiles, ce qui produit un manque à gagner qui est compensé à la fois par un gain en qualité
du produit et par des subventions.
Au-delà de la préservation d’une activité historique en montagne, des pays comme la
Suisse ou l’Autriche, pour lesquels le tourisme en région de montagne est important, ont tout
intérêt à préserver l’agriculture dans ces mêmes régions tant l’impact paysager de cette
activité est fort. En basse et moyenne montagne, elle joue un rôle d’entretien, empêchant par
exemple le retour progressif d’arbustes sur les prés et conservant de ce fait la mosaïque de
végétation, très caractéristique de l’image des vallées alpines, entre les différents prés, les
bosquets et les massifs forestiers. Les effets d’une politique de préservation de l’agriculture
alpine sont particulièrement visibles lorsqu’on observe une vallée suisse ayant maintenu une
14
bonne partie de son secteur agricole, comme le Simmental par exemple et une vallée française
comme celle de la Tarentaise, où l’agriculture alpine n’a pas bénéficié d’une protection
spécifique et a pratiquement disparu face à la concurrence des grandes plaines agricoles et des
produits importés.
Pour ce qui est de la construction, presque chaque station possède ses spécificités, mais
dans chacune des deux grandes catégories de stations dont on a parlé au début de ce chapitre,
un nouveau type de bâtiment se développe plus que tout autre dans l’après guerre : le Jumbochalet. Dans les « ski resort », par exemple à Tignes, la majorité voire même la totalité des
bâtiments sont de ce type. L’essentiel dans ces stations est en effet de fournir un maximum de
logements à un prix abordable pour des touristes effectuant de courts séjours. De petits
appartements dans de grands immeubles hauts se prêtent bien à cette fonction ; le rapport au
sol importe peu dans ce contexte. Dans les stations de taille moyenne disposant d’un centre
historique, comme Château-d’Oex, ces bâtiments occupent les espaces laissés vacants à la
périphérie directe du centre historique ou constituent de nouveaux quartiers périphériques. Ils
sont souvent mis en PPA4, permettant ainsi à la classe moyenne locale d’accéder à la propriété
ou encore à des ménages citadins ne disposant pas de moyens faramineux de disposer d’une
résidence secondaire en station, ce qui est un moyen de fidéliser cette clientèle. Enfin, dans
certaines grandes stations ayant connu un développement intense et plus ou moins incontrôlé,
dicté par les promoteurs, elles constituent l’essentiel du tissu urbain. Dans un contexte avec
des prix du terrain très élevés, ce type de bâtiment est en effet très efficace du point de vue
économique car permettant une densité élevée. Nous verrons plus en détail les problèmes
constructifs et d’intégration paysagère que posent ces Jumbo-chalets dans le chapitre leur
étant consacré.
3.5 Le virage des années 1980 : résidences secondaires et déclin de
l’hôtellerie
A partir des années 1980, dans la plupart des grandes stations de Suisse, le domaine
hôtelier commence à stagner ou tout du moins croît beaucoup moins rapidement que le
nombre de « lits ». Cela s’explique par le fait que la résidence secondaire commence à
prendre le dessus sur l’hôtellerie, si bien qu’aujourd’hui, une très nette majorité des lits dans
les grandes stations sont fournis par les résidences et non par les hôtels. A titre d’exemple, la
station de Gstaad dispose de 2’700 lits en hôtel contre 10’500 en résidences secondaires5 soit
une proportion de presque 1 / 4.
Sachant que le domaine touristique est à la base de l’économie dans presque toutes les
régions alpines, on comprend dès lors l’importance de ce phénomène dans l’évolution du
territoire en montagne. En terme de surface de sol, un lit hôtelier occupe en moyenne 7 fois
moins de place qu’un lit en résidence secondaire. L’explosion urbaine est dès lors inévitable.
D’autant plus que le fonctionnement du marché et les politiques locales dans de nombreux cas
encouragent, dans un premier temps tout du moins, le phénomène. L’établissement d’un hôtel
demande en effet une certaine stabilité de la demande d’année en année. Or on constate que ce
n’est plus vraiment le cas : les appartements en location de courte durée pour les vacanciers
les plus modestes ou l’achat pur et simple de chalets ou appartements en résidence secondaire
pour les plus aisés leur font concurrence et sont vraisemblablement bien plus appréciés. En
4
Propriété par étage (bâtiments en copropriété et non en location)
Chiffres issus du site officiel de Gstaad tourisme :
http://www.gstaad.ch/fr/page.cfm/Medien/page.cfm/Medien/HintergrundFactsheets/Gstaad-3USPsFS
5
15
outre, la construction d’un hôtel nécessite un investissement conséquent, tout particulièrement
dans un contexte ou le prix du terrain est extrêmement élevé. Cela peut poser problème dans
le cas de projets hôteliers non affiliés à des grands groupes, dans la mesure où les emprunts
nécessaires en amont sont difficiles à obtenir lorsqu’il n’est pas possible de garantir des
rendements financiers élevés. La rentabilité d’un hôtel se fait en effet sur le long terme alors
que celles des résidences secondaires est obtenue presque instantanément tant la demande
dans ce domaine est forte.
La forte croissance du foncier alpin est en effet devenue un but en soi : les chalets en
résidence secondaire ne sont pas seulement plus personnalisables, spacieux ou luxueux que
les hôtels, ils sont aussi un placement relativement sûr à très haut rendement. Ils connaissent
dès lors une croissance effrénée. Les réserves de terrain constructible sont rapidement avalées
et de nombreux « locaux » revendent à prix d’or leurs biens sans se soucier dès lors qu’ils
passent en résidence secondaire. Les lotissements de petits chalets construits par les locaux à
partir des années 1960 portent les traces de cette évolution : les chalets modestes sont rachetés
pour leur emplacement, rasés, puis un autre chalet, cette fois-ci bien plus grand et luxueux est
bâti à la place. C’est une forme de gentrification spécifique à la montagne.
Avec l’arrivée massive des acheteurs ou plutôt « investisseurs » étrangers, la concurrence
devient très forte sur un marché somme toute restreint et aboutit à une flambée des prix qui
rend impossible l’accession à la propriété ou même à des locations à prix raisonnable pour les
locaux. Ces derniers se voient donc relégués toujours plus loin des stations principales dans
lesquelles ils travaillent, contribuant à la fois à l’augmentation du trafic routier et à la
croissance urbaine des « villages dortoirs ».
La croissance dont l’on vient de parler est très ciblée : seules les stations les mieux cotées
en profitent (ou la subissent). En parallèle, les petites stations, trop peu connues pour attirer
les touristes étrangers, peinent à trouver les fonds pour maintenir leurs installations
touristiques en état. Les remontées mécaniques vieillissantes ne sont pas renouvelées,
accélérant la chute de la station. Les hôtels ferment, la construction s’arrête et la population
qui vivait directement ou indirectement du tourisme s’en va. Seule l’agriculture et un
minimum de commerce, artisanat et construction peut perdurer.
La tendance au niveau du développement des stations suit celle du monde économique en
général ; avec des structures toujours plus grandes et de moins en moins nombreuses. Les
stations qui connaissent la plus grande réussite sont celles qui disposent de l’offre en matière
d’activités la plus importante et des structures d’accueil à l’échelle. Verbier : 410 km de
pistes, St. Moritz : 350 km, Gstaad : 220 km6, etc. Dans ce contexte, les connexions entre les
domaines skiables sont très recherchées. Les stations ne bénéficiant pas de possibilités de se
connecter sont, avec celles qui ne sont pas à une altitude suffisante, systématiquement celles
qui tendent à disparaître : Les Marecottes, Nax, Super St.Bernard, les Paccots, etc. Leur déclin
traduit aussi la nécessité pour elles de revoir leur stratégie économique, d’innover. A défaut
de faire concurrence aux plus grands domaines dans le tourisme de masse, aller vers un
tourisme écologique, axé sur une découverte respectueuse d’une nature préservée et du savoirfaire traditionnel des agriculteurs et artisans ?
Les enjeux touristiques d’un côté et de densité de l’autre deviennent des facteurs
fondamentaux pour comprendre la dynamique d’évolution des stations. La densité joue
d’ailleurs un double rôle très complexe.
6
Chiffres issus de http://snow.myswitzerland.com
16
L’essor touristique est en effet directement lié à la qualité de l’environnement alpin. Il
suffit d’observer les objets vendus dans les boutiques des stations ou la manière dont les plus
luxueux chalets choisissent leur implantation pour voir que la vision de l’espace alpin par les
touristes a relativement peu évolué depuis l’époque des grands hôtels. L’authenticité souvent
citée n’est cependant plus la même que recherchaient les pionniers de l’époque romantique du
XIXe siècle. Les architectes des stations s’efforcent avec plus ou moins de succès de concilier
la rusticité appréciée du « vieux bois » et l’ultra-technologique (cuisines et salles de bains
ultramodernes, étages amovibles, automatisation des ouvertures, de la lumière, du système de
son, etc.). L’idéal de simplicité semble lui avoir été complètement perdu. Les citadins
d’aujourd’hui continuent en revanche de rechercher l’espace, la tranquillité, la vue ou encore
l’air pur qui avait attiré les premiers touristes en montagne. Et c’est sur ce point précis que la
densité joue un rôle complexe : d’un côté, elle limite l’étalement urbain, préservant le paysage
des montagnes, forêts et versants jardinés par l’agriculture. D’un autre côté, elle comprime les
espaces extérieurs, réduit les distances entre les chalets, ce qui produit fréquemment des
conflits de voisinage ou autres oppositions (lors de la phase d’étude de projet) liés à la
promiscuité et à la perte de valeur des biens immobiliers. La solution pour régler le problème
se résume malheureusement souvent à la fameuse haie de Thuyas autour de la parcelle.
3.6 Vers une régulation contraignante du développement des stations
Avec l’émergence notamment des stations dans les pays de l’Est, désormais plus
accessibles et mieux équipées, la concurrence pour les stations alpines d’Europe occidentale
augmente. Il devient délicat d’intervenir avec des mesures restrictives sur un marché aussi
tendu. L’urbanisation galopante dans les grandes stations, particulièrement en Suisse et en
France semble néanmoins de plus en plus nécessiter une réforme profonde.
On ne peut pas pour autant affirmer que le développement des stations, en Suisse tout du
moins, n’a pas été régulé jusque récemment. Très tôt dans l’histoire du développement des
stations, en 1961 avec la « Lex Von Moos », la Suisse a en effet cherché à prévenir tout risque
de « bétonnage intensif » des régions alpines.
La Lex Von Moos soumet l’achat d’immeubles en Suisse par des étrangers à des
autorisations. Très contraignante à l’origine, elle passe par plusieurs réformes dans les
décennies suivantes qui tendent vers une simplification des procédures pour l’acquisition de
biens immobiliers par des étrangers. La dernière forme de cette loi, la « Lex Koller », émise
en 1997, est encore officiellement en vigueur mais elle est fréquemment levée lorsque des
intérêts financiers importants sont en jeu (c’est le cas par exemple pour le mégaprojet hôtelier
à Andermatt). Cette loi ouvre le marché des immeubles commerciaux aux étrangers. Avec
l’accord de libre échange avec l’UE en 2002, elle évolue encore, laissant la possibilité à tout
citoyen de l’UE résident en Suisse d’acquérir un immeuble.
Les politiques semblent d’accord que la Lex Koller ne constitue plus aujourd’hui une
forme de régulation adaptée au problème du développement des stations alpines. Elle est
notamment critiquée sur le fait qu’elle est discriminante à l’égard des étrangers et entre les
étrangers de l’UE et les autres. Elle devrait être abrogée dans les prochaines années, mais ce
n’est pas pour autant que le marché sera laissé libre ; en parallèle, les règlements
d’aménagements du territoire, notamment les plans d’aménagement (PPA, PGA, etc.) ainsi
que les arrêtés sur la protection du paysage se renforcent et seront chargés du développement
cohérent et durable des régions alpines.
Le passage d’un règlement de tendance protectionniste à une forme de régulation spatiale
n’est pas sans conséquence sur le marché local du logement. Si l’explosion urbaine redoutée
17
devrait sans grande difficulté être contenue par la limitation des zones à bâtir et la densité du
bâti par la limitation du CUS 7, la flambée des prix liée à l’ouverture du marché somme toute
restreint de l’immobilier en station à la concurrence étrangère ne dispose pour l’instant pas
des mêmes moyens de régulation. Le risque principal, qui se vérifie d’ailleurs largement dans
des stations telles que Gstaad, Nendaz ou Verbier, est l’envolée du prix du foncier en lien
direct avec une spéculation intense sur les résidences secondaires. Une enquête récente 8 sur le
marché de l’immobilier Suisse fait état d’une augmentation des prix dans les grandes stations
de l’ordre de 30% et jusqu’à 60% en 4 ans (2008-2012) pour les biens haut de gamme. Le prix
moyen du mètre carré de logement dans les grandes stations dépasse aujourd’hui allégrement
les 10'000 francs, voire même 15'000 francs.
De tels prix rendent bien sûr inaccessibles la plupart des logements pour la population
locale, qui continue néanmoins de venir travailler dans les stations. Celles-ci ne pourraient
d’ailleurs probablement pas tourner sans ces personnes.
Ce problème épineux ne saurait être résolu par le seul aménagement du territoire, raison
pour laquelle des politiques visant à assurer aux personnes travaillant en station une quantité
suffisante de logements à prix acceptable sont indispensables.
3.6.1 La « Lex Weber », vers un déclin de l’économie alpine en Suisse ?
En plus des nombreux règlements existants sur l’aménagement du territoire, un nouvel
outil entrera en vigueur dès 2013. Suivant la manière dont elle sera appliquée, la « Lex
Weber » sur les résidences secondaires pourrait avoir un effet considérable sur la construction
dans les montagnes suisses.
L’initiative soumise au vote le 11 mars 2012 propose d’interdire la construction de
nouvelles résidences secondaires là où leur part excède 20% du total des constructions. Elle
ne précise cependant pas qu’est-ce qui rentrerait sous la dénomination « résidence
secondaire » ou encore si les rénovations ou transformations seraient considérées comme des
constructions. L’application finale de cette loi n’est donc pas encore totalement définie.
Alors que la réglementation de la construction dans les stations semblait de plus en plus
dépendre uniquement des services d’aménagement du territoire, la Lex Weber marque en
quelque sorte le retour à un protectionnisme pur et dur.
Presque toutes les stations des Alpes suisses dépassent, souvent largement même, le quota
des 20%. Pour l’économie alpine, le changement le plus radical se ferait donc ressentir si
toute construction ou rénovation d’une habitation qui n’est pas une résidence principale était
interdite au-delà du quota de 20%. Si tel était le cas, trois cas de figure pourraient se
présenter.
Une première possibilité serait l’effondrement pur et simple de la construction en
montagne. Les personnes employées dans ce secteur (soit environ 17% de la population dans
un cas classique comme Château-d’Oex) migreraient donc vers les villes de plaine, avec tous
les problèmes que cela pose, tant au niveau du relogement dans un marché saturé que de
l’emploi, déjà difficile en temps de crise. La disparition des ouvriers du bâtiment avec
lesquels les commerces tournent, surtout à l’inter saison, entrainera la disparition de nombre
d’entre eux. Le solde pourrait n’ouvrir qu’en haute saison, comme les commerces des « Ski
resort » français. La station ainsi touchée dans son offre risque de perdre sa réputation et donc
7
8
Coefficient d’utilisation du sol : surface de plancher brute divisée par la surface de la parcelle
Source : Wüest & Partner, UBS WMR, 2012
18
de voir son secteur touristique s’effondrer à son tour, entraînant la fermeture des remontées
mécanique et sa mort pur et simple. Cela porterait un coup très dur au tourisme suisse.
Dans le pire des cas, tout le secteur de la construction, centralisé jusqu’alors dans les
grandes stations concernées par l’interdiction se déplace dans un premier temps dans les
communes moins touristiques, n’ayant pas encore atteint le quota. Les résidences secondaires
y augmentent jusqu’au maximum autorisé, entraînant au passage l’augmentation des prix de
l’immobilier dans ces stations jusque là épargnées par le phénomène ainsi qu’une extension
du territoire bâti. La limite des 20% étant assez faible, l’augmentation du nombre de
résidences secondaires n’entrainera probablement pas la prolifération des remontées
mécanique dans chaque petite station. Cela ne signifie pas en revanche que les nouveaux
propriétaires renonceront à leurs loisirs : ils se déplaceront donc sans doute jusqu’à la grande
station la plus proche. En voiture bien entendu (d’où des problèmes de pollution et de gestion
des infrastructures routières de montagne). A noter encore que dans ce scénario, à chaque fois
que le quota des 20% sera atteint dans un village, le secteur de la construction risque de
s’effondrer, avec les mêmes conséquences que dans le premier cas. Un tel scénario aboutirait
donc au final à la multiplication des villages dortoirs dans les montagnes.
Plus positive que les deux précédentes variantes : l’impossibilité de construire des
résidences secondaires pourrait réorienter le secteur de la construction vers les hôtels, qui se
multiplient, permettant un maintien ou une diminution maîtrisée du secteur de la construction.
Le développement du domaine hôtelier pourrait d’une part maintenir, voire augmenter la
capacité d’accueil des stations (nombre de lits) et d’autre part augmenter le nombre d’emploi
dans le domaine touristique, permettant ainsi une réorientation de l’économie vers une part
(encore) plus importante de ce secteur par rapport au secteur secondaire (construction).
Les opposants de l’initiative Weber tablent aujourd’hui sur une application moins
contraignante de la loi. En jouant sur le terme « résidence secondaire », il est en effet possible
de faire sortir la « parahôtellerie » de la catégorie touchée par la restriction. En d’autres
termes ; les logements construits par un privé n’y habitant pas à l’année mais loués par ce
dernier aux touristes de passage ou aux gens de la région ne tomberont pas sous le coup de
l’initiative. Cela pourrait permettre de maintenir l’emploi dans le secteur de la construction
tout en réduisant le problème des lits froids. Avec le développement de la parahôtellerie, on
peut s’attendre à ce que la densité bâtie augmente : pour louer plus facilement leur bien, les
maîtres d’ouvrage ont plutôt intérêt à viser un large public avec des prix attractifs donc des
logements plus petits. Pour un prix de construction équivalent, il est vraisemblablement plus
simple de louer 10 appartements à 1’000 francs / mois qu’un seul à 10'000 francs / mois. Dans
l’actualité, on a pu lire que les locations de luxe ont la cote, mais il faut relativiser en tenant
compte du fait qu’elles constituent des cas exceptionnels et fonctionnent d’ailleurs tant
qu’elles sont peu nombreuses à se partager un marché hyper sélectif.
L’un des risques liés au développement du secteur para hôtelier est la multiplication des
constructions de logements collectifs bas de gamme dans les stations. Un tel scénario aurait
tendance à endommager le potentiel touristique des stations, largement basé comme on a pu le
voir sur la qualité architecturale et paysagère. Favoriser la densité seule n’est pas une vraie
solution. On le voit clairement dans les grandes villes ; la densité permet l’émergence d’une
vie communautaire et d’interactions sociales qui n’apparaîtraient pas sans elle, mais elle n’est
pas une condition suffisante pour autant. Comme le relève Jane Jacobs dans son manifeste de
1961 sur les grandes villes américaines 9, plusieurs éléments entrent en compte dans la qualité
de l’urbain. En plus de la densité, la diversité apparaît fondamentale. Un minimum de
9
Déclin et survie des grandes villes américaines, pp.149-156
19
diversité du bâti bien sûr (avec notamment dans le cas des villes américaines, l’intérêt d’éviter
les blocs d’immeubles hermétiques au passage de trop grande dimension), mais aussi des
populations et des fonctions (mixité programmatique), indispensable pour éviter qu’un
quartier soit déserté à un certain moment de la journée (par exemple quartier des affaires hors
des heures de travail).
Pour autant qu’une telle étude puisse être transposée à des stations alpines, on peut tout de
même imaginer qu’une zone résidentielle dense mais dépourvue de véritables espaces publics
et d’une certaine diversité fonctionnelle n’est pas attrayant ni pour les populations y vivant à
l’année ni pour les touristes.
3.6.2 Vers une reconfiguration de l’économie alpine ?
Les bâtiments destinés à la parahôtellerie entrent au final dans la même catégorie que les
hôtels, dont ils sont des concurrents directs. Que ce soit l’un ou l’autre qui se développe le
plus, l’économie alpine s’oriente donc vers une importance encore accrue du tourisme. Si
cette évolution semble inéluctable, on peut cependant se demander si elle est véritablement
souhaitable. Une piste alternative et, il faut le reconnaitre, idéaliste, sera abordée au chapitre
suivant.
Parmi les variantes permettant de poursuivre ou tout du moins de maintenir le
développement économique des stations, celle qui verrait un développement hôtelier se
substituer aux résidences secondaires est assez séduisante. Elle souffre cependant de trois
interrogations majeures. Premièrement, les stations suisses seront-elles aussi attractives pour
le tourisme hôtelier qu’elles ne l’ont été pour les résidences secondaires ? Deuxièmement,
quel sera l’impact paysager des nouveaux hôtels ? Troisièmement, le tourisme hôtelier
rapportera-t-il autant aux collectivités que les résidences secondaires ?
Sur le premier point, il est nécessaire de prendre en compte que le touriste logeant dans un
hôtel ne recherche généralement pas les mêmes choses qu’un propriétaire de résidence
secondaire. Cela mériterait un approfondissement, mais dans le cadre de ce travail, on peut
déjà relever que les deux principes d’hébergement n’offrent pas les mêmes qualités. En
particulier, l’hôtel ne permet pas une personnalisation ni un niveau de privacité aussi élevés
que la résidence secondaire. On peut imaginer que celui qui loge dans un hôtel sortira
davantage de sa chambre qu’un résident secondaire ne sortirait de sa propriété. Il sera donc
d’autant plus sensible à la palette d’activités qu’offre la station.
Il faudra également tenir compte du fait que la clientèle des hôtels demande de grands
efforts pour être attirée dans un premier temps, puis fidélisée, ce qui n’est pas vraiment le cas
des résidents secondaires, qui ne possèdent pas (pour les moins riches d’entre eux tout du
moins) des résidences dans 10 stations différentes.
Enfin, il faudra composer avec le fait que toute la part de « spéculateurs purs », qui
injectaient de l’argent dans l’économie alpine dans le seul but de faire une plu value sur
l’immobilier, ne seront sans doute pas aussi nombreux à se jeter sur le marché de l’hôtellerie
que sur celui des résidences secondaires. L’élimination de ces acteurs de l’économie alpine
est d’ailleurs un objectif majeur de l’initiative. Le virage économique des stations risque donc
de devoir trouver de nouveaux investisseurs.
La plupart des grandes stations disposent d’une offre en matière d’hôtels de luxe déjà
étoffée. Si une partie du public jusque là intéressé par les résidences secondaires pourrait
20
venir grossir la demande des hôtels de luxe, il semble que le filon est déjà largement exploité.
La croissance pourrait venir du tourisme de masse qui dépend aujourd’hui grandement des
« tour opérateurs », qu’il va falloir séduire. Pour régater sur ce marché, dans lequel l’unité de
base est le groupe de 50 personnes, la majorité des stations suisses, en retard dans ce domaine
par rapport à leur concurrentes européennes, devraient s’équiper en très grands hôtels de
standing moyen dont elles ne disposent pas actuellement. Une autre manière pour le secteur
hôtelier d’attirer une clientèle familiale serait de s’inspirer de la réussite des appartements de
vacance en location (para-hôtelier) pour proposer non plus des chambres mais de véritables
petits appartements totalement équipés.
Sur la question de l’intégration des infrastructures d’accueil dans les stations, le problème
reste plus ou moins le même qu’avec les résidences secondaires ; comment intégrer des
programmes nécessitant des grandes surfaces bâties dans des villages où la construction
traditionnelle est plutôt axée sur des bâtiments de logement individuel ou agricoles
modestes ? On a pu voir dans l’histoire des stations un précédent avec l’arrivée des grands
hôtels. La solution de l’époque était plutôt radicale. Il n’en sera pas obligatoirement de même
aujourd’hui : les mégaprojets hôteliers récents comme celui d’Andermatt, bien qu’ils
consomment une surface au sol considérable, ne cherchent vraisemblablement pas à briser
tous les codes de la construction alpine, à produire des « méga bâtiments » centralisant tout le
programme, se posant comme des monuments comme les palaces de la belle époque. Les
projets n’hésitent pas au contraire à fragmenter le programme, les bâtiments se réfèrent plus
au type « Jumbo-chalet » qu’aux grands palaces. Avec un seul type de bâtiment qu’il s’agisse
d’hôtels ou de résidences secondaires, il ne devrait donc pas y avoir une différence
fondamentale à ce niveau là, ce qui, soit dit en passant, n’est pas forcément une bonne chose !
Figure 3: Projet de complexe hôtelier et appartements conçus dans
le cadre du mégaprojet d'Andermatt par Matteo Thun & Partners
Si peu de chose devraient changer du point de vue de l’intégration urbaine, le passage de
la résidence secondaire à l’hôtellerie devrait cependant avoir un effet positif en réduisant
l’étalement urbain. On peut relever sur ce point précis l’étonnante différence entre l’étendue
urbaine des grandes stations suisses et autrichiennes. La comparaison entre deux photos
satellites à la même échelle, entre Sölden dans le Tyrol autrichien et Verbier en Valais, deux
21
stations ayant une population à l’année comparable (environ 3'000 habitants), suffit à se
rendre compte de la taille disproportionnée atteinte par les grandes stations suisses.
Figure 4: Comparaison Sölden (g.) - Verbier (dr.)
Sur le point des finances publiques, le passage des résidences secondaires à l’hôtellerie ne
devrait pas avoir d’impact négatif. L’effet pourrait même être bénéfique : les retombées liées
aux taxes de séjour pourraient augmenter. Considérons par exemple la commune de
Rougemont (qui fait partie de la station de Gstaad), qui taxe entre 2.50.- et 5.- la nuitée dans
un hôtel (taxe de séjour)10. A raison de 300 nuitées par lit et par an, cela donne une base
d’environ 1000.- par lit hôtelier et par an. La taxe résidence secondaire est quant à elle fixée à
0.15% de la valeur foncière de l’immeuble, indépendamment du nombre de nuits durant
lesquelles le logement est occupé. Pour un immeuble de 1 million de francs, cette taxe est
donc de 1500.- par an. Au-delà de 1.5 personnes par résidence, la commune est donc gagnante
avec les hôtels.
En intégrant la problématique de la gestion territoriale, domaine également à la charge des
communes, en lien direct avec les charges d’infrastructures notamment, le bénéfice apparaît
plus flagrant : Un hôtel de 20 lits n’occupe pas plus de place que deux résidences secondaires.
Le premier rapporterait, avec le calcul précédent, quelque 20'000 francs en taxe de séjour
alors que les résidences secondaires ne rapporteraient sur la même surface que 3'000 francs.
Que l’on parle d’hôtels ou de résidences secondaires, les régions alpines apparaissent au
travers des débats récents comme des zones dépassées et aveuglées par les projets d’une
industrie mondialisée du tourisme. La gouvernance locale, la gestion territoriale de certaines
communes semble remise en question. Mais au-delà du tourisme, qui focalise toute
l’attention, on a tendance à oublier que la plupart de ces régions, avec le soutien d’ailleurs des
cantons ou de la confédération, continuent de faire vivre des traditions artisanales et agricoles
ainsi que parfois un peu d’industrie, dont l’impact spatial et sur la vie locale est bien plus
marquant que ce qui transparait dans les statistiques économiques. A titre d’exemple, les trois
10
Règlement sur la taxe communale de séjour et la taxe communale sur les résidences secondaires de la
commune de Rougemont, consulté sur www.communal.ch
22
communes du Pays-d’Enhaut cumulent une surface agricole de plus de 8'300 11 hectares, soit
45% de la surface totale de la région, et cela sans compter encore les quelque 6'500 hectares
de forêt qui alimentent les scieries locales. On se rend ainsi compte de l’impact spatial
considérable de l’agriculture sur le paysage alpin. Pour ce qui est de l’économie, on peut
relever que les secteurs primaires et secondaires représentent une part de plus de 35% des
emplois (respectivement 15% et 20%) à Château-d’Oex, contre 16% (resp. 2% et 14%) dans
le district de Lausanne et 26% (resp. 2% et 24%) dans le district de l’ouest lausannois, où l’on
retrouve la plupart des industries de l’agglomération.
Château-d'Oex
Lausanne
Ouest lausannois
Primaire
Secondaire
Tertiaire
Figure 5: Importance des secteurs économiques dans l’emploi en montagne et en ville
Le secteur primaire alpin apparaît donc encore bien vivant et bénéficie d’une opinion
plutôt favorable ; les produits de montagne sont avant tout des produits agricoles, au bénéfice
pour certains d’AOC, et sont généralement perçus comme des produits artisanaux
traditionnels de haute qualité. Leur production dépend des zones cultivables qui, compte tenu
des lois sur la protection des forêts et la progression des zones à bâtir ne devraient cependant
plus croitre davantage et devraient même décliner plus ou moins lentement. Si on table sur
une augmentation générale de la population alpine, la part du secteur primaire, sauf dans le
cas improbable d’une augmentation subite de la productivité du terrain agricole ou le
développement d’industries minières (type gaz de schiste par exemple), devrait donc
décroître.
Le secondaire emploie quant à lui une part de la population comparable à ce que l’on
retrouve dans les villes. Le terme « secteur secondaire », systématiquement utilisé dans les
statistiques économiques étant plutôt vague, englobant autant le bâtiment que par exemple
l’industrie des machines ou alimentaire, on peut cependant imaginer que le secteur secondaire
alpin est moins diversifié que celui des villes et en particulier trop centré sur la construction
immobilière, ce qui le met en péril à relativement court terme.
On peut faire le même commentaire pour le secteur tertiaire, plus restreint en montagne
mais surtout moins diversifié : alors qu’en ville, il regroupe les services liés à l’hôtellerierestauration, au commerce, à la finance, à l’informatique, à l’enseignement, à la recherche,
etc. il est bien plus centré sur l’hôtellerie-restauration et sur le commerce dans les stations. On
peut le constater sur la carte suivante, produite par le CEAT, qui met en évidence la
surreprésentation systématique du secteur hôtelier dans les stations par rapport aux villes.
11
Chiffres tirés des rapports communaux du SCRIS, OFS, recensement fédéral de la population, 2000.
23
Figure 6: Hôtellerie et restauration en suisse (2008)
Il est difficile de dire si, au-delà des taxes de séjour, le tourisme hôtelier rapporte plus ou
moins aux commerces locaux que les résidents secondaires et par extension si le passage de
l’un à l’autre sera favorable ou non aux populations alpines. De même, impossible de savoir si
l’emploi qui risque d’être perdu dans la construction pourra être compensé par une croissance
du secteur touristique. Faire des prédictions dans ces domaines n’est pas le sujet de ce travail.
Il est juste intéressant ici de relever que le développement des stations alpines a mis en
lumière des problèmes quant à leur intégration dans le territoire et les place aujourd’hui face
au défi de se réinventer dans une optique plus durable, avec une économie basée sur autre
chose qu’une bulle de spéculation immobilière aux effets désastreux sur le territoire et le
paysage. La lutte contre l’envahissement des résidences secondaires ne signifie par
automatiquement la fin des stations alpines ; en même temps qu’elle porte un coup dur au
schéma de développement « standard » des plus grandes stations suisses, elle ouvre la voie à
d’autres alternatives.
On peut aussi relever que les scénarios présentés jusqu’ici sont relativement classiques
dans la mesure où ils supposent une évolution qui tendrait vers l’hégémonie du secteur
touristique dans l’économie des stations. Il est bon de rappeler ici que si le tourisme est
aujourd’hui au centre de l’économie alpine, cela n’a pas toujours été le cas, et il pourrait être
intéressant de se s’interroger si le développement d’autres domaines, en complément, ne serait
pas envisageable. En formulant différemment ; tenant compte de l’évolution mondiale de
l’économie, avec une concurrence toujours plus importante alimentant un besoin constant
d’innovation, qui se traduit sur le territoire, comme le montre notamment l’économiste Saskia
Sassen12, par l’émergence de réseaux globaux de métropoles spécialisées dans un ou quelques
domaines précis, est-il réaliste de favoriser un développement économique varié des stations,
ou sont-elles condamnées à devenir un support exclusif de l’industrie touristique ?
12
The City of flows, pp.39-47
24
Sans approfondir le sujet, au vu de tout ce qui précède, on pourrait penser que le processus
de mondialisation encourage les régions à tendre vers une mono fonction. Il faudrait en fait
plutôt parler de hiérarchie des fonctions. Les multinationales, attirées dans une métropole par
des conditions favorables au développement de leur secteur d’activité spécifique sont au
sommet de cette hiérarchie mais ne constituent pas toute l’économie pour autant. Elles jouent
un rôle d’employeur certes, mais aussi de catalyseur pour l’économie locale : par leur besoins
toujours plus importants et diversifiés, elles dopent l’innovation, ce qui localement favorise la
création et le développement de petites entreprises sous-traitantes qui, bien plus encore que
les seules multinationales, sont des acteurs indispensables de l’emploi. Loin d’être
d’immenses entités monofonctionnelles, les métropoles sont donc très diversifiées bien que
dominées par un certain nombre de secteurs économiques privilégiés.
Autre élément, qui permet de faire le lien entre l’échelle mondiale et le problème des
régions alpines qui nous intéresse, l’évolution de la mobilité.
Plus que l’évolution des transports publics, qui concerne avant tout les principaux axes
ferroviaires et routiers entre les grandes villes, ce sont les nouvelles technologies de
télécommunications qui pourraient avoir un impact sur l’économie en montagne. Le
numérique ouvre un espace mondialisé accessible des régions les plus reculées pour autant
qu’elles disposent d’une connexion, ce qui ne pose pas de gros problèmes en Suisse. Les
limites entre l’espace de travail ou de l’espace privé ne coïncident plus avec les limites
physiques des bâtiments, places publiques et agglomérations. L’un des exemples les plus cités
comme représentatif de ce changement est le développement du télétravail.
Certains auteurs parlent de « villes augmentées »13. Peu à peu le rôle de l’espace physique
dans le fonctionnement de l’économie s’estompe. Conception et production sont déjà
dissociées géographiquement depuis longtemps mais l’avènement de l’ère informatique fait
en plus que récemment, un nombre toujours plus grand de produits se dématérialisent. Dans
un tel contexte, ce ne sont plus les qualités liées à l’accessibilité géographique qui garantissent
l’attractivité des villes mais plutôt leurs qualités intrinsèques telles que le rapport à l’altérité,
le nombre et la qualité des lieux de loisirs, des espaces publics, des commerces, etc.
Si les régions de montagne ne peuvent pas rivaliser avec les grands centres urbains sur des
points comme la diversité des rapports sociaux, l’anonymat ou encore le nombre de
commerces, elles pourraient en revanche compter sur d’autres qualités qui ont tendance à faire
défaut dans les villes ; les grands espaces « naturels » (non bâtis), le calme, la convivialité
notamment, tout en offrant une palette d’activités n’ayant pas grand-chose à envier à celle des
villes pour ce qui est de la diversité. Aucun des deux cadres n’est meilleur que l’autre ; il ne
s’agit pas ici d’attirer des populations urbaines dans les montagnes mais de continuer à offrir
un cadre de vie alternatif à une population sensible à ces qualités.
Il faut insister ici sur le fait que lorsqu’on se place dans cette optique d’évolution, c’est en
préservant et en valorisant leurs qualités propres et non pas en cherchant à imiter les villes ou
en se transformant en parcs à thème que les régions de montagne parviendront à se
développer.
3.6.3 Emergence d’une société alpine de décroissance ?
Avant de clore cette série de chapitres axés sur l’évolution économique des régions
alpines et des impacts de ces économies sur le domaine bâti, j’aimerais faire remarquer que
les phénomènes et autres scénarios dont nous avons parlé jusqu’à présent ont tous un point
commun : ils supposent une croissance économique. Or la croissance, justement, est en ce
13
Revue Urbanisme, N° 376, 2011
25
moment même au cœur des préoccupations du monde, tout du moins du monde occidental. La
raison pour laquelle j’introduis ici cette problématique tient au fait qu’elle est susceptible à
mon avis d’être décisive autant pour l’avenir des régions de montagne que pour celui des
technologies et techniques « vertes » et même pour l’architecture et l’urbanisme occidental.
Depuis l’éclatement de la bulle de spéculation immobilière aux Etats-Unis en 2007, le
monde occidental vit selon les termes relayés par la presse « la pire crise qu’elle ait connu
depuis le Krach de 1929 ». Depuis, les politiques n’ont de cesse de mettre en ouvre des
« plans de relance » qui passent en Europe par des « cures d’austérité » de plus en plus
drastiques imposées aux « mauvais élèves de l’union » qui néanmoins (peut-être également de
ce fait !) continuent de s’enfoncer dramatiquement dans la récession. Le comble, c’est que la
crise guette désormais de plus en plus les pays se targuant d’avoir la meilleure économie ou
tout du moins « la plus puissante ».
On en arrive au point où il est légitime de se demander qu’est-ce que l’on tente de sauver
à tout prix ? La croissance !? Pourquoi ? Pour maintenir l’emploi, et donc le pouvoir d’achat,
et donc la consommation, et donc la croissance ! Eh oui, au final, cela revient à sauver la
croissance pour la croissance, simplement parce-que l’économie capitaliste en est totalement
dépendante. L’accumulation de capital à la base du système en est indissociable. Dès lors que
ce fait est accepté, (il l’est d’ailleurs à l’unanimité ; tant par les personnes en faveur du
capitalisme que par celles qui s’y opposent), deux questions fondamentales se posent.
Premièrement, la croissance pourra-t-elle se poursuivre indéfiniment ? Deuxièmement, la
croissance est-elle indispensable à la vie ou même au bien-être de l’être humain ?
A la première question, une réponse intéressante et surtout d’une logique imparable est
donnée par le mathématicien et économiste Nicholas Georgescu-Roegen. Son raisonnement,
très simple, se base sur les lois de la thermodynamique : conservation de l’énergie et
augmentation systématique de l’entropie lors de tout processus (assimilable en quelque sorte à
une dissipation de l’énergie, d’une forme concentrée utilisable vers une forme diffuse non
exploitable). Le principe fondamental de la matière de Lavoisier : « Rien ne se perd ni ne se
crée, tout se transforme » est également utile.
La thèse de Georgescu-Roegen s’appuie sur le fait que le système économique est
assimilable à un processus thermodynamique. L’homme n’a jamais été capable de créer de la
matière ex nihilo ou à partir d’énergie pure ni même d’ailleurs de transformer un élément
chimique pur (par exemple du fer) en un autre, exception faite des matériaux radioactifs. De
ce fait, la seule chose qu’il soit en mesure de faire, c’est de manipuler des composés
chimiques, manipulations bien sûr soumises aux lois de la thermodynamique. Le processus
économique est ainsi réduit à une gigantesque et complexe machine à transformer les
ressources qu’elle doit puiser dans son environnement.
L’ensemble des ressources accessibles à l’homme se distinguent en deux catégories ; le
« stock », qui regroupe l’ensemble de la matière contenu dans l’atmosphère et l’écorce
terrestre (à une profondeur accessible à l’homme) et le « flux », essentiellement énergétique,
qui provient du rayonnement solaire et des entrailles de la terre. Le stock contient une quantité
finie de matière que l’on peut raisonnablement considérer comme constant, en dépit de
l’apport météorique. L’énergie qu’il contient est également constante mais pas son entropie,
qui globalement augmente. Le flux quant à lui peut être considéré comme un apport
énergétique constant et éternel (il ne cessera pas avant la mort du soleil).
Pour faire fonctionner sa machine économique, l’homme doit se procurer à la fois de
l’énergie et de la matière. La première peut se puiser à la fois dans le stock et dans le flux.
26
Utiliser le second aurait l’avantage de permettre une production théoriquement presque
éternelle, mais force est de constater que depuis la révolution industrielle, jusqu’à présent et
vraisemblablement pour quelques décennies encore, le stock a très largement été privilégié.
Le constat d’épuisement des ressources fossiles et des matériaux fissiles à certes été dressé il
y a quelques décennies déjà, mais les énergies renouvelables ne représentent pourtant qu’une
part marginale de la production d’énergie dans la plupart des pays. Cela peut s’expliquer en
partie par « l’intensité énergétique », en d’autres termes « la puissance » requise par notre
société. Celle-ci est telle que le dispositif de captage du flux qu’il faudrait déployer pour la
fournir serait économiquement et peut être même matériellement irréaliste. Surtout tant qu’on
peut compter sur l’alternative beaucoup plus rentable d’utiliser le stock.
Pour se procurer les matériaux indispensables à ses produits, l’homme puise bien entendu
dans la seule source à sa disposition ; le stock, fini, de l’écorce terrestre. La matière passant à
travers le système subit des transformations avant d’être rejetée sous forme de déchets.
Lorsqu’ils ne sont pas recyclés, ce qui est le cas pour une part dramatiquement élevée d’entre
eux, les matériaux contenus dans ces déchets sont irrémédiablement perdus. Certes ils n’ont
pas disparu mais ils sont dispersés au point que les ré-extraire prendrait un temps et une
énergie considérable dont nous ne disposons pas et ne disposerons probablement jamais.
A titre d’exemple, en Suisse, pays pourtant à la pointe en matière de recyclage, « seul » un
peu plus de 80% du fer blanc et 90% des boites en aluminium sont recyclées14. Ces
proportions seraient sans doute moins flatteuses encore si la statistique prenait en compte la
totalité de fer ou d’aluminium présent dans tous les biens de consommation qui en
contiennent.
On remarque immédiatement la contradiction entre ces chiffres et une croissance
éternelle ; la croissance, tout du moins la croissance basée sur la production de biens
matériels, ne pourra pas en effet se prolonger plus longtemps que le stock de ressources
naturelles ne sera en mesure de combler la « perte » de matière du système. Passé ce délai, la
production devra inévitablement décroître proportionnellement aux pertes matérielles du
système ou devra substituer le matériau faisant défaut par un autre encore disponible et ainsi
de suite.
Certes, on me dira, 90% de recyclage, ça ne semble pas si mal après tout. Et puis durer
éternellement, c’est totalement utopique, essayons déjà d’alimenter durablement le système.
Mais qu’entend-t-on par durable au juste ? Calculons… Après un cycle de vie du produit, si
l’on ne puisait pas davantage dans le stock naturel pour remplacer la part de ses composants
qui ne sont pas recyclés, la quantité du matériau x diminue de (1 − 𝑅)𝑥 où R est le taux de
recyclage. Reste donc le solde [1 – 1 − 𝑅 ]𝑥. Par extension, après n cycles de vie, il restera
[1 − 1 − 𝑅 ]𝑛 𝑥. Ainsi, en prenant un taux de recyclage de 90%, la quantité du matériau x
aura diminué de 65% en 10 cycles et de presque 99% au bout de 40 cycles.
On peut dès lors sérieusement commencer à douter de la durabilité effective de ce
système, sachant notamment que dans le cas d’une boîte en alu, le cycle de vie ne doit pas
excéder l’année et que pour bien d’autres métaux comme le cuivre, le plomb ou encore le
baryum, qui entrent dans la composition des appareils électroniques, la durée d’un cycle de
vie n’excède pas 3 à 4 ans et tend à diminuer pour que l’industrie puisse poursuivre sa
croissance (obsolescence programmée). Faut-il un recyclage plus efficace ? Des cycles de vie
prolongés ? Bien sûr, mais le fait est que même avec un taux de recyclage de 99%, (ce qui
compte tenu de l’usure des pièces par frottement, inévitable dans un système mécanique, est
déjà un très bon taux de recyclage), l’échéance ne serait reportée au mieux que de 400 cycles
14
Office fédéral de la statistique, 2010
27
par rapport à un taux de recyclage de 90%. C’est déjà pas mal, mais encore faut-il tenir
compte de l’énergie qui sera nécessaire à un tel recyclage. Compter sur les ressources fossiles
serait illusoire. A long terme, (plus d’une centaine d’années), seules les énergies
renouvelables, donc l’exploitation du fameux « flux » sera envisageable. On en arrive au
schéma suivant :
Figure 7: Schéma d'un système économique en décroissance (no input)
Ce qui précède permet de répondre à la première question : La croissance pourra-t-elle se
poursuivre indéfiniment ? Il est clair que non. Tout du moins si elle ne parvient pas à se
dématérialiser très largement (éventualité envisagée aujourd’hui mais que Georgescu-Roegen
pouvait difficilement prévoir en 1979). L’idée d’une économie principalement immatérielle
fondée sur l’échange de biens virtuels, de savoirs et de culture est plutôt séduisante, mais audelà des problèmes d’alimentation en énergie qu’elle pose, elle laisse en suspens plusieurs
questions, entre-autre celles de la production des supports électroniques, du transport, de la
construction et de la production de nourriture. Par ailleurs, des études ont déjà montré que si
l’économie virtuelle a bel et bien explosé ces 20 dernières années, elle ne s’est pas pour autant
développée aux dépens de l’économie des biens matériels, mais plutôt en complément :
l’activité industrielle a continué de croître de 17% en Europe et de 35% aux Etats-Unis entre
1996 et 200615. Il faudrait en plus tenir compte de la production délocalisée et non disparue.
La société ne pourra entièrement se dématérialiser et c’est précisément ce qui rend la
logique capitaliste de croissance maximale incompatible avec la durabilité ; dès que les
ressources naturelles seront épuisées, toute production d’un objet utilisant ces ressources se
fera aux dépens d’un autre, ce qui est caractéristique d’un système stable. Etant donné
l’imperfection du recyclage, il sera même en décroissance plus ou moins marquée. Pour être
viable le plus longtemps possible, la production de biens matériels devra donc se limiter aux
besoins de la société et non pas chercher à augmenter ces besoins pour continuer de croître.
C’est précisément sur ce point ; l’autolimitation, que la pensée décroissante se fonde. Voilà
qui permet de faire le lien avec la seconde question : la croissance est-elle indispensable au
bien-être de l’homme ?
15
Latouche, p.47
28
Autolimiter ses besoins, cela signifie avoir conscience qu’ils ne peuvent pas être sans
limites. C’est chercher son bonheur ailleurs que dans l’accumulation de produits de
consommation. Dès lors que ce seul point est remis en question, beaucoup de choses le sont ;
en particulier la notion de travail. Déjà au XIXe siècle, le philosophe Stuart Mill s’interrogeait
sur le fait que le gain de productivité lié à l’évolution de la technologie de production soit
systématiquement utilisé pour produire plus et non pour travailler moins. Cette remarque est
fondamentale pour comprendre la divergence entre le chemin qu’a suivi la société occidentale
depuis la fin du XVIIIe siècle et celui que proposent les partisans de la décroissance.
Dans le schéma classique, la croissance est par définition une croissance de la production.
Depuis le temps que cette idée domine le monde, cette notion de croissance matérielle est
devenue indissociable de celle du bonheur et c’est précisément ce qui permet au système de
fonctionner ; si la production était constante, le progrès technologique augmentant la
productivité ferait constamment baisser le niveau d’emploi. Il faut donc une croissance
matérielle permanente pour éviter le chômage de masse. Or on a déjà parlé de son
incompatibilité à long terme avec la finitude des ressources.
Le modèle alternatif consiste à utiliser le progrès technologique pour faire diminuer le
temps de travail. La croissance n’est donc plus celle de la production mais celle du temps
libre. En théorie, le temps de travail de chaque individu peut même décroitre jusqu’à
permettre le plein emploi. La seule chose qui s’y oppose, c’est le besoin pour chacun de
disposer d’une part suffisante de ressources pour vivre et atteindre un certain niveau de bienêtre. Toute la difficulté est de définir quelle quantité de ressources est nécessaires à ce bienêtre. On se rend bien compte qu’avec le style de vie occidental actuel, ce que gagne la
majorité de la population lui suffit juste à atteindre un niveau de vie décent. Il n’apparaît
même pas envisageable d’attaquer le travail.
On constate pourtant que des peuples africains (Bochimans) ou sud américains (Jivaros),
en gagnant 500 à 1000 fois moins sont tout de même capables de survivre sans aucune aide
extérieure. Mieux ; le travail qu’ils doivent fournir pour survivre n’excède pas 4 heures par
jour 16. La différence ? Ils produisent « en interne » pratiquement tout ce dont ils ont besoin ;
nourriture, logement, équipements divers, soins, etc. Bien sûr, leurs abris ne permettraient pas
de survivre sous nos latitudes, leur espérance de vie est basse et ils ne disposent pas de tout
l’attirail technologique dont nous disposons pour nos loisirs, mais sans pour autant retourner à
un mode de vie aussi « primitif », l’économie occidentale devrait prendre exemple sur
plusieurs caractéristiques de ces populations. On peut citer la notion de production de
proximité, la pratique généralisée de « loisirs non commerciaux », la capacité à restreindre sa
consommation de biens à ce qui est nécessaire, ou encore l’entraide entre les membres de la
communauté. Cela permettrait au final une gestion rationnelle des ressources, car en effet, si
on ne peut contester la rationalité économique de notre société, il en va tout autrement de la
rationalité matérielle.
Il me semble avoir maintenant introduit suffisamment d’éléments pour faire le lien avec la
thématique générale de ce travail.
Le lien avec la notion d’architecture bioclimatique saute aux yeux. Il s’agit de faire mieux
avec moins, de ne pas faire intervenir les questions d’économie énergétique ou encore de
coûts de construction seulement à la fin du projet. On évite ainsi de s’en remettre aux
technologies les plus avancées et à des quantités énormes de matériaux. Vue sous l’angle de la
décroissance, une bonne construction découle naturellement de son site, exploite au mieux ses
caractéristiques. Elle reste sobre, formellement autant que constructivement. Elle est économe
en énergie. En outre, elle utilise des matériaux et des types d’assemblages permettant un
16
Latouche, p.234
29
recyclage presque intégral. Elle répond aux besoins minimaux de l’habitant en prenant garde
que ces besoins ne soient pas comblés aux dépens de ceux des voisins. Par extension, elle
tente de favoriser les liens entre les membres d’un même village / quartier, de réintroduire les
notions d’entraide et de convivialité. Enfin, la bonne construction permet à l’habitant de
garder un rapport direct à la terre. Idéalement, elle lui permet de subvenir en partie à ses
besoins en nourriture et énergie.
Bien sûr, la plupart de ces caractéristiques vont à contre courant de toutes les tendances
actuelles quant au mode de vie : dépendance toujours accrue à la technologie, désir ou besoin
d’être toujours équipé du dernier cri, de se déplacer toujours plus loin, généralisation du tout
jetable, individualisation, diversification et versatilité des parcours de vie, amis toujours plus
nombreux mais de moins en moins proches17, etc. Je reste toutefois convaincu qu’un
architecte peut adopter une position critique envers ces phénomènes et encourager au travers
de ses projets une manière de vivre différente. Certes, les idées les plus radicales ne dépassent
généralement pas le stade de la planification, mais après tout, n’est-ce pas en essayant et
réessayant dans la même voie que l’on peut faire avancer, pas à pas, le progrès ?
Ce dernier point m’amène naturellement à conclure sur l’intérêt que pourraient bien avoir
les stratégies de décroissance pour l’avenir des régions de montagne.
Partons du principe que tôt ou tard, la logique économique qui domine aujourd’hui
presque toute la planète déclinera. Dès lors, l’une des questions qui se posent, c’est comment
s’opérera le changement. A une révolution brutale, je préfère l’idée d’une dislocation
progressive de la machine. Imaginons… Face à des crises toujours plus longues, fortes et
fréquentes, la récession deviendra vite la norme au point que le dilemme ne sera plus
croissance versus décroissance mais récession versus décroissance. Le mythe du bonheur dans
l’opulence matérielle ne s’effondrera pas pour autant d’un coup ; comme l’histoire l’a montré
à de nombreuses reprises, lorsqu’un système arrive à son terme, il se replie sur lui-même,
abandonne progressivement les territoires qu’il n’a plus moyen de gérer, ses périphéries,
concentre tous ses efforts sur ses centres vitaux ; ses métropoles, qui à leur tour, incapables de
s’auto alimenter et éprouvant de plus en plus de difficultés pour importer les ressources
nécessaires à leur survie, commenceront inévitablement à décliner, abandonnant
progressivement le superflu pour conserver l’essentiel et redécouvrant les vertus de la sobriété
et les avantages d’une économie de proximité.
Suivant cette logique, les régions périphériques, parmi lesquelles les régions de montagne,
seront donc les premières à voir leur économie s’effondrer. Une fois brisé le lien qui les rend
aujourd’hui totalement dépendantes des métropoles, dont elles constituent une extension
dédiée aux loisirs ou à la production de matières premières, restera-t-il une raison pour que
des personnes continuent d’y vivre ? Pour ceux qui ne parviendront pas à trouver leur bienêtre ailleurs que dans toujours plus de consommation, probablement pas. Pour ceux qui se
contenteront de bâtiments simples et économes pour loger, de vastes espaces libres et de
paysages ruraux pour pratiquer leurs loisirs ou encore de nourriture et de biens simples
produits localement, en revanche, ces régions pourront encore offrir un cadre de vie idéal.
Voilà pourquoi certains villages alpins ayant maintenu une agriculture et un artisanat local
se révèlent à mon avis d’excellents laboratoires pour y expérimenter une architecture conçue
autour de la gestion durable des ressources, osant aborder les questions poserait le passage à
une société de décroissance. Il ne s’agit pas de conduire à la rupture mais de s’y préparer.
17
Kaufmann, p.74
30
4. Construction alpine
Au cours de sa longue histoire, l’architecture s’est imposée comme un support culturel.
Qu’elle se rapporte à une culture nationale, régionale ou encore à un mouvement artistique,
elle véhicule des idées quant à une manière de vivre et de construire. Au gré des innovations
techniques et des influences étrangères, l’architecture évolue, s’hybride. Une différenciation
des types architecturaux apparait entre les bâtiments les plus récents et les anciennes
constructions encore entretenues. Dans les régions alpines, surtout dans celles historiquement
peuplées ayant connu un développement touristique précoce, ces phénomènes sont
particulièrement visibles.
Géographiquement isolées, les régions alpines peuplées de longue date ont dû composer à
l’origine avec des ressources locales, ce qui dans l’architecture à donné naissance à des
typologies très caractéristiques. Les effets de l’isolation ne se résument pas à une dichotomie
montagne – ville ; ils concernent aussi les régions alpines entre elles. Il n’est dès lors pas
surprenant de constater une différenciation architecturale et urbaine entre ces différentes
régions. Cela se lit avant tout dans l’architecture vernaculaire puisqu’avec l’arrivée du
tourisme, les techniques de construction des villes se sont rapidement imposées presque
partout pour permettre le confort moderne. Les nouveaux bâtiments sont en général le résultat
d’une hybridation de la villa périurbaine avec les constructions locales, lorsqu’ils ne sont pas
simplement une transposition directe d’immeubles urbains à la montagne ou des pastiches de
constructions vernaculaires.
Des différences, liées entre autre à l’orientation touristique (tourisme de masse ou
tourisme sélectif), subsistent cependant même au niveau des constructions récentes.
Quelques grandes familles architecturales seront décrites succinctement un peu plus loin,
après l’introduction de thèmes plus généraux de la construction en montagne.
4.1 La densité dans les régions rurales
La notion de densité est complexe. Historiquement liée à l’urbain, elle n’a cependant pas
répondu aux mêmes critères d’appréciation pendant toutes les périodes de l’histoire. A une
densité liée à une nécessité défensive, qui caractérise les villes du Moyen-âge, a succédé une
densité liée à des préoccupations sur l’esthétique des espaces publics, fixée par les gabarits
des bâtiments. Au cours du XXe siècle, elle est à son tour remplacée par une densité cette
fois-ci liée d’avantage à des préoccupations hygiénistes ou économiques, produite par les
coefficients d’occupation (COS) et d’utilisation (CUS) du sol. Ces derniers, jugés trop
abstraits, sont depuis une bonne vingtaine d’année à leur tour remis en question, au profit
d’une approche basée sur l’énonciation de principes concrets reflétant une vision claire quant
à l’image que l’on souhaite donner à un territoire18.
La densité va bien au-delà des simples coefficients arithmétiques qui fixent le rapport
plein vide. Elle est une qualité sensible de l’environnement qui varie considérablement selon
les contextes. Parmi les exemples fréquemment cités, on retrouve la comparaison entre les
grandes cités de banlieue françaises et les îlots haussmanniens du centre de Paris. La densité
des premières est perçue très négativement alors même que leur COS et même leur CUS sont
généralement inférieurs à ceux des seconds, qui bénéficient eux d’une image positive.
18
Amphoux, p.84
31
Lorsque la densité bâtie est accompagnée par une densité des activités et des flux de
passants, elle est généralement beaucoup mieux acceptée que lorsque seule la densité bâtie est
visible, d’où l’importance du concept de densité-mixité.
La densité donne lieu à des architectures et des espaces urbains très différents selon les
époques ou les régions bien sûr mais aussi selon le type d’affectation de zone. En plus des
habituels coefficients d’occupation et d’utilisation du sol, un certain nombre de règles,
certaines générales et d’autres propres à chaque type de zone sont édictées par le règlement
communal, chargé de sauvegarder les spécificités architecturales du lieu. Ces règlements sont
plus ou moins contraignants selon les communes, on y retrouve des contraintes de gabarit
(nombre de niveaux, hauteur, profondeur maximale, forme de toit), des contraintes de
positionnement (alignement de façades, ordre contigu ou non, distance aux limites de
parcelle) ou encore des contraintes de matérialité (façade en bois avec socle en pierre ou béton
par exemple). Contrairement aux seuls coefficients de densité, ces règlements reflètent par les
principes qu’ils énoncent une volonté concrète de donner un visage, une atmosphère à une
zone bâtie, ce qui s’inscrit mieux dans la logique de considérer le territoire urbain comme un
biotope ayant d’autres qualités que la seule densité. En contrepartie, ils ont tendance à limiter
les possibilités d’innovation et d’évolution du bâti sur le territoire.
Pour produire de la densité au sens le plus basique, il suffit de fixer le nombre d’étage et
les distances minimales à respecter entre les bâtiments. Les deux paramètres sont liés par le
fait que plus les bâtiments sont hauts, plus ils nécessitent d’être espacés, pour que leur ombre
portée ne nuise pas au voisinage. Tant que ce principe, cher aux architectes hygiénistes du
début du XXe siècle n’est pas remis en question, la densité d’un territoire a donc une limite
que l’augmentation du nombre d’étages ne parviendra pas à dépasser. De même, la
construction de bâtiments hauts ne peut pas non plus se justifier par le besoin de libérer des
surfaces de terrain pour les loisirs ou la végétation puisque, comme le montre notamment
Karin Lischner19 ; le gain de surface de terrain libre est considérable lorsque les bâtiments
passent de 1 à 3 étages, mais au-delà de 4 étages, la surface gagnée au sol est minime (ce qui
est arithmétiquement logique : sur une parcelle totalement bâtie sur 1 niveau, le passage à 2
étages produit un gain au sol de 50% alors qu’il n’est plus que de 5% lorsqu’on passe de 4 à 5
étages). En résumé, construire des bâtiments hauts n’est pas la seule manière de densifier un
territoire. Le choix du gabarit doit reposer avant tout sur la cohérence avec le contexte.
Au niveau des distances entre les bâtiments dans les agglomérations alpines, on peut
relever une différence marquée entre les « zones de village » et les « zones de chalets » qui
constituent à elles-deux l’essentiel du territoire urbanisé.
Dans les premières, qui englobent en général le noyau historique et certains quartiers
bordant les axes de transport majeurs (grand-rue par exemple), le règlement cherche avant
tout à préserver voire rendre plus lisible les places, rues et autres espaces publics. Pour cela, il
définit les alignements de façade, autorise généralement et souvent favorise l’ordre contigu,
permettant au passage le regroupement sur un espace restreint des commerces et des
infrastructures publiques. Ceux-ci bénéficient d’une accessibilité optimale et contribuent en
retour à définir les espaces publics qui retiennent l’essentiel des visiteurs. La référence est ici
clairement urbaine : la définition de l’espace public prime sur l’unité du style architectural des
bâtiments, ce sont leur agencement et leurs gabarits qui jouent le plus grand rôle. Il n’est de ce
fait pas surprenant que l’on retrouve plus de variation dans l’architecture des bâtiments des
centres villageois que dans les zones pavillonnaires.
19
Demain, l’habitat individuel groupé, voir bibliographie
32
Les zones de chalets se caractérisent quant à elles par l’interdiction de construire en ordre
contigu. Le règlement fixe une distance minimale entre les bâtiments ainsi que leur forme et
matérialité. L’essentiel dans ces zones est de préserver une unité formelle du bâti,
indépendamment des espaces publics, qui sont souvent totalement absents des zones de
chalets. La référence est ici plus proche de l’habitat dispersé qui caractérisaient et
caractérisent encore en partie les domaines agricoles dans les périphéries villageoises.
Figure 8: Centre villageois et habitat dispersé (Château-d’Oex)
Dans les villages alpins comme dans les villes occidentales en général, la densité ne peut
pas tout justifier ; elle n’est pas un but en elle-même mais un moyen de parvenir à d’autres
objectifs, en particulier à limiter l’étalement urbain et la perte de terrains productifs ou
naturels qui l’accompagne. Les arguments écologiques et paysagers sont donc à la base des
processus de densification. Ces arguments restent valables encore aujourd’hui mais ne sont
plus suffisants ; il faut prendre garde de ne pas faire de la densité pour le seul bénéfice du
territoire externe à la zone densifiée. Le risque, si l’on ne cherche pas à tirer parti des qualités
intrinsèques à la densité est qu’on assiste à une densification « par défaut », sans qualités
propres, de zones définies en négatif par rapport aux zones protégées20.
En Suisse, les zones à bâtir dans les villages alpins sont, comme dans toutes les
agglomérations du pays, limitées par les directives sur l’aménagement du territoire qui
accompagnent le plan directeur cantonal. L’application concrète de ces règles est à la charge
des communes, contraintes d’adapter leurs plans d’affectation aux directives cantonales.
Dans le canon de Vaud, cas qui nous intéressera tout particulièrement dans ce travail, le
dimensionnement des zones à bâtir est régulé par la « croissance démographique
programmée » des communes sur 15 ans. En d’autres termes, la surface totale des zones à
bâtir d’une commune doit être adaptée pour répondre aux besoins en nouvelles constructions
que nécessiterait sa croissance démographique. Afin d’éviter les abus (croissance estimée à
+60% en 15 ans par exemple), cette croissance est limitée au rythme cantonal des 15 ans
précédent le plan directeur, soit 15% entre 2008 et 202321. Une exception notable est à
relever : cette limitation concerne uniquement les zones à bâtir situées hors centre. La
croissance dans le centre n’est pas limitée par le plan directeur. On remarque ici une politique
clairement orientée vers un objectif de densification des agglomérations et de réduction de
l’étalement urbain, d’autant plus qu’un assouplissement de la limite des 15% est toléré
lorsque cela est justifié par la mise en valeur de nœuds de mobilité douce ou de nouveaux
équipements publics. On pourrait voir une opportunité de « tricher » en sur-dimensionnant le
centre, mais là encore, la définition est régulée par les critères d’accessibilité (maximum 10
20
21
Amphoux, p.44
Application du plan directeur cantonal, méthode pour délimiter le périmètre des centres, Etat de Vaud, 2008
33
minutes à pied d’un arrêt de transport public) et d’activités (présence de commerces et
équipements publics).
Plus encore que dans des régions urbanisées de longue date, les agglomérations de
montagne doivent gérer les conflits provoqués par les intérêts souvent antagonistes qu’ont
d’un côté les gestionnaires du territoire et de l’autre les habitants, dont une forte proportion de
résidents secondaires. Les premiers, dans l’optique de préserver le territoire agricole, le
paysage, de limiter la présence et les flux de véhicules dans les stations ou encore de définir
clairement des espaces publics, ont plutôt tendance à favoriser un certain degré de densité
alors que les seconds, très attachés aux acquis du XXe siècle qui garantissent à chacun un
dégagement visuel total et un degré élevé de privacité, d’isolement, préfèrent des espaces
verts de grande dimension et des infrastructures facilitant l’utilisation de la voiture (parkings
nombreux et vastes, routes larges et lisses). Autant de facteurs favorisant la dispersion du bâti
et une très faible densité.
Dans la plupart des cas, l’opposition entre ces deux manières de considérer le
développement alpin à donné lieu à un compromis semblant, malgré son succès, peu
satisfaisant du point de vue urbain ; les quartiers de Jumbo-chalets.
Figure 9: Le rôle de la densité dans les typologies du bâti
Outre les problèmes liés aux bâtiments mêmes, qui seront discutés un peu plus loin, les
quartiers de Jumbo-chalets posent la question de l’utilisation des espaces extérieurs. Ces
immeubles, pour offrir à tous leurs occupants un bon ensoleillement, un dégagement visuel
aussi large que possible et une ou plusieurs places de stationnement, sont en effet souvent très
distants les uns des autres, tout du moins lorsque la frénésie immobilière ne pousse pas les
promoteurs à exploiter le moindre mètre carré constructible. Or on peut malheureusement
presque toujours constater que ces espaces séparant les bâtiments sont de véritables déserts de
bitume et de gazon.
Tout d’abord, même si les parkings sont fréquemment enterrés, il n’est pas rare qu’une
partie (places visiteur par exemple) voire la totalité du stationnement dans certains de ces
quartiers soit extérieur. Etant donné la densité de population, cette surface allouée aux
véhicules (circulation + stationnement) n’est pas à négliger. Ensuite, si l’importance de la
surface des pelouses peut paraître séduisante, il faut tenir compte d’une différence majeure
avec les jardins des chalets individuels : ce sont des espaces collectifs et non privatifs. La
quasi absence de zones jardinées que l’on observe dans presque tous ces quartiers de jumbochalets pourrait révéler l’incapacité des résidents à s’approprier collectivement ces espaces. Il
semble bien que le plus souvent, seuls les résidents du rez-de-chaussée aménagent une petite
terrasse et un coin de plate-bande au pied des immeubles, à proximité immédiate de leur
appartement. Les habitants des étages quant à eux se contentent de leur(s) balcon(s).
34
Figure 10: un quartier de Jumbo-chalets à Château-d'Oex
A la fois trop collectifs pour que les résidents se les approprient et trop privatifs pour que
l’ensemble de la collectivité ne s’y engage, les espaces verts des quartiers de Jumbo-chalets
peinent à trouver une fonction au-delà de leur rôle purement hygiéniste. Ces quartiers
apparaissent ainsi comme de grandes zones mortes, très difficiles à intégrer dans le tissu
villageois. Ils se résument à la concentration d’une somme d’individus sur un territoire sans
qu’aucune vie collective n’émerge.
Avant de conclure ce chapitre, il faut encore parler de l’importance de la végétation dans
la perception de la densité. Les arbres, par leurs dimensions, font partie intégrante du jeu de
volumes de l’architecture, particulièrement dans un environnement bâti de faible densité, avec
des bâtiments dont les dimensions restent relativement modestes. La plupart des arbres
dépassent d’ailleurs les chalets en hauteur. L’étagement des villages dans la pente rend
d’autant plus évident l’impact de la végétation que l’ensemble des zones bâties peut être
observé du même point de vue.
Figure 11: Zone de chalets avec et sans végétation haute
35
La végétation est un complément de l’architecture à ne pas négliger ; elle peut servir de
structure à un territoire ; la classique haie de thuyas délimitant les propriétés dans les zones
villas, (pour le plus grand désespoir des paysagistes et écologistes) en est un exemple
frappant. Mais bien au-delà d’un simple rôle de barrière elle peut servir à régler avec finesse
les rapports de voisinage, à mettre en évidence des bâtiments, à filtrer la lumière, à générer
des jeux d’ombres ou encore à fournir des coins ombragés agréables en plein été, voire dans le
pire des cas, à camoufler des « horreurs ».
La végétation joue un rôle important dans la perception de la densité et « l’atmosphère »
d’un quartier, au point qu’on puisse parler de COS végétal. Certains architectes comme Bruno
Taut, l’un des concepteurs de l’Onkel Toms Siedlung à Berlin, l’ont bien compris et jouent
avec la végétation haute pour donner aux espaces extérieurs un sens, une identité qui diffère
radicalement des parkings et grandes pelouses « nues » auxquels on est davantage habitué
lorsque l’on visite une cité de logements collectifs. L’arborisation des grands espaces permet
en particulier de rompre la monotonie souvent critiquée des grands ensembles de logements
collectifs, et ceci avec des moyens financiers réduits.
Figure 12: Onkel Toms Siedlung à Berlin (Architecte : Bruno Taut)
L’un des problèmes que pose la végétation haute est lié à la cohérence paysagère. La
plupart des arbres ne sont pas en effet plantés dans le domaine public mais sur des parcelles
privées. Or même si les communes se réservent en général le droit d’intervenir sur la
plantation d’arbres, celle-ci n’est visiblement pas régulée d’une manière aussi stricte que la
construction de bâtiments ne l’est par les règlements d’aménagement du territoire, ce qui fait
qu’en pratique, chacun peut planter sur sa propriété plus ou moins ce que bon lui semble.
Même si le climat se charge de faire le tri des essences pouvant se développer, la disposition
anarchique des arbres rend très difficilement lisible les éventuelles structures végétales à
l’échelle territoriale, exception faite des plantations autour d’édifices emblématiques, des
massifs forestiers ou autres cordons boisés. Lorsque des plans de plantation sont établis (très
rarement), l’essentiel d’entre eux concerne l’échelle domestique.
36
Si l’on souhaitait donner une cohérence à la végétation à l’échelle du village, l’une des
solutions serait de donner davantage d’espace au domaine public, notamment aux rues qui
desservent les différents quartiers. Cela permettrait par exemple de donner un peu d’espace
pour des plantations alignées d’arbres qui pourraient à la fois ombrager les rues, établir un
espace de transition entre la rue et les habitation (et ainsi éviter les haies de thuyas) et
permettre de souligner une hiérarchie du réseau routier. Cela se ferait toutefois au dépens de
la surface « vendable » des parcelles et représenterait une charge d’entretient supplémentaire
pour les communes, qui n’ont donc pas vraiment d’intérêt à aller dans cette direction.
A une échelle de planification plus fine, il appartient aux architectes de proposer des
solutions pour les aménagements extérieurs des parcelles qui offre une cohérence avec le
paysage. Il ne serait pas surprenant que le foisonnement incohérent de végétation haute que
l’on observe dans de nombreux villages alpins soit une conséquence directe d’une sousplanification des espaces extérieurs ; comment en effet aménager des restes de pelouses
exigus, sombres, pentus qui subsistent entre les bâtiments posés au centre de leur parcelle sans
plus de considération pour le solde de terrain ? Les aménagements extérieurs ne devraient pas
être réduits au seul service de la valorisation des espaces intérieurs, il devraient aussi posséder
leurs qualités propres, ce qui pourrait sans doute plus facilement s’obtenir avec un minimum
de planification au départ du projet, sans pour autant avoir recours à un plan hyper directif ne
laissant aucune liberté d’aménagement au propriétaire.
Parmi les résultats qu’on peut tirer de ce chapitre, il est particulièrement intéressant de
relever que la densité n’est pas un paramètre nouveau dans la construction en montagne ; les
autorités ont très tôt pris conscience des avantages de la densité, notamment pour préserver le
domaine agricole et limiter les coûts liés aux infrastructures. Le problème n’est donc pas tant
le fait de densifier que la forme de densification à adopter.
A chaque contexte correspond une forme de densité adaptée, pas seulement dans l’absolu
au niveau des coefficients de surface bâtie mais aussi en terme d’architecture : dimensions,
proportions, unité, matérialité, etc. L’adoption presque systématique d’une typologie telle que
le Jumbo-chalet dès qu’il s’agit de densifier est largement critiquable sur ce point. D’un autre
côté, il ne s’agit pas non plus d’essayer systématiquement d’éradiquer cette typologie au
profit d’un tissu plus serré comme dans les centres villageois ou d’une quelconque forme
miracle qui résoudrait tous les problèmes. Il s’agit en fait simplement de se poser à chaque
fois la question de quelle serait la réponse architecturale la mieux adaptée, de ne pas
reproduire systématiquement des formes préétablies quel que soit le contexte. Les villages
alpins peuvent supporter un certain degré de diversité dans les formes bâties, c’est là un des
grands enseignements que l’on peut tirer de l’observation de leurs centres anciens.
Le traitement du sol, l’implantation du bâti dans le terrain, la structure des espaces
collectifs et de la végétation, sont des éléments centraux dont il faudrait tenir compte pour
faire coexister au mieux identité villageoise et densité.
4.2 Urbanisme des villages alpins
Lorsqu’on parle de villages de montagne, dont la population varie de quelques centaines à
un peu plus de 5'000 habitants à l’année pour les plus importants et dont l’essentiel du tissu
est composé de résidences individuelles, la planification urbaine doit s’appuyer sur un
ensemble de caractéristiques qui parfois diffèrent un peu de celles qui sont habituellement à la
base de la structure urbaine des grandes villes.
En particulier, les nœuds de transport publics ont une importance moindre : dans la
plupart des régions alpines, les transports publics sont utilisés le plus souvent pour des
37
déplacements exceptionnels vers l’extérieur de la région et très peu pour la mobilité
quotidienne. Ils restent cependant importants pour l’accessibilité des zones touristiques.
En réaction directe au fait que les transports publics s’avèrent peu structurants, la
proximité entre la résidence et le lieu de travail est un facteur encore assez important, même
s’il tend clairement à s’estomper depuis au moins 30 ans22.
Les espaces publics eux aussi ont un rôle légèrement différent ; les places, rues
marchandes et autres lieux de rassemblement font bien sûr partie du « cachet villageois » tant
apprécié par les touristes, mais il faut reconnaitre que ces espaces ne sont que rarement les
éléments identitaires des stations. Ce rôle est en effet davantage attribué au paysage
(montagnes emblématiques, par exemple le Cervin à Zermatt ou le Mont Blanc à Chamonix)
ou à des bâtiments (par exemple le Palace à St.Moritz ou à Gstaad, le Temple à Châteaud’Oex ou le grand Chalet à Rossinière). Il y a donc une forme d’externalisation de l’identité
des agglomérations de montagne, qui a malheureusement tendance à se faire aux dépens de la
qualité des espaces urbains dont le rôle n’est finalement que secondaire. Cela peut se lire en
observant la manière dont les bâtiments, en particulier dans les zones chalets, s’agencent,
semblent s’écarter au plus les uns des autres pour profiter au mieux d’un dégagement visuel
vers le paysage lointain. Il va de soi que ce phénomène peut poser problème lorsqu’on
cherche à aller vers plus de densité puisque les bâtiments recherchent au maximum à s’isoler
des espaces publics.
Comme dans les villes, l’urbanisme des villages alpins peut compter sur la présence
structurante d’un ou plusieurs centres, généralement historiques, densément bâtis, qui
regroupent la majorité des fonctions publiques et des lieux de consommation, y compris la
« grande distribution », bien que quelques halles commerciales s’installent parfois dans les
périphéries. Il n’est pas rare de trouver au sein du tissu récent de chalets des centres
secondaires, souvent d’anciens hameaux avalés par l’agglomération suite au fort
développement urbain du XXe siècle. La disparition progressive des hameaux et autres petits
ensembles de constructions agricoles qui constituent une forme traditionnelle d’habitat
dispersé est d’ailleurs regrettable dans la mesure où c’est un pan entier du patrimoine
paysager qui disparaît avec eux.
Si l’habitat dispersé est souvent associé à une image plutôt négative de mitage du
territoire, sa forme traditionnelle que l’on retrouve encore dans les périphéries de certaines
agglomérations de montagne possède des qualités qui la rendent beaucoup moins critiquable
quant à sa durabilité. Ces petits ensembles bâtis sont en effet toujours liés au territoire
agricole environnant, dont ils constituent une centralité fonctionnelle. Les grands espaces non
bâtis ne sont donc pas pour autant dénués de fonction ou surdimensionnés, ils sont
indispensables pour fournir la nourriture au bétail abrité au sein des hameaux qui font partie
de l’appareil productif des villages de montagne. On conçoit dès lors aisément l’enjeu que
représente la considération de ces espaces non pas comme de grandes réserves de terrain à
bâtir, mais au contraire comme des territoires menacés, à préserver absolument.
L’urbanisme des agglomérations de montagne est très sensible aux éléments naturels. En
premier lieu, l’ensoleillement joue un rôle très important. La pente et ses implications, comme
le risque d’avalanche ou de glissement de terrain, ou encore l’hydrographie (risque de crues)
sont aussi des facteurs fondamentaux.
On peut en premier lieu différencier les villages de fond de vallée, de loin les plus
nombreux : Davos, Zermatt, Gstaad, Château-d’Oex entre autres, des villages établis à flanc
de montagne, relativement proche du sommet, comme Leysin ou Gryon par exemple. Dans un
22
Voir chapitre sur la mobilité en région alpine
38
cas comme dans l’autre, on observe toutefois avant tout une tendance à s’établir sur des
pentes faibles ; la position de l’exemple de Leysin sur un replat en hauteur peut s’expliquer
tout simplement par le fait que le bas de vallée de la Grande Eau est très escarpé.
Figure 13: Comparaison Leysin (g.) - Lenk (dr.)
L’établissement à flanc de montagne pose plus qu’ailleurs le problème des avalanches.
Celles-ci sont plus fréquentes à mesure que l’altitude augmente et sur les versants ensoleillés
et dépourvus de végétation haute. Les pentes les plus dangereuses pour les avalanches ne sont
pas forcément les plus raides ; à partir d’une certaine déclivité, la neige ne peut plus
s’accumuler et donc provoquer d’avalanche importante. Inversement lorsque la pente est
faible, la cohésion du manteau neigeux avec le sol assure une certaine stabilité. Les pentes les
plus à risque ont une déclivité comprise entre 80% et 200%.
Les zones de départ et couloirs à avalanches sont souvent connues empiriquement et sont
aujourd’hui répertoriées sur les cartes de dangers. La construction est en principe interdite
lorsque le risque d’avalanche est jugé élevé et soumise à conditions lorsqu’il est faible. Des
dispositifs pare-avalanches viennent compléter la protection contre ce phénomène qui
continue néanmoins de causer des dégâts année après année.
Figure 14: Carte des dangers pour la région de Leysin
39
Dans les fonds de vallées, la question des avalanches est moins décisive, mais d’autres
problèmes prennent de l’importance, en particulier l’ensoleillement.
Avec l’ombre des montagnes, l’ensoleillement n’est pas égal sur tout le territoire. On peut
d’ailleurs sur ce point différencier les vallées orientées Nord-Sud comme par exemple le
Simmental de celles orientées Est-Ouest comme la vallée de la Sarine au Pays-d’Enhaut.
Dans le premier cas, le soleil éclaire de manière plus ou moins équivalente les deux
versants, favorisant le développement des agglomérations tout au fond de la vallée de part et
d’autre de la rivière lorsque le lit de celle-ci n’est pas trop profond et escarpé. Une bonne
partie des chalets orientent leur façade pignon dans l’axe de la vallée pour profiter de
l’ensoleillement. On relève toutefois bon nombre d’exceptions en Valais : les vallées latérales
y sont presque toutes orientées Nord-Sud et pourtant, de nombreux villages se développent
sur les versants. Les chalets s’y orientent transversalement par rapport à l’axe de la vallée,
vers l’Est ou vers l’Ouest selon le versant sur lequel ils se trouvent.
Dans cas des vallées orientées Est-Ouest, on différencie le versant Nord, l’adret ou adroit,
plus ensoleillé, du versant Sud, le revers, moins ensoleillé en raison de l’ombre des
montagnes. Ombre qui d’ailleurs se projette sur le fond de vallée et remonte partiellement sur
l’adret, ce qui explique en partie le fait que les agglomérations se développent souvent
légèrement en hauteur par rapport au fond de vallée. Les chalets orientent leur façade pignon
transversalement par rapport à l’axe de la vallée, ce qui avec l’étagement dû à la pente produit
un paysage alpin très caractéristique, célèbre dans le monde entier.
Figure 15: Types de vallées et implantation des villages
40
La pente influence aussi la manière de circuler dans les villages ; la pente des routes étant
limitée, elles attaquent la pente de manière différente selon la déclivité, donnant aux villages
concernés des formes caractéristiques.
Enfin, elle influence également la forme et la disposition du bâti, bien que la technologie
moderne permette de s’affranchir de bien des contraintes sur ce point.
4.2.1 Structures parallèles à la pente
Ce type de structure villageoise apparaît généralement lorsque la pente est trop forte pour
être attaquée de front par les routes. La forme urbaine produite s’étend parallèlement aux
courbes de niveau, le long de la rue ou des rues principales reliées entre elles par des
charrières.
Les chalets se disposent le long des rues en bandes qui s’étagent le long de la pente. Dans
le cas classique, ils présentent leur façade pignon à la rue (qu’il s’agisse de la façade
principale ou de la façade arrière), plus rarement leur façade gouttereau. La disposition en
bande des bâtiments est favorable à l’ordre contigu, mais celui-ci n’est cependant utilisé
qu’exceptionnellement en dehors des centres villageois historiques.
En général et particulièrement lorsque la rue principale fait office de rue marchande, les
bâtiments qui l’entourent s’alignent directement sur le bord de la chaussée, sans laisser
d’espace de seuil continu comme par exemple une bande de petits jardins ou de terrasses.
Dans les structures anciennes, le fait que l’espace donné à la rue ait été déterminé à l’époque
en se basant sur les gabarits des charrettes et sans prévoir une séparation des « véhicules » et
des piétons fait qu’aujourd’hui, il est même difficile de laisser un espace suffisant pour un
trottoir lorsque la rue est carrossable dans les deux sens. Malgré tout, presque chaque chalet
dispose de son espace de jardin, qui se trouve donc une fois sur l’arrière du bâtiment et une
fois sur l’avant. De même, l’entrée dans le chalet se fait une fois par l’arrière et une fois par
l’avant, ce qui nécessite une adaptation typologique du bâtiment.
Figure 16: Schéma d’une structure villageoise parallèle aux courbes de niveau
Le cas de la partie ancienne du village de Rougemont est assez représentative de ce type
d’urbanisme, d’autant plus qu’il présente également un étagement du bâti de part et d’autre de
41
sa rue principale, ce qui rend la coupe de cet espace très instructive : la pente permet aux
bâtiments de la rangée supérieure de dominer d’un niveau ceux de la rangée inférieure et donc
d’aller chercher un maximum de lumière pour l’étage principal, (systématiquement le premier
étage sur rez dans les chalets traditionnels, qui n’ont en outre dans l’écrasante majorité des cas
que deux niveaux sur rez au total). Ce dernier se retrouve en effet en face des combles de la
rangée opposée, qui compte tenu de la pente du toit laissent largement passer la lumière.
Le décalage en coupe implique également que l’on n’entre pas au même niveau dans les
bâtiments de part et d’autre de la rue ; on entre directement au premier étage dans les
bâtiments de la rangée inférieure alors qu’il faut monter d’un étage pour atteindre l’étage
principal des bâtiments de la rangée supérieure (où se trouve l’entrée principale de
l’habitation puisque le rez des maisons villageoises, lorsqu’il n’est pas commercial, est
généralement utilisé comme cave). Cela donne lieu à un dispositif largement répandu et très
caractéristiques des chalets villageois dans les alpes : l’escalier extérieur longeant la façade
pignon, généralement allant du centre de la façade vers les bords. On en retrouve souvent
deux symétriquement par rapport à l’axe de la façade, notamment dans les « demi-chalets
mitoyens ». L’escalier se prolonge généralement d’un petit balcon menant à l’entrée de
l’habitation qui se trouve le plus souvent sur les côtés de la façade. Le tout est abrité par
l’avant-toit du chalet, ce qui permet d’utiliser le dispositif en tout temps, traditionnellement
pour aller au sec à la cave, pour protéger le bûcher des intempéries ou pour y faire sécher le
lin, le chanvre ou encore les « Lampés » pour nourrir les porcs23. Aujourd’hui, ces balcons ont
perdu leur fonction agricole mais restent des espaces agréables pour la détente.
Figure 17: Coupes type sur la route d'un village de structure parallèle aux courbes de niveau
4.2.2 Structures perpendiculaires à la pente
Ce type de structure villageoise apparaît lorsque la pente est suffisamment faible pour que
la rue principale du village l’attaque frontalement. Les bâtiments s’étagent de part et d’autre
de la rue montante, lui présentant leur façade gouttereau.
Contrairement à ce que l’on a pu voir pour les structures parallèles à la pente, ce type
d’urbanisation est peu propice à l’ordre contigu puisque la façade pignon, s’oriente
généralement transversalement par rapport à la rue montante. Il est en effet très rare que la
façade pignon doive gérer la pente. Ce rôle est plutôt dévolu aux façades gouttereau.
L’ordre contigu peut cependant exister sous forme fragmentaire : l’habitation peut être
contigüe à une ferme à l’arrière par exemple. Il peut aussi se développer transversalement à la
rue principale auquel cas on a affaire à une structure « en peigne ».
23
Raymond, pp.239-240
42
Figure 18: Schéma d’une structure villageoise montante
Dans les structures montantes, dans les parties anciennes des villages tout du moins, on
retrouve des espaces semi-publics de qualité, liés à la desserte des logements. En effet,
comme dans le cas des villages se développant longitudinalement, on continue d’entrer par
l’arrière ou l’avant (pignons) dans de nombreux bâtiments. L’entrée ne donne donc pas
directement sur la rue principale et nécessite ainsi l’aménagement de placettes, ruelles ou
jardins en alternance avec le bâti pour la rendre accessible. Ces espaces intermédiaires dont la
dimension peut varier considérablement de quelques mètres à plusieurs dizaines de mètres
permettent l’ensoleillement des façades pignon et sont également appropriables par les
habitants pour y ranger du matériel, y aménager un morceau de jardin, une terrasse ou
malheureusement, comme c’est souvent le cas aujourd’hui, pour y garer leur voiture.
Figure 19: Coupe longitudinale type sur la route d'un village en structure montante
Compte tenu du fait qu’on ne peut pas monter indéfiniment avec une pente faible, les
villages adoptant un plan transversal à la pente sont en règle générale de petite taille, souvent
des hameaux comme Flendruz ou Panex. Lorsque leur dimension augmente, on retrouve des
formes hybrides comme dans le cas de Verbier par exemple.
On peut par ailleurs généraliser ce dernier commentaire à toutes les agglomérations
alpines, car même si les structures longitudinales permettent un développé important en
longueur, dès que l’on dépasse le millier d’habitants, on a normalement à faire à une forme
hybride avec une ou plusieurs rues principales et une ramification de multiples rues
secondaires.
43
Figure 20: Schéma d'extension classique du réseau routier villageois
4.3 Mobilité en région alpine
Dans les régions alpines, les distances et les dénivelés sont tels qu’il est difficilement
envisageable de développer la mobilité douce. En outre, la population et la densité est
généralement insuffisante pour développer des transports collectifs concurrentiels à la voiture.
A Château-d’Oex par exemple, la compagnie de chemin de fer propose une cadence de un
train par heure et par direction, ce qui est insuffisant pour convenir aux exigences de la
mobilité quotidienne des résidents.
De ce fait, la plupart des habitants et résidents secondaires disposent de leur(s) voiture(s)
et les utilisent dès lors pour presque tous leurs déplacements, même pour des longs trajets
pour lesquels les transports publics deviennent concurrentiels en temps de parcours comme en
coût de trajet (carburant + parking vs. prix du ticket) ou au contraire pour des déplacements
très courts pouvant facilement se faire à pied.
Compte tenu de ces caractéristiques, il est difficile d’envisager un report modal sensible
de la voiture vers les transports publics. Si on désire réduire l’utilisation de l’automobile,
inutile de chercher à convertir les personnes travaillant dans les secteurs primaires et
secondaires ; l’agriculture et le bâtiment, qui sont largement dominants dans ces secteurs
économiques, nécessitent des déplacements fréquents et relativement longs. En outre, ils
s’effectuent le plus souvent avec des charges importantes (outillage, marchandises) qui ne
pourraient être transportées autrement qu’avec une voiture ou un camion. Il faut cibler en
priorité les personnes travaillant dans le secteur tertiaire et les déplacements quotidiens liés
aux achats et loisirs. Bien entendu cela vaut surtout pour les villages alpins dont la population
travaille en grande majorité sur place. Pour les autres, il faudrait déjà commencer par offrir un
nombre d’emplois locaux suffisant ou au contraire tabler sur une baisse de la population
résidente avant d’imaginer une diminution du trafic automobile. Mais concentrons-nous sur
les premiers.
Une stratégie valable pour réduire le trafic automobile serait d’offrir dans les villages une
palette d’activités satisfaisante et de favoriser l’implantation de petits commerces au sein ou à
proximité directe des quartiers résidentiels, de façon à ce que le besoin de se déplacer en ville
pour les achats ou les loisirs soit moins fréquent. Il est bon aussi de concentrer les emplois
dans quelques pôles de développement bien répartis dans les agglomérations. L’idéal pour
éviter la tentation d’utiliser la voiture étant que les places de travail, les commerces et les
44
lieux de loisirs soient situés dans un rayon maximum d’environ 300 à 500 mètres autour des
habitations.
La situation d’aujourd’hui dans la plupart des stations suisses de moyenne et haute
importance correspond déjà plutôt bien à ce que nous venons de décrire, et pourtant la voiture
ne cesse de gagner du terrain. Même en disposant de services relativement nombreux et de
places de travail à proximité du domicile, les habitants des stations utilisent donc de plus en
plus la voiture.
Dans le cas de Château-d’Oex, les statistiques24 montrent une augmentation de plus de
20% de la part modale de la voiture entre 1980 et 2000. Cette hausse est directement
proportionnelle à une baisse de 10% de la part des personnes peu mobiles et de celles
privilégiant la mobilité douce. La part des usagers des transports publics est restée stable et
extrêmement faible.
Figure 21: Part modale des moyens de transports pour le travail à Château-d’Oex
Evolution entre 1980 et 2000
Malgré cette augmentation spectaculaire de la part modale de la voiture, le temps de
parcours quotidien est resté stable et bas : 65% des habitants faisaient en 2000 moins d’un
quart d’heure de trajet par jour pour le travail contre 75% en 1980, une baisse plutôt faible par
rapport à ce à quoi on pouvait s’attendre en observant l’augmentation de la part des
automobilistes.
Cela tend à indiquer que la majeure partie des 20% de « nouveaux automobilistes » ne
parcourent pas de grandes distances avec leur véhicule pour se rendre à leur travail (la
statistique du temps de parcours quotidien du SCRIS ne pend pas en compte les déplacements
liés aux loisirs). Un temps de parcours quotidien de 10 à 30 minutes ne permet pas de faire ne
serait-ce qu’un seul aller-retour en dehors de la région. Ces personnes possèdent donc un
véhicule mais continuent de travailler dans un lieu très proche de leur logement.
24
SCRIS, statistique de l’Etat de Vaud
45
Figure 22: Temps de parcours quotidien pour le travail à Château-d'Oex
Evolution entre 1980 et 2000
Il est peu probable que les nouveaux automobilistes soient employés dans le secteur de la
construction ou dans l’agriculture. En effet, malgré l’augmentation du nombre de construction
de résidences secondaires (relativement faible dans le cas de Château-d’Oex), ces deux
catégories socioprofessionnelles ne se sont pas particulièrement développées entre 1980 et
2000 et étaient, déjà à l’époque, très dépendantes de la voiture.
L’augmentation est probablement due en majeure partie à des personnes employées dans
le secteur tertiaire qui n’ont pas forcément un besoin de posséder un véhicule pour le travail
mais qui, d’une part parce qu’elles font leurs achats et pratiquent leur loisirs de plus en plus
hors de la région et d’autre part parce qu’elles ont un avis très négatif de la mobilité douce et
des transports publics, sont prêtes à consacrer une part substantielle de leurs ressources à leur
voiture pour avoir un mode de vie aussi flexible que possible et pour éviter au maximum
d’avoir à marcher.
Il est illusoire de penser que des investissements dans les transports publics, aussi
importants soient-ils, puissent permettre à ces personnes de conserver leur mode de vie tout en
utilisant moins leur véhicule ; le réseau nécessaire serait si dense qu’il ne serait absolument
pas rentable et serait sans doute plus polluant encore que les voitures.
Plutôt que de dilapider des fonds pour perfectionner les transports publics, il est donc
préférable de concentrer les efforts pour conserver un maximum d’activités et de commerces
au sein des villages de montagne. C’est sans doute le moyen le plus efficace pour éviter que la
part d’automobilistes n’explose encore bien davantage et que la population devienne
véritablement dépendante de la voiture. En outre, cela permet de conserver un maximum
d’emplois locaux.
La stratégie que nous venons de décrire n’aura sans doute pas d’effet immédiat sur la
mobilité en région alpine. C’est une stratégie passive qui part du principe que faire
abandonner la voiture aux populations alpines nécessiterait des investissements
disproportionnés. Le tout est de faire en sorte que la voiture ne devienne pas véritablement
indispensable pour la majorité de la population et de laisser l’augmentation des prix du
carburant décourager ceux n’ayant pas absolument besoin d’un véhicule.
46
4.3.1 Gestion du stationnement
Pour la planification d’un quartier de logement, le problème du stationnement est presque
plus décisif que celui de la mobilité : les surfaces occupées par les places de parking et leurs
accès ont un impact extrêmement fort sur l’organisation du quartier.
Une seule place de parking correspond à 12 mètres carrés, soit autant qu’une cuisine /
salle-à-manger. En plus de cette surface minimale, lorsqu’on travaille dans une forte pente, il
faut aussi prévoir un périmètre supplémentaire autour de la place pour les murs de
soutènement permettant de dégager la plateforme ; hors de question en effet de construire des
places en pente. A noter sur ce point que lorsqu’il faut prévoir un terrassement pour des
parkings, il vaut mieux en toute logique prévoir des blocs de plusieurs places contigües que de
multiplier les terrassements pour des places uniques.
Figure 23: Configuration des parkings et surface des murs de soutènement.
Différence entre les deux cas : ΔS = 2bh
Dans la mesure du possible, il est préférable de disposer les places de stationnement
directement le long de la principale voie d’accès. Lorsque ce n’est pas possible, notamment
dans le cas où on cherche à mettre en valeur cette rue principale, des chemins de desserte sont
nécessaires. Le gros problème avec ces petites rues, au-delà de la place qu’elles prennent,
c’est qu’elles fractionnent les terrains et produisent très fréquemment des restes difficilement
exploitables. On ne compte plus les mètres carrés ainsi perdus dans les villages de montagne.
Figure 24: Impact de l'accès au parking sur l'espace jardin.
Le meilleur du pire à Château-d’Oex : à gauche, l’allée de parking coupe en deux le jardin, si
bien que ni le minuscule terreplein subsistant en contrebas de l’allée ni le reste du jardin qui
la surplombe ne sont véritablement utilisables pour autre chose qu’un « micro-jardin » avec
deux buissons et un caillou.
47
Lorsqu’elles sont inévitables, les ruelles d’accès doivent s’inscrire dans un dessin cohérent
des circulations, jouer le rôle de charnières entre les parcelles et non les fragmenter. On
évitera en particulier des embranchements avec un angle aigu, qui laissent à chaque fois des
triangles de terrain absolument inexploitables.
Les parkings souterrains avec toitures végétalisées sont une solution séduisante pour
résoudre les problèmes liés aux stationnements : d’une part ils sont largement masqués,
d’autre part la surface qu’ils occupent est restituée en toiture.
Ces parkings ont cependant plusieurs inconvénients : premièrement, ils sont chers, en
général bien plus que des parkings à l’air libre et consomment des quantités importantes de
matériaux et donc d’énergie grise.
Ensuite, leur toiture végétalisée n’a pas les mêmes caractéristiques que le sol naturel ; on
le verra dans le chapitre dédié à la gestion des eaux de pluies, les toits végétalisés ont une
capacité limitée à stocker l’eau. Ils ne peuvent donc en aucun cas êtres considérés comme des
surfaces d’infiltration. Cela fait aussi que la végétation qui peut y pousser n’est pas aussi
variée que ce que l’on pourrait attendre sur un sol naturel ou alors nécessite un arrosage plus
fréquent.
Enfin, il faut prendre garde à traiter de manière satisfaisante le rapport entre les toitures de
ces parkings et l’espace public des rues : le fait de « suspendre » ainsi les jardins par rapport à
la route de desserte isole spatialement le jardin et modifie les rapports visuels entre les deux
espaces. Cela peut être un point positif, en tout cas pour le jardin, mais il faut être conscient
que cela a aussi un impact considérable sur la qualité spatiale de l’espace public de desserte :
une rue bordée d’un côté voire des deux par des murs et portes de garage en continu risque
d’avoir une atmosphère pesante, très désagréable si cette caractéristique n’est pas assumée
architecturalement (on retrouve dans l’urbanisme médiéval ou dans celui des ville arabes de
magnifiques exemples de rues étroites et sombres, bordées de hautes façades, mais cela ne
garantit pas pour autant que n’importe quelle rue en décaissé véhicule la même ambiance).
Figure 25: Ruelle médiévale et ruelle de desserte bordée de parkings
4.4 Typologies fonctionnelles des constructions : généralités
La question de l’influence de la fonction sur l’architecture est un thème récurrent sur
lequel se mêlent des considérations fonctionnalistes et d’autres plus formalistes. Si chacune de
ces deux approches prennent une place plus ou moins importante dans le travail de différents
architectes, même ceux qui, comme Frank Gehry, accordent la priorité à la plastique des
formes architecturales, ne pourront pas indéfiniment laisser de côté le fonctionnement du
48
bâtiment, si bien que la question fondamentale se résume à se demander dans quel ordre
intégrer à la fonctionnalité et la forme dans le projet. Vient-on greffer une forme sur une
fonction ou au contraire faire rentrer une fonction dans une forme ?
Dans l’architecture montagnarde, dominée et inspirée par le vernaculaire, les deux
logiques coexistent ; d’une part les formes bâties ont un sens fonctionnel très marqué, et
d’autre part, l’homogénéité du bâti révèle une tendance très formaliste, même si la recherche
formelle tend vers la conservation, parfois jusqu’à l’absurde, plus que vers l’innovation.
Cela concerne en premier lieu les constructions récentes puisque leur forme ne découle
plus véritablement des contraintes fonctionnelles ou d’adaptation au terrain mais plutôt d’un
mimétisme formel des constructions anciennes généralement encouragé et même contraint par
les règlements communaux.
L’architecture vernaculaire compose les bâtiments à partir des nécessités fonctionnelles
(programmatiques) d’une part et de contraintes techniques très marquées de l’autre. Avec une
planification limitée, l’innovation dans l’architecture vernaculaire progresse lentement, à
mesure que les connaissances empiriques d’un territoire précis et de ses spécificités
progressent. Les dispositifs architecturaux qui sont ainsi mis en place sont généralement
simples et efficaces, mais ils ne répondent pas forcément aux critères économiques ni aux
niveaux de performances requis par la construction contemporaine pour autant.
L’exemple des chalets en madriers en est un exemple symptomatique : le madrier exploite
les propriétés du bois, très disponible en basse et moyenne montagne, pour créer des
constructions isolées du froid et durables dans le temps. Cela n’a pas empêché cette technique
de tomber en désuétude, car avec le développement des isolants industriels, elle s’est révélée
beaucoup trop coûteuse de par la quantité de bois nécessaire et trop peu performante du point
de vue de l’isolation.
Les éléments de l’architecture vernaculaire, s’ils sont souvent inspirants et appréciés des
architectes, ne peuvent donc pas pour autant toujours être repris tel quels sans être
préalablement réinterprétés. C’est précisément sur la manière de réinterpréter le vernaculaire
que seront fondées les critiques sur l’architecture qui domine actuellement dans les régions
alpines.
Malgré l’unité apparente du bâti qui caractérise les régions de montage, les bâtiments que
l’on y retrouve ne sont pas destinés à une seule fonction ni n’appartiennent à une seule
typologie. Bien que l’industrie et les commerces aient produit des bâtiments de typologies
spécifiques, ce sont avant tout le logement et l’agriculture qui fournissent les exemples les
plus caractéristiques et variés d’architecture montagnarde. Nous nous concentrerons donc sur
ces catégories de bâtiments.
4.5 Habitation permanente et saisonnière en zone alpine
Dans les régions de montagne, particulièrement dans celles ayant basé leur développement
sur le secteur touristique, les habitations constituent une part essentielle du domaine bâti et du
paysage. On peut en différencier trois catégories : l’habitat permanent, l’habitat saisonnier
agricole et la résidence secondaire. Chacune de ces formes d’habitat doit fournir des qualités
spécifiques, ce qui influence leur morphologie. Le « chalet » de montagne ne se réduit donc
pas à une typologie précise, il prend de nombreuses formes.
Lorsque l’on regarde l’architecture des chalets construits ces 50 dernières années dans les
stations, particulièrement ceux produits pour de riches résidents secondaires, on observe une
49
recherche de mimétisme formel avec les chalets villageois traditionnels. Il est très rare en
revanche de trouver des habitations récentes ayant pour modèle les alpages et autres
constructions situées plus haut dans les montagnes. Cela peut s’avérer regrettable dans la
mesure où de nombreux terrains encore disponibles pour la construction aujourd’hui se
trouvent dans des zones de forte pente dans lesquelles le type architectural du chalet villageois
est de toute évidence moins bien adapté que certaines typologies de chalets d’alpages. En
outre, l’étude des alpages nous renseigne sur des manières de construire avec un minimum de
moyens, particulièrement pour ce qui est de l’usage des matériaux de construction ou même
l’organisation des espaces intérieurs. Par exemple, les surfaces de circulation y sont
pratiquement nulles. De même, la simplicité du plan réduit au strict minimum le nombre et la
surface des cloisons internes, on économise ainsi de la matière et du travail.
Autant de raisons pour lesquelles les chapitres qui suivent ne tiendront pas seulement
compte des chalets villageois mais aussi des alpages.
4.5.1 Les alpages
Ce terme désigne des bâtiments du monde agricole alpin incorporant un logement
saisonnier. On peut les classifier selon plusieurs critères ; selon leur morphologie bâtie, leur
insertion dans la pente, leur rôle dans l’agriculture montagnarde ou encore leur matérialité.
Tous ont cependant en commun un programme comprenant au moins une étable, un espace
pour la confection ou au moins le stockage des produits laitiers et des espaces destinés à
l’habitation saisonnière de l’exploitant. Tous sont également en lien direct avec des prés dans
lesquels le bétail pâture.
Les alpages sont dans l’écrasante majorité des cas des bâtiments isolés. Il arrive cependant
qu’ils composent des hameaux d’estivage. Exempts des contraintes de forme et d’orientation
imposées dans les villages, ils possèdent un avantage certain lorsque l’on cherche à étudier les
manières de s’implanter dans la pente. En effet, leur position et leur forme en découlent
presque directement.
Etant donné la diversité des alpages que l’on peut retrouver à travers l’arc alpin, qui
pourraient à eux seuls fournir suffisamment de matière à un travail de diplôme, ce chapitre se
focalisera avant tout sur les typologies d’alpages présents dans les Préalpes vaudoises,
contexte de base du travail de master qui suivra.
L’étude morphologique des alpages Vaudois permet de distinguer 4 catégories : les
chalets rectangulaires allongés, les chalets en T, les chalets à plan carré et les cas particuliers,
notamment les chalets pare-avalanches.
I
Le chalet rectangulaire allongé
Ce sont le plus souvent des bâtiments d’un niveau en maçonnerie couverts par un grand
toit en bois à 4 pans (plus rarement à deux ou trois pans) qui abrite un second étage d’un
volume conséquent (souvent plus important même que le rez) servant à stocker du matériel et
de la paille pour la litière du bétail. Il peut aussi abriter une ou deux chambres, souvent
aménagées plus récemment, qui se manifestent extérieurement sous la forme de lucarnes.
Ce sont des chalets de grande taille, relativement étroits mais très longs (7 à 15 mètres de
large selon qu’il contienne une ou deux écuries parallèles et 20 à plus de 40 mètres de long).
50
Ils sont également plutôt bas ; un seul niveau de 2.5 mètres environ surmonté d’un toit de 3 à
4 mètres de haut.
Ils sont implantés soit sur des sommets (Rodomont, par exemple) soit à flanc de
montagne parallèlement aux courbes de niveau, de manière bien sûr à limiter le terrassement
(Cray du milieu par exemple).
La partie habitation-production, le « train », se trouve dans le prolongement de l’écurie.
Plus précisément, la partie production, qui occupe la même salle que la cuisine / salle-àmanger, se retrouve systématiquement intercalée entre l’habitation (qui se résume à une ou
deux chambres) et l’écurie. La division se fait sur la longueur dans le cas classique.
On entre par la salle de production. L’entrée principale du bâtiment se trouve donc
logiquement dans le champ de la façade longue côté aval, mais pas forcément en son centre
puisque l’écurie occupe normalement plus de place que le train. Rechercher l’entrée axiale
n’aurait d’ailleurs pas de sens puisque de manière générale, ces bâtiments ne cherchent pas à
marquer la symétrie, au contraire chalets villageois par exemple.
L’entrée-sortie de l’écurie se trouve quant à elle sur l’une des petites façades, ce qui
facilite la sortie du bétail puisqu’on évite ainsi de le confronter directement à la pente.
Même dans les chalets situés « au plat », sur un sommet, la façade longue amont est
souvent partiellement enterrée (soutènement) et plus ou moins dépourvue d’ouvertures, à
l’exception de fenêtres hautes pour l’écurie et de fentes horizontales servant à l’éclairage et à
la ventilation de la chambre à lait. On peut donc clairement parler de façade arrière.
A part dans les pentes fortes (plus de 50%), la façade d’entrée principale tient en aval une
plateforme où le paysan peut garer ses véhicules. On peut aussi y retrouver un bûcher et
éventuellement une remise pour le matériel agricole ou un poulailler. De manière générale,
ces annexes postérieures à la construction du chalet ne sont pas anodines ; elles participent
fortement à la définition des espaces extérieurs autour du chalet, et pas forcément de manière
négative puisqu’en marquant la limite avec les prés environnant, elles permettent d’éviter des
« zones grises » où s’accumulent anarchiquement matériel agricole, bois et déchets divers.
Figure 26: Plan et élévations type d'un chalet d’alpage en rectangle allongé
(plans simplifiés réalisés à partir du relevé du chalet de Rodomont devant, construit en 1779)
51
Plus que les élévations, l’élément le plus intéressant dans ces bâtiments est sans doute leur
grand toit et la charpente qui les soutient.
La ligne de faîte est parallèle aux façades longues et coupe en deux le bâtiment dans son
épaisseur. La longueur importante du faîte (souvent 20 mètres ou plus) ne permet pas de
porter de part et d’autre sur les façades courtes sans supports intermédiaires. On pourrait dès
lors imaginer une structure en fermes portant sur les deux façades longues, mais malgré une
portée acceptable qui n’excède pas 15 mètres, cette solution n’est pas adoptée dans les alpages
anciens, tout du moins dans les grands, qui disposent de deux écuries en parallèle. La solution
adoptée consiste à soutenir la panne faîtière par toute une série de poteaux et murs qui
produisent une division longitudinale à l’intérieur du bâtiment. De part et d’autre de cet axe,
la portée est déterminée par la largeur d’une écurie, soit l’espace nécessaire pour faire tenir
deux rangées de vaches d’environ 3 mètres chacune de part et d’autre d’un vide de passage de
1 mètre environ. Le train lui aussi se plie à cette division avec d’un côté la pièce d’entrée /
cuisine et de l’autre la chambre à lait.
Les poteaux et murs de cette rangée centrale soutiennent un premier plancher, qui porte à
l’autre extrémité sur les murs périphériques. Au-delà de ce premier niveau, la charpente prend
deux formes différentes ; un poteau vertical en prolongement de celui de l’étage inférieur,
surmonté par une ferme formée par une poutre traversante emboitée aux chevrons à chaque
extrémité, ou alors deux poutres disposées en V, emboitées aux sommets à la poutre
horizontale de la ferme. La première forme possède l’avantage de faciliter l’utilisation de
l’espace sous la ferme, pour l’habitation notamment, alors que la seconde permet un
contreventement efficace de la charpente. C’est pour cette raison certainement que l’on peut
retrouver les deux formes en alternance dans la même toiture. A noter encore que le
contreventement dans les chalets pas trop allongés peut aussi être assuré par un mur en
maçonnerie montant jusqu’à la toiture. Il s’agit généralement du mur de séparation entre le
train et les écuries.
Figure 27: Coupe axonométrique type d'une charpente d'alpage
52
Figure 28: Charpente d'un alpage, coupe type sur les écuries
L’utilisation d’une ferme plutôt que de simplement prolonger les poteaux jusqu’à la panne
faîtière peut se justifier par le besoin de contreventement, mais aussi et surtout par la nécessité
d’assurer une bonne résistance à de fortes charges de neige. On remarque en effet que la
poutre horizontale de la ferme fournit un point d’appui intermédiaire qui permet de ramener
une partie des charges fléchissant les chevrons vers la structure centrale. Cela permet de
limiter la hauteur statique des chevrons.
II Le chalet en T
Les chalets en T sont particulièrement bien adaptés pour s’implanter dans les pentes
moyennes à fortes. Ils se retrouvent principalement à flanc de montagne, sur de petits replats.
Une bonne partie des « à premiers » adoptent donc cette typologie. Encore une fois, il s’agit
de grands bâtiments, atteignant parfois une taille comparable aux chalets rectangulaires
allongés. La principale différence ente ces deux types est la position du train, qui est dans les
chalets en T non pas dans le prolongement de l’écurie mais « greffé » en aval (plus rarement
en amont). Cela permet d’une part d’ouvrir l’écurie de deux cotés (les deux façades courtes)
et d’autre part de limiter les trajets à travers l’écurie entre le lieu où la vache est traite et la
chambre à lait, ce qui constitue un gain de temps non négligeable pour l’exploitant lorsque la
traite n’est pas automatisée.
Lorsque le bâtiment est couvert par un toit à deux pans, la façade aval du train forme un
pignon de deux à trois étages qui tend à marquer l’axe de symétrie du bâtiment, même si la
disposition des ouvertures et de l’entrée laisse penser que la symétrie de la composition n’est
pas un objectif principal. Lorsque le bâtiment est muni d’un toit à croupes, il n’y a plus de
pignon, de telle sorte que l’on ne peut plus discerner une orientation préférentielle du
bâtiment. Ce type de couvrement concerne une bonne moitié de ces chalets.
L’impact de la forme de toiture va au-delà du changement d’aspect extérieur du bâtiment :
elle influence également la disposition intérieure des pièces du train ainsi que les
aménagements extérieurs et la matérialité du bâtiment. En effet, les chalets utilisant la toiture
à croupes ont des murs en maçonnerie alors que ceux munis d’un toit à deux pans ont
fréquemment une charpente en bois.
La modification de la disposition intérieure provoque également un changement dans le
positionnement de l’entrée.
53
Figure 29: Comparaison chalet en T avec toit à deux pans et toit à croupes
Lorsque le toit à deux pans est utilisé, l’entrée principale du bâtiment trouve généralement
sa place dans la composition de la façade pignon qui se dégage vers l’aval. Elle n’est pas pour
autant axiale ; sa position est avant tout déterminée par l’organisation intérieure des pièces du
train. L’entrée débouche systématiquement dans la salle de production, généralement bordée
d’un côté par une chambre d’habitation et de l’autre par la chambre à lait, d’une dimension
plus modeste.
Lorsque le toit à croupes est utilisé, l’entrée du bâtiment se situe dans un des
« décrochements » du T (voir plan précédent). A l’intérieur, les salles se réorganisent de
manière à ce que la salle de production par laquelle on entre puisse toujours distribuer
directement l’écurie à l’arrière, la chambre d’habitation et la chambre à lait sur les autres
côtés.
III Le chalet à plan carré
Même si leur plan est rarement véritablement carré, ce sont des bâtiments compacts,
relativement larges et courts.
Ils sont généralement couverts d’un toit à 4 pans formant une pyramide. Un petit bout de
faîte est conservé lorsque la longueur du bâtiment est supérieure à sa largeur. Certains chalets
plus modestes, notamment des à premiers, sont couverts d’un toit à 2 pans, plus simple, plus
économique à construire.
Contrairement aux chalets en rectangle allongés, ils s’insèrent perpendiculairement aux
courbes de niveau (ce qui ne fait sens que lorsque le plan n’est pas véritablement carré). La
pente est absorbée par une différence d’un niveau entre la partie amont du chalet, où se
trouvent les écuries, et la partie aval occupée par le train. La répartition des fonctions selon les
étages est très classique ; le rez inférieur du train contient les caves, l’étage principal contient
la salle de production, une chambre d’habitation, une chambre à lait et les écuries, enfin le
niveau supérieur, dans les combles, contient un fenil et souvent une à deux chambres à
coucher.
Le train est généralement orienté vers l’aval, suivant l’inclinaison de la pente, l’entrée
peut se trouver sur la façade aval ou sur une façade latérale. Le second cas s’utilise le plus
souvent lorsque la pente est trop forte pour que l’on puisse facilement longer la façade aval.
De même, l’orientation des écuries est dictée avant tout par la pente. Lorsque celle-ci autorise
un accès arrière, les écuries seront orientées perpendiculairement par rapport aux courbes de
niveau, dans le cas contraire parallèlement. Les entrées se trouvent alors sur les façades
latérales.
54
Figure 30: Plan et élévations type d’un chalet d’alpage à plan carré
(plans simplifiés réalisés à partir du relevé du chalet de Comborsin)
IV Les cas particuliers
Bien entendu, un certain nombre de chalets d’alpage ne correspondent à aucune des
descriptions faites jusqu’ici. Il peut s’agir de chalets construits plus récemment, incluant une
fonction supplémentaire (buvettes de montagne…), de bâtiments construits sur un terrain
d’une configuration particulière ou exposés à des dangers naturels. Parmi ces derniers, on
retrouve les chalets pare-avalanche, cas que nous allons développer ici.
Toutes les avalanches ne se ressemblent pas, raison pour laquelle les stratégies pour s’en
protéger sont nombreuses. Passons outre les dispositifs agissant au niveau du déclanchement
(râteliers) et autres digues d’arrêt, ce qui nous intéresse ici, ce sont les bâtiments incorporant
dans leur conception des dispositifs pare-avalanche.
En se basant sur leur effet potentiel sur le bâtiment, on commence par distinguer deux
types d’avalanches25 : les avalanches de poudreuse (aérosol) et les avalanches de neige
mouillée (coulante). Les premières couvrent des zones étendues, adoptent des trajectoires
assez imprévisibles et atteignent des vitesses considérables, mais en raison de leur faible
densité, elles ne produisent pas des pressions insoutenables pour un bâtiment. Les secondes, à
l’inverse, sont des écoulements très localisés (moins de 100 mètres de large), à trajectoire
relativement prévisible, assez lents mais générant des pressions très fortes en raison de la
masse volumique élevée de la neige mouillée.
Maintenant le phénomène introduit, comment s’en protéger ? Tout d’abord, quel que soit
la protection envisagée, il est suicidaire de construire un bâtiment directement dans un couloir
à avalanche avec un aléa élevé. Les constructions pare-avalanche gèrent le risque
« résiduel » ; une avalanche exceptionnelle avec un temps de retour relativement long.
Une bonne partie des dispositifs envisageables fonctionnent de deux manières : en
bloquant l’écoulement ou en le déviant. La première stratégie est mieux adaptée aux
25
Givry, p.25
55
avalanches aérosols alors que la seconde marche mieux pour les avalanches coulantes. Une
troisième alternative consiste à faire passer l’avalanche par-dessus ou par-dessous le bâtiment.
Ces solutions sont d’ailleurs les plus intéressantes à étudier ici car elles influencent plus
directement la morphologie du bâtiment.
Pour placer le bâtiment au dessus de l’avalanche, on utilise les pilotis, qui doivent bien sûr
être dimensionnés et profilés pour résister aux avalanches. En outre, leur efficacité reste
limitée pour faire face aux avalanches de poudreuses, atteignant fréquemment 40 mètres de
haut (et bien que les pressions baissent avec la hauteur). Il faut également être conscient du
fait que le bâtiment perd le contact avec le sol, ce qui restreint les possibilités d’utilisations.
Raison pour laquelle aucun alpage n’utilise cette stratégie. Les raccards valaisans sont certes
sur pilotis mais ceux-ci ne sont pas conçus pour faire office de dispositif pare-avalanche mais
pour protéger les récoltes de l’humidité et des rats.
L’idée de faire passer l’avalanche par-dessus le bâtiment permet de conserver le rapport
au sol, raison pour laquelle cette stratégie est la plus utilisée (avec celle du mur déflecteur)
dans la construction traditionnelle. Pour autant que le toit ne représente pas une résistance trop
importante à l’écoulement de l’avalanche (limiter les frottements) et qu’il puisse supporter la
charge de neige pouvant atteindre plusieurs mètres une fois l’avalanche arrêtée, cette stratégie
est efficace contre les deux formes d’avalanches. Etant donné les charges, les toitures de ces
bâtiments reposent sur des poutres épaisses, nombreuses et de portée restreinte (nombre de
supports élevé) En outre, elles sont dépourvues de cheminées ou de tout autre élément
proéminent. Les murs, qui doivent résister à des poussées latérales potentiellement
importantes, sont le plus souvent en maçonnerie, bien qu’une charpente en bois bien
contreventée soit possible.
Pour que l’avalanche puisse passer par dessus le bâtiment en exerçant sur lui un minimum
de pression, il est évidemment important que ce dernier soit le plus proche possible du sol,
qu’il vienne s’insérer dans la pente sans créer de décrochement en amont. Cela réduit
considérablement le nombre de sites possibles pour implanter le bâtiment. Idéalement, la
pente doit être relativement forte, tout du moins suffisante pour absorber la hauteur du
bâtiment, qui n’est souvent que d’un niveau. Lorsque la pente est insuffisante, on peut avoir
recours à des rampes en remblai contre lequel vient s’adosser le bâtiment. C’est le cas
notamment au chalet de Paray Doréna ; le plus grand bâtiment pare-avalanche du Paysd’Enhaut actuellement, reconstruit après la destruction de l’ancien en 1992 (par une avalanche
bien sûr !). Haut de deux étages et utilisant une charpente en bois, il fait toutefois figure
d’exception.
Figure 31: Paray Doréna, vue aérienne et vue depuis l’amont
56
Lorsque la pente est plus forte comme dans le cas des chalets de Béviau par exemple, plus
besoin d’utiliser des rampes en amont. En revanche, il devient difficile de donner de la
profondeur au bâtiment, qui deviendrait alors un replat sur lequel les avalanches pèseraient de
tout leur poids. La pente du toit doit accompagner la déclivité naturelle de la pente. Le
problème peut être résolu en répartissant les espaces intérieurs du chalet sur des plateformes
étagées le long de la pente.
L’accès au bâtiment devient également problématique. En général, les chalets pareavalanche disposent d’accès latéraux par lesquels le bétail peut entrer et sortir facilement.
L’entrée principale, en revanche, se trouve le plus souvent sur la façade aval. Cela peut
s’expliquer de deux manières : premièrement, cela permet de conserver une subdivision
interne plus simple, avec la salle de production au centre, distribuant d’un côté la chambre à
coucher et de l’autre la chambre à lait. Ensuite, une entrée en aval sera moins facilement
condamnée par la neige qu’une entrée latérale devant laquelle la neige soufflée s’accumulera
plus facilement. Dans tous les cas, il faut rappeler que ces bâtiments ne sont pas sensés être
utilisés en hiver. Le plus important est qu’ils soient encore entiers au printemps.
Figure 32: Plan et élévations type d'un chalet pare-avalanche
(plans simplifiés réalisés à partir du relevé du chalet de Béviau d’en Bas)
On remarquera au passage sur l’élévation latérale les ouvertures horizontales (fentes) de la
chambre à lait. Ce dispositif astucieux permet la ventilation naturelle tout en empêchant les
rayons du soleil de pénétrer dans le bâtiment, ce qui permet de garder la pièce au frais. Il
permet aussi d’éviter que les animaux ne puissent entrer dans la chambre à lait.
4.5.2 Le « chalet » suisse traditionnel
Bien qu’à l’origine, le terme chalet désignait les alpages uniquement, il semble
aujourd’hui s’appliquer de manière plus ou moins légitime à la plupart des bâtiments
d’habitation en bois ainsi qu’à une multitude de réduits et autres immondes cabanes de jardin
en bois verni qui font partie du mobilier de jardin de la villa périurbaine standard.
Au cours du XXe siècle, le tourisme alpin a fait du chalet l’un de ses emblèmes au point
que l’objet auquel se réfère ce terme est devenu, comme tant d’autres éléments
instrumentalisés par la publicité, une sorte de logo, une caricature malheureusement très
57
réductrice d’eux mêmes. Lorsque l’on prononce le mot « chalet », le terme fait presque
systématiquement référence dans l’imaginaire collectif au fameux « Swiss Chalet », son toit à
deux pans de faible pente débordant en un large avant-toit qui protège une façade symétrique
en bois, traversée sur toute sa largeur par un balcon muni d’une balustrade décorée de motifs
sciés dans le bois et fleurie de bacs de géraniums rouges. Le tout s’appuie sur un socle
minéral qui ancre le bâtiment au milieu des champs qui l’entourent, où flotte le drapeau suisse
au sommet de son mat… Cette image, aussi « Kitsch » qu’elle puisse paraître, semble être à la
base de bon nombre de règlements communaux qui ont encouragé la multiplication des
constructions caricaturales dans l’ensemble de l’arc alpin. En exagérant un peu, il semble
aujourd’hui plus facile d’obtenir le permis de construire pour un cabanon de supermarché
inséré dans un immense terrassement que pour un bâtiment incorporé dans la pente dont le toit
serait malencontreusement plat.
Le principal reproche que je pourrais formuler à l’encontre du Swiss chalet n’est pas tant
d’aller à l’encontre de caractéristiques traditionnelles de la construction alpine que de se
focaliser sur certaines caractéristiques sans pour autant toutes les prendre en compte. Certes,
le modèle traditionnel du Swiss chalet est en bois avec un socle en maçonnerie, possède
souvent balcon et galeries, sa façade pignon symétrique est couverte d’un toit à deux pans
débordant en avant toit, mais il faudrait ajouter entre autre qu’il ne possède, sauf cas
exceptionnel, pas plus de trois niveaux, qu’il s’insère dans la pente de manière à ce que le
socle en façade aval soit absorbé par le terrain et que l’on puisse entrer en amont directement
à l’étage principal, que les deux pignons (généralement les façades Sud et Nord) regroupent
l’essentiel des ouvertures, donc que le bâtiment est conçu dans une logique d’orientation
« avant-arrière », donnant peu d’importance aux dégagements latéraux. On peut encore
ajouter que le madrier traditionnel produit une architecture « murale » striée de lignes
horizontales (le madrier s’empile toujours horizontalement), de « bandes » de fenêtres très
rapprochées les unes des autres et rythmée par de larges coupures verticales produites par les
ailes soutenant les pannes sablières, intermédiaires et faîtière.
Le terme Swiss chalet lui même est très réducteur puisqu’il ne tient pas compte des
disparités régionales qui donnent lieu à des architectures aux formes, proportions, typologies
et même matérialités spécifiques.
Voyons donc de plus près quelques familles typologiques. La liste n’est bien sûr pas
exhaustive mais donne un aperçu de la variété de l’architecture vernaculaire alpine.
I
Le Chalet du Pays-d’Enhaut
Ce type de chalet se retrouve largement au Pays-d’Enhaut bien sûr, mais aussi dans le
Saanenland et les Ormonts.
Ce sont des bâtiments en madriers avec un socle en maçonnerie. Le bois utilisé, coupé
dans les forêts de la région est de l’épicéa exclusivement ; un bois qui avec le temps devient
brun-rouge foncé, surtout en façade sud. Les madriers, d’une épaisseur d’environ 12 cm, sont
équarris, traditionnellement à la hache puis à la scie mécanique dès le début du XXe siècle.
Des encoches sont pratiquées à une vingtaine de centimètres de leur extrémité, ce qui permet
ensuite d’emboiter les madriers des différentes façades entre eux aux angles du bâtiment et de
rendre ainsi le tout solidaire. Les moellons qui composent le socle sont des blocs de calcaires
de taille moyenne (de 5 à 25 kg), récoltés dans les pierriers de la région, traditionnellement
liés par un mortier à la chaux et recouverts par un enduit à la chaux blanc. L’épaisseur de
l’enduit laisse transparaitre les irrégularités des moellons tout en les « adoucissant ».
58
Ce type de chalet se distingue surtout par ses façades pignons très larges, bien plus que
leurs façades gouttereaux. Ce sont donc des bâtiments rectangulaires. Cette forme très simple
est parfois perturbée par des annexes latérales souvent rajoutées postérieurement.
De la forme générale découle une typologie bi-orientée récurrente (sans pour autant que
l’on retrouve de salles traversantes). A l’étage principal, on retrouve derrière la façade
principale (généralement orientée vers le Sud), une à trois pièces nobles (salons) côte à côte
sans qu’elles ne communiquent directement entre elles. Elles bénéficient de nombreuses
ouvertures au point que les rangées de fenêtres en façade pignon sont pratiquement continues
d’un bord à l’autre. On ne peut dès lors plus vraiment parler d’un langage de « mur percé »
mais presque de bandeaux vitrés.
A l’arrière se retrouvent systématiquement les pièces de service (cuisine, salle de bain et
rangements) où se trouve également le foyer de la maison. Les pièces nobles se trouvent au
dessus des caves contenues dans le socle et sont surmontées au deuxième étage par des
chambres à coucher.
L’entrée peut se trouver sur la façade avant ou arrière, comme on l’a vu pour les maisons
villageoises, ou encore sur une façade latérale, le cas le plus fréquent dans l’habitat dispersé.
Elle donne généralement sur un couloir qui distribue ensuite les différentes pièces de
l’habitation. Le schéma général de distribution varie selon que l’entrée se trouve sur l’avant,
l’arrière ou le coté du bâtiment.
Figure 33: Plans et coupe type d'un chalet style "Pays-d'Enhaut"
Pour ce qui est de la toiture, la charpente des chalets repose sur les façades pignons. Le
sens de portée primaire est donc perpendiculaire aux façades pignons, ce qui appuie la
division transversale des bâtiments.
Etant donné la profondeur réduite des bâtiments, les pannes peuvent porter d’un pignon à
l’autre sans support intermédiaire. La forme caractéristique des chalets du Pays-d’Enhaut est
donc un avantage de ce point de vue. En contrepartie, la largeur importante du pignon rend
nécessaire l’utilisation de pannes intermédiaires pour réduire la portée des chevrons. On peut
aussi imaginer qu’elle limite la pente des toitures ; une forte pente aboutirait à une hauteur
excessive des bâtiments.
59
Les pannes débordent en porte-à-faux au dessus des pignons pour devenir les supports des
avant-toits. Dans l’architecture traditionnelle en madriers, ce geste est systématiquement
magnifié par des « ailes » ; une sorte d’encorbellement de consoles de bois en porte-à-faux
croissant jusqu’à la panne. Ces éléments deviennent un support privilégié aux motifs sculptés
faisant étalage de la virtuosité des charpentiers, mais ils ne sont pas pour autant dénués de
fonction statique. Cela sera discuté dans le chapitre consacré à la construction en madriers.
II Le Chalet Bernois
Le territoire rural bernois couvre une superficie importante. Les habitations qui s’y sont
construites, même si on ne considère que les constructions traditionnelles, sont de formes
variées et ne peuvent être regroupés sous une seule et même typologie. Le terme chalet
bernois est donc quelque peu abusif.
La typologie que nous allons étudier ici n’est pas dominante parmi les constructions de
l’Oberland bernois, c’est une forme particulière de chalet que l’on retrouve toutefois presque
exclusivement dans cette région et jusqu’en suisse centrale. Elle s’y est développée
vraisemblablement autour du XVIe siècle.
Figure 34: Plan et élévations type d’un chalet bernois
Parmi ses caractéristiques, relevées par l’ISOS, on peut citer en particulier la forme de
toiture ; à deux pans avec une demi-croupe couronnant le pignon principal. Cette forme est
souvent accentuée par une sous-structure en lambris qui « arrondit » les angles de la toiture.
Du trapèze, on passe ainsi au demi-cercle, demi-ovale ou à des formes plus élaborées encore.
Cette sous-structure lambrissée a un impact visuel considérable sur l’aspect des
bâtiments ; alors que la toiture « standard » du Swiss chalet, bien que ample, paraît légère,
comme une feuille de papier pliée qui couvre le bâtiment, la toiture bernoise apparaît très
épaisse, semble extrêmement lourde, écrasant le frêle bâtiment qu’elle abrite. Ce d’autant plus
que le socle du chalet bernois traditionnel est souvent en retrait par rapport aux étages
supérieurs. On obtient ainsi une silhouette qui se rétrécit vers le bas très caractéristique.
60
La raison pour laquelle le socle du chalet bernois est, ou plutôt semble être en retrait, tient
dans le type de distribution adopté par ces chalets. L’escalier du chalet bernois qui permet de
monter au premier étage (donc le premier étage habitable, le rez étant utilisé comme cave), se
trouve non pas dans le champ de la façade pignon mais sur les cotés. L’immense toiture
permet de l’abriter des intempéries. L’entrée de l’habitation se trouve au sommet de cet
escalier. Elle ouvre sur un couloir parallèle aux pignons qui distribue d’un côté (vers l’avant),
deux à trois « chambres de ménage » qui peuvent être utilisées comme séjour, bureau ou
comme chambre à coucher et de l’autre (vers l’arrière), la cuisine, une ou deux pièces de
services et éventuellement une chambrette.
Avec ce système, les balcons de l’étage principal ne se trouvent plus sur la façade pignon
mais sur la façade gouttereau. On peut selon les cas trouver un balcon sur la façade pignon,
mais seulement au second niveau.
Une galerie, parfois ouverte parfois fermée, surplombe l’escalier extérieur. Elle a souvent
une fonction distributive mais pas toujours. Elle peut aussi servir de débarras. Elle est
généralement basse de plafond, ce qui en fait un espace très particulier, ombragé, duquel on
peut voir sans être vu, contrairement au balcon du premier étage.
III Les « Chalets » Valaisans
L’architecture et l’urbanisme traditionnel des villages alpins valaisans sont presque en tout
point à l’opposé de ce que l’on peut observer dans leur développement récent. Lorsqu’on se
promène dans le centre historique d’une localité valaisanne comme Evolène ou Sarreyer, on
est frappé avant tout par la densité du bâti et par une architecture élémentaire, dépouillée mais
digne.
Au delà d’une densité au sol extraordinaire (COS atteignant les 0,7 lorsqu’on délimite le
centre villageois uniquement, ce qui explique malheureusement les nombreux incendies ayant
ravagé le valais jusqu’au début du XXe s.), les bâtiments se développent en hauteur, ce qui est
une particularité valaisanne. On a pu voir en effet que les chalets vaudois et dans une moindre
mesure, bernois sont des bâtiments larges mais dont la hauteur ne dépasse pas les 3 à 4 étages.
Les chalets valaisans traditionnels, eux, atteignent fréquemment 4 à 5 étages plus combles
voire davantage, et cela pour une empreinte au sol souvent bien moins importante.
Comme pour le cas bernois, il serait trop long de décrire chaque typologie du riche
patrimoine bâti valaisan. Les mayens, greniers et autres raccards, aussi caractéristiques qu’ils
soient, sont avant tout des constructions agricoles. Par rapport à la thématique du travail, il est
plus intéressant de se concentrer sur l’habitation valaisanne traditionnelle.
La tâche n’est pas simple car le chalet valaisan n’a pas de caractéristiques aussi flagrantes
que les deux types dont nous avons parlé précédemment ; sa hauteur est variable, les balcons
et fenêtres sont disposées de manière très différentes selon les bâtiments, parfois symétriques
parfois pas du tout, la maçonnerie peut faire un deux niveaux, voire constituer la majeure
partie du bâtiment, etc.
Ces chalets ne sont pas pour autant dénués d’une identité forte. Celle-ci réside peut-être
simplement dans leur volumétrie générale, dans leur silhouette et dans l’extrême
dépouillement de leur architecture. Le choix des matériaux ; madriers le plus souvent en
mélèze et soubassement en moellons enduits à la chaux (blanche), contribue également à
l’identité du chalet valaisan.
Au niveau volumétrique, les chalets valaisans sont des bâtiments à plan carré ou
rectangulaire, auquel cas les façades gouttereau sont généralement plus longues que les
pignons. Ce sont des bâtiments se développant en hauteur, atteignant souvent 5 niveaux, si
61
bien qu’il est souvent impossible de déceler depuis l’extérieur un « étage noble » comme dans
le chalet à trois étages du Pays-d’Enhaut par exemple.
Ils sont recouverts d’un toit à deux pans très discret, débordant à peine de la façade pour
former un court avant-toit, ne dépassant pas les 80 cm à 1 m. La couverture est
traditionnellement réalisée en ardoise naturelle.
Les balcons peuvent se trouver sur les côtés comme sur le pignon avant ou même le
pignon arrière. On peut également en trouver à peu près à tous les étages, excepté bien sûr au
niveau des combles ou du soubassement. A l’origine, il s’agit d’un dispositif polyvalent, sur
lequel l’habitant peut étendre son linge, faire sécher des produits agricoles ou entreposer du
matériel. Avec le développement du tourisme, son rôle a évolué vers l’agrément pur et simple.
Les fenêtres, qui se trouvent pour la majorité sur les façades pignons, sont de petite taille ;
environ 30 x 50 cm pour la fenêtre ancienne « standard ». Un grand nombre ont été agrandies
depuis, malgré la difficulté d’agrandir un percement dans un mur massif en madriers. Les
grandes baies disproportionnées restent heureusement encore assez rares. Comme pour la
plupart des chalets traditionnels, les percements sont généralement groupés deux par deux,
trois par trois et jusqu’à former des bandes de parfois 6 fenêtres côte à côte. Cela permet
d’une part de limiter le nombre de découpes à pratiquer dans les madriers (on ne fait qu’une
seule longue coupe subdivisée ensuite par des montants verticaux plutôt que 6 percements) et
d’autre part de garantir un meilleur éclairage des locaux intérieurs. La disposition des fenêtres
sur la façade est généralement asymétrique et varie souvent d’étage en étage.
Figure 35: Plan et élévations d'un chalet valaisan en madriers
A l’intérieur, les pièces s’organisent selon la même logique que dans les deux cas étudiés
précédemment ; la cuisine et la cage escalier à l’arrière, une ou deux chambres d’habitation à
l’avant. L’entrée se fait soit par l’arrière soit par les côtés. Dans les constructions les plus
simples, elle débouche directement dans la cuisine. Dans des cas un peu plus élaborés, un
corridor distribuant la cuisine et les chambres d’habitation fait office de seuil.
62
IV La Maison Engadinoise
Les villages de l’Engadine se sont développés le long des voies historiques
qu’empruntaient les marchands pour rallier l’Italie, au Sud, et l’Europe septentrionale. C’est
peut-être la combinaison de ces deux influences, latine et germanique, qui a mené à
l’archétype si particulier de la maison engadinoise et notamment de l’usage à la fois du bois et
de la pierre.
La structure habituelle de la maison engadinoise est constituée de murs en moellons très
épais portant une toiture en bois. Certains planchers utilisent également une structure en bois,
les autres sont soutenus par des voûtes. Le liant utilisé est un mortier à la chaux. L’enduit
blanc souvent orné de décorations au « sgraffite » (grattage de l’enduit pour faire apparaître le
fond plus foncé) est lui aussi à base de chaux.
Des murs si épais conduisent logiquement à adopter un langage mural ; avec des
ouvertures peu nombreuses et de taille limitée. Leur position est relativement libre bien qu’un
certain ordre soit bel et bien présent, traduisant l’organisation et la fonction des pièces
intérieures et peut être aussi tenant compte d’un équilibre de composition dans la façade.
La manière d’insérer la fenêtre au milieu de l’épaisseur du mur est très caractéristique ;
l’embrasure extérieure est biaise, s’élargit de tous les côtés depuis la fenêtre. Au delà de
permettre une meilleure pénétration de la lumière dans le bâtiment, cela renforce l’aspect
massif du mur.
La volumétrie de la maison engadinoise est plus variable que celle des chalets bernois par
exemple, tout particulièrement à l’intérieur des villages, où certains bâtiments contiennent
deux logements ou plus. Le plan général semble basé sur le carré (ou tout du moins sur un
rectangle trapu), mais la pierre permet des déformations que le madrier rendrait difficile. Le
rectangle de base est donc souvent déformé, de manière plus ou moins importante, en fonction
notamment des contraintes extérieures.
Malgré cette variété de formes, la maison engadinoise est un archétype très cohérent ; tous
les bâtiments sont tenus par la matérialité, par une même massivité et par la recherche d’un
maximum de compacité. Cela se traduit aussi par des avant-toits très étroits, peu visibles, ce
qui renforce l’aspect monolithique des bâtiments.
A l’intérieur également, toutes les maisons engadinoises utilisent des dispositifs très
semblables. Pour commencer, qu’il s’agisse d’une riche demeure bourgeoise ou d’une
modeste habitation paysanne, on y retrouve les mêmes pièces, d’une taille comparable et
distribuées de la même manière. Seul le nombre de ces pièces varie sensiblement entre les
plus grandes maisons et les plus modestes. Par ailleurs, le même plan est répété plus ou mois
à l’identique à tous les étages. Outre les raisons structurelles, cela permet, par la superposition
des pièces chauffées, de minimiser les besoins en chauffage.
La distribution à l’intérieur de la maison engadinoise est assurée par le « suler », une sorte
de couloir dilaté (2 à 5 mètres de large), généralement dépourvu d’ouvertures sur l’extérieur si
ce n’est la porte d’entrée. Il distribue latéralement, le plus souvent des deux côtés, les autres
pièces du logement. Leur nombre peut varier, mais on trouve au moins un séjour (stüva), une
cuisine et un garde-manger (chamineda). Les pièces s’ouvrent toutes sur le suler mais ne
communiquent pas entre-elles, à l’exception parfois de la cuisine et du garde manger. Au bout
du suler se trouve l’escalier pour monter à l’étage ou au contraire descendre au sous-sol,
partiellement excavé, contenant une écurie et les caves, distribuées par l’équivalent en plan du
suler ; la « cuort ». A l’étage se trouve la ou les chambres à coucher et parfois encore un salon
dans les maisons les plus riches. On peut normalement accéder à la chambre depuis la stüva, à
63
laquelle elle se superpose, via une trappe, mais l’accès principal passe par un nouvel espace
de distribution, superposé au suler ; le palantschin.
La partie arrière de la maison engadinoise est généralement occupée par une grange, qui
vient se superposer à l’écurie. Elle peut aussi se trouver sur le côté de l’habitation suivant les
cas. On y stocke le foin pour nourrir le bétail en hiver. La grange est accessible à la fois par le
suler et par une grande porte sur un de ses côtés, par laquelle il est plus simple d’entrer avec
une charrette de foin. Il est fréquent que ses murs soient en bois, ce qui vu de l’extérieur la
démarque visuellement de l’habitation.
Au niveau des dimensions, la stüva, la cuisine et la chamineda ont une surface à peu près
comparable, (et pratiquement identiques dans toutes les maisons) n’excédant pas 20 m2. La
surface du suler et son équivalent aux autres niveaux, est beaucoup plus variable ; elle peut ne
pas dépasser les 15 m2 ou à l’inverse atteindre plus de 40 m2.
On peut dès lors s’interroger sur la nécessité d’une telle surface de distribution. En fait, le
suler n’est pas destiné uniquement à cet effet ; sa fonction n’est pas précisément définie, il
peut aussi servir de pièce de rangement ou de local de travail. Il est généralement richement
meublé, devenant presque une véritable galerie de l’artisanat traditionnel.
Figure 36: Plan et élévations type d'une maison engadinoise
La stüva, contenant un poêle à bois, est à l’origine l’unique pièce véritablement chauffée
de la maison. Les autres, et notamment la chambre à coucher, le sont indirectement. La
cuisine, à la rigueur, peut profiter de la chaleur du four à bois. On comprend bien dès lors
l’intérêt de la superposition des pièces.
64
Les murs de la stüva, comme ceux des chambres à coucher, sont recouverts par un lambris
épais, à la fois décoratif, (il donne à la pièce un aspect « cosi ») et permettant aussi de réduire
les déperditions thermiques vers l’extérieur, la pierre étant un très mauvais isolant.
4.5.3 Les grands chalets de luxe
Le boom de la construction en montagne depuis les années 1980 est très largement lié au
phénomène des résidences secondaires. Parmi les bâtiments destinés à cet effet, on peut en
premier lieu différencier les immeubles résidentiels des chalets individuels. La seconde
catégorie, qui nous intéresse tout particulièrement dans ce chapitre, est sans conteste la
principale responsable de l’extension urbaine problématique des agglomérations de montagne.
Si une partie des ménages disposant d’un chalet particulier en montagne appartient à la
classe moyenne, un grand nombre appartient plutôt aux classes les plus aisées, tout
particulièrement dans les grandes stations dans lesquelles le prix du foncier atteint des
sommets. Les bâtiments construits par ces riches propriétaires ne répondent plus du tout aux
mêmes exigences que les chalets traditionnels. L’espace, la luminosité, le confort moderne et
la privacité prennent le pas sur les critères classique d’économie et de fonctionnalité optimale.
Les règlements communaux restreignent la liberté quant aux formes architecturales
possibles, ce qui fait que la plupart de ces bâtiments se réfèrent au même archétype,
caricatural, du « Swiss chalet ». Cela a au moins le mérite de conserver une certaine
homogénéité dans le bâti, malgré le fait que les chalets de luxe soient généralement plus
grands que les chalets villageois anciens et occupent des parcelles de dimensions bien plus
importantes, qui contribuent largement à disloquer le tissu villageois.
Lorsqu’ils ne sont pas excessivement grands, ces « chalets de luxe » continuent d’utiliser
le bois pour la structure porteuse. Dans l’écrasante majorité des cas, la construction ossaturée.
Quelques cas de chalets en madriers construits en vieux bois (récupéré lors de la démolition
d’anciennes constructions agricoles) existent cependant.
A l’extérieur, la façade inclut la plupart des éléments caractérisant la construction en
madriers. Les ailes et les moulures qui les ornent n’ont toutefois plus d’autre rôle que la
décoration. On observe aussi une augmentation notable de la surface vitrée sans pour autant
que le langage mural de la construction en madriers ne se perde. On peut d’ailleurs ici être
critique envers l’habitude de dissimuler systématiquement l’ossature derrière un bardage.
C’est un peu comme si les architectes, tout en ayant adopté un autre système constructif,
restaient prisonniers de l’image du chalet traditionnel en madriers. Il existe certes quelques
exemples de bâtiments très ajourés, dévoilant largement leur ossature, mais ils restent peu
nombreux.
Les balcons prennent une très grande importance dans la composition des façades ;
certains font le tour l’étage principal, en continu sur les façades Sud, Est et Ouest. On en
retrouve aussi fréquemment au second étage, pour les chambres à coucher. Pour ce qui est de
leur matérialité, le garde corps reste en bois, mais étant donné que le rez et la dalle qui le
recouvre sont le plus souvent en béton armé, il n’est pas rare que le sol du balcon soit lui aussi
en béton.
On ne peut pas vraiment déterminer un plan type de chalet de luxe, il en existe de
nombreuses variantes. Cependant, on retrouve certaines similitudes avec les chalets
traditionnels ; le séjour et les chambres à coucher à l’étage bénéficient de la meilleure
orientation, au sud généralement. La cuisine, les salles de bain et les circulations sont
65
disposées à l’arrière. Pour ce qui est des différences, on en notera en particulier une au niveau
de l’orientation des pièces ; le pignon arrière perd de l’importance au profit des façades
latérales qui s’ouvrent plus généreusement que dans les chalets traditionnels.
Cette différence possède ses avantages et ses problèmes : d’un côté, les ouvertures
latérales, généralement vers l’Est et l’Ouest, sont susceptibles de fournir davantage de lumière
au logement, l’ensoleillement y étant plus intense qu’au Nord. D’un autre côté, les percements
latéraux supposent un dégagement latéral, ce qui favorise la distanciation des constructions et
par conséquent la baisse de la densité. L’utilisation des vues latérales permet en revanche de
se passer de vue arrière, ce qui s’est avéré particulièrement intéressant dans les très fortes
pentes qui caractérisent une bonne partie des derniers terrains constructibles dans les grandes
stations.
L’innovation la plus marquante dans les chalets de luxe se trouve sans doute au niveau du
socle. C’est à ce niveau en effet que les architectes ont eu la possibilité d’aménager les locaux
correspondant aux besoins de leurs riches propriétaires. Le garage, la piscine, la salle de
fitness, etc. autant d’espaces que la construction traditionnelle ne prenait pas en compte et
qu’il faut désormais intégrer dans des bâtiments qui doivent néanmoins leur ressembler. Le
socle est ainsi devenu un élément très complexe qui doit à la fois accueillir tous ces nouveaux
locaux et régler le rapport du bâtiment à la pente tout en restant discret.
La solution la plus courante consiste à utiliser non pas un mais deux voire trois niveaux de
socle tout en mettant véritablement qu’un seul en évidence ; celui qu’on pourrait qualifier de
« rez supérieur ».
Tout se joue en coupe dans la « profondeur » ; le rez inférieur, dont on ne voit que la
façade aval, qui débouche sur la route qui dessert le chalet, est bien plus épais que les étages
supérieurs. Il contient le garage, l’entrée bien sûr, ainsi que les locaux techniques, les caves et
parfois aussi une buanderie et autre abri nucléaire. Le garage, immense, est souvent conçu
pour 4 à plus de 8 véhicules, ce qui n’est pas forcément surdimensionné tant la « flotte » de
certains propriétaires peut être impressionnante. La cage escalier, souvent enroulée autour
d’un ascenseur, se trouve habituellement tout au fond du niveau, au bout d’un couloir
dépourvu d’ouvertures, assez glauque. Cet emplacement qui ne met pas du tout en valeur
l’entrée garage semble dicté avant tout par la position des circulations en façade arrière du
chalet, elle-même justifiée par la volonté de donner les meilleures orientations aux pièces
principales des étages supérieurs. Certains grands chalets disposent d’une cage centrale,
n’ayant pas d’ouverture directe sur l’extérieur, ce qui permet de libérer de l’espace en façade
arrière pour un bureau ou des salles d’eau par exemple. Ils sont toutefois bien plus rares.
Le rez supérieur dispose quant à lui de 3 voire 4 façades ouvertes sur l’extérieur. Sa
surface est similaire à celle des étages supérieurs. Elle est inférieure en revanche à celle du rez
inférieur. Son programme est également plus variable que celui du rez inférieur, bien qu’on y
trouve inévitablement quelques « pièces type » comme la salle de fitness, le spa, et dans
certains cas une piscine. On peut aussi y trouver un ou plusieurs bureaux ou des « chambres
d’amis ».
La partie du toit du rez inférieur qui n’est pas recouverte par le chalet sert de jardin,
auquel on accède par le rez supérieur. La différence de niveau par rapport à la rue de desserte
garantit une plus grande privacité, ce qui est une qualité appréciée pour ce type de logement.
66
Figure 37: Plans et coupe type d'un chalet de luxe dans une forte pente
La qualité architecturale des chalets de luxe se discute au cas par cas, je ne me permettrais
pas de critiquer le côté cliché ou un manque d’imagination de manière générale. Il y a certes
peu d’innovation mais cela me semble plutôt bénéfique pour la cohérence du paysage.
Passablement de chalets de luxe, sans être des chefs-d’œuvre architecturaux, offrent des
qualités certaines. Leur implantation ainsi que le parti pris constructif est assez logique et leur
performance énergétique est souvent plutôt bonne.
Je soulèverais toutefois deux tendances générales : premièrement, plus la pente du terrain
est importante, moins le choix d’implantation semble efficace et deuxièmement, plus la
densité du bâti avoisinant est importante, moins l’intégration des chalets de luxe est
convaincante. La conception basée sur le mimétisme formel avec l’architecture traditionnelle
révèle donc quelques faiblesses lorsqu’il s’agit de traiter avec des fortes pentes ou lorsqu’il
faut faire coexister les exigences de confort des résidents secondaires avec la densité.
Concernant l’intégration dans la pente, on peut regretter en particulier le fait que
finalement assez peu de bâtiments exploitent les dégagements latéraux jusqu’au bout : en
effet, la plupart ne disposent pas d’accès latéraux à des terrasses qui pourraient pourtant
s’avérer beaucoup plus intéressantes que les talus de broussailles que l’on retrouve la plupart
du temps. En outre, les décaissés spectaculaires nécessaires pour insérer certains chalets qui
« nient » la pente dans des sites escarpés sont à la fois très couteux économiquement et
énergétiquement (ils provoquent d’importants mouvements de terres qu’il faut acheminer par
camion jusqu’à un lieu de décharge et nécessitent d’importants murs de soutènement) et
surtout, ils ne sont absolument jamais mis en valeur par l’architecture ; leur intérêt se résume
en général à donner aux fenêtres de la façade arrière un brin de lumière et une vue deux
mètres plus loin sur un abominable mur de soutènement en béton projeté.
67
Figure 38: Implantation d'un chalet de luxe dans une forte pente
4.5.4 Les Jumbo-chalets
De tous les types de bâtiment que l’on peut rencontrer dans les stations alpines, le Jumbochalet est sans doute le plus critiqué par les architectes. Ce sont de véritables immeubles
travestis en chalets.
Leur taille, tout comme leur forme, varie assez largement, entre les plus petits, contenant
autour de 6-8 appartements répartis sur 3 à 4 étages et les plus grands, que l’on trouve dans les
ski resort français, pouvant contenir plus d’une centaine d’appartements répartis sur plus de
dix étages. Ils sont aux stations de montagne ce que les barres d’immeuble des cités HLM
sont aux grandes villes, bien que les prix auxquels se vendent les appartements dans certaines
grandes stations comme Nendaz ou Verbier dépassent l’entendement.
Dans les cas extrêmes comme dans la station de la Plagne Bellecôte par exemple, les
barres d’immeubles, composés d’une multitude d’entités appondues s’étagent le long de la
pente pour gérer la topographie et atteignent des dimensions considérables au point que l’on
ne peut même plus parler de jumbo-chalets ; la station se résume en effet à une seule immense
superstructure ondulante et potentiellement évolutive. Le projet est une intervention urbaine
partant de zéro. Il ne cherche pas une quelconque intégration dans une structure urbaine
préexistante et constitue de ce fait un cas particulier, un geste architectural unique qui ne peut
pas vraiment être transposé dans un contexte différent ni être à la base d’une catégorie
spécifique de bâtiment. Quant à son rapport au sol, il ne mérite pas à mon avis d’être étudié en
profondeur, le principal intérêt étant la manière dont la superstructure se fragmente pour
épouser la topographie. Nous ne décrirons donc pas davantage ce type de bâtiment.
Figure 39: Méga complexe de sports d'hiver (La Plagne) et jumbo-chalet "standard"
68
La typologie qui nous intéresse dans ce chapitre, qui occupe une place prépondérante au
sein des stations suisses (entre autre), se caractérise, elle, par une forme clairement définie,
non évolutive, à la silhouette clairement reconnaissable cherchant grossièrement à se référer
aux chalets traditionnels avec son toit à deux pans. L’analogie formelle avec les montagnes ou
encore les contraintes techniques liées au poids de la neige sont aussi citées pour justifier cette
forme de toiture.
Soyons direct, s’il existe quelques exemples de jumbo-chalets ayant trouvé grâce aux yeux
des architectes, la plupart d’entre eux sont intéressants à étudier avant tout pour la densité
qu’ils permettent et parce qu’ils se sont montrés remarquablement efficaces du point de vue
économique, comme en témoigne le fait qu’ils se soient implantés dans la plupart des stations
alpines. En outre, ils mettent en évidence de manière spectaculaire certains problèmes au
niveau de l’architecture, de la structure, de l’intégration paysagère et du rapport au sol. Ils se
posent ainsi en contre-exemples parfaits. Sur ces points, ils sont parfaitement comparables
aux grands ensembles de logement collectif des villes.
On a déjà eu l’occasion d’aborder la question de la densité dans le chapitre dédié à cet
effet et pour ce qui est du rapport à la pente, on peut soulever le même problème que celui qui
se pose dans le cas des chalets de luxe ; de manière plus flagrante encore, le potentiel des
dégagements latéraux est clairement négligé. Reste donc à développer la question de la
structure et des typologies d’appartements.
Figure 40: Structure et implantation d'un jumbo-chalet.
On remarquera en particulier la qualité des vues arrières !
Les Jumbo-chalets adoptent une structure lourde en béton et parpaings. Ce choix se
justifie en partie par le fait qu’une structure en bois pour des bâtiments d’une telle taille serait
à la fois coûteuse et complexe (nécessiterait de nombreux contreventements et des sections
très importantes pour les montants et poutres).
Dans la majorité des cas, la structure est de type mural ; les quatre murs périphériques sont
porteurs ainsi que les murs intérieurs transversaux (par rapport aux pignons) et ceux des cages
escaliers. Il n’est pas rare que quelques poteaux viennent compléter la structure murale, mais
on reste loin d’une « ossature domino ». On peut déceler un certain manque de « modernité »
(au sens de Le Corbusier) dans le fait que beaucoup d’architectes ne profitent pas du potentiel
offert par le béton pour libérer les façades. Il suffit d’observer le plan type d’un jumbo-chalet
pour se rendre compte qu’avec seulement les murs transversaux porteurs et la cage escalier en
guise de contreventement, il est possible de libérer les pignons de toute contrainte statique.
Cela permet (en théorie au moins) d’offrir davantage de liberté dans la composition de façade.
69
Figure 41: Systèmes porteurs jumbo-chalet
En règle générale, la structure en béton et parpaings est recouverte d’un bardage en bois
pour que le bâtiment soit identifiable à l’idéal du chalet. Aujourd’hui, avec le durcissement
des critères énergétiques, ce parement sert également à protéger une couche d’isolation
périphérique qui vient complémenter la brique « Optitherm » dont la performance d’isolation
thermique ne suffit plus.
Seule la toiture utilise une charpente en bois. Le schéma de portée adopté reste
essentiellement le même que celui des swiss chalets ; les pannes en bois portent
transversalement par rapport aux pignons. Selon l’épaisseur du bâtiment certains murs
intérieurs peuvent faire office de supports intermédiaires.
Au niveau des typologies d’appartements, tout comme pour les chalets de luxe, on ne peut
dégager que des tendances et pas de vérités générales. Pour commencer, on remarque que
presque tous les jumbo-chalets utilisent un même schéma de distribution : la cage escalier
positionnée en façade arrière. Selon la taille du bâtiment, son standing, cette cage peut
distribuer 2 à 4 appartements par palier. Chaque « corps de bâtiment » possède en général une
seule cage. On peut considérer que les très grands jumbo-chalets sont constitués de corps de
bâtiments appondus, chacun de ces corps étant couvert à chaque fois d’un toit à deux pans.
Les appartements sont tous ouverts sur la façade pignon principale (souvent façade Sud).
On retrouve quelques exceptions dans certaines grandes stations, où des appartements ne
disposent que d’une ouverture vers l’arrière, mais dans ces cas, la construction répond
davantage à un optimum économique qu’à une recherche de qualité architecturale.
L’association d’une cage de distribution à l’arrière et d’une volonté de donner à chaque
appartement une ouverture vers l’avant produit tout naturellement un plan type avec deux
appartements latéraux traversants (un de chaque côté du pignon) et zéro, un ou deux
appartements axiaux, plus petits, ne disposant que d’une seule orientation.
Les appartements latéraux ont l’avantage de bénéficier de trois orientations. Cela permet
la plupart du temps de donner une double orientation au séjour ; une vers le Sud et une vers
l’Est ou l’Ouest. La cuisine bénéficie généralement d’une ouverture latérale tandis que les
chambres à coucher sont orientées vers le Nord. La ou les salles de bains peuvent bénéficier
d’une ouverture en façade Nord, mais il est fréquent qu’elles ne disposent pas de la moindre
ouverture sur l’extérieur. Elles occupent alors le centre du bâtiment avec les halls d’entrée des
appartements.
70
Figure 42: Plan type et élévation d'un jumbo-chalet
On remarque immédiatement le problème qui se pose lorsqu’on juxtapose une série de
corps de bâtiment : les appartements « latéraux » à la jonction de deux corps perdent leurs
ouvertures latérales, ce qui les rend difficiles à éclairer dans la profondeur. Il est
malheureusement très fréquent que ce problème soit tout simplement ignoré. On voit ainsi
émerger une certaine difficulté à gérer la profondeur lorsqu’il faut également composer avec
une longueur importante. Pour une typologie bi-orientée, la profondeur ne devrait pas
dépasser les 12-14 mètres. Au-delà, des dispositifs particuliers ; redans, doubles hauteurs avec
prise haute de lumière ou encore puits de lumière, devraient être adoptés pour que l’ensemble
des espaces de vie du logement bénéficie de la lumière naturelle.
A noter encore que le même plan se répète à tous les niveaux excepté sous les combles où
la hauteur sous plafond permet soit d’avoir des appartements en duplex, soit d’avoir un seul
logement occupant tout l’étage et s’ouvrant latéralement au travers de lucarnes.
Pour ce qui est des espaces extérieurs, les terrasses des appartements du rez sont
compensées par des balcons aux étages.
4.6 Rapport des constructions à la pente
La manière de s’insérer dans la pente est un élément véritablement incontournable pour
l’architecture en montagne. Dans des terrains dont la déclivité atteint fréquemment les 50%, le
travail sur la forme, la structure du bâtiment ou encore les choix typologiques, ne suffiront
jamais à compenser les effets d’une mauvaise implantation. Tous ces éléments sont liés et
doivent être pris en compte ensemble à chaque étape du projet, même s’ils sont ensuite
développés dans les détails les uns à près les autres.
On peut établir 4 classes de rapport à la pente ; en décaissé, au droit de la pente, sur
plateforme ou troglodyte. On pourrait encore ajouter l’implantation en escalier et
l’implantation sur un terrassement en rapporté, mais celles-ci peuvent être considérées
respectivement comme une forme d’implantation au droit de la pente et sur plateforme.
71
Figure 43: Implantation dans la pente ; en décaissé, au droit, sur plateforme, troglodyte
Chaque implantation possède ses qualités et ses défauts. Elles ont également une forte
influence sur l’organisation interne, la typologie du bâtiment.
L’implantation en décaissé, très utilisée pour les constructions récentes en montagne
permet de placer une construction dans un espace somme toute restreint ; il n’est pas
nécessaire de modifier le terrain en aval, ce qui s’avère très utile lorsque ce terrain est déjà
construit. En revanche, ce type d’implantation nécessite un déplacement important de terres
qu’il faut souvent évacuer loin du chantier. En outre, les murs de soutènement pour retenir le
sol en amont deviennent rapidement des éléments coûteux lorsque la pente est forte.
L’implantation au droit de la pente, au contraire, permet de limiter le déplacement de
terre. De plus, la terre enlevée pour le décaissé en amont peut souvent être directement
réutilisée pour créer la plateforme en aval. La plupart des chalets anciens s’implantent de cette
manière dans la pente.
L’implantation sur plateforme est plus rarement utilisée que les deux précédentes. On peut
différencier les plateformes construites sur pilotis de celles formées à l’aide de remblais. Dans
le premier cas, ce type d’implantation minimise l’intervention le terrain naturel. Dans l’idéal,
celui-ci peut même être encore utilisé. Les bâtiments montés sur plateforme sont
inévitablement mis en évidence, que ce soit voulu ou non. Ils bénéficient de vues dans toutes
les directions et par extension peuvent tirer meilleur profit de la lumière naturelle. En
contrepartie, on perd le contact direct au sol et du point de vue de l’efficacité énergétique, le
fait que la totalité de l’enveloppe du bâtiment soit en contact avec l’air extérieur est assez
défavorable car augmente les déperditions thermiques. Ce type d’implantation est largement
utilisé par les raccards valaisans (non chauffés) pour des raisons sanitaires.
A l’inverse des constructions sur plateforme, les bâtiments troglodytes ont une surface de
contact de l’enveloppe avec l’air extérieur minimale, ce qui contribue largement à réduire les
déperditions thermiques. Ils ont également une inertie très importante, ce qui est généralement
avantageux pour autant qu’on prévoie un chauffage adapté. En revanche, il est très compliqué
d’éclairer naturellement de tels bâtiments et les dégagements visuels vers le paysage
environnant sont difficiles à trouver. En outre, ils risquent de poser certains problèmes
d’humidité à l’intérieur puisque la vapeur d’eau ne dispose que de très peu d’issues pour
s’évacuer à l’extérieur. Le troglodyte permet de minimiser l’impact visuel du bâtiment dans le
paysage et de conserver un maximum d’espace libre en surface pour y aménager des jardins
par exemple.
Pour illustrer les propos que nous venons d’aborder, la figure suivante montre quelques
exemples connus de l’architecture moderne et contemporaine représentatifs de chaque type
d’implantation. Cela permet d’observer de quelle manière les architectes parviennent à tirer
profit de leur choix d’implantation dans la pente.
72
Figure 44: Thermes de Vals, Rokko Housing II, Fallingwater House, Villa Hole
73
Les thermes de Vals de Peter Zumthor sont un bel exemple d’implantation en décaissé.
L’architecte exploite cette implantation pour rendre son ouvrage discret dans le paysage,
notamment depuis l’amont, où se trouve le bâtiment existant de l’hôtel des bains. Le
dégagement visuel de ce dernier vers le village de Vals est ainsi préservé, les thermes
apparaissent comme une simple terrasse. L’implantation en décaissé fait aussi un peu oublier
le bâtiment ; il pourrait presque paraître comme un affleurement rocheux percé par l’eau.
Le Rokko Housing II de Tadao Ando se présente comme une grande nappe modulaire
s’étageant le long de la pente. A l’intérieur de cette trame, les appartements, qui occupent 3-4
modules chacun, s’organisent pour la plupart en duplex. Ils disposent d’une terrasse-jardin
aménagée sur le toit de l’unité du dessous. On notera aussi la mise en valeur de la pente par
un escalier monumental, bénéficiant d’une belle orientation, dont le rôle va bien au-delà de la
simple desserte ; c’est un espace commun à part entière, parsemé de placettes.
La Fallingwater house se développe sur des plateaux superposés accrochés à un noyau
massif solidement ancré à la pente, à la manière d’un arbre. Contrairement aux autres
exemples, la maison ne semble pas avoir d’orientation préférentielle ; les dégagements
latéraux comptent autant sinon plus que le rapport frontal à la rivière. Cela libère le plan,
beaucoup moins évident que dans les autres exemples. L’espace intérieur est éclaté.
La Villa Hole de SeARCH et CMA est l’un des rares exemples de villa troglodyte récent.
Le bâtiment n’est visible que depuis l’aval. Il n’a qu’une seule façade visible, derrière laquelle
s’organisent toutes les pièces de vie de la maison. Les services, à l’arrière, ne reçoivent
qu’indirectement la lumière du jour. La profondeur des locaux est bien sûr réduite du fait que
la lumière ne soit disponible qu’à partir d’une façade.
4.7 Aménagements extérieurs
Nous avons déjà eu l’occasion d’aborder la question des aménagements extérieurs dans
plusieurs chapitres de ce travail. Il n’est cependant pas inutile de rappeler et compléter
certains points tant ces espaces apparaissent comme un élément clé dans l’évolution des
villages de montagne. Dans leur tissu pavillonnaire, les aménagements extérieurs sont le
ciment qui lie le tout ou tout du moins devraient l’être.
Le problème d’appropriation des espaces extérieurs que l’on avait soulevé pour les
immeubles résidentiels est en partie valable aussi pour les chalets de luxe et même pour
passablement de chalets plus modestes appartenant à des locaux. Ainsi, même lorsque les
espaces extérieurs sont pleinement « appropriables » (lorsqu’ils ne sont pas partagés par une
communauté), la plupart d’entre eux apparaissent clairement sous-utilisés, tout du moins d’un
certain point de vue car en effet, la question centrale qui se cache là derrière est justement
celle de l’usage des espaces extérieurs. Typiquement, à quoi les grandes pelouses privatives
autour du chalet sont-elles utiles ?
La réponse à une telle question peut paraître triviale ; bien sûr qu’elles servent aux loisirs
et bien sûr aussi que ce n’est pas leur seule fonction possible (par exemple le problème du
dégagement visuel). Cette réponse n’en reste pas moins vague et c’est sans doute la raison
pour laquelle le concepteur ne dispose généralement pas d’un cahier des charges précis pour
la planification des espaces extérieurs. On comprend dès lors qu’il se permette de prendre une
certaine marge dans leur dimensionnement.
De toute manière, lorsque l’on parle de parcelles en zones de chalet, dont la surface
habituelle est d’au moins 800 m2, il est peu probable que l’architecte doive restreindre la
taille du bâtiment pour que le jardin ait assez de place ! La surface occupée par ce dernier est
en quelque sorte prédéfinie avant même que l’architecte propose son projet, par la surface de
74
la parcelle. Il semble donc y avoir un énorme potentiel d’espace à « gagner » en amont, au
stade de la délimitation de ces parcelles et de l’établissement des règlements d’urbanisme.
La figure qui suit montre que dans le cas du quartier de chalets des Bossons à Châteaud’Oex, pourtant habité en bonne partie par la classe moyenne, les bâtiments représentent à
peine 17% de la surface du quartier considérée et les routes et stationnements moins de 20%.
Reste donc plus de 60% de l’espace sans fonction précise (la surface des parcs publics et
parcelles non bâties ayant été préalablement retirées de la surface totale du quartier pour
affiner le calcul). Pour donner des chiffres peut-être plus parlants, cela correspond à une
surface moyenne de plus de 730m2 de « jardin » pour chacune des 55 parcelles de la zone
délimitée alors que la plupart des bâtiments ont une surface au sol comprise entre 150 et un
peu plus de 200 m2 et abritent un ou deux ménages. On constate au passage que ce ne sont
pas les bâtiments qui sont sous-dimensionnés, pas plus d’ailleurs que les routes ou
stationnements ; chaque chalet dispose d’un accès direct à une rue et d’au moins une ou deux
places de parc extérieures.
Figure 45: Surface de quartier et surface de jardin, cas des Bossons
Il appartient à chacun de se faire une opinion quant à l’intérêt d’une telle surface de
« jardin ». Cependant, on ne peut nier qu’il y a une différence marquée entre un tel quartier et
certains exemples périurbains comme le quartier de Hirzbrunnen à Bâle, pourtant connu en
grande partie pour les jardins généreux qu’il offre à chaque logement ; on est loin de l’îlot
Haussmannien et de ses cours minuscules !
Construit entre 1920 et 1934 sur des plans de Hans Bernoulli, Hans Von der Mühll et Paul
Oberrauch, ce quartier se compose de maisonnettes pour une famille, hautes de un à trois
niveaux (y compris les combles habitables) et disposées en bandes contigües. Chaque îlot est
bordé de deux bandes de maisonnettes qui se font face de part et d’autre d’une cour formée
par les jardins de chaque maison.
Figure 46: Surface de quartier et surface de jardin, cas de Hirzbrunnen
75
Sur la partie du quartier illustrée ci-dessus, les jardins représentent moins de 50% de la
surface totale. Il y a donc une réduction immédiate d’un peu plus de 10% par rapport au
quartier des Bossons. Mais bien plus que cela, il y a désormais un rapport bâti / jardins
beaucoup plus grand : d’environ 1/4, on passe à pratiquement 2/3. Cela signifie que pour
chaque mètre carré de logement, l’habitant de Hirzbrunnen dispose de 1,5 m2 de jardin contre
4 pour l’habitant des Bossons.
Le résultat sur le territoire est spectaculaire : sur la zone illustrée, de moins de 80'000 m2
de terrain, on trouve plus de 200 maisonnettes disposant chacune d’un jardin de 180 m2 en
moyenne. C’est presque 4 fois plus d’habitations que sur les 63'000 m2 des Bossons et
pourtant, les prestations offertes ; des appartements de 3 à 5 pièces, au moins une terrasse
extérieure, un jardin, une place de parking, sont relativement proches.
De toute évidence, l’urbanisme de Hirzbrunnen et notamment le fait de composer une
cour unique en juxtaposant tous les jardins privatifs est remarquablement efficace pour
permettre de limiter la taille de ces derniers : les architectes ont vraisemblablement considéré
qu’une surface extérieure somme toute assez restreinte (environ 180m2) suffit à chaque
habitant pour y aménager une terrasse, un jardin, des espaces de jeu pour les enfants ou
encore un petit atelier et que le véritable problème à gérer lorsque l’espace extérieur est ainsi
restreint est celui des rapports visuels entre les différents logements et l’apport de lumière
pour le jardin et le logement. Une seule cour formée par l’ensemble des espaces extérieurs
privatifs garantit un meilleur éclairage que si chaque jardin occupait seul une cour à chaque
fois et permet de gérer au mieux les vis-à-vis. En outre, cela est vraisemblablement plus
favorable à l’émergence d’une vie communautaire au sein des îlots.
Celui qui connaît le quartier de Hirzbrunnen remarquera bien sûr que le grand parc
entourant l’Hôpital St. Clara, qui occupe le centre du quartier, n’est pas pris en compte dans
l’étude qui précède. Or sa présence aurait fait baisser le rapport bâti / jardin. On peut dès lors
s’interroger si ces grands espaces publics ne sont pas des compléments indispensables pour
pallier aux lacunes des jardins privatifs. Plus fondamentalement, la question est ici de savoir
si les espaces extérieurs privés et publics sont « substituables » et si la taille de l’un a une
influence sur celle de l’autre et jusqu’à quel point.
Un grand parc public aurait-il été jugé nécessaire à Hirzbrunnen si chaque logement
disposait non pas de 180, mais de 500 ou 700 mètres carrés ? Inversement, les 700 mètres
carrés de jardin pour chaque chalet aux Bossons seraient-ils le résultat d’un sousdimensionnement des espaces publics ?
4.7.1 Espaces extérieurs de loisirs en région alpine
Avant d’envisager une réduction de la taille des parcelles en zone chalet au profit
d’espaces de loisirs publics, il est nécessaire de comprendre le rôle des espaces extérieurs de
loisirs publics et privés ainsi que la manière qu’ils ont d’interagir.
Si le loisir au sens le plus large ; une activité non productive (ou indirectement) pratiquée
pour le plaisir, remonte vraisemblablement aux origines de l’homme, le loisir tel qu’il est
abordé dans la littérature spécialisée est pratiquement indissociable de l’industrialisation du
monde occidental. Il est présenté comme un moyen pour le travailleur moderne d’échapper à
la machine industrielle qu’il contribue à faire fonctionner. L’espace de loisir est ainsi présenté
comme une construction moderne au même titre que les grands équipements publics que sont
les gares ou les grands boulevards.
Les grands parcs publics qui se créent dans et autour de la plupart des villes occidentales
au cours du XIXe siècle, tout comme d’ailleurs les jardins privatifs des maisons dans les
banlieues ouvrières ou encore les parcs naturels comme Yosemite par exemple sont
76
considérés comme une « nature de substitution » pour adoucir la vie de l’ouvrier, pour
l’éduquer et accessoirement pour le tenir éloigné des cabarets, afin de préserver sa
productivité26. Dans cette théorie, l’ouvrier citadin de l’aube industrielle est dépeint comme
un paysan déraciné, pour qui le fait de renouer avec la nature, par le biais des loisirs, a une
action positive.
Fondamentalement, les parcs publics et jardins privés ont une même fonction ; ils
s’appuient sur l’image d’une nature refuge pour donner le sentiment à celui qui s’y trouve
d’échapper temporairement au stress de son quotidien. C’est le propre du lieu de loisirs.
Cela n’empêche pas de faire une distinction claire entre le parc et le jardin : le premier
terme se rapporte à un lieu public, le second à un lieu plutôt privatif. Il en découle des qualités
très différentes : En premier lieu, le jardin privatif fonctionne la plupart du temps comme une
extension du logement, il contribue largement à sa qualité. C’est en partie vrai aussi pour les
parcs publics mais dans une nettement moindre mesure.
Ensuite, le jardin est personnalisable, la créativité du propriétaire peut agir directement sur
sa morphologie. Il constitue lui même un loisir autant qu’il peut être le support à d’autres
formes de loisirs. Le parc public classique n’offre pas un tel niveau de personnalisation. Il
reste avant tout un support aux loisirs.
On peut aussi relever qu’en outre, le degré d’intimité dans les deux cas n’est pas le
même ; même si ce n’est pas toujours le cas en pratique, le jardin privatif devrait pouvoir
garantir une plus grande intimité, mieux préserver la sphère privée qu’un parc public.
Enfin, on peut avancer l’argument de la proximité ou de la commodité d’usage ; le jardin
devrait être accessible en tout temps directement depuis l’habitation, ce qui en fait un lieu
bien adapté aux pauses de courte durée. Le parc public quant à lui ne peut raisonnablement
pas être accessible directement depuis chaque logement. Il risquerait d’ailleurs d’y perdre son
caractère de lieu public. De ce fait, il est mieux adapté à des pauses plus longues mais moins
fréquentes.
Jardins privatifs et parcs publics ne sont donc pas totalement substituables, ils sont en
bonne partie complémentaires. Si cela suppose qu’aucun ne peut être éliminé, cela signifie
également qu’aucun des deux n’est tenu d’avoir toutes les qualités. C’est précisément sur ce
point qu’il serait intéressant d’agir : mieux exploiter la complémentarité pour un usage plus
rationnel l’espace disponible.
Par exemple, l’écrasante majorité des activités sportives (au sens le plus large) peut
parfaitement se pratiquer dans un parc public : elles nécessitent seulement de l’espace, pas
besoin qu’il se trouve immédiatement dans le prolongement de la maison ou qu’il soit
personnalisable. La question de l’intimité est plus délicate ; la sensibilité de chacun lorsqu’il
s’agit de s’exposer à l’autre est très variable et pourrait faire l’objet d’une étude très
approfondie qui sort du cadre de ce travail. On ne s’attardera pas sur ce point, restons
optimistes et considérons simplement que la grande majorité de la population accepterait de
pratiquer ses activités sportives en public, tout en restant conscient que cela n’est pas
forcément un acquis.
En dehors des problèmes de dégagement visuel, qui comme on l’a vu avec le cas
d’Hirzbrunnen peuvent se régler par la disposition et l’architecture des bâtiments, l’argument
le plus solide plaidant en faveur des grands jardins est sans doute le besoin d’un espace sous
contrôle pour que les jeunes enfants puissent y jouer en sécurité. Cette fois ci, il serait
illusoire d’imaginer confier ce rôle aux parcs publics, les parents doivent pouvoir effectuer
leurs tâches ménagères tout en gardant un œil sur leurs enfants. A cet égard, il serait peut-être
intéressant de fragmenter le problème ; tous les jeux d’enfant ne nécessitent pas la même
surface : parmi les jeux extérieurs, une piscine hors sol ne nécessite pas plus de 30 à 35 m2 (y
compris l’espace autour), un carré de pelouse supplémentaire de 50 m2 permet allégrement
26
Baridon, p.954
77
d’y placer un trampoline, un bac à sable et une cabane de jardin tout en conservant une
trentaine de mètres carrés de gazon pour d’autres jeux. Pour les activités nécessitant plus de
place ; les jeux de balles et autres jeux collectifs, des espaces semi-privatifs de taille
intermédiaire, bien visibles depuis les différents logements auxquels ils sont rattachés
pourraient être une solution pour éviter que chaque parcelle privée ait besoin d’inclure ce type
d’espace. Pour les enfants plus âgés, le contrôle parental n’a pas besoin d’être aussi présent,
les terrains publics à l’échelle du quartier ou du village sont relativement bien adaptés.
La capacité du tissu urbain à s’articuler de la sorte se discute au cas par cas au stade du
projet. Il paraît difficile d’en discuter plus en profondeur ici. Il est en revanche possible avec
ce que l’on vient de développer de faire une synthèse provisoire :
Les loisirs consommant beaucoup d’espace peuvent pour la plupart se pratiquer hors des
jardins privatifs. Il suffit de 80 à 90 m2 pour que les jeunes enfants puissent jouer en sécurité
sous la surveillance des parents. C’est peut-être moins « confortable » que 500 m2 mais ça
reste mieux que les 5 m2 de balcon dont doivent se contenter beaucoup d’enfants (et il n’est
pas question ici des plus défavorisés). Disons que c’est une surface « acceptable ».
On peut difficilement envisager un jardin sans une terrasse. Une (ou des) table pouvant
accueillir 10 convives (c’est déjà pas trop mal) occupe, tenant compte d’un périmètre de 40
centimètres autour de la table pour les chaises et d’un espace de circulation de 60 cm derrière
ces chaises, environ 15 m2. Il est bon d’y ajouter un espace pour les fumeurs et le barbecue,
disons 15 m2. On obtient une base de 30 mètres carrés pour la terrasse.
On a également dit que l’une des qualités du jardin est d’être personnalisable. Il faut donc
ajouter aux surfaces de jeux et de terrasse une surface « jardinée », qui encore une fois ne peut
véritablement être déterminée objectivement. En se référant à l’exemple de Hirzbrunnen, une
fois déduits 120 m2 (90 jeux + 30 terrasse), il reste environ 60 m2 pour l’espace jardiné. C’est
plus que suffisant pour la plupart des plates-bandes qu’on peut voir autour des villas
périurbaines. Potentiellement, cela correspond à environ 100 rosiers ou plus de 500 plants de
salade ou encore deux arbres fruitiers basse-tige (par exemple pommier ou prunier).
Cela reste des ordres de grandeur, mais 180 – 200 m2 semblent suffisants pour
l’aménagement d’un jardin parfaitement fonctionnel. Au-delà, il ne gagnerait presque aucune
fonction supplémentaire, mais donnerait à chaque utilisation potentielle déjà présente
davantage d’espace.
On pourrait tenter de traduire cela graphiquement : en dessous de 200 m2, l’augmentation
de la surface permet à la fois une augmentation de la qualité spatiale (fonction de paramètres
tels que la luminosité, la distance du vis-à-vis) et une augmentation de la qualité fonctionnelle
(à mesure que la surface du jardin augmente, de plus en plus d’activités disposent d’une
surface suffisante pour s’y
implanter). Au dessus de 200 m2,
la qualité spatiale continue de
croitre, vraisemblablement de
manière de moins en moins forte,
car par exemple la luminosité
augmente très fortement dans les
premières dizaines de mètres
carrés, elle augmente en revanche
très peu une fois que le jardin fait
plusieurs centaines de mètres
carrés. La qualité fonctionnelle
quant
à
elle
n’augmente
pratiquement plus.
78
Il reste encore une question en suspens : on a jusqu’ici considéré que les activités
« évacuées » du jardin étaient « transférées » dans des parcs publics. Or la plupart des villages
de montagne disposent actuellement de très peu, voire d’aucun parc public. Un processus
visant à réduire drastiquement les surfaces de jardin ne feraient-elles donc que de drainer des
surfaces du domaine privé vers le domaine public, sans effet sur la densité ? Pour répondre à
cette question, il nous faut faire appel à ce que qui a été développé dans le chapitre dédié à
l’urbanisme des villages alpins : l’espace public tend à être externalisé des villages. En
d’autres termes, dans les régions alpines, les parcs publics ne sont (pour la plupart) pas
aménagés à l’intérieur des zones urbanisées. Ils sont constitués par tout ce qu’il y a autour.
L’espace public dans les régions ne manque donc pas, il se présente seulement sous une forme
un peu différente qu’en ville.
4.7.2 Jardins potagers : loisirs créatifs et potentiel d’autoproduction
Parmi les espaces fonctionnels que l’on a définis comme souhaitables dans un jardin, il y a
notamment les « espaces jardinés ». Comme pour l’ensemble des sous-espaces qu’on peut
différencier au sein d’un même jardin, leur fonction n’est pas précisément définie. Il n’est
d’ailleurs pas souhaitable qu’elle le soit : l’indétermination est une des qualités du jardin, elle
amène l’utilisateur à faire appel à sa créativité pour définir son usage personnel de l’espace.
Selon l’intérêt du propriétaire, l’« espace jardiné » peut donc prendre la forme d’un verger,
d’un potager, d’un jardin d’agrément, d’une pelouse, d’une prairie ou tout simplement être
aménagé comme espace supplémentaire pour les jeux d’enfants, etc.
Dans une optique de décroissance économique, les potagers et vergers sont
particulièrement intéressants à étudier. On a pu le voir en introduction, un système décroissant
implique automatiquement une baisse des revenus, tout du moins pour la plupart des
personnes travaillant dans les secteurs secondaire et tertiaire. Pour que le système puisse
fonctionner, il est nécessaire que cette baisse du revenu ne se traduise pas par une difficulté à
survivre. Idéalement, elle ne devrait même pas faire baisser le niveau de bien-être. Outre la
nécessité d’un découplage de la consommation et de la notion de bien-être, cela implique
aussi que chacun puisse satisfaire ses besoins vitaux en y consacrant moins d’argent. Nous
disposons en effet de deux choix ; nous pouvons faire les choses nous-mêmes, ou alors payer
quelqu’un pour les faire à notre place. Tout le problème est de savoir trouver l’équilibre entre
les deux extrêmes. Face à cette question, le potager se présente comme un moyen de réduire
sa dépendance au marché de l’alimentaire. Rien d’étonnant à ce qu’il se retrouve presque
systématiquement dans la plupart des exemples de communautés en autarcie. En Europe,
typiquement, dans les monastères et couvents ou dans les quelques exemples de villages
autarciques comme Torri Superiore dans le Nord de l’Italie.
Chiffrer la productivité d’un potager est extrêmement délicat car de nombreux facteurs
interviennent : la qualité du sol (qui par ailleurs évolue à mesure que le sol est cultivé), la
lumière, le climat, l’altitude, la quantité d’eau pour l’arrosage, le soin du cultivateur, le type
de plantation, l’usage de structures (culture sous serres), l’usage ou non d’engrais chimiques,
etc. En outre, le temps que l’on peut raisonnablement allouer à la culture du potager est un
facteur limitant sa taille.
Les ouvrages traitant de la culture des potagers sont innombrables, mais très peu
s’intéressent à l’éventualité qu’ils participent de manière sensible à l’alimentation des
personnes les cultivant. Le potager est avant tout considéré comme un loisir, comme activité
socialisante ou encore comme un élément décoratif. Son rôle productif est négligé. Quelques
79
« illuminés » tels que John Seymour, ont pourtant montré que même des parcelles à l’échelle
domestique, si elles sont efficacement cultivées, peuvent fournir durablement des produits
frais une bonne partie de l’année et en quantité non négligeable. Par exemple, pour peu que
l’épaisseur d’humus soit suffisante (soit environ 30 cm au minimum) et que du compost soit
répandu sur le terrain en quantité suffisante une ou deux fois entre le moment où on les plante
et le moment de la récolte, nos modestes 60 m2 d’espace jardiné permettent d’obtenir sans
fournir d’effort considérable quelque 80 kg de pommes-de-terre par an. Cela représente plus
de 100 grammes par repas à raison de deux repas par jour 365 jours par an... De quoi en faire
une indigestion ! Les pommes-de-terre peuvent en outre facilement se conserver au sec et à
l’ombre pendant plusieurs mois.
Bien entendu, un tas d’autres fruits et légumes peuvent être cultivés, avec des rendements
souvent moindres que la patate mais pas forcément négligeables. Ainsi, 5 m2 plantés de
salade à tondre suffisent à fournir de la salade fraiche à une famille de 4 personnes pendant
tout l’été. 10 m2 supplémentaires de poireaux donneront environ 15 kg pour passer l’hiver…
L’espace jardiné dans des zones urbaines peut même accueillir sous certaines conditions
des animaux de ferme. Le gros bétail, (vaches, cochons, chevaux, chèvres) ne peut être élevé
sur de si petites surfaces, mais les volailles ou les lapins le peuvent, pour autant que la leur
densité ne soit pas trop importante (problème des odeurs). 60 m2 permettent d’élever dans de
bonnes conditions à peu près 4 poules et autant de lapins en même temps (et on est loin des
conditions d’élevage intensif !). Les premières produiront en moyenne une dizaine d’œufs par
semaine pendant deux ans tandis que trois des quatre lapins (garder une femelle pour avoir
une nouvelle portée) peuvent être mangés tous les trois mois environ. En plus de ce que ces
animaux peuvent trouver à se mettre sous la dent dans le jardin (vers, insectes, herbes, etc.),
des graines, des racines, (notamment des betteraves, qui peuvent être cultivées à très haut
rendement sur un coin de parcelle) ou encore des restes de nourriture suffisent à les nourrir.
Bien entendu, chaque culture se fait aux dépens d’une autre : sur une année, on ne peut
produire à la fois 80 kg de pommes-de-terre, 100 salades, des poireaux, des pommes et élever
4 poules et 4 lapins sur 60 m2. Cette surface n’est donc pas suffisante pour couvrir 100% des
besoins nutritionnels d’une famille. On peut estimer grossièrement que pour un ménage de 4
personnes, 60 m2 de potager permettent de fournir 15 à 20% des besoins totaux sur une
année. On peut dès lors se dire que 300 m2, ça serait idéal, mais il faut prendre en compte le
temps que cela nécessite pour entretenir une telle surface. Encore une fois, c’est très variable
(les animaux notamment demandent passablement de temps), mais on peut déjà estimer que
l’entretien de 60 m2 de potager prend en moyenne une dizaine d’heures par semaine.
La production est inégalement répartie sur l’année ; en été, il y aura tendance à avoir une
surproduction et en hiver, dans les alpes, il est pratiquement exclu de récolter quoi que ce soit
si ce n’est quelques œufs. Prévoir des espaces pour le stockage peut donc s’avérer utile.
La fonction productive des potagers intéressera très peu de monde, tout du moins dans
l’état actuel des choses. En fait, il est probable que dans au mois deux tiers des cas, tous les
dispositifs que l’on peut mettre en place dans un plan d’aménagement extérieur en vue de
permettre l’aménagement de potagers ne serviront pas à cela au final. Ce n’est pas pour autant
que rien ne doit être prévu : premièrement, pour permettre la culture d’un potager, il suffit
fondamentalement de délimiter un petit morceau de parcelle et de la terrasser si la pente est
trop forte. Rien n’empêche de détourner l’usage de ce bout de terrain pour un quelconque
autre usage. Et deuxièmement, lorsqu’on conçoit un bâtiment et à fortiori un quartier, il faut
imaginer qu’il restera là un bon moment et limitera les possibilités d’usage du sol pendant
tout ce temps. Les problèmes que posent les zones villas affectées il y a un demi-siècle et qui
80
se situent aujourd’hui sur des parcelles stratégiques pour la densification des villes sont très
représentatifs. Avoir prévu lors de la planification du quartier des espaces permettant de
produire sa propre nourriture pourrait ne plus être aussi farfelu dans 50 ans…
4.8 Techniques de construction en bois
Les techniques de construction naissent de la confrontation entre une culture architecturale
et un matériau. Les caractéristiques de chaque matériau conduisent certes à adopter une
certaine mise en œuvre, mais il n’en existe cependant pas qu’une seule, il reste toujours une
marge de manœuvre suffisante pour que les concepteurs, en fonction de divers critères,
esthétiques ou techniques, puissent adapter le matériau à leur architecture.
La construction alpine emploie principalement deux matériaux : la pierre, aujourd’hui
souvent remplacée par le béton et surtout le bois, ressource produite localement dans de
nombreuses vallées mais qui pourtant continue d’être importé dans passablement de cas.
Ce travail étant destiné à alimenter un projet dans le Pays-d’Enhaut, région caractérisée
par une architecture en bois, les prochains chapitres seront principalement axés sur ce type de
construction. En outre, comme les typologies de bâti et les techniques de construction sont
très liées, nous avons déjà eu l’occasion d’aborder le sujet à maintes reprises. Les trois
chapitres suivants ne feront donc qu’approfondir le sujet.
4.8.1 Construction en madriers
La construction en madrier consiste, comme on l’a déjà vu, à l’empilement horizontal de
poutres en bois massif (pas de lamellé-collé ou de bois recomposés) d’environ 12 cm
d’épaisseur pour 18 cm de hauteur. Contrairement à la construction en rondins (chalet
canadien par exemple) les madriers sont équarris.
C’est une construction murale ; chaque façade en madriers est stable dans son plan. En
d’autres termes, elle est capable de
reprendre des efforts à la fois verticaux et
longitudinaux. Les forces appliquées
perpendiculairement au plan de façade,
en
revanche,
provoquent
son
basculement. La façade doit donc être
contreventée ou encastrée à la base pour
faire face à ces forces.
L’encastrement n’est pas réaliste en
pratique puisque contrairement aux murs
en béton par exemple, la cohésion des
madriers entre eux n’est pas suffisante
pour garantir la résistance face à une
force transversale. Le contreventement
est donc la solution habituelle.
Figure 47: Stabilité d'un mur en madriers
81
Dans la construction traditionnelle, qui d’ailleurs regroupe l’écrasante majorité des
exemples de constructions en madriers, le contreventement est assuré par la liaison aux angles
du bâtiment des différentes façades entre elles. A partir d’une certaine largeur, des
contreventements supplémentaires sont ajoutés. C’est notamment le rôle des fameuses ailes,
dont nous avons parlé dans le chapitre dédié au chalet suisse traditionnel, ainsi que des épis,
qui correspondent aux têtes de poutre des cloisons intérieures. On peut aussi retrouver dans
les constructions avec un volume intérieur non subdivisé, comme les granges, un élément de
rigidification de façade appelé « dagne », qui se présente sous la forme d’un madrier disposé
verticalement, entaillé de rainures dans lesquelles viennent s’emboiter les madriers
horizontaux. Pour fonctionner en flexion sans avoir de point d’appui supérieur, elle doit être
encastrée à la base, dans les premières assises de madriers (soir schéma de droite).
Figure 48: constructions en madriers
Aux angles du bâtiment ou dans le champ de façade, les madriers sont liés par
emboitement ; des encoches sont pratiquées sur la moitié de la hauteur de chacun des deux
madriers qui s’emboitent donc par paires. Des chevilles en bois permettent de faire le lien
avec la paire qui vient se superposer. Il existe aussi une solution avec double encoches sur
chaque madrier, qui permet une liaison sans chevilles. Avec cette solution, les madriers des
deux façades sécantes sont décalés verticalement d’un tiers de leur hauteur environ. Cette
solution se retrouve principalement dans l’architecture valaisanne. Enfin, dans l’architecture
contemporaine, des formes d’emboitement nouvelles ont été proposées, permettant en
particulier de renforcer l’aspect massif des bâtiments en madriers. On peut citer par exemple
une maison à Brixlegg, dans le Tyrol autrichien, conçue par Antonius Lanzinger pour lui
même, pour laquelle les madriers ont étés taillés en biais aux extrémités pour permettre un
angle « net » qui permet de donner au bâtiment un aspect monolithique.
82
Figure 49: Assemblage des madriers aux angles et références
(chalet de la Planche à g. et maison Lanzinger à dr.)
Les madriers faisant office à la fois de structure et d’enveloppe thermique, il a fallu
résoudre le problème des jointures sur toute la longueur des madriers. Pour l’habitation, il est
impératif qu’elles soient parfaitement étanches à l’air et à l’eau. Or avec le retrait du bois
lorsqu’il vieillit et sèche, il arrive que la jointure horizontale s’ouvre légèrement. Raison pour
laquelle, dans les constructions en madriers récentes, cette jointure est souvent travaillée avec
des rainures destinées à emboiter les assises. Cette opération est relativement longue
lorsqu’on ne dispose pas d’un outillage sophistiqué. C’est sans doute pourquoi les madriers
dans la construction traditionnelle ne sont pas taillés de la sorte. Les éventuels problèmes
d’étanchéité y sont tant bien que mal réglés par les lambris intérieurs.
On a déjà parlé du fait que les seuls madriers ne remplissent pas les critères actuels en
matière d’isolation thermique du bâtiment : il faudrait pratiquement multiplier par 6 leur
épaisseur (12 cm) pour atteindre la même performance d’isolation que les enveloppes des
bâtiments de logement conformes aux normes actuelles (U = 0,2 W/K m2), ce qui n’est bien
sûr même pas envisageable. Pour la construction neuve ou la rénovation d’un bâtiment en
madriers, un doublage d’isolation est indispensable. En outre, doubler extérieurement serait
absurde ; pourquoi construire en madriers pour les recouvrir ensuite d’isolation ? Le doublage
doit donc être intérieur, avec entre autre tous les problèmes de ponts thermiques que cela
pose.
Le choix de construire en madriers n’est donc pas anodin, c’est un geste architectural très
fort qui aujourd’hui se justifie surtout par la recherche d’une esthétique très particulière.
On peut aussi utiliser le madrier, sans se soucier des déperditions thermiques cette fois,
pour les locaux non chauffés, les espaces intermédiaires comme les ateliers, les galeries, les
garages ou encore des dépendances de jardin. Au passage, pour ces constructions plus
modestes, on peut réduire l’épaisseur des madriers de 12 à 8 ou 10 cm. Ca reste cher, mais il
est vrai que le madrier permet des jeux de lumière magnifiques.
83
Figure 50: Construction non chauffée en madriers, détail de façade et espace intérieur
On remarque l’utilisation de planchettes pour séparer les madriers, dispositif qui permet
avant tout une ventilation très efficace. Le filtrage de la lumière est également très beau.
4.8.2 Ossature bois
Plus économique que la construction en madriers, c’est aujourd’hui le procédé constructif
le plus utilisé pour les constructions de taille moyenne dans les régions alpines.
Le bois perd sa fonction d’enveloppe thermique, rôle dévolu à des matériaux plus
performants dans ce domaine, comme les laines ou les mousses synthétiques (polystyrène
expansé ou extrudé notamment). Il n’est plus utilisé que pour la structure, sous forme de
poteaux et de poutres ainsi que pour la protection de l’isolation et le revêtement intérieur, sous
forme de fines planches de 2,5 à 3 cm d’épaisseur. Il ne faut pas non plus oublier les
substructures de potelets (lambourdes de 4 x 6 cm typiquement), sur lesquels sont fixés le
bardage extérieur et le lambris intérieur ni d’ailleurs les cloisons, qui elles aussi consomment
du bois.
Au final, l’ossature en bois permet tout de même une économie substantielle de bois par
rapport aux madriers.
Comme toutes les structures ponctuelles, les ossatures en bois matérialisent le
cheminement des forces. Chaque élément de structure n’est généralement conçu et
dimensionné que pour reprendre un type d’effort ; les poutres travaillent en flexion, elles
transmettent les charges verticales aux poteaux, qui fonctionnent en compression. Le tout
nécessite, pour être stable face aux charges horizontales (charges de vent notamment), d’être
contreventé. Cela peut se faire à l’aide d’éléments de structure diagonaux (diagonales ou
contrefiches), ou tout simplement par les embrasures des portes et fenêtres. Lorsque
l’intervalle entre les montants est suffisamment réduit, le contreventement peut même être
assuré par des panneaux en fibre de bois (par exemple panneaux OSB ou Triply). Ces
panneaux jouent également un rôle dans la protection contre le feu de la structure. A noter
encore que tous les « cadres » de la structure ne doivent pas nécessairement être contreventés,
pour des bâtiments de petite taille comme la plupart des chalets, il suffit d’un ou deux cadres
contreventés par étage et par façade.
84
Figure 51: Méthodes classiques de contreventement des cadres
De gauche à droite et de haut en bas : contrefiches, cadre solide, diagonales, croix de
St.André. Il suffit qu’un seul des trois cadres soit contreventé dans les deux directions (contre
les forces venant de gauche et de droite) pour que l’ensemble soit stable.
Contrairement à ce que l’on retrouve dans les constructions en bois « à l’américaine »,
caractérisées par une ossature resserrée d’éléments de faibles sections (Platform-frame,
Baloon-frame), l’ossature des chalets alpins utilise des éléments moins nombreux, plus
espacés (intervalle de l’ordre de 3m entre chaque poteau), et de plus forte section,
typiquement du 15 x 15 cm ou 18 x 18 cm pour les poteaux et du 8 x 16 cm voire 8 x 20 cm
pour les poutres. Le tout doit bien sûr être dimensionné selon les portées et charges auxquelles
il doit faire face.
Figure 52: ossature en bois
85
La construction ossaturée dissociant structure et enveloppe, la question du rapport de l’une
à l’autre se pose : la structure est elle apparente extérieurement, dans le plan de l’enveloppe
ou en retrait à l’intérieur ?
La solution de placer la structure dans le plan de l’enveloppe thermique est de loin la plus
fréquente. On peut encore différencier au sein de cette catégorie les bâtiments laissant
apparaître la structure au travers de l’enveloppe (typiquement les maisons traditionnelles à
colombage) de celles masquant complètement la structure derrière un bardage extérieur, ce
qui est le cas pour la plupart des chalets de montagne.
Placer la structure dans l’épaisseur de l’enveloppe, ça signifie aussi soit qu’on tolère de
multiples ponts thermiques (si la structure est dans le plan de l’isolation), soit que l’on
augmente légèrement l’épaisseur de cette enveloppe (on ajoute une seconde épaisseur
d’isolation pour recouvrir la structure). La seconde option est certes plus chère, mais elle est
aussi plus efficace du point de vue thermique et acoustique. En outre, elle permet de passer les
tubes pour l’électricité dans l’épaisseur de la paroi sans avoir à percer le pare-vapeur si parevapeur il y a (voir schéma du centre).
Dans le cas extrême, il est possible d’utiliser une double ossature avec des montants
alternés (voir schéma de droite). Le gain thermique par rapport à la variante précédente est
vraisemblablement minime, en revanche, le découplage des deux faces de la structure évite la
propagation des bruits solidiens et augmente donc la qualité d’isolation phonique du mur. Il
est plus simple d’isoler ce type de structure avec un isolant injecté (copeaux de cellulose par
exemple) plutôt que de manœuvrer des bouts de matelas de laine de verre ou polystyrène entre
les montants.
Il est bon de rappeler que puisqu’on parle de constructions en bois, il faut bien sûr
relativiser l’importance des ponts thermiques, le bois étant nettement moins bon conducteur
thermique que le béton ou le métal. Il faut donc rester critique envers les structures trop
complexes cherchant à tout prix à éliminer les ponts froids.
Figure 53: Enveloppe et structure
86
La solution d’une ossature externe permet mieux que les deux autres de mettre en valeur
la structure dans la composition des façades. Elle permet d’établir des hiérarchies, des
rythmes dans l’architecture du bâtiment. Elle pose cependant de manière évidente le problème
des ponts froids : les planchers doivent traverser l’enveloppe thermique pour s’appuyer sur la
structure externe. On peut le limiter en plaçant les sommiers des planchers à l’intérieur de
l’enveloppe thermique et en ne faisant sortir que ces derniers et non pas toutes les têtes des
solives du plancher (voir schéma suivant).
Figure 54: Construction avec ossature extérieure
La solution de placer la structure en retrait intérieurement est la plus efficace du point de
vue énergétique : toute la structure est au chaud et n’interfère pas avec la continuité de
l’isolation thermique. C’est également celle qui permet la plus grande liberté dans la
composition de façade puisque celle-ci n’a plus de rôle porteur. Elle doit seulement être
autoporteuse ou être suspendue d’une manière ou d’une autre à la structure.
Dans la théorie de l’architecture, les structures en retrait intérieurement sont pratiquement
indissociables des façades rideau. Des architectes comme Walter Gropius en ont très
largement fait usage dans leurs œuvres. Le Corbusier, avec ses « cinq points de l’architecture
moderne », prône également l’usage de « façades libres » suspendues aux dalles de plancher
de son « ossature domino », dont les montants sont effectivement en retrait intérieurement par
rapport au plan de façade.
L’utilisation des façades rideau va généralement de pair avec une recherche de légèreté.
La forme la plus rependue est la façade de verre. On la retrouve sur un nombre incalculable
d’immeubles de bureaux dans le monde entier, au point qu’elle est devenue un symbole de
l’architecture internationale. Dans les régions alpines, au contraire, les façades rideau sont très
rares. En général, lorsqu’un architecte les utilise, ce n’est pas pour donner une impression de
légèreté mais plutôt pour faire « oublier » la structure, pour que l’architecture se libère de
l’architectonique et devienne pure forme. L’architecture contemporaine est très friande de ces
monolithes épurés, aux formes très plastiques et des effets « antigravitaires » (par exemple
bâtiment massif semblant flotter au dessus d’un rez vitré presque transparent ou porte à faux
démesurés).
87
Figure 55: Construction avec structure en retrait intérieur
(Banque Raiffeisen du Pays-d’Enhaut, architecte : Architecum)
4.8.3 Préfabrication bois
Plusieurs raisons peuvent être invoquées pour justifier le recours à la préfabrication. Tout
d’abord, cela permet d’avancer dans la construction presque indépendamment des paramètres
pouvant poser problème sur un chantier, par exemple la météo ou le trafic routier aux
alentours. Cela s’avère particulièrement utile lorsque les délais sont serrés, par exemple en
haute montagne, où la période durant laquelle il est possible de travailler est courte et
incertaine, ou alors en ville, lorsque le chantier implique des perturbations de trafic sur un axe
fréquenté, nécessitant de ce fait une coûteuse gestion du trafic.
La préfabrication permet également une précision, une régularité, une qualité de
fabrication qu’il est presque impossible d’obtenir avec une construction in situ.
Enfin, lorsqu’on travaille avec des modules standardisés en particulier, la préfabrication
peut permettre un gain financier substantiel.
Le bois se prête extrêmement bien à la préfabrication. Très léger comparé aux autres
matériaux de construction usuels, il est économique à transporter. En outre, c’est un matériau
disponible presque partout et très facile à usiner : il n’est pas nécessaire de disposer de tables
vibrantes, de grandes halles avec ponts roulants ou de systèmes de transport perfectionnés
comme pour le béton pour pré-fabriquer les modules classiques de construction en bois ; un
outillage basique (scies, clous, vis, etc.) permettent déjà de réaliser la plupart de ces
assemblages. De ce fait, les petites entreprises locales que l’on trouve en montagne en ont une
maîtrise aussi complète que la plupart des entreprises générales que l’on retrouve en plaine. Il
est donc possible de construire des bâtiments en préfabriqué uniquement à l’aide d’une main
d’œuvre locale, ce qui a son importance en regard de tout ce que l’on a abordé en
introduction. Seules les structures complexes obtenues par thermoformage (coques, nappes en
bois) ou les constructions nécessitant de grandes portées (par exemple couverture d’une
piscine ou d’une patinoire), couvertes à l’aide de poutres en bois lamellé-collé ne peuvent être
réalisées par les entreprises locales uniquement.
88
Les cadres structurels en bois peuvent facilement et rapidement être réalisés à plat au sol,
que ce soit en atelier ou sur le chantier, avant d’être montés en façade. Des pans entiers de
façade peuvent ainsi être réalisés en atelier avant être mis en place à l’aide d’une grue. La
limite dimensionnelle de ces éléments est avant tout dictée par la capacité de transport du
camion les acheminant sur le chantier (tenant compte des obstacles qu’il faudra franchir le
long de la route). La résistance de l’élément lors du levage par la grue doit également être
étudiée. Elle est cependant moins contraignante pour des modules en bois que dans le cas
d’éléments en béton par exemple dans la mesure où les éléments en bois sont relativement
légers et résistent bien, de par la nature même du matériau, en flexion et en traction ; les deux
efforts principaux à être induits lors du levage.
Les cadres préfabriqués en bois peuvent certes utiliser des éléments de forte section,
comme la construction poteau-poutre « standard », mais le plus souvent, c’est le système
Platform-frame qui est préféré. Cela permet notamment de simplifier le système de
contreventement, qui peut dès lors être réalisé simplement à l’aide de panneaux en fibres de
bois. Ces panneaux jouent également un rôle important dans la protection contre le feu, qui est
l’un des points faibles de la construction en bois, tout particulièrement lorsqu’on utilise de
faibles sections porteuses.
Actuellement, dans les régions de montagne en Suisse, la préfabrication est relativement
peu utilisée. Elle véhicule encore une image de construction standardisée plutôt négative, ce
qui d’ailleurs est paradoxal quand on pense à la réticence des autorités et populations locales
face à toute modification de l’archétype du swiss chalet.
Il serait très intéressant d’essayer de faire évoluer cette image, de montrer que la
préfabrication, d’une part peut être faite par des entreprises locales, donc sans délocalisation
de l’emploi et d’autre part qu’elle n’induit pas automatiquement une architecture morne et
répétitive, qu’au contraire elle permet une grande variété de formes.
89
5. Considérations sur la construction bioclimatique
Nous voici arrivé au cœur de la problématique de ce travail. Les éléments introduits
jusqu’à présent nous ont permis à la fois de faire le point sur l’état actuel de l’architecture, de
la construction et de l’urbanisme dans les régions de montagne, de mettre en évidence certains
points faibles dans le développement de ces régions et d’imaginer un certain nombre de pistes
à suivre pour éviter qu’elles se transforment en parc à thème pour citadins fortunés en mal de
grand air et que leur population s’en aille malgré elle grossir les banlieues des grandes villes
de plaine.
Au travers d’une analyse du patrimoine vernaculaire, on a pu observer de quelles manières
les anciens tiraient meilleur parti des maigres ressources qu’ils avaient à disposition pour
construire des habitations leur assurant un niveau de confort acceptable.
L’analyse des typologies dominantes de l’architecture alpine contemporaine nous a quant
à elle donné des indications sur les qualités qui sont aujourd’hui recherchées dans un
logement en montagne et sur le niveau de confort à atteindre.
En opposant les deux, on a pu observer que les constructions vernaculaires ne
satisfaisaient ni les critères de confort moderne ni les critères énergétiques et n’étaient pas
rationnelles d’un point de vue économique. Une bonne partie des constructions récentes quant
à elles occupent des surfaces indécentes qui sont perdues à la fois pour l’agriculture locale,
pour la collectivité et parfois pire encore, pour les propriétaires eux-mêmes. En outre, si elles
sont conformes aux normes énergétiques en vigueur, elles ne sont généralement pas
exemplaires en la matière pour autant. L’efficacité énergétique est en effet due avant tout à
une épaisseur importante d’isolation. Les coûts énergétiques que représentent les grands
terrassements ou la production et l’importation des isolants et autres briques Optitherm ne
sont pas pris en compte.
La construction bioclimatique est en quelque sorte une voie médiane, économe en
matériaux, s’intégrant au mieux dans le site pour limiter les mouvements de terres, tout en
garantissant un confort optimal et en minimisant l’apport en énergie devant être fourni par la
chaudière.
Pour être cohérent jusqu’au bout avec la logique d’économie des ressources, l’espace en
étant une, il semble également qu’un bâtiment bioclimatique devrait être conçu dans l’optique
d’une utilisation mesurée du sol, de manière à permettre une densité raisonnable.
Les chapitres qui viennent traiteront en détail des dispositifs architecturaux et techniques
pouvant être mis en œuvre pour optimiser le bilan énergétique d’un bâtiment et analyseront
leur efficacité. En même temps, il ne s’agit pas non plus de faire un résumé des théories de la
physique du bâtiment. Les équations auxquelles nous ferons appel seront donc toujours mises
en lien avec l’analyse technique d’un dispositif concret ou en justificatif d’un choix
architectural.
90
5.1 Déperditions thermiques et isolation
En Suisse, dans un bâtiment de logement « standard » du début des années 2000, l’énergie
liée au chauffage représente en général autour de 60% de sa consommation totale d’énergie.
C’est bien sûr le poste le plus important dans le bilan énergétique, mais c’est aussi et surtout
celui sur lequel la conception architecturale a le plus grand impact. En effet, contrairement à
l’énergie nécessaire pour produire de l’eau chaude, alimenter les appareils ménagers,
électroniques ou encore les lampes, l’énergie consommée pour le chauffage est pratiquement
indépendante des utilisateurs.
La première fonction d’un logement est d’être confortable. Le confort est fonction de
multiples paramètres ; l’espace joue un rôle important, comme on a pu le vérifier à de
multiples reprises jusqu’ici, mais la température, le taux d’humidité dans l’air ou encore la
lumière naturelle jouent eux aussi un rôle capital. Un logement est un environnement contrôlé,
il est indispensable que sa température intérieure ne connaisse pas des écarts aussi importants
que l’environnement extérieur. Sous nos latitudes, il doit donc être chauffé en hiver et
rafraîchi en été.
Pour maintenir un espace clos à une température confortable alors que celle de l’extérieur
est plus basse, il est nécessaire d’y injecter une quantité d’énergie suffisante pour compenser
celle inévitablement dissipée vers l’extérieur (principe fondamental de la thermodynamique).
Les pertes de chaleur se font à travers 3 mécanismes : Conduction au travers des parois,
fenêtres et toiture, Ventilation et Rayonnement. L’isolation thermique n’a d’effet que sur le
premier et le dernier, qui par ailleurs est généralement négligeable comparé aux deux autres.
Le problème de la ventilation quant à lui sera traité en détail plus loin.
Le rôle fondamental d’un isolant, c’est d’opposer le plus résistance possible au passage de
la chaleur. La résistance thermique R est fonction du matériau isolant, plus particulièrement
de sa conductivité thermique λ et de son épaisseur d. Elle s’obtient par :
𝑅=
𝑑
𝜆
[𝑚2 𝐾/𝑊]
Deux stratégies se profilent déjà pour minimiser les pertes (donc maximiser la résistance) :
on peut d’une part faire le choix d’un matériau avec une faible conductivité thermique et
d’autre part travailler avec des épaisseurs d’isolant importantes. Ce sont bien évidemment les
stratégies les plus basiques qu’il faut adopter pour être en conformité avec les normes.
En jouant sur les unités on voit que le flux de chaleur q (en Watts) traversant la couche
d’isolant de résistance R et de surface S s’obtient en inversant R et en multipliant par la
différence de température ϴ entre un côté et l’autre de l’isolant. On obtient :
𝑞=𝑆
1
(𝜃𝑖𝑛𝑡 é𝑟𝑖𝑒𝑢𝑟 − 𝜃𝑒𝑥𝑡 é𝑟𝑖𝑒𝑢𝑟 )
𝑅
Qui se généralise pour un mur multicouche par :
𝑞= 𝑆
1
𝑅
𝜃𝑖𝑛𝑡 − 𝜃𝑒𝑥𝑡
[𝑊]
91
On peut maintenant imaginer deux stratégies supplémentaires, plus délicates à mettre en
œuvre mais tout aussi efficaces : on voit que le flux de chaleur q que l’on cherche à minimiser
diminue proportionnellement d’une part à la surface S de contact entre la paroi et
l’environnement extérieur et d’autre part à la différence de température entre l’intérieur et
l’extérieur. Or on peut agir sur les deux points.
Au niveau des surfaces d’enveloppe thermique, on peut obtenir une réduction sensible en
évitant les géométries complexes avec des redans. La forme idéale est simple et compacte,
elle se rapproche de la sphère, ou, plus vraisemblablement si on part sur une structure simple,
du cube (les structures à doubles courbures sont techniquement difficiles à réaliser).
Tenant compte du fait qu’il devient très difficile de faire pénétrer la lumière naturelle au
delà de 6-7 mètres d’une façade, l’arête de notre cube est limitée à environ 12 -15 mètres.
Cela correspond à une surface habitable comprise entre 150 et 200 m2 par étage et 4 étages au
mieux. On peut estimer qu’un tel bâtiment, qui au passage rappelle fortement les jumbochalets, peut abriter entre 4 et 8 (au mieux 12) logements selon qu’il s’agisse d’appartements
de luxe ou de petits appartements destinés à la classe moyenne.
Lorsqu’on planifie un quartier comportant plus de 12 logements, il devient plus efficace
du point de vue de l’énergétique, plutôt que de multiplier les bâtiments cubiques, de concevoir
des bâtiments à plan rectangulaire dont l’épaisseur n’excède pas 12-15 mètres mais la
longueur, elle, augmente tant qu’il est nécessaire pour accueillir les logements
supplémentaires.
Cela se démontre aisément par le calcul. Pour cela, considérons un programme
comportant 32 appartements occupant chacun un volume de 1/8 a3 (où a est l’épaisseur
maximale du bâtiment). Selon qu’on choisisse de regrouper les appartements 8 par 8 dans 4
« plots » cubiques d’un volume de a3, dans 2 « tours », 2 « barres » ou 1 « bloc », on obtient
les résultats suivants :
Figure 56: Formes du bâti et surface de l'enveloppe thermique
V est le volume, S la surface d’enveloppe, a est l’épaisseur maximale du bâtiment et b est un
coefficient de réduction pour tenir compte du fait que les déperditions par le sol sont plus
faibles que celles vers l’air. On a bien sûr 0<b<1
92
Volume intérieur
(m3)
14000
Plots
12000
10000
Tour
8000
Barre
6000
Bloc
4000
Barre de longueur limitée
(L=2a)
2000
Tour de hauteur limitée
(H=2a)
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
Surface d'enveloppe
(m2)
Figure 57: Evolution du Volume et de la Surface d'enveloppe selon la forme du bâti
Le décalage observé entre la courbe de la barre et celle de la tour est dû à l’utilisation d’un
coefficient de réduction b pour anticiper le fait que les pertes vers le sol sont inférieures à
celles vers l’air. Le détail des équations de ces courbes est donné dans l’annexe 1.
On constate qu’idéalement, la hauteur devrait augmenter avec la longueur, formant ainsi
un « bloc », à la fois long et haut. Tout comme des tours de grande hauteur ou des barres de
grande longueur, ces blocs sont toutefois très difficiles à intégrer correctement dans le
paysage et dans le terrain. On peut dès lors imaginer utiliser des bâtiments de longueur et
hauteur limitée, tout en gardant à l’esprit que cela n’est pas sans conséquences sur l’efficacité
énergétique : dès que la longueur (barre) ou hauteur (tour) maximale du premier bâtiment est
atteinte, un second « plot » est bâti, croît jusqu’à atteindre son épaisseur maximale (15 m dans
le cas des courbes présentées ci-dessus), puis s’allonge ou prend de la hauteur. Cela explique
le décalage vers la droite des courbes de la barre à longueur limitée et de la tour à hauteur
limitée : la courbe commence par décrire une croissance tridimensionnelle (courbe du plot)
avent de revenir à une croissance unidirectionnelle (courbe de la barre et de la tour).
Une tendance générale émerge de ces chiffres : les grands bâtiments de logement
collectifs sont plus efficaces que les pavillons individuels du point de vue énergétique. Il faut
donc dans la mesure du possible éviter la fragmentation du programme.
Il est bon de rappeler ici que le tissu bâti dans les villages alpins est constitué
essentiellement de pavillons et qu’en plus, la topographie accidentée rend très difficile
l’implantation de bâtiments unitaires occupant une grande surface au sol. Il est bien évident
enfin que ces grands bâtiments unitaires de 4 étages ou plus ne permettent généralement pas à
tous les habitants de disposer d’un jardin ou tout du moins d’un jardin pleinement
appropriable.
Pour une fois, les principes de l’architecture traditionnelle semblent donc aller à l’encontre
de l’efficience énergétique. En fait, il faudrait nuancer un peu ; les bandes de maisons
contigües que l’on trouve fréquemment à l’intérieur des anciens centres villageois sont en
partie assimilables à ce que nous venons de décrire comme des « barres ».
93
Passons maintenant au second paramètre influençant le flux thermique : la différence de
température entre l’intérieur et l’extérieur du bâtiment. Pour qu’il soit minimal, on ne peut
bien sûr pas faire monter la température de l’extérieur, en revanche, on peut faire baisser celle
de l’intérieur. C’est délicat à mettre en œuvre puisqu’on est rapidement confronté au
problème fondamental du confort.
Il n’est pas envisageable que l’ensemble des espaces intérieurs aient une température
inférieure à ce que l’on considère habituellement comme confortable (entre 18 et 22°C
environ, 20°C étant la température de consigne sur laquelle sont basés les calculs pour la
conformité thermique selon la norme SIA 180/1). On peut en revanche imaginer que certaines
pièces de l’habitation soient un peu plus fraîches, par exemple le hall d’entrée, les locaux de
rangement ou dans une certaine mesure les chambres à coucher. Cela s’appelle du zonage
thermique, c’est une méthode très peu utilisée dans l’architecture moderne et contemporaine
pour du logement, mais qui se retrouve assez fréquemment pour des habitations
traditionnelles dans des climats extrêmes, comme les maisons yéménites ou les chalets
nordiques.
Figure 58: Architecture vernaculaire et stratégies bioclimatiques.
Maison yéménite27 (g.) et maison finlandaise28 (dr.).
Dans la maison yéménite, on remarque en premier lieu l’épaisseur des murs. L’inertie
thermique du bâtiment est maximale ; les murs massifs absorbent la chaleur et permettent
ainsi d’éviter que la température intérieure ne grimpe trop rapidement. Par ailleurs, les
ouvertures sont petites, ce qui limite la pénétration de l’énergie solaire dans le bâtiment.
Les pièces s’organisent tout autour d’une distribution centrale. Elles s’orientent
différemment à chaque étage, ce qui permet tout au long de la journée d’avoir au moins une
pièce à l’abri des rayons brûlants du soleil. L’étagement lui aussi permet, compte tenu de
l’étroitesse des anciennes villes yéménites que le soleil ne touche pas l’ensemble du bâtiment
en même temps : le matin, les premiers rayons du soleil réchauffent rapidement les étages du
27
28
Image tirée de « l’architecture traditionnelle, un art de construire propre à chaque climat » C. et F. Thevenon
Image tirée de « l’aspect bioclimatique de l’habitat vernaculaire » Plemenka Supic
94
haut qui sont alors les plus confortables. Les jours les plus chauds, à mesure que la journée
avance, les pièces du haut risquent la surchauffe tandis que celles du bas restent plus fraiches.
Les habitants peuvent ainsi se déplacer de pièce en pièce au fil de la journée pour trouver un
peu de fraicheur.
Dans la maison finlandaise, on remarque premier lieu la simplicité du plan : une pièce
polyvalente faisant office de cuisine et séjour et une chambre à coucher reliées par un « sas
d’entrée » non chauffé. On ne chauffe donc que le strict nécessaire. En outre, on exploite au
maximum la moindre source de chaleur : le poêle servant à cuisiner permet également de
chauffer l’espace de vie.
Les deux pièces chauffées ont un plan carré, manière de minimiser le rapport surface
d’enveloppe / volume, et sont couvertes d’une toiture double permettant de limiter les
déperditions thermiques.
Dans l’architecture alpine traditionnelle, on a également pu voir ce type de stratégies ; les
caves, les greniers, les galeries latérales par lesquelles on entre dans les vieux « chalets du
Pays-d’Enhaut » ou encore le Suler de la maison engadinoise sont autant d’exemples
d’espaces tempérés non chauffés permettant de réduire, parfois drastiquement, le besoin du
bâtiment en énergie pour le chauffage. Selon leur positionnement dans l’organisation du plan
de la maison, ces pièces peuvent en outre jouer le rôle « d’espaces tampon » permettant de
réduire les déperditions thermiques des pièces chauffées.
5.1.1 Locaux tempérés : serres, remises, combles froids, caves
Les logements d’aujourd’hui dans les régions alpines ne disposent souvent pour seul
espace tempéré que d’une minuscule cave aménagée au sous sol dans l’abri nucléaire.
Lorsqu’il y en a un second, c’est souvent un garage pour une ou deux voitures.
La construction coûte cher. Lorsque le budget est serré, on construit donc le minimum, le
moindre mètre cube doit être habitable tout au long de l’année et donc doit être chauffé.
L’architecture contemporaine se passe donc volontiers des espaces non chauffés : remises,
jardins d’hiver, greniers, caves, etc. Lorsqu’ils sont existants, dans le cas d’une rénovation par
exemple, ces espaces sont le plus souvent isolés, percés et aménagés en nouveaux espaces
chauffés, qui peuvent dès lors être loués comme studio ou simplement venir agrandir la
surface habitable de la maison. Bref, moins ces espaces bâtis non chauffés sont nombreux,
mieux c’est ! Mais les locaux tempérés sont-ils vraiment si inutiles ?
La conception du chalet alpin aujourd’hui est indissociable d’une « manière d’habiter »
contemporaine et urbaine. En d’autres termes, l’habitant se comporte fondamentalement de la
manière dans un chalet en montagne que dans un appartement dans une grande ville. C’est
d’ailleurs un grand rêve de la mondialisation que de permettre ainsi de mener sa vie
exactement de la même manière où qu’on se trouve dans le monde. Que l’on soit à Paris ou à
Lauenen, les supermarchés permettent de trouver à des prix acceptables toutes sortes de
marchandises à n’importe quel moment de l’année. A quoi peuvent bien servir dès lors les
grandes caves qui permettaient aux anciens de stocker la production estivale en vue de
l’hiver ? La grande majorité de nos appareils ne sont plus réparables et de toute manière, ils
sont obsolètes après une année. A quoi peuvent donc servir les galetas aménagés dans les
combles ou les ateliers ? La voirie s’occupe d’évacuer et incinérer, semaine après semaine,
nos montagnes de déchets ménagers. Quel intérêt de chercher à les limiter ou à les
composter ? Tous les espaces tempérés qu’on pouvait trouver dans l’habitat traditionnel ont
perdu leur sens fonctionnel, la société nous fournit tous les services en l’échange de notre
95
travail, plus besoin de savoir faire les choses soi même ni d’avoir les espaces pour le faire,
c’est merveilleux… jusqu’à ce qu’il n’y ait plus assez de travail… Bref, on a déjà traité du
sujet en introduction, on ne va pas s’attarder davantage ici, l’idée est plutôt de prendre
conscience que suivant l’évolution de la situation économique des régions alpines, les espaces
tempérés pourraient bien retrouver une certaine utilité.
Dans ce chapitre, la question centrale est plutôt de savoir si ces espaces tempérés ont un
impact sur le bilan énergétique du bâtiment.
Figure 59: Déperditions thermiques par les espaces non chauffés.
A l’équilibre thermique (cas statique), la somme des déperditions de 1 vers 2 (flèches
oranges) est égale à la somme des déperditions de 2 vers l’extérieur (flèches jaunes)
Lorsqu’un espace non chauffé se trouve entre un espace chauffé et l’extérieur, il constitue
une résistance supplémentaire au flux de chaleur partant de l’espace chauffé pour terminer à
l’extérieur. En partant du principe que la totalité de l’air contenu dans le local non chauffé est
à la même température, on peut considérer sa résistance au flux de chaleur comme nulle (la
température de surface de la paroi séparant le local non chauffé du local chauffé est la même
que la température de surface de la paroi le séparant de l’extérieur).
La chaleur provenant du local chauffé doit donc traverser deux résistances : celle de la
paroi entre le local chauffé et le local non chauffé et celle de la paroi entre le local non
chauffé et l’extérieur. La résistance totale Rie vaut la somme de ces deux résistances. Comme
la surface de résistance des deux parois n’est pas la même (voir schéma déperditions
thermiques), il convient d’utiliser des résistances surfaciques (𝛤 = 𝑅/𝑆). On a donc :
𝛤𝑖𝑒 = 𝛤𝑖𝑛 + 𝛤𝑛𝑒
[𝐾/𝑊]
On sait en outre que la conductance totale 𝐻𝑖𝑒 (𝐻 = 𝑈 ∗ S) vaut par définition l’inverse
de la résistance totale. On peut donc écrire le système suivant :
𝛤𝑖𝑒 = 𝛤𝑖𝑛 + 𝛤𝑛𝑒
1
𝛤𝑖𝑒 =
𝐻𝑖𝑒
⟹
⟹
𝐻𝑖𝑒 =
𝐻𝑖𝑒 =
1
=
𝛤𝑖𝑛 + 𝛤𝑛𝑒
𝐻𝑖𝑛 𝐻𝑛𝑒
𝐻𝑖𝑛 + 𝐻𝑛𝑒
1
1
1
𝐻𝑖𝑛 + 𝐻𝑛𝑒
=
1
𝐻𝑛𝑒
𝐻𝑖𝑛
𝐻𝑖𝑛 𝐻𝑛𝑒 + 𝐻𝑖𝑛 𝐻𝑛𝑒
[𝑊/𝐾]
96
Sachant que si on enlevait l’espace non chauffé, la conductance Hie snc de la paroi entre le
local chauffé et l’extérieur (anciennement avec le local non chauffé) serait égale à Hin, on peut
estimer le gain (en %) lié aux espaces non chauffés par :
𝐺𝑛𝑐 = 1 −
𝐻𝑖𝑒
𝐻𝑖𝑛 𝐻𝑛𝑒
𝐻𝑛𝑒
100 = 1 −
100 = 1 −
100
𝐻𝑖𝑛
(𝐻𝑖𝑛 + 𝐻𝑛𝑒 )𝐻𝑖𝑛
𝐻𝑖𝑛 + 𝐻𝑛𝑒
%
Ces gains varient en fonction de la valeur de Hin et Hne. Dans le cas classique d’un grenier,
séparé des locaux chauffés par un plafond bien isolé (U = 0.3 W/m2K, S = 80 m2) et séparé
de l’extérieur par une toiture avec seulement un lambris de 3cm en guise d’isolation et deux
pignons isolés de la même manière (U = 5 W/m2K, et S = 140 m2), on a :
𝐻𝑖𝑛 = 0.3 ∗ 80 = 24 ; 𝐻𝑛𝑒 = 5 ∗ 140 = 700 ⟹ 𝐺𝑛𝑐 = 1 −
700
100 = 3.3%
724
L’intérêt énergétique de ces espaces, s’ils ne sont pas isolés un minimum est donc
négligeable.
L’intérêt est surtout spatial ; on n’a pas économisé d’énergie de chauffage, mais on a
gagné un espace supplémentaire. Cependant, il est sans doute trop froid pour être habitable en
hiver, mais peut l’être en été et servir de débarras en hiver. On peut estimer sa température ϴn
dans le cas statique en utilisant le principe de conservation de l’énergie : le flux de chaleur
pénétrant dans le local non chauffé est égal aux flux de chaleur qui en sort. On a donc :
𝑞𝑖𝑛 = 𝐻𝑖𝑛 (𝜃𝑖 − 𝜃𝑛 )
⟹ 𝐻𝑖𝑛 𝜃𝑖 − 𝐻𝑖𝑛 𝜃𝑛 = 𝐻𝑛𝑒 𝜃𝑛 − 𝐻𝑛𝑒 𝜃𝑒
𝑞𝑛𝑒 = 𝐻𝑛𝑒 (𝜃𝑛 − 𝜃𝑒 )
⟹ 𝜃𝑛 =
𝐻𝑖𝑛 𝜃𝑖 + 𝐻𝑛𝑒 𝜃𝑒
𝐻𝑛𝑒 + 𝐻𝑖𝑛
A noter que si l’espace non chauffé dispose de fenêtres, il faut tenir compte des gains
solaires potentiels, qui se traduisent dans l’équation précédente par l’ajout au numérateur du
terme Pabs correspondant à la puissance (en Watts) du flux solaire pénétrant par l’ouverture.
Si une partie de l’isolant du plafond séparant le grenier des locaux chauffés est transférée
en toiture, on peut rapidement atteindre dans le premier des températures adaptées pour un
atelier par exemple. On peut le montrer facilement dans le cas statique :
Considérons que le flux Hie au travers des deux greniers illustrés ci-dessus est identique
dans les deux cas. Prenons Hin1 = 20 W/K (correspond à 20 cm d’isolation sur 100 m2 de
plancher), Hne1 = 750 W/K (correspond à un simple lambris sur 150 m2 d’enveloppe),
Hne2 = 50 W/K (correspond à 12cm d’isolation sur 150 m2 d’enveloppe), pour satisfaire la
condition Hie1 = Hie2, on a donc Hin2 = 32 W/K (correspond à 12 cm d’isolation sur 100 m2
97
de plancher). Lorsque les locaux chauffés ont une température de 20°C et l’extérieur est à
0°C, on obtient :
𝜃𝑛1 =
20 ∗ 20 + 750 ∗ 0
= 0.52 °𝐶
20 + 750
𝑒𝑡
𝜃𝑛2 =
32 ∗ 20 + 50 ∗ 0
= 7.8 °𝐶
32 + 50
On voit donc un gain immédiat de température lorsqu’on commence à changer la manière
de répartir l’isolation entre la paroi interface chauffé / non chauffé et l’enveloppe interface
non chauffé / extérieur.
Il faut toutefois prendre garde à ne pas trop réduire l’isolation de la paroi entre les locaux
chauffés et non chauffés au risque de rendre les premiers moins confortables (la chaleur fuit
rapidement vers l’espace non chauffé). En outre, il ne faut pas oublier qu’en général, si on
choisit d’isoler les locaux non chauffés, on augmente la surface à isoler et par conséquent
l’énergie grise. Dans notre exemple en l’occurrence, on a augmenté le volume total d’isolation
de 33%. Cela n’est toutefois pas vrai pour toutes les configurations : parmi les exceptions, on
trouve les atriums et en général tous les espaces non chauffés qui viennent s’insérer dans des
« redans ».
5.2 Ecobilan et choix des matériaux
Pour ménager les ressources, un bâtiment ne doit pas seulement être économique pendant
ses années d’utilisation, mais aussi lors de sa construction et de son démantèlement. Le choix
des matériaux joue un rôle crucial dans les trois phases.
Le matériau idéal est produit localement (ne nécessite pas de long transport) et nécessite
très peu d’apport en énergie pour être transformé en élément de construction. Il nécessite peu
d’entretien et dure très longtemps. Il est un excellent isolant thermique et en même temps
fonctionne très bien comme élément de structure. Enfin, il est assemblé de manière à pouvoir
être démonté sans grand effort et est totalement recyclable. Ce matériau, bien sûr… n’existe
pas. C’est pourquoi il est indispensable de tirer profit de la complémentarité des matériaux ;
utiliser de bons isolants pour isoler, des matériaux très solides pour la structure et des
éléments très résistants au rayonnement solaire et à la pluie pour les protéger. Ces différents
éléments doivent en outre être assemblés de manière à ce que tout puisse être démonté
relativement facilement, pour permettre notamment de remplacer une pièce usagée sans
devoir démonter tout le bâtiment. Trois caractéristiques restent valables pour l’ensemble des
éléments de construction : un coût de production (économique et énergétique) réduit, une
durée de vie importante et la possibilité d’être intégralement recyclé (si possible sans perte de
valeur ; par exemple bois => papier = perte de valeur).
L’objectif de ce chapitre est de définir sur la base du critère énergétique quels matériaux il
est le plus judicieux d’utiliser pour la structure, l’isolation et les finitions d’un bâtiment en
montagne. Il serait également intéressant de voir l’effet du type de construction sur l’écobilan
et de déterminer un optimum pour l’épaisseur des isolants.
Pour être aussi clair que possible, le chapitre est divisé en quatre parties : gros-œuvre,
structure, isolant, finitions.
98
5.2.1 Gros-œuvre
Ici, le terme gros œuvre désigne les travaux de terrassement, la construction des murs de
soutènement et les fondations.
Le terrassement, suivant la déclivité de la pente et manière dont il est fait, engendre des
déplacements de volumes relativement importants de terre. Tout d’abord, on ne creuse plus à
la main et les pelles mécaniques ne sont pas économes en carburant (environ 20 litres de
carburant par heure pour une pelle hydraulique de 28 tonnes, qui permet d’excaver une
centaine de mètres cubes par heure si le terrain n’est pas trop difficile). Ensuite, la terre
excavée, elle va où ? Dans le cas idéal, on a pu le voir, elle est simplement déposée en aval du
trou et compactée pour produire une plateforme sur laquelle on peut aménager le jardin par
exemple. Mais ce n’est pas toujours possible ni d’ailleurs souhaité. Lorsque la terre doit être
déplacée hors du chantier, le mode de transport le plus courant est le camion. Suivant la
distance à parcourir jusqu’au lieu de dépôt de la terre et le nombre d’allers-retours nécessaires
(proportionnel au volume de terre à déplacer), la consommation d’énergie peut devenir
relativement importante (Un camion-benne d’une capacité max de 12m3 à demi chargé
consomme environ 20 litres/100km).
Considérons l’exemple d’un chantier à Château-d’Oex nécessitant une excavation de
400m3 de terres (cas habituel pour un petit immeuble résidentiel avec sous-sol inséré dans
une pente moyenne). Une telle excavation prend à peu près 4 heures en continu pour une pelle
mécanique type PC220 (Komatsu), pour une consommation finale de 80 litres de carburant.
Le volume de terre doit ensuite être acheminé dans un dépôt pour matériaux d’excavation. Le
plus proche29 se trouve vers le lac de l’Hongrin, à 24 km (48 aller retour) de Château-d’Oex.
Il faut 33 allers-retours de camions-benne pour acheminer la totalité du volume de terre,
correspondant au final à une consommation de 317 litres de carburant. La consommation
cumulée de l’excavatrice et des camions se monte à environ 400 litres soit, avec 38 MJ par
litre de diesel, 15'200 MJ. On peut déjà dire que cela correspond à l’énergie grise contenue
dans 5.5 m3 de mur en béton armé (soit 27 m2 d’un mur de 20 cm d’épaisseur).
Pour l’essentiel des constructions actuelles, l’excavation et le déplacement des terres
restent donc relativement marginaux dans le bilan de l’énergie grise totale contenue dans le
bâtiment. C’est surtout le mur de soutènement qu’il faudra bâtir pour retenir les terres qui sera
déterminant.
Pour les terrassements importants, le type de soutènement le plus utilisé pour est la paroi
en béton projeté ancrée au terrain à l’aide de tirants d’ancrage. Pour des terrassements moins
imposants, on utilisera plutôt un simple mur en béton armé encastré à la base et pouvant aussi
faire office de structure pour le bâtiment. En montagne, les parois en palplanches sont très
rarement (jamais ?) utilisées pour des murs de soutènement liés à du logement.
Contrairement aux barrages hydroélectriques par exemple, les parois en béton projeté
fonctionnent en traction, ce n’est pas le béton qui reprend les efforts induits par la poussée du
terrain mais les innombrables armatures qui se trouvent à l’intérieur. Le béton est donc avant
tout une coque protectrice et « esthétique » de l’armature métallique. L’énergie nécessaire à la
production des armatures en acier additionnée à celle dépensée pour le béton est considérable
29
Plan directeur des dépôts pour matériaux d’excavation du canton de Vaud :
http://www.vd.ch/fileadmin/user_upload/themes/environnement/dechets/fichiers_pdf/PDDEM_Addenda_20
11_v2.pdf
99
au point que la consommation du compresseur utilisé pour projeter le béton est négligeable :
pour des murs de soutènement classiques pour des chalets récents dans les régions de
montagne, de 10 mètres de haut et un angle de 20° par rapport à la verticale, on peut estimer
l’armature moyenne à près de 200 kg/m3 noyée dans une épaisseur de 20 cm de ciment
projeté. On peut donc estimer l’énergie grise à environ 2000 - 2500 MJ par mètre carré de
mur. Pour un mur de 200 mètre carré, ce qui correspond à peu près à ce qui serait nécessaire
pour retenir les terres dans notre exemple précédent, on arrive à environ 500'000 MJ, soit 33
fois plus que l’énergie dépensée pour l’excavation et le déplacement des terres.
Au-delà de l’énergie grise, ces murs sont très coûteux, de l’ordre du million de francs pour
un mur de 10 mètres de haut et 30 de large, permettant tout juste « d’implanter » un modeste
jumbo-chalet.
Il faut donc dans la mesure du possible éviter les murs de soutènement importants et
utiliser de préférence les murs porteurs des bâtiments pour retenir les terres. On évite ainsi de
construire deux murs pour presque rien (tout au plus pour gagner un peu de lumière en façade
arrière).
Pour les fondations, on n’a pas franchement une palette de choix étendue quant au choix
du matériau : béton ou à la limite pierre. (C’est un peu risqué de miser sur des pieux en bois
comme à Venise, même si ça peut très bien marcher si la fondation reste constamment et
entièrement dans un sol saturé en eau). En revanche, selon le type de fondation, la quantité de
matière et donc d’énergie grise nécessaire peut varier largement. Le type de fondation dépend
avant tout de la nature du sol, qui varie pour chaque projet. C’est pourquoi on ne peut prévoir
de manière générale quelle quantité d’énergie et de matière sera consommée pour la
fondation.
Lorsque le « bon sol » se trouve juste sous une couche d’humus de quelques dizaines de
centimètres d’épaisseur, on utilise de préférence des semelles, qui selon le type de structure
qui vient s’appuyer dessus et la stabilité du sol peuvent être ponctuelles ou filantes, avec entre
les deux une différence substantielle quant au volume de béton utilisé. Ce type de fondation
est le plus économique pour ce qui est du volume de béton et d’acier d’armature utilisé.
Moins le sol est capable de reprendre de charge, plus la semelle devra être large pour
répartir au mieux les charges du bâtiment et éviter le poinçonnement du sol. Dans les cas
extrêmes, les semelles représentent presque la totalité de la surface au sol du bâtiment, auquel
cas on parle de radier. De telles fondations consomment une quantité considérable de béton.
Les fondations de type « pieux » est utilisée lorsqu’il faut aller chercher un bon sol de
fondation en profondeur (jusqu’à plus de 20 mètres). Lorsque le bon sol est trop profond, on
peut toujours utiliser des pieux « flottants » qui exploitent les forces de frottement pour
compenser le poids du bâtiment. Les pieux flottants sont aussi plus sûrs dans le cas d’un
terrain susceptible de bouger un peu, on limite ainsi les efforts de cisaillement que les pieux
ont beaucoup de mal à reprendre.
Les pieux de fondation d’aujourd’hui sont faits de béton armé. Ce sont des éléments
relativement fins, environ 80 cm de diamètre et contenant une armature de l’ordre de 150 kg
par m3 de béton.
Lorsque le bon sol est plus proche, (de l’ordre de 5m), on peut utiliser un type de
fondation alternatif ; le puits, d’un diamètre plus important que les pieux, de l’ordre du mètre.
Contrairement aux pieux, ils ne sont pas forcément armés. On en utilise également moins ; 6 à
10 puits reliés par des longrines suffisent pour un bâtiment de la taille habituelle d’un chalet.
100
5.2.2 Structure
Pour la structure, on a grosso modo 4 choix de matériaux : béton, bois, métal ou brique.
On ne peut toutefois se satisfaire d’une classification aussi générale ; selon la proportion de
cailloux et de ciment dans le béton, le bilan énergétique varie. Il en va de même selon qu’on
utilise un madrier en épicéa massif non traité d’origine locale ou une poutre en lamellé-collé
ou encore une brique silico-calcaire ou une Optitherm en terre cuite. En outre, le bilan
énergétique entre un matériau produit directement à partir de ressources naturelles (minerais,
rocher concassé, etc.) et un matériau recyclé peut varier d’un facteur 1 à 10. C’est
particulièrement vrai pour les métaux.
La manière la plus simple de justifier un choix ou l’autre est d’utiliser un tableau
répertoriant les différents matériaux avec à chaque fois une indication de l’énergie nécessaire
pour en produire 1 m3 (pour le bois, c’est bien sûr l’énergie d’abattage et de transformation
qui nous intéresse et non pas l’énergie solaire qu’il a fallu pour faire pousser l’arbre).
Matériaux de structure
Métaux
Acier d'armature
Acier inoxydable
Aluminium
Béton (non armé)
Béton haute resistance
Béton standard
Béton maigre pour fondations
Béton armé
Armature légère mur (15 kg/m3)
Armature std mur (25kg/m3)
Armature lourde dalle (80kg/m3)
Armature std poteau (120kg/m3)
Armature std poutre (180kg/m3)
Briques
Plot de ciment
Brique thermique
Brique pleine terre cuite
Brique calcaire (pavé)
Bois
Bois massif non traité (résineux)
Bois massif imprégné (résineux)
Bois lamellé collé (résineux)
Sources: Inventory of Carbon & Energy, G.Hammond et C.Jones, université de Bath et cours matériaux
Energie grise
Energie grise recyclage Masse volumique
Energie grise Energie grise recyclage
(MJ/kg)
(MJ/kg)
(kg/m3)
(MJ/m3)
(MJ/m3)
35.00
57.00
214.00
9.50
7'850
7'800
2'700
274'700
444'600
577'800
2'500
2'300
2'100
3'500
2'300
1'500
2'315
2'325
2'380
2'420
2'680
2'800
3'200
5'200
6'800
10'500
2.20
2.20
3.00
0.85
1'400
1'100
2'000
2'500
3'000
2'400
6'000
2'100
1.30
8.50
12.00
550
550
500
700
4'600
6'000
34.00
1.40
1.00
0.75
1.23
1.38
2.22
2.83
3.92
1.06
1.10
1.33
1.50
2.08
74'500
91'800
2'400
2'500
3'100
3'600
5'500
Figure 60: Tableau énergie grise de matériaux de structure usuels
On peut ensuite estimer au cas par cas l’énergie qu’il faudra ensuite dépenser pour
acheminer ces matériaux sur le chantier. Dans la plupart des cas, pour les matériaux de
structure, elle est négligeable par rapport à l’énergie grise contenue dans les matériaux
mêmes. On estime la consommation d’un camion semi-remorque (40t) à charge moyenne (il
fait l’aller à pleine charge et le retour à vide) à 0.34 l/km30. Avec 38 MJ par litre de diesel, on
obtient une consommation d’environ 14 MJ par km. (L’énergie grise contenue dans le Diesel
n’est pas prise en compte !)
Prenons le cas d’un transport de sacs de ciment (brut) par camion depuis l’usine Holcim à
Eclépens jusqu’à Château-d’Oex. Un camion semi-remorque peut transporter environ 25
tonnes de ciment à chaque aller-retour. La distance à parcourir est de 100 km aller (200 allerretour). La production du ciment consomme selon Holcim environ 3'500 MJ par tonne. Une
30
«Consommation d’énergie et des émissions de CO2 entre le transport routier et le transport combiné
rail/route», Institut für Energie und Umweltforschung Heidelberg GmbH
101
fois sur le chantier, ces 25 tonnes de ciment auront donc consommé près de 88'000 MJ pour la
fabrication et environ 2'800 MJ pour leur transport, qui représente donc dans ce cas à peine
plus de 3% de l’énergie grise. Cette proportion serait cependant beaucoup plus importante si
on prenait par exemple le cas d’une charpente en bois massif importée d’Europe du Nord :
considérons un transport par camion semi-remorque des forêts suédoises jusqu’à Göteborg
(400 km), puis un transport par train jusqu’à Bâle (1450 km, 0.2 MJ/t km) et finalement un
transport par camion de Bâle à Château-d’Oex (380 km aller-retour). Pour 25 m3 (capacité
volumétrique maximale d’un semi remorque), l’énergie grise de production est d’environ
17'500 MJ, tandis que celle du transport vaut (400 + 380)0.34 + 1450*0.2*13.7 = 4'238 MJ.
La proportion du transport dans le bilan énergétique du matériau atteint donc ici 25%.
Selon le type de structure utilisée, la quantité de matériau peut fortement varier : une
structure murale consommera en règle générale beaucoup plus de matière qu’une ossature. Ce
commentaire vaut surtout pour les constructions en béton et éventuellement en brique puisque
la construction métallique n’utilise que des ossatures et que la construction murale en bois
(madriers) tend à disparaître. Avec le béton, il y a une petite subtilité : une ossature
consomme un volume de béton bien moindre mais est plus fortement armé que des murs.
Etant donné l’énergie grise contenue dans l’acier, ce détail n’est pas anodin.
Cela nous amène à parler du problème de la résistance des éléments de structure : en effet,
à résistance égale, une poutre en acier aura une section bien plus faible qu’une poutre en bois
par exemple. Il conviendrait aussi de tenir compte que la forme des sections et le type d’effort
à reprendre (traction, compression, flexion, torsion ?), qui ont une grande influence sur la
quantité de matière qui devra être utilisée. Le calcul de l’énergie grise d’une structure est donc
un exercice bien plus complexe qu’une simple conversion d’un volume de matériau en une
quantité d’énergie. Estimer le volume de matériau à employer pour une structure au moment
de la conception est très périlleux. Ce qu’on peut faire à la limite, c’est comparer le volume
total de matière pour une structure « type » couvrant un volume simple, que l’on retrouverait
dans pratiquement n’importe quel logement. Disons un séjour de 5x5x3 mètres.
Figure 61: structures simples en béton, acier et bois.
Pour que les trois structures représentées ci-dessus soient véritablement comparables, les
trois utilisent une structure ponctuelle et sont couverts par une structure de type poutressolives. Dans le cas du béton, on pourrait bien sûr envisager une coque extrêmement fine et
non ferraillée qui toutefois empêcherait d’exploiter l’étage ou alors une simple dalle avec un
ferraillage assez complexe autour des poteaux pour éviter le poinçonnement, mais pour
simplifier l’analyse, les portées unidirectionnelles sont préférables.
Pour la couverture, nous utiliserons donc :
- Dans le cas du béton des poutrelles armées préfabriquées à section rectangulaire.
102
Dans le cas de l’acier, des poutres IPE, une section habituelle pour des éléments
travaillant en flexion, avec une hauteur statique importante par rapport à l’épaisseur.
- Dans le cas du bois, des poutres à section rectangulaires en bois massif
Pour les montants, on utilisera des poteaux à section carrée constante pour les structures
bois et béton et des profilés MSH (section carrée creuse) pour la structure acier.
-
Pour ce genre de structure, très simple, et vu qu’on peut se contenter d’un prédimensionnement avec une marge d’erreur jusqu’à 20%, on peut négliger les contraintes
tangentielles dues à l’effort tranchant et à la torsion et seulement dimensionner à la flexion.
Pour les poutres de la couverture (portée secondaire et primaire), on est dans le cas de poutres
sur deux appuis simples aux extrémités sollicitées en flexion par une charge uniformément
répartie. Le moment maximal se trouve donc au centre de la portée et vaut 31 𝑀𝑚 𝑎𝑥 = 𝑞𝐿2 /8.
La flèche maximale, au même endroit, vaut 𝑣𝑚𝑎𝑥 = 5𝑞𝐿4 /384𝐸𝐼.
Pour les poutres de portée secondaires, la charge vaut la somme de la charge de service qs,
(disons 300 kg/m2, soit environ 0.03 kN/cm pour un entre-axe de 1m entre chaque poutre) et
de la charge de poids propre qp.
Pour éviter des calculs complexes (fonctions polynômiales de degré 3 pour le calcul des
déformations), on va définir le poids propre indépendamment de la hauteur statique en
prenant simplement le poids propre d’une poutre de 25 cm de hauteur statique (ce qui est la
hauteur maximale à laquelle on s’attend pour une portée de 5 mètres et le cas de charge
considéré).
Pour les poutres de la portée secondaire, on a donc :
-
Béton : (𝜎𝑐 = 4 𝑘𝑁 𝑐𝑚2 ; 𝑞𝑝 = 𝑏𝑕𝜌𝑏é𝑡𝑜𝑛 = 8 ∗ 25 ∗ 2.3 ∗ 10−5 = 0.0046 𝑘𝑁/𝑐𝑚)
Pour effectuer un pré-dimensionnement dans le cas d’une poutre composée de deux
matériaux comme le béton armé, on doit au préalable soit fixer les dimensions de la
poutre et calculer les armatures, soit faire l’inverse. La première méthode est la plus
logique ; on donne une dimension à la poutre et on calcule le ferraillage nécessaire.
Pour éviter un trop large surdimensionnement du béton, on commence par évaluer une
section en faisant comme si le béton ne contenait aucune armature et reprenait aussi
bien la traction que la compression. On a donc :
𝑀𝑚𝑎𝑥
𝜎𝑐𝑚𝑎𝑥 =
31
Frey, pp.396-422
𝑞𝐿2
0.03 + 0.0046 ∗ 5002
=
=
= 1081 𝑘𝑁𝑐𝑚
8
8
𝑀𝑚𝑎𝑥 𝑕 𝑀𝑚𝑎𝑥 𝑕
6486
∗ =
∗ =
≤4 ⟺𝑕≥
3
𝑏𝑕
𝐼
2
2
𝑏𝑕2
12
6486
= 14.2 𝑐𝑚
4𝑏
103
On prend cette hauteur de 14.2 cm pour la suite du calcul, avec cette fois-ci les armatures.
Comme il n’y a pas d’effort normal dans la poutre, en supposant qu’on laisse le béton se
plastifier totalement au dessus de l’axe neutre (qu’on avait supposé au milieu de la poutre,
même si ce n’est plus vrai maintenant) le moment généré par les contraintes de compression
dans la partie supérieure de la poutre est égal à celui généré par la traction dans les armatures
(on considère que le béton à une résistance nulle à la traction). Au cas ultime, on a donc :
𝑕
𝑕𝑏𝜎𝑐 14.2 ∗ 8 ∗ 4
∗ 𝑏 ∗ 𝜎𝑐 = 𝑆𝑎𝑟𝑚𝑎𝑡𝑢𝑟𝑒𝑠 ∗ 𝜎𝑡 ⟺ 𝑆𝑎𝑟𝑚𝑎𝑡𝑢𝑟𝑒𝑠 =
=
= 8.9 𝑐𝑚2
2
2𝜎𝑡
2 ∗ 25.5
Ce qui correspond à un peu moins de 3 barres d’armature de 20mm de diamètre (r = 1cm).
Avant de dire si cette poutre est suffisante, il faut encore vérifier sa flèche maximale vmax
pour qu’elle soit apte au service. On peut tolérer une pente max de 1%, soit une flèche
maximum de 2.5 cm au centre de la portée, (à 2,5 mètres des appuis). En utilisant le module
d’élasticité de l’acier, Ea = 20500 kN/cm2, on a :
𝑣𝑚𝑎𝑥
5𝑞𝐿4
=
≤ 2.5
384𝐸𝑎 𝐼𝑎 𝑒𝑞
Dans l’équation précédente, on rapporte toute la poutre à une poutre en acier équivalente
dont il nous faut déterminer le moment d’inertie 𝐼𝑎 𝑒𝑞 .
1
Pour cela, on doit connaitre l’axe neutre de la poutre puisque 𝐼𝑎 𝑒𝑞 = 𝐼𝑎 + 𝑛 𝐼𝑏 et que Ia et
Ib dépendent de la position de l’axe
neutre. On calcule ce dernier d’une
manière semblable à un centre de
gravité, on posant que la somme des
moments générés par les forces
appliquées sur chaque unité de surface
de la section y est nulle.
14.2
14.2 ∗ 8
+ 8.9 ∗ 3
𝑆𝑏 𝑦𝐺𝑏 + 𝑆𝑎 𝑦𝐺𝑎
2
𝑦𝐺 =
=
= 6.8 𝑐𝑚
𝑆𝑏 + 𝑆𝑎
14.2 ∗ 8 + 8.9
𝐸
On peut maintenant calculer 𝐼𝑎 𝑒𝑞 (on utilise : 𝑛 = 𝐸𝑎 =
1
𝐼𝑎 𝑒𝑞 = 𝐼𝑎 + 𝐼𝑏 = 𝐼𝑎 + 𝑆𝑎 ∗ 𝑦𝐺 − 𝑦𝐺𝑎
𝑛
=
=
𝑟2
∗ 𝑛𝑏𝑎𝑟𝑟𝑒
4
12
∗ 3 + 8.9 6.8 − 3
4
+ 𝑆𝑎 𝑦𝐺 − 𝑦𝐺𝑎
2
+
2
𝑏
2
+
+
20500
3500
= 5.85)
1
𝐼 + 𝑆𝑏 ∗ (𝑦𝐺𝑏 − 𝑦𝐺 )2
𝑛 𝑏
1 𝑏𝑕 3
+ 𝑏𝑕 𝑦𝐺𝑏 − 𝑦𝐺
𝑛 12
1 8 ∗ 14.23
14.2
+ 8 ∗ 14.2
− 6.8
5.85
12
2
2
2
= 456 𝑐𝑚4
Et finalement, on obtient une flèche de :
𝑣𝑚𝑎𝑥 =
5 ∗ 0.0346 ∗ 5004
= 3 𝑐𝑚 > 2.5 ⟹ 𝑝𝑜𝑢𝑡𝑟𝑒 𝑖𝑛𝑠𝑢𝑓𝑓𝑖𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒
384 ∗ 20500 ∗ 456
104
En refaisant les calculs en prenant une poutre plus haute, on arrive à descendre au dessous
de 2.5 cm de flèche si h = 15.2 cm et que l’on conserve 3 barres d’armature de 20mm.
-
Acier : (𝜎𝑒 = 25.5 𝑘𝑁 𝑐𝑚2 ; 𝑞𝑝 = 0.00224 𝑘𝑁 𝑐𝑚 , 𝑠𝑜𝑖𝑡 𝑙𝑒 𝑝𝑜𝑖𝑑𝑠 𝑑 ′ 𝑢𝑛 𝐼𝑃𝐸 200)
Selon résistance :
𝑞𝐿2
0.03 + 0.00224 ∗ 5002
=
= 1007 𝑘𝑁𝑐𝑚
8
8
𝑀𝑚𝑎𝑥
1007
=
=
≤ 25.5 ⟺ 𝑊 ≥ 39.5 𝑐𝑚3 ⟹ 𝐼𝑃𝐸 120
𝑊
𝑊
𝑀𝑚𝑎𝑥 =
𝜎𝑚𝑎𝑥
Selon flèche maximum, avec le module d’élasticité de l’acier Ea = 20500 kN/cm2 :
𝑣𝑚𝑎𝑥 =
5𝑞𝐿4
5 ∗ 0.03224 ∗ 5004
1.0075 ∗ 1010
=
≤ 2.5 ⟺ 𝐼 ≥
= 512 𝑐𝑚4 ⟹ 𝐼𝑃𝐸 80
384𝐸𝐼
384 ∗ 20500 ∗ 𝐼
1.968 ∗ 107
Dans le cas de l’acier, on dimensionnera donc les poutres selon la résistance, ce qui
aboutit à un profilé IPE 120, qui consomme 10.4 kg d’acier par mètre linéaire.
-
Bois : (𝜎𝑒 = 8 𝑘𝑁 𝑐𝑚2 ; 𝑞𝑝 = 𝑏𝑕𝜌𝑏𝑜𝑖𝑠 = 8 ∗ 25 ∗ 5.5 ∗ 10−6 = 0.0011 𝑘𝑁/𝑐𝑚)
Selon résistance :
𝑀𝑚𝑎𝑥 =
𝜎𝑚𝑎𝑥 =
𝑞𝐿2
0.03 + 0.0011 ∗ 5002
=
= 972 𝑘𝑁𝑐𝑚
12
8
𝑀𝑚𝑎𝑥 𝑕 𝑀𝑚𝑎𝑥 𝑕
5832
∗ =
∗ =
≤8 ⟺𝑕≥
3
𝑏𝑕
𝐼
2
2
𝑏𝑕2
12
5832
= 9.55 𝑐𝑚
8𝑏
Selon flèche maximum, avec le module d’élasticité du bois Ebois = 1050 kN/cm2 :
𝑣𝑚𝑎𝑥
5𝑞𝐿4
5 ∗ 0.0311 ∗ 5004
=
=
≤ 2.5 ⟺ 𝑕 ≥
𝑏𝑕3
384𝐸𝐼
384 ∗ 1050 ∗ 12
3
1.166 ∗ 1011
= 24.3 𝑐𝑚
8.064 ∗ 106
Dans le cas du bois, on dimensionnera donc les poutres selon la flèche maximum, ce qui
aboutit à une section de 8x25 cm
Pour les poutres de la portée primaire, la portée reste la même, mais la charge, qu’on peut
considérer répartie de manière homogène, même si ce n’est pas tout à fait exact, vaut la
réaction d’appui de 4 des 6 poutres (les 2 dernières étant situées au dessus des poteaux, elles
ne génèrent aucun moment fléchissant dans les poutres de portée principale, se référer au
schéma des structures), soit 𝑞 =
que ci-dessus, on obtient :
-
4(1/2∗500 ∗(𝑞 𝑠 +𝑞 𝑝 )
500
. En utilisant exactement les mêmes calculs
Béton : section rectangulaire de 8x20 cm armée avec 4 barres de 20mm
Acier : profilé IPE 140, (qui consomme 12.9 kg d’acier par mètre linéaire)
Bois : section rectangulaire de 8x30 cm
105
Pour les montants maintenant, on a une charge de dimensionnement verticale valant la
charge de service plus le poids de la couverture à répartir sur 4 montants. Chacun en reprend
un quart, soit pour le béton : 2305 kg; pour l’acier : 1985 kg; pour le bois : 1990 kg.
Les montants sont dimensionnés de manière à supporter les charges liées au vent et à parer
les risques de flambement. Sans passer par le calcul, en se basant sur des cas classiques, on
peut estimer la section des montants en béton à 20x20 cm (armature de 120 kg/m3), ceux en
bois à 25x25 cm et ceux en acier seraient des MSH 100x100x4 (10 cm de côté, 4 mm d’épais,
12 kg d’acier par mètre linéaire)
On peut maintenant comparer les 3 structures au niveau de l’énergie grise. En utilisant les
chiffres de l’énergie grise par kg de matière tirés du tableau introduit en début de chapitre :
- La structure en béton aura consommé 2300 kg de béton et 160 kg d’acier d’armatures.
Traduit en énergie grise, cela donne environ 4700 MJ. (on a considéré une énergie
grise moyenne de 15 MJ/kg pour l’acier)
- La structure en acier aura quant à elle consommé 585 kg d’acier, soit environ 8800 MJ
d’énergie grise.
- Enfin, la structure en bois aura consommé 865 kg de bois, soit environ 1100 MJ
d’énergie grise en considérant qu’il s’agit de bois massif non traité.
La structure en bois est donc la plus avantageuse du point de vue de l’énergie grise. Elle
en consomme à peu près 4 fois moins que la même structure en béton, qui vient en seconde
position et 8 fois moins que la même en acier.
Ce classement est assez attendu mais il est plus serré que ne laissait présager le tableau
des énergies grises. En effet, si on considère l’énergie grise rapportée au volume, l’acier
consomme environ 120'000 MJ/m3 (15 MJ/kg * 7850 kg/m3), soit 170 fois plus que le bois
massif (700 MJ/m3). La prise en compte de la configuration de la structure a donc réduit
l’écart d’un facteur 20.
Ces valeurs ne tiennent pas compte de la sécurité incendie. Pour éviter que ce paramètre
n’influence le bilan énergétique des structures, on va considérer que dans les trois cas, le
problème est résolu de la même manière : en enveloppant les éléments structurels d’une gaine
de Fermacell. C’est une stratégie relativement classique pour des structures en bois ou acier
dans le cas de logements mais moins pour du béton : on préfère généralement surdimensionner les poteaux et poutres en béton que de les recouvrir de placo (ce qui peut se
justifier tant du point de vue économique que du point de vue esthétique).
Au final, les trois structures auront vraisemblablement une durée de vie à peu près
similaire, en revanche, une fois arrivées en fin de vie, elles ne sont pas toutes les trois aussi
facilement recyclables :
Pour la structure en acier, il n’y a pas de gros problème ; les éléments structurels sont dans
un premier temps désassemblés ou coupés si la structure était soudée, puis suivant leur état,
ils peuvent soit être directement réutilisés pour une autre structure, soit être refondus et
recoulés en de nouveaux profilés aussi résistants que les premiers. On ne perd pratiquement
pas de matière dans le processus et au passage, le recyclage de l’acier aura permis de produire
les nouveaux profilés en dépensant 3,5 fois moins d’énergie que s’ils avaient été produits à
partir de minerais.
Pour la structure en bois, deux cas peuvent se présenter : si les éléments structurels sont
encore en bon état lorsque le bâtiment qu’ils composent est démonté, ils peuvent être
réutilisés comme tel sans pratiquement aucune transformation. Si en revanche ils ont été
106
exposés longuement à de l’humidité, ils risquent d’avoir en partie pourri et ne pourront pas
servir pour une nouvelle structure. Au mieux, on peut les réduire en copeaux, les laisser
sécher et s’en servir comme combustible.
Pour la structure en béton, on peut recycler les fers après avoir concassé les poutrelles. En
revanche, les débris de béton ne peuvent pas servir à refaire du ciment. Il est même
relativement délicat de les réutiliser comme agrégats dans un nouvel élément en béton. Dans
le meilleur des cas, ces gravats peuvent être utilisés comme couche de fond pour les routes.
Le béton se recycle donc plutôt mal, ce qui conduit à l’utiliser en priorité pour des structures à
longue durée de vie : fondations et autres soutènements.
5.2.3 Isolants
Il existe aujourd’hui une gamme très large d’isolants. Tous ont le même rôle fondamental
mais tous ne nécessitent pas la même quantité d’énergie pour être produits et n’ont pas
forcément la même performance d’isolation. En outre, ils ne sont pas forcément substituables
et peuvent nécessiter une mise en œuvre différente.
Pour faire le « bilan énergétique » d’un isolant sur toute sa durée de vie, 3 paramètres sont
fondamentaux à prendre en compte : l’énergie de production, la durée de vie et surtout la
performance d’isolation. Pour comparer les isolants entre eux, il est fondamental en premier
lieu d’ajuster leur épaisseur de manière à ce que leur résistance thermique R soit identique.
Sans cela, le gain qu’on croit réaliser sur la production est rapidement englouti par des
déperditions d’énergie plus importantes lorsque le bâtiment est utilisé. Une fois cette petite
manœuvre effectuée, on peut établir un tableau similaire à celui des matériaux de structure :
Matériaux isolants
Polystyrène expansé
Polystyrène extrudé
Laine de verre
Laine de roche
Verre cellulaire
Polyuréthane
Panneau fibre de bois
Liège
Laine naturelle
Gramitherm
Ouate de cellulose
Paille
Brique thermique
Sources: Inventory of Carbon & Energy, G.Hammond et C.Jones, université de Bath et cours matériaux
Eg par m2
Energie grise Conductivité thermique Resistance eqivalente Epaisseur eqivalente
λ (W/mK)
R (m2K/W)
d (m)
Egs = Eg*d (MJ/m2)
(MJ/m3)
2'658
0.04
6
0.24
638
3'822
0.04
6
0.24
917
560
0.04
6
0.24
134
386
0.037
6
0.222
86
4'050
0.045
6
0.27
1'094
2'163
0.028
6
0.168
363
1'950
0.045
6
0.27
527
600
0.04
6
0.24
144
2'926
0.038
6
0.228
667
536
0.038
6
0.228
122
1'109
0.04
6
0.24
266
288
0.045
6
0.27
78
2400
0.16
6
0.96
2'304
Figure 62: Tableau énergie grise de matériaux isolants usuels
On constate une variation de l’énergie grise d’un facteur 10 entre deux isolants pourtant
très répandus que sont la laine de roche et le polystyrène extrudé. Compte tenu de la quantité
d’isolation nécessaire dans un bâtiment, cette différence est loin d’être négligeable.
Bien sûr, il faut tenir compte que tous les isolants ne sont pas utilisables dans tous les cas.
La laine de roche par exemple n’a aucune résistance aux efforts mécaniques. Il est donc
impossible de l’utiliser pour isoler par l’extérieur une dalle de toiture plate ou comme isolant
phonique sous chape. Au contraire, un isolant comme le polystyrène extrudé peut par exemple
être appliqué sur une façade à l’extérieur et être recouvert d’un simple crépi. On peut ainsi
économiser une structure légère et un bardage qui serait nécessaire si on avait utilisé un
107
isolant sensible à l’eau et sans résistance mécanique comme les laines minérales. Un isolant
comme la brique thermique peut même totalement remplacer la structure.
Il est donc intéressant de jouer sur la complémentarité des isolants, d’utiliser des isolants
résistants à la compression comme le liège pour l’isolation phonique et des isolants
économiques à produire comme la laine de roche pour l’isolation entre les chevrons et
montants d’une ossature.
Parmi les questions encore en suspens, il y a celle de l’épaisseur optimale d’isolant. En
effet, l’épaisseur d d’isolant influence à la fois les déperditions thermiques du bâtiment, selon
l’expression :
1
𝜆
𝑞=𝑆
∆𝜃𝑖𝑒 = 𝑆
∆𝜃𝑖𝑒
𝑊
𝑅
𝑑
et la quantité d’énergie grise contenue dans l’isolation, selon la relation :
𝐸𝑔 = 𝑉𝑖 𝐸𝑔𝑖 = 𝑆𝑑 𝐸𝑔𝑖
𝑀𝐽
L’épaisseur optimale correspond au minimum de la fonction Qiso + Eg où Qiso est l’énergie
totale ayant traversé l’isolant à la fin de son cycle de vie et Eg l’énergie grise contenue dans
l’isolation.
En sommant les déperditions q sur la durée totale durant laquelle l’isolation limite
effectivement les déperditions thermiques du bâtiment tout au long de sa durée de vie, on
obtient la quantité d’énergie totale Qiso liée à l’isolation. Il faut aussi prendre en compte que
tous les jours durant lesquels le bâtiment a été chauffé n’ont pas la même température (donc
Δϴie et par conséquent q varient). Pour résoudre ce problème, on utilise le paramètre
« différence de température cumulée » (DTC), qui correspond à la somme des jours de
chauffage multiplié par la différence de température entre l’air extérieur et la température de
consigne (température extérieure en dessous de laquelle le chauffage s’enclenche, soit environ
12°C pour une construction standard) mesurée à chaque jour. Les DTC sont tabulées pour
chaque région (voir annexe 2).
𝑄𝑖𝑠𝑜 = 𝐻𝑖𝑒
∆𝜃𝑖𝑒 𝑡 = 𝐻𝑖𝑒 ∗ 𝐷𝑇𝐶
𝑀𝐽
𝜃𝑒 ≤𝜃 𝑒𝑛𝑐𝑙
Au bout de 40 ans, (une bonne durée de vie pour un isolant), l’énergie totale liée à
l’isolation s’écrit comme :
𝐸𝑓𝑖𝑛 𝑖𝑠𝑜𝑙𝑎𝑛𝑡 = 𝑆𝑑 𝐸𝑔𝑖 + 40(𝐻𝑖𝑒 ∗ 𝐷𝑇𝐶) = 𝑆𝑑 𝐸𝑔𝑖 + 40
𝑆
∗ 𝐷𝑇𝐶
𝑑
𝜆
𝑀𝐽
Pour trouver l’épaisseur optimale d’isolation dans le cas d’un mur de surface S = 1 dont la
résistance thermique initiale (sans isolation) serait Ri et en considérant le cas général d’une
durée de vie de l’isolant de n années, il faut dériver la fonction Efi(d) et égaler à 0. On a :
′
𝑑𝐸𝑔 + 𝑛𝐷𝑇𝐶
1
𝑑
𝑅𝑖 + 𝜆
=0
108
⟺ 𝐸𝑔 + 𝑛𝐷𝑇𝐶
𝐸𝑔 𝑅𝑖2 + 2𝐸𝑔 𝑅𝑖
1
𝜆
𝑑
𝑅𝑖 + 𝜆
2
= 𝐸𝑔
𝑑
𝑅𝑖 +
𝜆
2
−
𝑛𝐷𝑇𝐶
𝑑 𝑑2
𝑛𝐷𝑇𝐶
= 𝐸𝑔 𝑅𝑖2 + 2𝑅𝑖 + 2 −
=
𝜆
𝜆 𝜆
𝜆
𝐸𝑔
2𝐸𝑔 𝑅𝑖
𝑑
𝑑2
𝑛𝐷𝑇𝐶
𝑛𝐷𝑇𝐶
+ 𝐸𝑔 2 −
= 𝑑2 2 + 𝑑
+ 𝐸𝑔 𝑅𝑖2 −
=0
𝜆
𝜆
𝜆
𝜆
𝜆
𝜆
Cette équation quadratique se résout par la méthode du discriminant :
Δ=
2𝐸𝑔 𝑅𝑖
𝜆
2
− 4
𝐸𝑔
𝑛𝐷𝑇𝐶
∗ 𝐸𝑔 𝑅𝑖2 −
2
𝜆
𝜆
−2𝐸𝑔 𝑅𝑖
4𝐸𝑔 𝑛𝐷𝑇𝐶
±
𝜆2
𝜆
𝜆3
⟹𝑑=
=
2𝐸𝑔
2𝐸𝑔
𝜆2
−𝑅𝑖 𝜆 ±
𝜆2 4𝐸𝑔 𝑛𝐷𝑇𝐶
= −𝑅𝑖 𝜆 ±
2𝐸𝑔
𝜆3
=
4𝐸𝑔 𝑛𝐷𝑇𝐶
𝜆3
−2𝐸𝑔 𝑅𝑖
4𝐸𝑔 𝑛𝐷𝑇𝐶
±
=
𝜆
𝜆3
𝜆4 4𝑆𝐸𝑔 𝑛𝐷𝑇𝐶
=
𝜆3
4𝐸𝑔2
± 𝑛𝐷𝑇𝐶
𝜆
− 𝑅𝑖 𝜆
𝐸𝑔
𝑚
Pour quelques isolants usuels, considérant Ri = 0.2 m2K/W, n = 40 ans et en utilisant le DTC de
Château-d’Oex, on obtient les courbes suivantes (E rapporté à une année) :
Figure 63: épaisseur optimale (pour l'énergétique) de quelques isolants
On remarque que même dans le cas du polystyrène extrudé et du verre cellulaire, on est
encore assez loin d’avoir atteint l’épaisseur optimale du point de vue énergétique. On
remarque également qu’au dessous de 30 cm d’isolation (50 cm dans le cas de la brique) on
perd très rapidement une importante quantité d’énergie. Le gain potentiel d’énergie que l’on
peut réaliser en isolant davantage encore que ne le prévoient les normes actuelles n’est donc
109
pas négligeable. On peut finalement signaler que sauf innovation majeure dans la production
des isolants, jamais des isolants coûteux en énergie grise comme le polystyrène ou la brique
n’atteindront un bilan énergétique aussi favorable que la laine minérale (les courbes ne se
croisent pas).
Un paramètre important n’est pas pris en compte dans le tableau précédent : le recyclage
de l’isolant. Si ce dernier peut être recyclé sans perte (ou plutôt dissipation) de matière et sans
un apport important d’énergie, son bilan énergétique est bien sûr très sensiblement modifié :
dans les équations précédentes, cela se traduira soit par une durée de vie démultipliée soit par
une diminution importante de l’énergie grise (on ferait alors une moyenne de l’énergie grise
sur plusieurs cycles de vie).
Dans le cas des isolants classiques présentés-ci-dessus, on peut noter que des progrès
importants sont actuellement en train d’être faits. Il y a quelques années, les polystyrènes et
les laines minérales n’étaient pratiquement pas recyclées et leur élimination (surtout celle des
polystyrènes) dégageaient des polluants dangereux pour la santé et participant à l’effet de
serre. Aujourd’hui, des méthodes de recyclage pour ces isolants sont en développement. On
peut toutefois difficilement estimer si ces progrès suffiront à les rendre aussi simples à
recycler que les isolants à base de fibres végétales (ouate de cellulose, fibre de lin, de chanvre,
etc.). A défaut, ce sont donc des isolants tels que la paille ou la laine de chanvre qu’il serait le
plus judicieux d’utiliser si on se base sur le bilan énergétique.
Il est finalement intéressant pour la suite de donner le coefficient de déperdition thermique
d’un mur isolé de manière optimale (ou presque : un mur de 1,2 mètres d’épais, même s’il est
optimal du point de vue énergétique ne l’est sans doute pas du point de vue économique et
l’est moins encore du point de vue d’une gestion rationnelle de l’espace).
Considérons donc un mur isolé avec 40 cm de laine de roche, ce qui correspond sur le
graphique au moment où la courbe « s’aplanit ». Son coefficient de transmission U est égal à
0.09 W/m2K. Pour l’instant, cela ne nous dit pas grand-chose si ce n’est que ce mur perd
environ 2 fois moins d’énergie qu’un mur isolé pour satisfaire l’actuelle norme SIA 380/1.
Cette valeur nous servira davantage dans les chapitres sur le captage solaire passif et le bilan
thermique.
5.2.4 Finitions
Le terme finition désigne ici la totalité des éléments du bâtiment n’ayant pas de rôle
structurel ni isolant prépondérant. Cela comprend notamment les peintures, lambris, faux
plafonds, parquets, étanchéités, etc. Idéalement, il faudrait également tenir compte des
conduites sanitaires, des caissons de ventilation et appareils fixes tels que les échangeurs de
chaleur.
La palette des matériaux et substances pouvant être utilisées pour les finitions est
extrêmement large. Il existe en conséquent des différences considérables au niveau de
l’énergie grise contenus dans tous ces matériaux et des différences pour le moins surprenantes
peuvent apparaître entre des éléments en apparence anodins.
Encore une fois, un tableau donnant l’énergie grise pour chaque matériau est la manière la
plus efficace de déterminer quels matériaux utiliser si on entend minimiser l’énergie grise.
110
Matériaux finitions
Peintures et enduits
Peinture minérale (double couche)
Peinture acrylique (double couche)
Enduit ciment
Enduit à la chaux
Carrelage céramique (mortier-colle compris)
Lambris
Carreau de plâtre 25mm
Panneaux OSB 25mm
Panneaux Fermacell 25mm
Labris bois naturel non traité 25mm
Revêtement de sol
Carrelage céramique (mortier-colle compris)
Parquet bois non traité
Parquet bois verni avec emboitement métallique
Sol vinyl (lino)
Moquette synthétique (nylon)
Moquette en fibre de polyuréthane
Moquette laine naturelle
Pare-vapeur et étanchéités
Polyethylène
PVC
Papier Kraft
Feuille alu
Lé bitume
Plomberie
Tuyau acier galvanisé (diam. 20mm)
Tuyau acier inox (diam. 20mm)
Tuyau cuivre (diam. 20mm)
Tuyau polyethylène (Sanipex 16-20mm)
Tuyau polyethylène (Geberit 60 mm)
Tuyau polyethylène (Geberit 100-120 mm)
Source: idem précédent + base de données du logiciel COCON
Eg par m2
Energie grise
Epaisseur usuelle
d (m)
Egs = Eg*d (MJ/m2)
(MJ/m3)
3 MJ/kg
12 MJ/kg
4'500
3'650
65'000
0.3 kg/m2
0.3 kg/m2
0.02
0.02
0.01
10
40
90
70
650
4'650
7'450
6'000
800
0.025
0.025
0.025
0.025
110
180
150
20
65'000
800
6'000
60'000
30'000
19'000
24'000
0.01
0.02
0.01
0.002
0.005
0.005
0.005
650
10
60
120
150
95
120
83 MJ/kg
70 MJ/kg
25 MJ/kg
214 MJ/kg
45 MJ/kg
0.3 kg/m2
0.3 kg/m2
0.25 kg/m2
0.35 kg/m2
1.5 kg/m2
25
21
6
75
68
Tube 1mm épaisseur
270'000
Tube 1 mm épaisseur
450'000
Tube 1 mm épaisseur
400'000
75'000 Tube int. 3mm épais, gaine 1mm
Tube 4 mm épaisseur
75'000
Tube 4 mm épaisseur
75'000
17 MJ/m linéaire
28 MJ/m linéaire
25 MJ/m linéaire
20 MJ/m linéaire
55 MJ/m linéaire
100 MJ/m linéaire
Figure 64: Tableau énergie grise d’éléments de finitions usuels
Comme pour la structure et les isolants, l’énergie grise de chaque élément de finition ne
peut être estimée avec précision, selon les sources, il peut exister des différences assez
conséquentes. Néanmoins, on peut déjà voir apparaitre des ordres de grandeur.
Par exemple, le simple fait de revêtir une cloison Fermacell d’un carrelage multiplie par 5
son énergie grise. De même, un revêtement de sol en bois naturel non traité contient 12 à 15
fois moins d’énergie grise qu’une moquette et 65 fois moins qu’un carrelage.
On peut aussi voir qu’un pare-vapeur très classique en polyéthylène contient une quantité
d’énergie grise comparable à une paroi en lambris de bois non traitée. Au-delà de l’énergie
grise, ces pare-vapeurs font augmenter le coût financier de la paroi et peuvent poser des
problèmes au niveau des raccords (risque de condensation dans les murs aux endroits où la
barrière vapeur est interrompue). Il est donc préférable de concevoir les murs de manière à
pouvoir se passer de pare-vapeurs.
5.3 Captage solaire passif
Le rayonnement solaire est une source gratuite d’énergie pour le bâtiment qui peut être
captée sans avoir forcément recours à des panneaux solaires. Il peut chauffer directement l’air
et les surfaces à l’intérieur du bâtiment pour autant qu’il puisse y pénétrer. Les fenêtres sont
donc un dispositif central pour le captage solaire passif. Il existe bien un autre moyen de
capter une partie du flux solaire par les murs en utilisant une isolation extérieure translucide
(mur Trombe), mais il n’est que très rarement utilisé.
111
En premier lieu, la quantité d’énergie que peut fournir le rayonnement solaire dépend bien
entendu de l’ensoleillement. Sur ce point, pendant la période hivernale durant laquelle les
gains solaires sont intéressants, les régions de montagne en Suisse disposent de deux
avantages sur les villes de plaine. Premièrement, elles se situent pour la plupart au dessus de
la couche de stratus qui fait considérablement baisser l’intensité de rayonnement solaire en
plaine pendant l’hiver. Deuxièmement, le manteau neigeux reflète en très grande partie le
rayonnement qui lui arrive dessus, ce qui augmente encore l’intensité du rayonnement
touchant les vitrages. Sans compter le second paramètre, le rayonnement solaire annuel
moyen dans une station de montagne comme Zermatt est un tiers plus élevé que dans une ville
de plaine comme Lucerne32.
Malgré ces avantages, dans tous les exemples d’architecture alpine traditionnelle que l’on
a pu voir, les gains solaires sont négligés. Cela s’explique facilement par le fait que les
vitrages anciens perdent bien plus de chaleur qu’ils ne permettent d’en gagner. Leur
dimensionnement est prévu pour permettre un éclairage décent tout en évitant au maximum
les déperditions de chaleur.
Aujourd’hui la donne à changé : bien orientés, les vitrages permettent des gains plus
importants que les déperditions qu’ils génèrent, ils peuvent donc être bien plus grands, ce qui
d’ailleurs pose le problème d’intégrer des grandes ouvertures dans l’architecture alpine. Dans
l’écrasante majorité des « swiss chalets », les ouvertures sont relativement grandes mais pas
démesurément et sont nombreuses.
Cette solution peine à convaincre ; l’effet de masse est perdu et malgré l’importance des
surface vitrées, on reste loin d’une architecture de verre caractéristique. Les ouvertures
semblent trop souvent n’être que fonctionnelles ; elles ne sont pas pleinement intégrées à un
dessin de façade cohérent.
Figure 65: Percements sur la façade sud d'un Swiss chalet.
Cette façade est percée de manière presque aléatoire, on compte 6 types d’ouvertures
différents. On a bien du mal à déceler le moindre concept architectural dans ce bâtiment :
trop percé pour donner un aspect massif, pas assez pour donner un aspect léger en partie
symétrique en partie non, mélange de balcons projetés et de loggias, mélange d’une structure
murale et d’éléments ponctuels, un socle différencié matériellement mais percé de la même
manière que la partie supérieure, etc.
32
Polycopié énergétique du bâtiment, p.5
112
Il serait toutefois absurde de ne pas tirer profit des nouveaux vitrages en restant sur des
ouvertures petites et peu nombreuses : Leur production ne nécessite pas forcément un apport
d’énergie important (attention toutefois aux vitrages remplis aux gaz rares et aux matériaux
des cadres) et peut se faire de manière presque artisanale ; une fenêtre triple-vitrage à air sec
avec un cadre en bois peut en partie être fabriquée « sur place » par des menuisiers locaux
spécialisés (seul le verre float doit être importé).
C’est à l’architecture d’évoluer pour mieux intégrer les grandes surfaces de vitrage. On a
déjà vu que le langage mural n’a plus de raison d’être « constructive » lorsqu’on utilise une
ossature. Le jeu entre les vitrages et l’ossature pourrait devenir un thème architectural
puissant et apprécié par le plus grand nombre : les charpentes visibles à l’intérieur sont en
effet très demandées ; beaucoup n’hésitent pas à investir davantage pour que les chevrons
puissent apparaître au plafond (ce qui double l’épaisseur de toiture et contraint à utiliser des
isolants plus couteux que la simple laine minérale qui pouvait être utilisée pour une isolation
entre chevrons). Pourquoi dès lors une charpente visible à l’extérieur serait elle horrible ?
5.3.1 Influence sur les ouvertures
En premier lieu, la quantité d’énergie pouvant être obtenue grâce au soleil dépend de
l’intensité I du flux. Celle-ci est fonction de deux paramètres :
-
-
L’orientation et l’angle d’incidence considéré ; plus le rayonnement arrive
perpendiculaire à une surface, plus il sera intense. Par ailleurs, plus l’épaisseur
d’atmosphère que le rayonnement doit traverser est faible, moins il sera affaibli. C’est
donc en toute logique que le flux est maximum lorsque le soleil est au plus proche du
Zénith, donc en été et vers midi. Sous nos latitudes, les façades les plus exposées à ce
moment sont la façade Sud et la toiture. Les façades Est et Ouest bénéficient d’un
rayonnement un peu moindre et la façade Nord doit se contenter de rayonnement
indirect une bonne partie de l’année.
L’intensité varie également selon le contexte du bâtiment : selon la zone climatique
dans lequel il se trouve bien sûr, mais à plus petite échelle aussi, selon l’ombrage des
bâtiments voisins ou de la végétation haute par exemple.
Une fois l’intensité du flux déterminée, la part pouvant être captée dépend de la surface de
captage. La totalité de l’enveloppe du bâtiment fait office de captage, mais les gains par les
murs est négligeable, tout du moins lorsqu’on utilise un mur multi couche avec une isolation
opaque. C’est donc la surface Sv des ouvertures qui est déterminante.
La puissance de chauffage du rayonnement solaire s’exprime comme :
𝑞𝑠 = 𝐼(𝑡,𝜀) ∗ Φ𝑆𝑣 = 𝐼(𝑡,𝜀) ∗ 1 − 𝐹𝑜 1 − 𝐹𝑐 𝑔 ∗ 𝑆𝑣
𝑊
L’intensité I s’exprime comme une fonction de la position du soleil (selon l’époque de
l’année et l’heure de la journée) et de l’inclinaison de la surface de captage. En général, on
utilise des valeurs tabulées de rayonnement moyen par unité de surface selon la façade et le
mois de l’année. Ces valeurs sont données par défaut pour des façades Sud, Nord, Est, Ouest
et pour une toiture horizontale, mais il est possible d’extrapoler des valeurs pour un plan
incliné d’un angle ε quelconque (façades biaises). Si on veut avoir un niveau de précision
acceptable on commence par différencier le rayonnement direct, directionnel, et le
rayonnement diffus, provenant de la demi-sphère idéale au dessus du plan considéré (voir
schéma).
113
Figure 66: rayonnement direct et indirect sur un plan incliné
L’intensité du rayonnement direct sur une surface peut s’exprimer comme l’intensité
lumineuse sur un plan perpendiculaire au rayonnement direct (Id) multiplié par le rapport entre
les deux surfaces. Par raisonnement géométrique à partir de la figure précédente (partie a,
détail des calculs dans l’annexe 4), on peut obtenir (avec α est la hauteur solaire, β est
l’azimut et ε est l’angle entre le plan considéré et l’horizontale) :
𝐼𝑑 (𝛼 ,𝛽 ,𝜀) = 𝐼𝑑 ∗
sin 180 − (𝛼 + arctan(sin(𝛽) ∗ tan(𝜀 )))
1+
sin(arctan(tan ε ∗ cos β ∗ tan(β))
tan β
𝑊/𝑚2
2
Pour le rayonnement diffus, c’est un peu plus compliqué. Pour commencer, il faut
connaître quelle part du rayonnement global provient du diffus. Cela dépend de nombreux
paramètres et notamment des tendances climatiques : la grande majorité du rayonnement
provenant d’un ciel nuageux est diffus alors que dans un ciel clair, c’est l’inverse. Des
logiciels basés sur des données climatiques mesurées, comme Meteonorm, donnent une
estimation de la part du rayonnement diffus. L’annexe 3 de ce présent travail contient un
graphique pour le rayonnement mensuel à Château-d’Oex. On peut voir que le rayonnement
diffus sur l’année représente entre 40 et 50% du rayonnement global.
Sur un plan horizontal, 100% du rayonnement diffus provient de la voute céleste. A
mesure que le plan s’incline, la demi-sphère de rayonnement diffus contient une part de plus
en plus importante de sol, dont la luminosité est différente de celle du ciel (voir schéma
précédent partie b). On a donc :
𝐼𝑖(ε) =
𝐼𝑖 𝑐𝑖𝑒𝑙 180 − ε + 𝐼𝑖 𝑠𝑜𝑙 ε
180
𝑊/𝑚2
Quand ε vaut 0 (façade horizontale), Ii(ε) vaut bien Ii ciel, donc tout le rayonnement diffus
provient du ciel et lorsque ε vaut 90° (façade verticale), Ii(ε) vaut bien 0.5 Ii ciel + 0.5 Ii sol, donc
la moitié du rayonnement provient du sol (tout ce qui se trouve au dessous de la ligne
d’horizon).
A noter qu’on a fait l’hypothèse que le sol est plat à l’infini et que le rayonnement diffus
provenant du ciel tout comme celui du sol est homogène. Contrairement au modèle pour le
rayonnement direct, celui-ci est donc très approximatif, particulièrement en montagne.
114
Si on fait le test heure par heure pour la période hivernale (octobre à mars) par exemple,
en partant des données de rayonnement horizontal direct et diffus fournies par le logiciel
Meteonorm, avec la méthode proposée ci-dessus et en déduisant Ii sol à partir de la donnée du
logiciel pour la façade verticale orientée au Sud pour la période hivernale, on obtient :
-
Un rayonnement global de 1380 MJ/m2 pour un plan horizontal
Un rayonnement global de 2190 MJ/m2 pour un plan vertical orienté au Sud
Un rayonnement global de 2030 MJ/m2 pour un plan à 30° orienté au Sud
Un rayonnement global de 2230 MJ/m2 pour un plan à 45° orienté au Sud
Un rayonnement global de 2320 MJ/m2 pour un plan à 60° orienté au Sud
On peut voir que le fait d’incliner la surface de captage a un effet significatif sur les 30
premiers degrés. On augmente ainsi d’un tiers l’intensité du rayonnement global par rapport à
un plan horizontal.
Au-delà de 30°, le rayonnement augmente encore, vraisemblablement jusqu’aux alentours
de 60°, mais de manière bien moins flagrante ; on notera tout au plus une augmentation d’un
peu plus de 10% entre le plan incliné à 30° et celui incliné à 60°. Compte tenu du niveau de
précision du modèle utilisé, cette différence est minime.
Une fois l’inclinaison supérieure à environ 60°, le rayonnement global décroît à nouveau,
de manière relativement faible jusqu’à 90°, puis sans doute de manière beaucoup plus forte
pour des angles supérieurs (façades en surplomb).
A noter qu’en refaisant le test, cette fois-ci avec un plan incliné orienté au Sud-ouest,
l’intensité du rayonnement global diminue de 25% sur le plan incliné à 60°. Le gain par
rapport au plan horizontal (qui reçoit bien sûr la même quantité d’énergie quel que soit
l’orientation) est donc pratiquement perdu.
Ces informations peuvent nous être utiles notamment lorsque l’on cherche à orienter des
panneaux solaires de manière optimale. C’est d’ailleurs pour cette raison que le test précédent
concerne la période hivernale, puisque c’est durant cette saison qu’il est le plus important de
profiter au mieux des gains solaires. On imagine aisément que durant l’été, étant donné que le
soleil est plus haut dans le ciel, un plan horizontal prendra davantage et un plan vertical
moins. L’angle optimal de captage se déplacera alors sans doute de 60° vers 45° ou même
30°. A noter encore qu’en montagne, l’inclinaison a aussi une importance par rapport à la
quantité de neige pouvant s’accumuler sur le capteur. Nous reviendrons sur ce point dans le
chapitre concernant les panneaux solaires.
Le facteur Φ de l’équation de la puissance de chauffage du rayonnement solaire permet de
tenir compte du coefficient de transmission g du vitrage (qui représente la part de
rayonnement traversant le vitrage) et de la part de la surface d’ouverture qui ne laisse pas
traverser le flux, à savoir les parties opaques (cadres de fenêtre, paramètre Fc) et les parties
ombragées (paramètre Fo).
Il est donc possible d’agir sur 4 paramètres pour réguler les gains solaires : la surface de
vitrage, le coefficient de transmission de ce vitrage, la proportion de cadres et l’ombrage. Le
second et le troisième paramètre n’ont que peu voire très peu d’impact : il est en effet absurde
d’utiliser des cadres surdimensionnés et les vitrages avec une transmission trop faible ne
permet pas d’éclairer correctement et ont tendance à chauffer, diffusant de ce fait une partie
des gains vers l’intérieur. Il est donc bien plus intéressant d’agir d’une part sur la surface des
vitrages et d’autre part la fraction ombrée.
115
La question du réglage de l’ombrage sur les vitrages, à l’aide de protections solaires, sera
développée au chapitre suivant. Pour l’instant, il serait intéressant de déterminer quelle
surface de vitrage nous permettrait de réduire au mieux, voir d’éliminer le besoin de
chauffage en hiver. Le raisonnement est le suivant : on dimensionne les ouvertures pour
qu’elles nous donnent un maximum de gains en hiver, et on gère ensuite le problème du
risque de surchauffe estivale en dimensionnant convenablement les protections solaires.
Laissons pour l’instant de côté les problèmes d’évolution dynamique de la température
intérieure, que nous traiterons dans le chapitre du bilan thermique, lorsque tous les paramètres
auront été introduits. En considérant uniquement les paramètres introduits jusqu’ici, dans le
cas statique, pour que l’apport en énergie de la chaudière soit nul, il faut que les gains solaires
pendant la saison d’hiver Qs hiver soient égaux à la somme des déperditions thermiques des
vitrages et des murs sur la même période. On a donc :
𝑄𝑠 𝑕𝑖𝑣𝑒𝑟 = 𝑈𝑚 𝑆𝑚 + 𝑈𝑣 𝑆𝑣 𝐷𝑇𝐶
⟺ 𝐼𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑕𝑖𝑣𝑒𝑟
∗ Φ𝑆𝑣 = 𝑈𝑚 𝑆𝑚 + 𝑈𝑣 𝑆𝑣 𝐷𝑇𝐶
𝑀𝐽
Pour être exact, il faut bien sûr tenir compte que le rayonnement solaire incident n’est pas
le même pour toutes les façades. Il faut donc sommer les gains solaires réalisés sur chaque
façade :
𝐼𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑕𝑖𝑣𝑒𝑟
∗ Φ𝑆𝑣
=
𝐼𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑕𝑖𝑣𝑒𝑟 𝑓
∗ Φ𝑓 𝑆𝑣𝑓
𝑓𝑎 ç𝑎𝑑𝑒 𝑆,𝑁,𝐸,𝑊
Cette dernière remarque est intéressante dans la mesure où en soustrayant les déperditions
des fenêtres de chaque façade ( = 𝑈𝑣𝑓 𝑆𝑣𝑓 ∗ 𝐷𝑇𝐶) aux gains qu’elles permettent, on peut
obtenir leur bilan thermique sur la saison de chauffage pour chaque façade et ainsi voir
quelles ouvertures permettent d’obtenir le plus de gains.
En considérant pour toutes les fenêtres un coefficient de transmission thermique
U = 0.8 W/m2K et un facteur de transmission énergétique g = 70%, pour Château-d’Oex33, on
obtient sur la période de chauffage pour chaque mètre carré de vitrage non ombré :
-
Façade Sud
Façade Nord
Façade Est
Façade Ouest
: 0.7 ∗ 2661 MJ/m2 – 0.8 W/m2 K ∗ 381,3 K Ms = 1558 MJ/m2
: 0.7 ∗ 765 MJ/m2 − 0.8 W/m2 K ∗ 381,3 K Ms = 230 MJ/m2
: 0.7 ∗ 1559 MJ/m2 – 0.8 W/m2 K ∗ 381,3 K Ms = 786 MJ/m2
: 0.7 ∗ 1638 MJ/m2 – 0.8 W/m2 K ∗ 381,3 K Ms = 841 MJ/m2
On remarque en premier lieu que sans surprise, les fenêtres orientées au Sud sont de loin
les plus efficaces (presque 7 fois plus que les fenêtres orientées au Nord) et que les fenêtres
Est et Ouest permettent elles aussi des gains substantiels (environ 1,8 fois inférieurs à ceux
des fenêtres orientées au Sud).
Ce qui est plus surprenant, c’est de constater que sur la période de chauffage, alors que
l’ensoleillement est minimal, toutes les fenêtres ont un bilan positif. Ainsi, pour un bâtiment
bénéficiant d’une situation dégagée à Château-d’Oex, même les fenêtres orientées au Nord
permettent un gain énergétiques. Cela s’explique en grande partie par la qualité du vitrage
choisi (un coefficient de transmission de 0.8 W/m2K correspond à un bon triple vitrage avec
couches sélectives) et par le fait que les pertes par infiltration d’air et par transmission à
33
Table du rayonnement solaire des stations suisses de la SIA 381/2 (voir annexe 3)
116
travers les cadres ont été négligées, mais il ne faut pas oublier non plus le rôle de l’intensité
du rayonnement solaire, qui est très important dans cette station pendant l’hiver.
A titre de comparaison, selon les tables de la SIA 381/2, le rayonnement global en façade
Sud à Château-d’Oex pendant la saison de chauffage est supérieure de 60% par rapport à celui
de Lausanne. On retrouve plus ou moins le même ordre de grandeur pour les façades Est,
Ouest et Nord. Si on prend l’ensemble de l’année en revanche, les valeurs s’équilibrent : la
différence n’est plus que de 11%. Ceci peut s’expliquer d’une part par le fait que Châteaud’Oex n’est pas touchée par le stratus hivernal et d’autre part par le fait que la saison de
chauffage y est plus longue qu’à Lausanne (60 jours de plus).
Compte tenu de ces résultats, on pourrait penser que pour faire en sorte que le bâtiment
consomme le moins possible d’énergie, il faudrait qu’il soit presque intégralement vitré, mais
c’est sans compter sur la répartition dynamique des gains solaires à l’échelle de la journée
(typiquement il fera très chaud pendant la journée et très froid la nuit), le risque de surchauffe
estivale et le confort visuel.
5.3.2 Protections solaires
Concevoir un bâtiment dans le but de maximiser le captage du flux solaire n’a aucun sens
si on ne tient pas compte du moment où ces gains énergétiques interviennent : on a besoin
d’un maximum de gains en hiver et au contraire d’un minimum en été. Si on veut pouvoir
profiter au mieux des gains solaires, on ne peut pas éviter d’étudier l’évolution dynamique des
flux énergétiques dans le bâtiment.
Comme on a pu le voir au chapitre précédent, la surface de vitrage est un facteur
déterminant pour les gains solaires, mais le gros problème, c’est qu’elle ne peut pas être
diminuée en été et agrandie en hiver. C’est là qu’interviennent les protections solaires. Elles
permettent d’avoir une certaine liberté dans le dimensionnement des ouvertures.
Le principe général d’une protection solaire est d’ombrager une partie plus ou moins
importante du vitrage selon la quantité de gains solaires qu’on désire faire entrer.
Pour que ce réglage dynamique puisse être effectué, on peut soit opter pour des
protections dont la configuration est variable : des protections mobiles comme des stores à
lamelles, des stores projetés ou des volets, soit opter pour des protections fixes conçues de
manière à laisser passer une quantité de rayonnement plus ou moins importante en fonction de
la position du soleil.
Les premières sont, il faut bien l’admettre, redoutablement efficaces quant à la protection
qu’elles permettent. On peut facilement programmer leur ouverture et fermeture en fonction
de l’intensité du rayonnement sur les vitres et la température intérieure. On peut ainsi par
exemple programmer la fermeture d’un store si un capteur détecte un rayonnement incident de
plus de 100 W/m2 sur la fenêtre et que la température intérieure mesurée par une sonde
indique 24°C. On peut aussi opter pour des solutions moins sophistiquées avec une fermeture
programmée en fonction de l’heure de la journée et de l’époque de l’année : par exemple
programmer la fermeture d’un store en façade Ouest à partir de 16h30 au mois de juin, 15h30
au mois d’août et aucune fermeture de fin septembre à début mai.
L’installation de ces protections mécaniques est assez complexe et coûte relativement
cher, surtout lorsque le nombre d’ouvertures à protéger est important, mais on ne peut
toutefois nier que, pour peu que les stores soient extérieurs (il faut arrêter le rayonnement
117
avant qu’il ne pénètre dans le bâtiment), que la programmation soit bien faite et que
l’utilisateur ne la contredise pas constamment, ces protections fonctionnent techniquement
très bien et ne consomment somme-toute que relativement peu d’énergie grise.
Architecturalement, on ne peut cependant s’arrêter à la performance technique ; les
protections solaires sont d’une importance capitale pour le bâtiment. Peut-on se satisfaire de
les dissimuler ?
De plus en plus, les architectes cherchent à faire participer les protections solaires dans la
composition de façade. Cela vaut autant pour des protections mobile que pour des protections
fixe d’ailleurs : les immeubles munis de volets coulissants bien en évidence ou de stores aux
couleurs vives qui viennent compléter la structure se sont multipliés ces dix dernières années.
De même, les pare-soleils fixes sont des éléments de plus en plus appréciés par les architectes,
qui les utilisent pour donner à leurs façades des rythmes, de la profondeur et un côté
dynamique grâce à l’évolution de l’ombre projetée au fil de la journée.
Figure 67: Pare-soleil et architecture.
A gauche, Immeuble à Oerlikon Park. Sur cette façade, les stores à rouleau rouges vifs
entrecoupés des rails en acier complètent la trame structurelle du bâtiment.
A droite, Maison Duurzaam Drijvend aux Pays-Bas (architecte : Kaaijvander). L’espace
couvert par les très larges pare-soleils fixes est exploité par une large terrasse.
Les protections solaires fixes posent généralement plus de problèmes aux concepteurs
chargés de les rendre efficaces. Leur configuration doit être parfaitement étudiée pour qu’elles
puissent fournir un ombrage adapté en fonction uniquement de variation de la position du
soleil au cours de la journée et de l’année. Cet ombrage doit être maximum en été et minimum
en hiver.
Pour la façade Sud, le problème se règle de manière relativement simple : en été, cette
façade est touchée par le rayonnement solaire direct plus ou moins du lever du soleil à son
coucher, mais avant 9 heures le matin et surtout après 15 heures l’après midi, l’angle
d’incidence en plan du rayonnement par rapport à la façade est relativement aigu (voir plan
figure suivante), ce qui permet si nécessaire de le bloquer facilement avec des protections
verticales. Entre 10 et 15 heures, le soleil est suffisamment haut pour que des protections
horizontales fassent pleinement leur effet (voir coupe figure suivante). L’hiver, le soleil monte
moins haut dans le ciel. Les protections horizontales laissent ainsi largement passer le
rayonnement et donc ne font pas trop diminuer les gains solaires.
Sous nos latitudes, la façade Nord n’est pratiquement jamais touchée par le rayonnement
direct. Elle n’a donc pas vraiment besoin d’être protégée.
118
Figure 68: Protections solaires verticales (à g. en plan) et horizontales (à dr. en coupe)
La grande difficulté avec les protections solaires fixes n’est donc pas de gérer le
rayonnement en façade Sud et Nord, mais de protéger les façades Est et Ouest.
En effet, en début de matinée et fin d’après midi, le soleil est bas sur l’horizon, rendant les
protections horizontales inefficaces contre le rayonnement direct. De plus, contrairement à la
situation en façade Sud, où les protections verticales sont efficaces à ces heures en raison de
l’angle aigu que forme le rayonnement avec le plan de façade, les fenêtres Est et Ouest sont
pratiquement dans l’axe du rayonnement direct, ce qui rend les protections verticales très peu
performantes. Si on ne veut pas couper la vue, il est très difficile de les protéger ; les seules
protections véritablement efficaces sont les stores mobiles ou des panneaux en diagonale (voir
l’exemple du Carpenter Center), qui malheureusement conditionnent aussi la vue. La
meilleure solution reste certainement de dimensionner les ouvertures des façades latérales au
minimum pour permettre la vue et l’éclairage naturel en complément des ouvertures en façade
Sud.
Figure 69: Plan et façade Est du Carpenter Center à Cambridge (architecte: Le Corbusier)
La configuration des façades latérales en dent de scie permet de gérer le problème des
surchauffes estivales liées aux gains solaires en « transformant» les ouvertures Ouest et Est
en ouvertures Nord et Sud plus faciles à protéger. En contrepartie, la vue et la lumière
naturelle pouvant entrer dans le bâtiment sont réduits : l’orientation des ouvertures dirige la
lumière parallèlement à la façade, le centre de la pièce risque donc d’être sombre.
Source images : http://www.greatbuildings.com/buildings/Carpenter_Center.html
119
En anticipant sur l’étude du comportement dynamique, on peut déjà dire que la façade Est
pose moins de problèmes que la façade Ouest. En effet, les gains solaires en façade Est
interviennent le matin, alors que l’air à l’intérieur du bâtiment s’est refroidi pendant toute la
nuit. Ils sont donc bienvenus. Au contraire, les gains solaires en façade Ouest interviennent
alors que l’air dans le bâtiment a déjà chauffé toute la journée. Ils risquent donc d’être en trop
et de provoquer une surchauffe.
5.3.3 Masse d’inertie
Toute l’énergie qui entre dans un bâtiment sert à la fois à chauffer l’air qui s’y trouve, le
mobilier et également les parois des pièces. La différence de température Δθ de chacun de ces
éléments après une période de temps T peut être calculée en fonction de leur capacité
calorifique et de leur volume par :
Δ𝜃 =
Δ𝐸
𝜌𝐶𝑝 ∗ 𝑉
°𝐶
Dans un cas réel dynamique, cette équation est difficilement applicable puisque la
température d’un élément a rarement vraiment le temps de s’équilibrer sur la totalité de son
volume. Raison pour laquelle, dans un bâtiment, on a tendance à simplifier la situation en
considérant des « nœuds » dans lesquels la température est homogène et évolue de la même
manière (capacité thermique identique). On a au minimum 2 nœuds : un nœud « léger »
regroupant le mobilier, l’air et les revêtements intérieurs et un nœud lourd regroupant la
masse thermique active des dalles et murs massifs.
Les murs et dalles, en chauffant, stockent une partie de l’énergie qui entre dans le
bâtiment et permettent de ce fait d’éviter que la température de l’air n’augmente trop
rapidement. Inversement, en se refroidissant, ils libèrent de la chaleur vers l’air intérieur,
ralentissant de ce fait le refroidissement de ce dernier. En un mot, la masse thermique permet
d’amortir l’amplitude de température dans un bâtiment.
On voit clairement cet effet en comparant l’intérieur d’une serre et l’intérieur d’une vieille
bâtisse vigneronne en moellons: la première chauffe directement à peine les premiers rayons
du soleil la touchent et se refroidit très vite une fois le soleil couché alors que la seconde reste
fraiche même pendant les journées d’été les plus chaudes et se refroidit très lentement pendant
la nuit.
Du point de vue physique, l’air et la masse thermique absorbent chacun une part de
l’énergie qui pénètre dans le bâtiment, ce qui élève leur température plus ou moins rapidement
selon leur capacité calorifique respective (ρCp). Celle de l’air ambiant vaut environ 0.0012
MJ/m3K, celle des mousses et tissus qu’on retrouve par exemple dans l’isolation les tapis,
rideaux ou canapés, qui contiennent beaucoup d’air, est de l’ordre de 0.1 MJ/m3K. La
capacité du bois est supérieure ; de l’ordre de 0.55 MJ/m3K, mais les lambris et le mobilier
ont des épaisseurs tellement faibles qu’on peut estimer sans trop d’erreur que ces éléments
chauffent et se refroidissent à la même vitesse que l’air intérieur. Ce sont surtout les parois
lourdes en béton ou brique qui modifient sensiblement la masse thermique d’un bâtiment. Sur
une période d’une journée, on peut considérer qu’environ 10 cm à partir de la surface du mur
participe à la masse thermique. La capacité thermique du béton valant près de 2.5 MJ/m3K, la
dalle d’une pièce de 25 m2 d’une pièce de 3 m de haut a donc à elle seule une capacité de
stockage thermique 50 fois plus importante que le volume d’air. Il est donc fondamental de la
prendre en compte dans le calcul thermique.
120
Dans les chalets traditionnels, où les planchers tout comme les parois sont en bois, la
masse thermique est faible. Cela ne pose pas un gros problème tant que l’apport énergétique
est d’intensité relativement faible et bien réparti, comme c’est le cas pour les gains internes,
mais cela devient plus problématique lorsque cet apport est intense et de courte durée, comme
c’est le cas des gains solaires.
Une construction légère en bois aura tendance à avoir une très forte amplitude thermique
si elle est fortement vitrée, ce qui la rendra très inconfortable. Dans l’architecture
traditionnelle, les ouvertures sont petites, le problème est donc limité, mais si on veut pouvoir
profiter des gains solaires, la surface vitrée doit être plus importante. Il devient alors
fondamental que le bâtiment inclue des éléments lourds pour éviter que sa température ne
s’envole trop rapidement. Par ailleurs, il faut que cette masse thermique soit le moins possible
isolée de l’air ; les lambris, parquets, moquettes épaisses, etc. ralentissent le passage de
l’énergie de l’air aux éléments lourds. L’air a donc tendance à chauffer davantage.
Pour donner un minimum d’inertie thermique à un bâtiment léger, couler une chape de
ciment de 6-8 cm d’épaisseur sur les planchers, monter certaines cloisons en brique ou en
torchis ou encore une grande cheminée massive sont des solutions relativement simples à
mettre en œuvre et très efficaces.
5.4 Ventilation naturelle
Pour qu’un bâtiment soit confortable, un renouvellement d’air minimum est indispensable.
Il doit en premier lieu garantir l’évacuation des polluants émis à l’intérieur (vapeur d’eau,
odeurs, CO2, etc.), mais est également très utile en été, lorsque les gains solaires sont
importants, pour évacuer l’air surchauffé.
Bien entendu, la ventilation ne peut compenser les effets d’une protection solaire trop
défaillante ; elle ne fait fondamentalement que de remplacer l’air intérieur par de l’air
extérieur. Or lorsque la température de l’air extérieur atteint et même dépasse les 30°C, même
si l’air intérieur est plus chaud encore, la température ne pourra être abaissée à un niveau
acceptable. Il faudrait à ce moment avoir recours à la climatisation, très énergivore,
inadmissible pour une construction se voulant bioclimatique.
On peut aérer un bâtiment sans avoir recours à des dispositifs mécaniques en comptant sur
deux phénomènes physiques : l’effet de cheminée et les différences de pression liées au vent,
qui peut soit renforcer soit au contraire annuler le premier.
On se contentera ici de décrire le fonctionnement général de l’effet de cheminée pour bien
comprendre quels paramètres ont une influence sur la ventilation et également comment ces
paramètres agissent entre eux.
L’effet de cheminée est alimenté par la variation de densité entre l’air chaud et l’air froid.
Cette différence de densité Δρ peut être évaluée en utilisant la loi des gaz parfaits :
𝑁ℛ𝜃
𝑝𝑀
𝜌ℛ𝜃
𝑝
⟹ 𝜌=
⟺ 𝑝=
𝑀𝑁
ℛ𝜃
𝑀
𝜌=
𝑉
𝑉=
𝑘𝑔/𝑚3
121
La masse molaire M de l’air est considérée comme constante (environ 29 g/mole pour de
l’air sec, elle diminue à mesure que l’humidité absolue augmente) et ℛ est la constante des
gaz parfaits, soit 8,314 J/mol K. On voit bien que la pression est proportionnelle à la
température. Si on empêche la dilatation (ρ constant) la pression dans l’air chaud est donc
plus élevée que celle ans l’air froid. Si au contraire on autorise la dilatation, p est constant et
la densité ρ baisse à mesure que θ augmente.
A partir du moment où l’air à l’intérieur n’a pas la même température que l’air extérieur,
les pressions n’évoluent pas de la même manière des deux côtés de la façade, puisque les
colonnes d’air ne pèsent pas la même chose. Il s’en suit une différence de pression qui aboutit
aux endroits où la façade est percée soit à une fuite de l’air intérieur vers l’extérieur, soit
inversement à l’aspiration de l’air l’extérieur vers l’intérieur. Conformément à la loi des gaz
parfaits, s’il fait plus chaud à l’intérieur du bâtiment qu’à l’extérieur, l’air fuit vers l’extérieur
par les ouvertures hautes et entre par les ouvertures basses. S’il n’y a qu’une ouverture, l’air
entre par le bas de l’ouverture et sort par le haut. A mi-hauteur, on trouve l’axe neutre. La
différence de pression y est nulle. De part et d’autre, un gradient de pression proportionnel au
poids des colonnes d’air s’établit. La différence de pression entre l’axe neutre et un point situé
à une hauteur y par rapport à ce dernier peut donc s’exprimer comme 𝑝(𝑦) = 𝜌 ∗ 𝑔 ∗ 𝑦 et
puisque l’air a une densité différente de part et d’autre de la façade, la différence de pression à
la hauteur y vaut :
Δ𝑝𝑦 = (𝜌𝑒 ∗ 𝑔 ∗ 𝑦) − (𝜌𝑖 ∗ 𝑔 ∗ 𝑦) = 𝜌𝑒 − 𝜌𝑖 𝑔𝑦
𝑃𝑎
Cette différence de pression génère un mouvement d’air dont la vitesse s’obtient par
l’équation de Bernoulli (conservation de l’énergie dans un fluide) :
1
1
𝑝𝑒 + 𝜌𝑒 𝑣𝑒2 = 𝑝 + 𝜌𝑣 2
2
2
Or si on considère que la vitesse de l’air à l’extérieur est nulle (pas de vent), 𝑣𝑒 = 0,
d’où :
1
𝑝𝑒 = 𝑝 + 𝜌𝑣 2 ⟺ 𝑣 =
2
2Δ𝑝
𝜌
𝑚/𝑠
Pour calculer le débit d’air correspondant, on
commence par considérer que les débits volumiques
entrant et sortant sont égaux et se rapportent chacun
à une moitié de l’aire A de l’ouverture. On pose
aussi que la vitesse moyenne du flux d’air vaut la
vitesse maximum calculée à la hauteur y = h / 2
(voir schéma ci-contre) multiplié par un coefficient
de correction noté Cd.
En insérant la première équation dans la
seconde, on obtient :
1
2 𝜌𝑒 − 𝜌𝑖 𝑔 ∗ 2 𝑕
1
1
𝐷 = 𝐴 ∗ 𝐶𝑑 ∗
=
𝐴 ∗ 𝐶𝑑 ∗
2
𝜌
2
𝜌𝑒 − 𝜌𝑖 𝑔𝑕
𝜌
𝑚3 /𝑠
122
Selon qu’on se place sur la sortie d’air ou l’entrée, la densité ρ qui sera considérée au
dénominateur sera celle de l’air chaud ou celle de l’air froid. Par ailleurs, pour le coefficient
Cd, on utilise généralement une valeur empirique de 0,6.
On peut encore se débarrasser des densités au profit des températures, manifestement plus
faciles à obtenir, en introduisant l’équation des gaz parfaits dans la formule précédente :
1
𝐴 ∗ 𝐶𝑑 ∗
2
=
𝑝𝑀 𝑝𝑀
1
ℛ𝜃𝑒 − ℛ𝜃𝑖 𝑔𝑕
= 𝐴 ∗ 𝐶𝑑 ∗
𝑝𝑀
2
ℛ𝜃𝑖
𝑝𝑀(𝜃𝑖 − 𝜃𝑒 )
𝑔𝑕
ℛ𝜃𝑒 𝜃𝑖
𝑝𝑀
ℛ𝜃𝑖
1
𝑝𝑀(𝜃𝑖 − 𝜃𝑒 )ℛ𝜃𝑖
1
(𝜃𝑖 − 𝜃𝑒 )
𝐴 ∗ 𝐶𝑑 ∗
𝑔𝑕 = 𝐴 ∗ 𝐶𝑑 ∗
𝑔𝑕
2
𝑝𝑀ℛ𝜃𝑒 𝜃𝑖
2
𝜃𝑒
En pratique, le coefficient 1/2 qui multiplie l’aire de l’ouverture est généralement jugé
trop optimiste : le contact entre l’air entrant et l’air sortant génère des turbulences qui
rétrécissent l’aire effective du flux d’air. Empiriquement, on utilise plutôt 1/3. Le débit d’air
horaire à travers une ouverture s’exprime donc comme :
𝐷=
1
𝐴 ∗ 𝐶𝑑 ∗
3
𝜃𝑖 − 𝜃𝑒
𝑔𝑕 ∗ 3600
𝜃𝑒
𝑚3 /𝑕
On notera au passage que l’effet de cheminée est faible voie nul si l’air extérieur est aussi
chaud que l’air intérieur. Pire, si l’air extérieur est plus chaud que l’air intérieur, par exemple
en été, c’est l’air chaud qui pénétrera dans le bâtiment et l’air froid qui en sortira, ce qui n’est
généralement pas souhaitable. On a donc tout intérêt à faire en sorte de se protéger contre
l’effet de cheminée durant les journées estivales.
Avec ce qui vient d’être introduit, on peut évaluer la taille de l’ouvrant nécessaire pour
ventiler une certaine quantité d’air. Reste à définir les quantités en question.
En se référant à la norme 384/2, on sait qu’un renouvellement d’air minimum de 0,3/heure
est exigé pour toute construction habitée. Il peut varier en fonction de l’utilisation de
l’utilisation du local ou selon que les locaux accueillent des fumeurs (sources de polluants de
l’air très importants ; on considère habituellement qu’un seul fumeur émet autant de polluants
que 20 non fumeurs). On peut aussi se baser sur un volume de renouvellement minimal par
personne basé sur la quantité de polluants qu’elles émettent. C’est en général la vapeur d’eau
qui est déterminante, elle nécessite une ventilation minimale de 20 m3 par personne et par
heure.
Pour un logement de 3 personnes, on a donc besoin de ventiler 60 m3/h. En comptant sur
l’effet de cheminée uniquement, avec une différence de température de 2°C entre l’intérieur à
24°C et l’extérieur à 22°C (ce qui pourrait être un cas classique en été), l’ouvrant nécessaire
mesurerait 0.6 mètres de large et 0.66 mètres de haut. Un ouvrant classique pour le logement
mesure 0.6 x 1.2 mètres. Il devrait alors être ouvert 30 minutes pour assurer la ventilation
pour une heure.
123
5.5 Gains internes
La physique nous apprend qu’au final toute l’énergie qu’on injecte dans un système, qu’il
s’agisse d’une machine ou d’un organisme vivant, finit dissipée sous forme de chaleur. Les
radiateurs et autres dispositifs spécialement conçus pour fournir de la chaleur ne sont donc pas
les seuls à chauffer le bâtiment, les habitants et les appareils ménagers sont également des
sources de chaleur.
Tant que les déperditions du bâtiment sont importantes, ces gains sont assez marginaux,
particulièrement pour du logement, dans lesquels la densité de personnes n’est généralement
pas exceptionnelle et les appareils ménagers ne sont pas de gros consommateurs d’énergie qui
tournent toute la journée. Lorsque les déperditions spécifiques sont réduites et qu’on
commence à travailler sur des petits logements, en revanche, ces gains peuvent atteindre des
proportions non négligeables.
L’énergie dégagée par les habitants et les appareils est donné sur des tables normalisées.
Pour le logement, on considère généralement qu’une personne émet environ 80 W pendant les
12 heures qu’elle passe dans son appartement par jour. Cela donne, pour un logement
standard de 40 m2/hab, une énergie qpers d’un peu plus de 30 MJ/m2 an.
Pour les appareils électriques dans le logement, on utilise généralement une valeur qelec
comprise entre 80 et 100 MJ/m2 an.
Au final, les gains internes valent donc :
𝑄𝑖 = 𝑆 ∗ (𝑞𝑝𝑒𝑟𝑠 + 𝑞𝑒𝑙𝑒𝑐 )
On remarque que ces valeurs peuvent être influencées par la dimension du logement. Plus
la surface de ce dernier est faible, plus les gains internes deviennent importants.
Ce raisonnement est un peu simpliste : bien entendu, un deux-pièces ne contiendra pas
forcément autant d’électroménager ni autant d’habitants qu’un cinq-pièces, mais si on fait
diminuer la surface de plancher par habitant, on peut obtenir un gain. C’est certes un gain trop
faible pour justifier une perte de qualité importante du logement qui pourrait accompagner la
diminution de sa surface, mais cela nous apprend tout de même que si on peut faire un
logement de qualité sans avoir à délimiter des volumes importants, cela permet d’augmenter
les gains internes.
5.6 Bilan thermique
Le bilan thermique est la synthèse de tous les flux énergétiques traversant le bâtiment. La
soustraction des pertes thermiques (par transmission et ventilation) aux gains (solaires et
internes) permet d’obtenir une valeur qui si elle est positive (gains supérieurs aux pertes),
chauffe l’air et les murs du bâtiment et si elle est négative, induit un refroidissement de l’air et
des murs.
L’échelle de temps sur laquelle on fait le bilan dépend des informations qu’on veut en
tirer. La forme la plus simple et la plus connue de bilan énergétique est un bilan sur la saison
hivernale, qui permet typiquement d’estimer la consommation annuelle d’énergie pour le
chauffage.
Un tel bilan est suffisant pour la mise à l’enquête d’un bâtiment simple et classique
comme une villa ou un petit immeuble. En revanche, il ne révèle aucune information sur le
confort intérieur : un bâtiment ne consommant pas d’énergie pour le chauffage en hiver aura
124
un bilan énergétique annuel très intéressant, mais il peut également être extrêmement
inconfortable en été (surchauffes systématiques). Cette information cruciale échappe
totalement à un bilan annuel. Elle nécessite une étude sur une échelle de temps bien plus
courte, voire un modèle dynamique.
Pour éviter des calculs différentiels complexes, on peut utiliser un modèle semi
dynamique pour décrire l’évolution de la température intérieure du bâtiment.
Le principe est simple : on fait un bilan statique du bâtiment heure par heure en posant à
chaque fois que l’énergie est conservée.
Considérons pour commencer le cas estival où pendant la journée la quantité d’énergie
pénétrant dans le bâtiment en une heure est vraisemblablement bien plus élevée que les pertes.
La différence des deux est la quantité d’énergie ayant permis de chauffer l’air à l’intérieur du
bâtiment ainsi que les murs. On peut donc poser :
𝜌𝐶𝑝𝑎𝑖𝑟 𝑉𝑎𝑖𝑟 ∗ Δ𝜃air + 𝜌𝐶𝑝𝑚𝑢𝑟𝑠 𝑉𝑚𝑢𝑟𝑠 ∗ Δ𝜃murs = 𝑄𝑠 + 𝑄𝑖 − 𝑄𝑣 − 𝑄𝑡
= 𝐼(𝑡,𝛼) ∗ 𝛷𝑆𝑣 + 𝑆(𝑞𝑝𝑒𝑟𝑠 + 𝑞𝑒𝑙𝑒𝑐 ) −
𝜌𝐶𝑝𝑎𝑖𝑟 𝑉𝑎𝑖𝑟 ∗ 𝑛 𝛥𝜃𝑖𝑒 −
𝑆𝑚𝑢𝑟𝑠 𝑈𝑚𝑢𝑟𝑠 + 𝑆𝑣 𝑈𝑣 𝛥𝜃𝑖𝑒
L’équation précédente contient encore deux inconnues : Δϴair et Δϴmurs. Pour résoudre ce
problème avec une précision satisfaisante, il faut construire un « modèle nodal » à deux
nœuds (au minimum). Le flux énergétique incident (𝑄𝑠 + 𝑄𝑖 − 𝑄𝑣 − 𝑄𝑡 ) se répartit entre les
deux nœuds, modifie ainsi de manière différenciée leur température, qui tendent constamment
à se rééquilibrer par des échanges thermiques : quand la masse est plus chaude que l’air
(typiquement en hiver) elle cède une part de son énergie à l’air et lorsqu’on est dans le cas
inverse (en été), c’est l’air qui cède une partie de sa chaleur à la masse.
Faire le calcul manuellement pour chaque heure, même avec un modèle aussi simple,
serait extrêmement long et fastidieux, on utilise donc un tableur.
On commence par produire des tables de données contenant pour chaque heure de l’année
au minimum la température extérieure, l’intensité du rayonnement (direct et diffus) pour
chaque façade et la position du soleil (hauteur et azimut).
azimut
Mois Jour Heure Temp. Air I global H (W/m2)
I diffus H I direct H I global S (W/m2)
I diffus S I direct S I global N (W/m2)
I diffus N I direct N I global E (W/m2)
I diffus E I direct E I global W (W/m2)
I diffus W I direct W Azimut (deg) N=0
H solaire(rad)
(deg)
1 1
1
5.9
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1 1
2
6.2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1 1
3
6
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1 1
4
5.9
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1 1
5
5.8
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1 1
6
5.7
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1 1
7
5.6
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1 1
8
5.5
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1 1
9
5.6
3
3
0
2
2
0
2
2
0
2
2
0
2
2
0
126.6
1.3
1 1
10
6.3
60
46
14
31
31
0
30
30
0
31
31
0
30
30
0
137.9
8.9
1 1
11
6.9
112
107
5
79
75
4
66
66
0
75
72
3
67
67
0
150.7
15
1 1
12
7.6
154
144
10
180
153
27
97
97
0
122
114
8
98
98
0
164.6
19
1 1
13
7.9
159
150
9
155
131
24
99
99
0
103
102
1
100
100
0
178.9
20.5
1 1
14
8.1
135
131
4
121
110
11
85
85
0
88
88
0
94
92
2
193.3
19.3
1 1
15
8.1
102
100
2
85
82
3
64
64
0
67
67
0
75
73
2
207.3
15.7
1 1
16
7.9
57
57
0
43
43
0
36
36
0
38
38
0
42
42
0
220.2
9.9
1 1
17
7.4
3
3
0
2
2
0
2
2
0
2
2
0
2
2
0
232
2.5
1 1
18
7
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1 1
19
6.5
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1 1
20
6.3
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1 1
21
5.9
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1 1
22
5.6
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1 1
23
5.3
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1 1
24
4.9
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
125
On a là toutes les variables de base nécessaire pour notre modèle. A celles-ci s’ajoutent
des paramètres, tels que la surface de murs, fenêtres, volume des pièces, etc. ainsi que des
variables liées, en particulier la fraction ombrée due aux protections solaires.
En effet, pour que ce modèle semi-dynamique puisse permettre de réguler les gains
solaires, il est nécessaire que notre petit programme puisse calculer l’impact de protections
solaires (fixes horizontales et verticales et mobiles) sur l’ombrage.
Pour les pare-soleils fixes, il faut exprimer la fraction ombrée en fonction de la géométrie
des pare-soleils, de la hauteur solaire α et de l’azimut β. En fixant β = 0 au nord, on obtient la
figure suivante :
En se basant sur ce schéma, on peut calculer les valeurs de la longueur x et hauteur y de
l’ombrage en fonction de la hauteur solaire α et de l’azimut β, on a :
-
Pour la façade Est :
yE = 𝐿𝐻𝐸 ∗ 𝑡𝑎 𝑛 𝛼
− 𝑟𝐻𝐸
𝑠𝑖 𝛼 > 𝐴𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛
yE = 0
xE = 𝐿𝐸 ∗ 𝑡𝑎 𝑛 𝛽
− 𝑟𝐸
xE = 0
-
𝑠𝑖 𝛽 > 𝐴𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛
𝑟𝐻𝐸
𝐿𝐻𝐸
sinon
𝑟𝐸
+ 90°
𝐿𝐸
sinon
Pour la façade Sud :
yS = 𝐿𝐻𝑆 ∗ 𝑡𝑎 𝑛 𝛼
yS = 0
− 𝑟𝐻𝑆
𝑠𝑖 𝛼 > 𝐴𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛
𝑟𝐻𝑆
𝐿𝐻𝑆
sinon
126
xSE = 𝐿𝑆𝐸 ∗ 𝑡𝑎 𝑛 180 − 𝛽
− 𝑟𝑆𝐸
𝑠𝑖 𝛽 < 180° − 𝐴𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛
xSE = 0
xSW = 𝐿𝑆𝑊 ∗ 𝑡𝑎 𝑛 𝛽 − 180
− 𝑟𝑆𝑊
𝑠𝑖 𝛽 > 𝐴𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛
xSW = 0
-
𝑟𝑆𝑊
+ 180°
𝐿𝑆𝑊
sinon
Pour la façade Ouest :
yW = 𝐿𝐻𝑊 ∗ 𝑡𝑎 𝑛 𝛼
− 𝑟𝐻𝑊
yW = 0
xW = 𝐿𝑊 ∗ 𝑡𝑎 𝑛 270 − 𝛽
xW = 0
-
𝑟𝑆𝐸
𝐿𝑆𝐸
sinon
− 𝑟𝑊
𝑠𝑖 𝛼 > 𝐴𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛
𝑟𝐻𝑊
𝐿𝐻𝑊
sinon
𝑠𝑖 𝛽 < 270° − 𝐴𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛
𝑟𝑊
𝐿𝑊
sinon
Pour la façade Nord, il n’est pas vraiment utile de prévoir des protections solaires.
On peut ensuite déterminer la fraction ombrée liée à chaque pare soleil par
fo = (y / h) + (x / l). Avant de les additionner, pour éviter le problème de superposition des
ombres, il y a lieu de multiplier la fraction ombrée des pare-soleils horizontaux par (1-fo) des
pare-soleils verticaux (l’inverse est aussi possible).
On obtient ainsi un tableau dont la figure qui suit est un extrait. Bien sûr, les valeurs qui
apparaissent dépendent de la largeur l et hauteur h des ouvertures ainsi que de la dimension
des pare-soleils. La géométrie du « bâtiment » en question est la suivante :
127
A noter que pour cet exemple, on n’avait pas mis de pare-soleil horizontal à l’Est (d’où
fo EH = 0).
Maintenant qu’on dispose de la fraction ombrée horaire sur chaque vitrage, il est possible de
calculer le gain solaire pour chacune de ces façades et de les sommer pour obtenir le gain
solaire horaire total. Si I est donné en W/h, on a :
𝑄𝑠 =
𝐼𝑑𝑖𝑟𝑒𝑐𝑡 1 − 𝑓𝑜 + 𝐼𝑑𝑖𝑓𝑓𝑢𝑠 1 − 𝑓𝑠𝑡𝑜𝑟𝑒𝑠
∗ 𝑔 ∗ 1 − 𝑓𝑐 ∗ 𝑆𝑣 ∗
𝑓𝑎 ç𝑎𝑑𝑒 𝑆,𝑁,𝐸,𝑊
3600
𝑀𝐽/𝑕
1′000′000
Pour les gains internes et les déperditions liées à la ventilation et à la conduction à travers
les murs, on utilise les formules introduites dans les chapitres traitant de ces questions.
On obtient de cette manière le bilan énergétique horaire de notre bâtiment, qui ensuite se
répartit sur les deux nœuds du modèle (qu’on appelle léger et lourd). On prend par défaut une
répartition à 50/50, ce qui correspond plutôt bien à un logement meublé de manière standard
(pas trop chargé ni spartiate). Le mobilier est en effet fondamental dans ces calculs : l’air luimême n’absorbe pratiquement rien de l’énergie incidente. Ce sont les meubles et revêtements
qui en chauffant chauffent également l’air.
On peut dès lors calculer la température provisoire de chacun des deux nœuds :
𝜌𝐶𝑝 ∗ 𝑉
𝑙𝑒𝑔𝑒𝑟
∗ 𝜃0 𝑙𝑒𝑔𝑒𝑟 + (0.5 ∗ 𝐵𝑖𝑙𝑎𝑛1) = 𝜌𝐶𝑝 ∗ 𝑉
⟹ 𝜃1 𝑝 𝑙𝑒𝑔𝑒𝑟 = 𝜃0 𝑙𝑒𝑔𝑒𝑟 +
0.5 ∗ 𝐵𝑖𝑙𝑎𝑛1
𝜌𝐶𝑝 ∗ 𝑉
𝑙𝑒𝑔𝑒𝑟
De la même manière :
𝜃1 𝑝 𝑙𝑜𝑢𝑟𝑑 = 𝜃0 𝑙𝑜𝑢𝑟𝑑 +
0.5 ∗ 𝐵𝑖𝑙𝑎𝑛1
𝜌𝐶𝑝 ∗ 𝑉
𝑙𝑜𝑢𝑟𝑑
𝑙𝑒𝑔 𝑒𝑟
∗ 𝜃1 𝑝 𝑙𝑒𝑔𝑒𝑟
128
Pour obtenir la température finale de chacun de ces deux nœuds, il faut encore tenir
compte de l’apport du chauffage Qch et des échanges thermiques entre la masse thermique et
l’air : puisque les deux ne chauffent pas à la même vitesse, des différences de température et
donc des flux de chaleur apparaissent entre eux. L’intensité qech de ces flux vaut le produit de
la différence de température multipliée par la surface de contact entre les deux nœuds (par
exemple la surface d’une dalle ou des murs) et par le coefficient de transmission entre les
deux milieux (on prend généralement celui d’une lame d’air intérieur, soit U = 8 W/m2K).
Pour obtenir l’énergie Qech en mégajoules que véhicule ce flux pendant une heure, il suffit de
le multiplier par 3600/1'000'000.
Pour le chauffage, plusieurs méthodes de calcul sont possibles. La plus simple consiste à
supposer que tant que la température de l’air (θleger) est supérieure à une température de
consigne que l’on fixe (par exemple 20°C), il est inactif. Lorsque cette température passe en
dessous de 20°C, en revanche, il injecte une quantité d’énergie égale à la quantité d’énergie
que le bâtiment à perdu l’heure précédente. Il y a lieu également de le désactiver pendant la
période estivale : durant les mois chauds en effet, si la température intérieure descend à 15°C
pendant la nuit, cela ne pose pas de problèmes.
En additionnant l’énergie échangée, l’énergie provenant du chauffage et la moitié du bilan
énergétique, on obtient la température finale de chacun des nœuds :
𝜃1 𝑙𝑒𝑔𝑒𝑟 = 𝜃0 𝑙𝑒𝑔𝑒𝑟 +
𝜃2 𝑙𝑒𝑔𝑒𝑟 = 𝜃1 𝑙𝑒𝑔𝑒𝑟 +
0.5 ∗ 𝐵𝑖𝑙𝑎𝑛1 + 𝑄𝑒𝑐 𝑕1 + 𝑄𝑐𝑕1
𝜌𝐶𝑝 ∗ 𝑉
𝑙𝑒𝑔𝑒𝑟
0.5 ∗ 𝐵𝑖𝑙𝑎𝑛2 + 𝑄𝑒𝑐 𝑕2 + 𝑄𝑐𝑕2
𝜌𝐶𝑝 ∗ 𝑉
𝑙𝑒𝑔𝑒𝑟
etc.
A chaque heure, on obtient une température pour chaque nœud qui sert à calculer le bilan
énergétique et la température provisoire à l’heure suivante. Le processus se répète sur les
8760 heures de l’année, ce qui permet d’obtenir un graph des températures.
Pour la pièce type telle qu’elle est représentée précédemment, en considérant 20°C
comme température opérative pour le chauffage et :
-
Pour la masse thermique, une chape en ciment de 6 cm d’épaisseur et 25 m2, d’une
capacité thermique 𝜌𝐶𝑝 ∗ 𝑉 𝑙𝑜𝑢𝑟𝑑 = 2.5 ∗ 0.06 ∗ 25 = 3.75 𝑀𝐽/𝐾
Pour l’air et le mobilier, une capacité thermique équivalente à celle du volume d’air
contenu dans la pièce plus celle de 2 m3 de mobilier et de lambris, soit
𝜌𝐶𝑝 ∗ 𝑉
𝑙𝑒𝑔𝑒𝑟
= 0.0012 ∗ 3 ∗ 25 + 2 ∗ 0.4 = 0.89 𝑀𝐽/𝐾.
On obtient les résultats suivants (température intérieure en rouge, température extérieure en
bleu) :
129
Chauffage annuel
Surchauffes
Gains solaires tot
Gains solaires S
Gains solaires E
Gains solaires W
Volume d'air ventilé
Energie perdue vent.
2'696
174
10'734
6'156
1'312
2'448
938'972
13'253
MJ/an
heures/an
MJ/an
MJ/an
MJ/an
MJ/an
m3/an
MJ/an
108
7'366
5'369
552
1'071
MJ/m2 an
(Minergie P = 108 MJ/m2)
MJ/hiver
MJ/hiver
MJ/hiver
MJ/hiver
La limite de surchauffe à ici été fixée à 26°C. 175 heures de dépassement de cette valeur
sur l’année, c’est encore acceptable. On voit que de grandes surchauffes à plus de 30 degrés
ne se produisent pratiquement jamais. Toutefois, pour ce modèle, cela se fait au prix d’une
ventilation très importante : plus de 900’000 m3 de ventilation par an, cela correspond à plus
de 100 m3 par heure en moyenne, soit presque deux fois plus que nécessaire. Cela a un impact
significatif sur l’énergie que devra fournir le chauffage. On arrive à peine à descendre sous le
standard Minergie P alors que l’isolation des murs est presque optimale (Umurs = 0.09 W/m2K)
et les vitrages ont une performance d’isolation excellente (Uvitres = 0.8 W/m2K).
Avec ce modèle, une ventilation très importante est indispensable : sans elle, avec juste le
minimum recommandé de 60 m3/h (3 personnes fois 20 m3/h) pour évacuer les polluants
émis par les occupants lorsqu’ils sont présents dans le bâtiment, on obtient le résultat suivant :
130
Chauffage annuel
Surchauffes
Gains solaires tot
Gains solaires S
Gains solaires E
Gains solaires W
Volume d'air ventilé
Energie perdue vent.
165
8'423
10'734
6'156
1'312
2'448
10'185
267
MJ/an
heures/an
MJ/an
MJ/an
MJ/an
MJ/an
m3/an
MJ/an
7
7'366
5'369
552
1'071
MJ/m2 an
(Minergie P = 108 MJ/m2)
MJ/hiver
MJ/hiver
MJ/hiver
MJ/hiver
Le bâtiment est en forte surchauffe pratiquement toute l’année, ce qui est bien sûr
inacceptable. L’ajout de stores amovibles sur les ouvertures permettrait peut-être de faire
diminuer le problème, mais ils seraient clos pratiquement toute la journée, ne laissant passer
aucune lumière, ce qui n’est pas non plus acceptable.
Il est donc tout à fait indispensable de prévoir une ventilation modulable pour évacuer le
trop plein d’énergie lorsque cela est nécessaire, mais il faut aussi faire en sorte que cela soit
nécessaire le moins souvent possible. Pour cela, on peut commencer par améliorer les
protections solaires, par exemple en augmentant la dimension du pare-soleil horizontal Sud
(on passe à 2 m) et en installant des stores à lamelle sur les fenêtres Est et Ouest. Ces stores
sont programmés pour se fermer automatiquement lorsque la température intérieure dépasse
23°C et que le rayonnement incident sur la fenêtre dépasse 100 W/m2. Voici les résultats :
Chauffage annuel
Surchauffes
Gains solaires tot
Gains solaires S
Gains solaires E
Gains solaires W
Volume d'air ventilé
Energie perdue vent.
2'751
4
8'027
4'711
1'113
1'385
745'288
10'718
MJ/an
heures/an
MJ/an
MJ/an
MJ/an
MJ/an
m3/an
MJ/an
110
6'024
4'429
524
697
MJ/m2 an
(Minergie P = 108 MJ/m2)
MJ/hiver
MJ/hiver
MJ/hiver
MJ/hiver
On a certes pratiquement éliminé les surchauffes, mais on ne peut que constater que cette
stratégie n’a pratiquement aucun effet sur l’énergie qu’il faut fournir avec le chauffage. Cela
s’explique facilement : avec cette stratégie, on a certes fait diminuer les déperditions par
ventilation (pas drastiquement d’ailleurs, ce qui laisse supposer que les premières protections
solaires n’étaient pas mauvaises), mais on a aussi fait diminuer les gains solaires, notamment
en hiver où ils étaient les bienvenus. Il faut donc trouver une autre solution.
Une autre stratégie parait évidente : fondamentalement, on cherche à conserver un
maximum de gains solaires tout en faisant en sorte que cela ne conduise pas
systématiquement à des surchauffes ou à un incessant besoin d’ouvrir et fermer les fenêtres. Il
131
faut donc que la capacité thermique du bâtiment soit plus importante, de manière à ce que
l’apport énergétique du soleil ne fasse pas grimper aussi facilement la température de l’air à
l’intérieur. Cela passe par une augmentation de la masse thermique : en plus de la chape on
part du principe que notre pièce dispose d’une impressionnante cheminée massive et qu’une
partie des murs est en béton. Admettons que cela permette de doubler la masse thermique, en
revenant à la première version des protections solaires (sans stores et avec une casquette sud
de 1.5 m), on arrive aux résultats suivants :
Chauffage annuel
Surchauffes
Gains solaires tot
Gains solaires S
Gains solaires E
Gains solaires W
Volume d'air ventilé
Energie perdue vent.
1'430
24
9'019
6'156
982
1'062
657'134
10'097
MJ/an
heures/an
MJ/an
MJ/an
MJ/an
MJ/an
m3/an
MJ/an
57
6'834
5'369
503
587
MJ/m2 an
(Minergie P = 108 MJ/m2)
MJ/hiver
MJ/hiver
MJ/hiver
MJ/hiver
Avec cette stratégie, on n’a pratiquement aucune surchauffe et on réussit au passage à
diviser par deux la consommation pour le chauffage. On peut donc affirmer qu’il n’est pas
utile de sur-isoler les bâtiments si ceux-ci n’ont pas une inertie suffisante. C’est un résultat
important pour la construction en bois : si on veut profiter des gains solaires importants dans
ce type de bâtiment, il est nécessaire d’y introduire des éléments à forte inertie thermique
comme des chapes ou un certain nombre de cloisons lourdes.
La consommation obtenue est inférieure à 60 MJ/m2, ce qui est assez remarquable. Pour
un logement de 80 m2, cela correspond à moins de 4800 MJ/an. En mettant en place une
stratégie de zonage thermique, par exemple avec des chambres au Nord plus froides que les
pièces de vies au Sud ou encore des zones tampon telles que des remises attenantes ou un
grenier et une cave, on peut même probablement espérer descendre au dessous de 4500 MJ/an
et cela, on peut le rappeler, pour un bâtiment situé à 1000 mètres d’altitude dans les Alpes et
sans dispositif de récupération d’énergie sur la ventilation (dans le modèle mis en place, on a
simplement dimensionné des ouvrants capables de ventiler suffisamment pour éviter les
surchauffes. Dans le cas de la pièce test de 25 m2, pour la dernière variante, cet ouvrant
mesure 1 mètre de haut et 60 cm de large).
En partant du principe que l’énergie de chauffage est fournie par un fourneau et des
panneaux thermiques sur le toit (disons 60% et 40% respectivement), on arrive à environ 250
kg de bois par an (capacité calorifique du bois : env. 12.5 MJ/kg, rendement fourneau : 80%)
et 1 m2 de panneau solaire.
132
A noter qu’on peut difficilement se passer du fourneau : la surface de panneaux
thermiques devrait alors être largement surdimensionnée pour avoir suffisamment de
puissance pour couvrir les besoins maximum lors des jours les plus froids. On aura l’occasion
de revenir sur ces questions dans les chapitres qui suivent.
5.7 Eclairage naturel
Définir la luminosité en un point est un problème extrêmement complexe. En effet, cela
dépend d’un grand nombre de paramètres : Pour commencer, le rayonnement visible émis par
un point ne peut pas être lié de manière simple au rayonnement solaire (direct et indirect) qui
lui arrive dessus. Si c’était le cas en effet, tous les endroits d’une pièce ne recevant aucune
lumière directe de l’extérieur seraient totalement noirs. En fait, toutes les surfaces d’une pièce
réfléchissent une part plus ou moins importante du rayonnement qu’ils reçoivent. Au final,
chaque point émet donc vers nos yeux un rayonnement proportionnel à la somme de tous les
rayonnements qu’il a reçus (direct + réfléchi), à son coefficient de réflexion et de diffusion
(selon le matériau, le rayonnement peut être réfléchi dans une direction précise, ou au
contraire diffusé dans toutes les directions).
Pour compliquer le tout, l’œil n’a pas la même sensibilité pour toutes les couleurs : à
rayonnement égal en terme de puissance lumineuse (en Watts), l’œil ne percevra pas la même
luminosité (en lux) si la couleur émettrice est du rouge que si c’est du vert par exemple. Les
deux unités sont liées par une courbe expérimentale de sensibilité visuelle en fonction des
longueurs d’onde.
Il est donc particulièrement délicat (et fastidieux) d’estimer « à la main » la luminosité
d’un point en fonction par exemple d’un rayonnement incident et de la configuration spatiale
d’une pièce. Il existe des relations empiriques, mais elles n’atteignent pas le niveau de
précision des logiciels de calcul de lumière naturelle.
On ne va pas développer ici leur fonctionnement de manière aussi précise que ce qu’on a
pu faire avec l’énergétique, mais il est intéressant tout de même de voir quels paramètres
entrent en compte dans le calcul.
Les logiciels tels que DIVA ont besoin au minimum de 5 données fondamentales pour
effectuer leurs calculs : une base de données climatique, l’orientation des façades, la
géométrie de l’espace dans lequel on veut calculer la luminosité (y compris la position des
fenêtres), les propriétés de diffusion lumineuse des matériaux composant la surface de la
pièce et bien sûr l’heure et le jour de l’année à laquelle on souhaite calculer la luminosité.
Le programme traduit les données climatiques en un modèle d’éclairage normalisé variant
en fonction de la position du soleil. Il génère ainsi une demi-sphère dont il connait la
luminosité en chaque point pour chaque position du soleil et pour différents types de temps
(nuageux, ciel clair, etc.). Chaque point de cette demi-sphère émet un rayonnement
perpendiculaire à sa surface. Selon l’angle d’incidence avec les surfaces du modèle, le
programme peut déduire la luminosité de chaque point d’intersection. Selon la réflectance de
la surface, une fraction plus ou moins importante du rayonnement direct est réémis et ainsi de
suite jusqu’à ce que la majeure partie de ce dernier ait été absorbée. Le programme est ainsi
capable de déterminer la luminosité en chaque point de la pièce.
De tels résultats sont très utiles pour déterminer la taille et la position optimale des
ouvertures. Bien entendu, il est nécessaire de faire des compromis pour que cela ne nuise pas
à la performance énergétique ou à l’architecture du bâtiment, mais ces informations restent
très intéressantes.
133
Pour une pièce de 5x5x3 mètres toutes orientées de la même manière vers le Sud, on
obtient les résultats suivants :
Figure 70: luminosité par temps clair mais sans soleil dans une pièce de 5x5x3 mètres
orientée au sud aux équinoxes à 12 heures. En haut : sans pare-soleil, en bas : avec un paresoleil horizontal de 1,5 mètres. Le plan de mesure de luminosité est à 90 cm du sol.
Les deux premières pièces en partant de la gauche ont une même ouverture de 2x2 mètres.
Cependant, sur la pièce de tout à gauche, cette ouverture est placée en hauteur tandis que sur
la seconde, elle commence au niveau du sol. Cette simple différence a un effet considérable
sur l’éclairage en profondeur. Plus la fenêtre est située en hauteur, mieux elle éclaire la
profondeur du local.
Les deux pièces à droite ont quant à elles la même surface vitrée : 5.2 m2. Sur la première,
il s’agit d’une seule ouverture de 4 mètres de large et 1.3 mètre de haut, sur la seconde, de
deux ouvertures de 2 mètres de haut et 1.3 mètre de large. Contrairement à ce qu’avançait le
Corbusier concernant la supériorité de la fenêtre en longueur sur la fenêtre en hauteur, on ne
voit pas de différence significative entre les deux. Au mieux, la fenêtre horizontale permet
une répartition plus homogène de la lumière.
Entre les pièces du haut et celles du bas, la seule différence est l’ajout d’un pare-soleil
horizontal. Comme on pouvait s’y attendre, celui-ci provoque une diminution assez sensible
de l’éclairage. Il est donc important de prendre en compte le paramètre lumière naturelle
134
lorsque l’on dimensionne les pare-soleil et pas seulement le problème des surchauffe. On peut
par exemple agir au niveau de la ventilation ou de la masse thermique pour réguler la
température intérieure sans trop couper le rayonnement solaire.
On aurait pu dans la simulation précédente montrer l’impact de la couche superficielle des
murs, planchers et plafond en choisissant une réflectance moins importante (ici, on avait pris
0.2 pour le plancher, 0.5 pour les murs, et 0.8 pour le plafond, qui sont des valeurs par
défaut), mais il apparait évident même sans faire la simulation que cela aurait eu pour effet
une diminution générale de la luminosité dans toute la pièce.
Dans le cas de l’architecture alpine, cette remarque n’est pas sans importance : les lambris
intérieurs et faux plafonds en bois ou encore les tapisseries foncées très utilisées pour rendre
l’ambiance plus « rustique » sont généralement très peu réfléchissantes et de fait réduisent
passablement la luminosité intérieure.
On peut encore ajouter que, comme on le voit sur les résultats de la simulation suivante
(pièce de gauche), les ouvertures, même en façade Sud, ne permettent pas en général d’obtenir
plus de 150-200 lux à 7 mètres de la façade si on se trouve dans le cas classique d’une pièce
de moins de 3 mètres de haut. Le problème est différent si la pièce est suffisamment haute : en
ajoutant une seconde ouverture en hauteur (pièce de droite), on peut effectivement obtenir au
moins 400-500 lux presque partout dans la pièce.
On remarque (pièce du centre) que l’ouverture haute seule suffit pour éclairer à 300-400
lux la majeure partie de la pièce, mais qu’on a des problèmes à avoir un éclairage suffisant
près de la façade ou se trouve l’ouverture (on mesure toujours la luminosité à 90 cm du sol,
pas à 3 mètres). En outre, une telle ouverture n’a pratiquement aucun intérêt pour la vue.
Figure 71: luminosité par temps clair mais sans soleil dans des pièces de 5x7x3 mètres et
5x7x6 mètres, orientées au sud, aux équinoxes et à 12 heures. Le plan de mesure de
luminosité est à 90 cm du sol.
Pour conclure ce chapitre, on peut encore ajouter que plutôt que de chercher à maximiser
ou même « optimiser » la lumière naturelle par rapport à des standards préétablis qui nous
disent : pour du logement, minimum 300 lux, il est bon de se demander quelle sera
135
l’utilisation de l’espace en question : pour un couloir, une chambre à coucher ou une salle de
bains, il n’est pas forcément nécessaire d’avoir une telle luminosité ; on peut parfaitement se
déplacer ou prendre sa douche avec 50 ou 100 lux et si le logement dispose d’un bon séjour,
la chambre à coucher ne servira vraisemblablement pas beaucoup dans la journée, donc
pourra se satisfaire de 100 à 200 lux. A la limite, même le séjour et la salle à manger n’ont pas
besoin d’avoir 300 lux sur toute leur surface ; le coin TV par exemple est plus dérangé
qu’avantagé par une forte luminosité.
On a peut-être trop tendance dans le logement actuel à chercher le maximum de lumière
pour donner l’impression de grands volumes bien aérés, sains. Peut-être est-ce un héritage de
la période hygiéniste de l’architecture moderne. Toujours est-il que l’on sous-estime à mon
avis l’intérêt des espaces plus sombres. On se prive de ce fait du potentiel qu’offrent les
contrastes de lumière.
5.8 Production active d’énergie
Toutes les stratégies qui ont été développées jusqu’ici sont utiles pour réduire au
maximum les besoins énergétiques. C’est fondamental, mais réduire ne veut pas pour autant
dire éliminer : un bâtiment, même s’il est extrêmement bien isolé, profite au mieux des gains
solaires et internes, aura quand même besoin d’un apport d’énergie. Si ce n’est pour le
chauffage, tout du moins pour alimenter l’électroménager et l’eau chaude sanitaire.
On pourrait bien sûr se satisfaire d’un raccordement au réseau électrique et d’une
chaudière à mazout pour régler la question mais si on veut être cohérent avec l’objectif de
concevoir des logements d’une part aussi autonomes que possible et d’autre part conformes
aux principes du « développement » durable, on peut difficilement ignorer les installations
domestiques de production d’énergie à partir de sources renouvelables (éoliennes, sondes
géothermiques, panneaux solaires, etc.)
Cette expérience s’inscrit en outre dans un objectif plus large d’accélérer l’augmentation
de la part des énergies renouvelables dans le bilan énergétique de la Suisse. Le raisonnement
est le suivant :
L’un des principaux obstacles pour le développement des énergies renouvelable tient
d’une part dans le coût que représenterait la création de grandes centrales et d’autre part dans
la difficulté de trouver un terrain où les implanter sans se retrouver face à une montagne
d’oppositions. Ainsi, peu d’investisseurs, publics ou privés, acceptent de prendre le risque
d’investir massivement dans le domaine.
Si maintenant au lieu d’attendre qu’un investisseur se décide finalement à construire une
centrale, les privés prenaient l’initiative d’équiper leur bâtiment d’installations de production
d’énergie, ces deux problèmes se résoudraient bien plus facilement. Dans la plupart des cas en
effet, les oppositions à l’installation de panneaux solaires, pompes à chaleur ou même
éolienne à l’échelle domestique peuvent facilement être levées et en outre, plus besoin de
débloquer des milliards pour une centrale si des milliers de personnes investissent ellesmêmes quelques milliers de francs pour leur propre installation de production d’énergie.
Du moment que l’investissement de départ est couvert dans un délai raisonnable par les
économies sur la facture d’énergie, les privés ont tout intérêt à aller dans ce sens. Le fait
qu’encore relativement peu aient décidé de faire le pas est probablement dû d’une part à
l’incertitude autour du retour sur investissement et d’autre part au fait que la plupart des gens
se contentent de leur installation de chauffage existante et ne jugent pas prioritaire de réduire
leur facture d’énergie.
136
C’est là tout l’intérêt de prévoir ces installation pour la construction neuve : c’est en effet
pendant la phase de projet qu’il est le plus simple de justifier un investissement
supplémentaire pour des panneaux solaires ou une sonde géothermique. C’est également à ce
moment qu’on peut le mieux intégrer ces dispositifs dans l’architecture du bâtiment.
Les deux chapitres suivants traitent des dispositifs de production d’énergie. Ces derniers
sont répartis selon la « forme » d’énergie qu’ils produisent : chaleur ou électricité. La raison
de ce choix d’étudier les deux séparément est dû au fait que les appareils entrant dans chacune
de ces catégories ne sont pas substituables (tout du moins les appareils produisant de la
chaleur ne peuvent remplacer ceux produisant de l’électricité).
Les dispositifs et leur fonctionnement sont présentés très succinctement ; il est surtout
question de repérer quels paramètres influencent les performances de ces installations, quels
sont leurs avantages et inconvénients et de donner une première estimation de leurs
dimensions, de manière à mieux gérer leur impact sur le projet d’architecture ultérieurement.
Il serait également intéressant d’estimer l’énergie grise qui se cache derrière ces appareils.
5.8.1 Chauffage / ECS
La chaleur, qui sert au chauffage des locaux et à la production d’eau chaude sanitaire, est
plus simple et moins coûteuse à produire que l’électricité.
Les besoins pour le chauffage dépendent du bilan énergétique du bâtiment. Pour une
construction conforme à la norme 380/1 de 2009, ils se montent à environ 120 MJ/m2 an,
mais dans le cadre de ce travail, l’ambition est de faire bien mieux, de s’approcher de la
consommation zéro. On a vu qu’il était au moins possible de diviser par deux ce chiffre.
Pour l’eau chaude sanitaire, la consommation suisse est estimée à 50 litres par personne et
par jour. En considérant que l’eau chaude est obtenue par le chauffage de l’eau froide du
réseau à 10°C jusqu’à 50°C, on obtient une consommation d’environ 3000 MJ/an pers.
Les quatre technologies « vertes » permettant de produire de la chaleur sont les panneaux
solaires thermiques, les poêles à bois, les pompes à chaleur et les chaudières fonctionnant à
partir de biogaz ou autres combustibles issus de sources renouvelables : bois (à condition que
la quantité coupée ne dépasse pas la capacité de régénération des forêts et que sa provenance
ne soit pas trop lointaine), déchets végétaux, excréments séchés, etc.
I
Chaudières à combustible
Les chaudières à combustibles sont toutes basées sur le même schéma type : un brûleur,
alimenté en carburant et oxygène, produit dans une chambre de combustion une flamme qui
chauffe un circuit d’eau actionné par une pompe. Toute la différence se fait donc au niveau du
type de carburant et non au niveau du fonctionnement général. Les carburants « écologiques »
utilisés en Europe sont le biogaz et le bois (qui dans le cas des chaudières se présente sous
forme de granulés ou pellets).
Le biogaz (méthane) est produit par la fermentation en cuve de déchets organiques. Ce
type d’installation est donc plus adapté pour des exploitations agricoles que pour du logement,
où la quantité de déchets exploitables risque d’être trop limitée pour que l’installation puisse
couvrir les besoins en chauffage et en ECS.
Les chaudières à bois posent quant à elles le problème de la disponibilité de la ressource :
il est en effet peu probable que les forêts locales, déjà exploitées pour le bois de construction,
ne soient en mesure de fournir durablement suffisamment de combustible pour alimenter tous
137
les logements dans les villages alpins et le bois importé contient une énergie grise non
négligeable liée à son transport. Il est certain en revanche que la part des logements pouvant
produire leur énergie de chauffage et leur ECS à partir de bois pourrait être plus importante
qu’aujourd’hui.
II Pompes à chaleur
Il existe plusieurs types de pompes à chaleur : Air-eau, Air-air, Sol-eau, Eau-eau. La
seconde n’est pratiquement pas utilisée en raison de sa faible performance. La pompe Air-eau
est très utilisée en raison de son faible coût, mais sa performance est moindre que les deux
dernières, particulièrement en montagne où l’air extérieur en hiver descend à des températures
très basses, raison pour laquelle nous ne décrirons ici que la pompe Sol-eau. A noter que la
pompe Eau-eau fonctionne globalement sur le même principe.
La pompe à chaleur Sol-eau
fonctionne en faisant circuler de l’eau
dans un tube enfoncé dans le sol. Il peut
s’agir d’un circuit horizontal placé
environ 1,2 mètres sous la surface ou
d’un
circuit
vertical
s’enfonçant
profondément dans le sol (plus la
profondeur est importante, plus la
puissance de la pompe sera importante.
Dans le cas le plus classique pour un petit
bâtiment d’habitation, 50 à 80 mètres
suffisent). Dans ce premier circuit fermé,
l’eau froide injectée est chauffée par le
sol. Elle a gagné environ 3 degrés
lorsqu’elle a terminé son cycle, ce qui
bien sûr ne suffit pas pour alimenter
directement les radiateurs ou le chauffage au sol. En fait, cette chaleur supplémentaire permet
d’évaporer des gouttelettes d’un fluide frigorigène contenu dans un second circuit fermé. Ce
gaz est ensuite comprimé, ce qui conformément à la loi des gaz parfaits fait considérablement
monter sa température (V, N et ℛ constants, donc si p augmente, ϴ augmente aussi). Cette
chaleur est à son tour transmise au niveau du condenseur à l’eau contenue dans un troisième
circuit fermé, celui du chauffage. Le chauffage de l’eau provoque le refroidissement du fluide
frigorigène, qui passe ensuite au travers d’une vanne de détente avant de recommencer un
nouveau cycle.
A noter encore qu’il existe aussi des pompes à chaleur capable de chauffer l’eau sanitaire
en plus du circuit de chauffage.
Le gros inconvénient des pompes à chaleur est la nécessité de fournir une quantité
relativement importante d’énergie sous forme d’électricité pour la faire fonctionner. Le
compresseur est particulièrement gourmand en énergie. On peut au pire remplacer
l’alimentation électrique par un moteur thermique mais dans les deux cas, on peut se poser la
question de la durabilité véritable du système : dans le cas du moteur thermique, on a besoin
d’essence, dans le cas du raccordement électrique, en Suisse, c’est en partie du combustible
nucléaire qui produit l’électricité.
138
Au final, le rendement technique d’une pompe à chaleur, donc le rapport entre l’énergie
produite et l’énergie consommée est de l’ordre de 40-60%34. Il serait même inférieur à 30%
dans le cas d’une pompe Air-eau.
III Poêles à bois et cheminées
Les poêles à bois étaient, avant que les chaudières à mazout ne les remplacent, l’unique
système de chauffage des habitations en montagne.
Le système ne pourrait être plus simple : le bois brûle dans une chambre de combustion,
close et invisible de l’extérieur dans les poêles traditionnels, mais aujourd’hui souvent vitrée
voire ouverte, pour profiter de l’effet visuel des flammes. La chaleur du feu se transmet aux
parois du poêle, qui la transmet finalement à l’air ambiant. Le choix de matériaux avec une
forte inertie thermique pour les parois du poêle, comme les briques céramiques recouvertes de
faïence, se justifie par la volonté de diffuser la chaleur sur la durée ; l’inertie permet d’éviter
que la surface des parois du poêle n’atteigne les 300°C pendant que le feu brûle et se
refroidisse ensuite en 20 minutes dès qu’il est éteint. Dans les bons poêles, les parois stockent
la chaleur pendant la combustion et la restituent encore plusieurs heures après que les
dernières braises se soient refroidies. On notera que les cheminées ouvertes ne permettent pas
une aussi bonne répartition sur la durée de la chaleur émise.
Les poêles et cheminées peuvent en partie être assimilés aux chaudières à bois dans la
mesure où le commentaire sur la disponibilité du combustible reste valable. On retrouve
toutefois plusieurs différences :
La première se retrouve dans le fait
que le poêle ne permet plus de
produire une quantité suffisante d’eau
chaude sanitaire pour satisfaire les
besoins
d’une
habitation
contemporaine. Au mieux, ce système
peut encore fonctionner dans des cas
extrêmes comme les chalets d’alpage
(image ci-contre : le feu de bois
servant à chauffer le lait pour
fabriquer le fromage permet aussi de
chauffer le circuit d’eau sanitaire
qu’on voit contre le mur).
La différence principale entre un poêle ou une cheminée et une chaudière à bois tient à
leur place respective dans l’imaginaire collectif :
Les poêles, et plus encore les cheminées, sont des éléments qu’on met en valeur. Ils
véhiculent une image très forte qui inspira de nombreux architectes, à commencer par Frank
Lloyd Wright, pour qui l’âtre est le cœur de la « maison dans la prairie » américaine. Toutes
les pièces de la maison s’organisent autour. La cheminée est associée à la convivialité ; on se
regroupe autour d’elle pour profiter de la chaleur et de la lumière qu’elle émet. Cette image
est encore vivace aujourd’hui ; même les chalets les plus luxueux et high-tech qui se
construisent en montagne ont au moins une cheminée dans le séjour principal. Son utilité à
disparu au profit d’un système de chauffage ultra perfectionné, mais rien n’a encore pu
remplacer son image de convivialité.
34
Polycopié énergétique du bâtiment, p.123
139
Figure 72: La Robie House de F.L. Wright.
Plan et vue intérieure du séjour en direction de la cheminée
Sources images : delmars.com et gowright.org
IV Panneaux solaires thermiques
Tout comme les poêles et cheminées, les panneaux solaires peuvent avoir un impact
relativement important sur l’architecture. Cette fois-ci, ce n’est plus au niveau de
l’organisation des pièces, mais de l’aspect de l’enveloppe extérieure du bâtiment.
Les panneaux thermiques ont un fonctionnement très simple : il s’agit de surfaces
exposées au soleil dans lesquelles circule de l’eau glycolée (l’additif ne sert qu’à éviter que
l’eau ne gèle dans les circuits pendant la nuit). La part du flux solaire servant à chauffer l’eau
dépend de la capacité des panneaux à absorber le rayonnement ; en premier lieu, il faut que la
couche de surface du panneau soit
le moins réfléchissante possible
(faible émissivité). Au minimum,
cela passe par une couleur foncée.
On peut ensuite augmenter la
performance en enfermant la
« base » du panneau sous une vitre
avec
une
couche
sélective
imperméable aux infrarouges (qui
ne laisse donc pas passer le
rayonnement
réémis
par
le
panneau). Outre sa vocation
protectrice contre les intempéries,
celle-ci permet de créer un effet de
serre au dessous et de surchauffer
l’air qui s’y trouve. Le panneau
perd ainsi moins d’énergie par transmission et convection vers l’air extérieur.
L’eau chauffée dans le panneau transmet son énergie à un stock d’eau alimenté par une
arrivée d’eau froide provenant du réseau local. Dans le système représenté par le schéma cidessus, ce stock d’eau est composé d’une double cuve, la cuve interne fournit l’eau chaude
sanitaire (on puise directement dans le stock) et la cuve externe alimente le circuit (fermé) du
chauffage au sol. En général, une chaudière à combustible d’appoint doit être prévue pour
prendre le relais lorsqu’il fait mauvais temps pendant plusieurs jours et que les panneaux ne
suffisent plus à fournir eau chaude et chauffage. A noter que plus le stock d’eau est
140
volumineux et bien isolé, plus il sera en mesure de « survivre » à des périodes importantes
sans apport d’énergie des panneaux. En général, on prévoit au minimum 50 litres par mètre
carré de panneau solaire.
Le rendement moyen d’une installation solaire thermique en Suisse est d’environ 40%.
Avec un rayonnement annuel moyen de 4500 MJ/m2 35, on peut espérer produire environ
1800 MJ/m2 de panneau solaire installé et par an. Si on veut que les panneaux solaires
couvrent la consommation d’ECS pour un logement de 3 personnes (env. 9000 MJ/an), il
faudrait donc qu’ils couvrent une surface de 5 m2. Le ballon d’eau correspondant devrait
idéalement contenir au moins 250 litres.
Avant de conclure ce chapitre, on remarquera qu’à l’exception du poêle à bois (qui n’est
aujourd’hui utile que pour le chauffage et pas pour l’ECS), les trois autres technologies
présentées ci-dessus doivent être alimentées en électricité pour que les pompes qui font
tourner l’eau sanitaire et celles du circuit de chauffage puissent fonctionner. Il est possible
aussi d’utiliser la gravité mais l’installation devient vite complexe :
Pour l’eau sanitaire, étant donné que le circuit est ouvert, il suffit que le stock d’eau (et
l’appareil qui la chauffe) se trouve plus haut que les robinets qu’il alimente. Plus la différence
de hauteur sera importante, plus la pression au robinet sera élevée.
Pour ce qui est du circuit de chauffage gravitaire, c’est plus compliqué : la chaudière doit
être placée au point le plus bas du bâtiment. L’eau chaude qui y est produite, moins dense que
l’eau froide, remonte naturellement dans les canalisations, est refroidie au niveau des
radiateurs puis redescend naturellement. Pour que cela marche, il faut limiter au maximum les
pertes de charges, donc utiliser des tuyaux de forte section et éviter au maximum les coudes à
90° ou plus. A noter encore que le système ne fonctionne pas avec du chauffage au sol (en
raison des pertes de charge) et est bien moins flexible qu’un système alimenté par une pompe.
5.8.2 Electricité
A l’échelle domestique, seules deux technologies sont capables de fournir de l’électricité :
les panneaux solaires photovoltaïques et les éoliennes.
I Panneaux solaires photovoltaïques
Les panneaux photovoltaïques sont basés sur la propriété des atomes de silicium à libérer
des électrons lorsqu’ils absorbent le rayonnement solaire. Les électrons ainsi libérés sont
attirés hors du matériau à l’aide d’une électrode et entrent dans le circuit électrique.
Comme les panneaux thermiques, les panneaux photovoltaïques sont bien visibles de
l’extérieur, d’où la nécessité de les intégrer à l’architecture. Sur ce point, les cellules
photovoltaïques permettent plus de souplesse que les panneaux thermiques : on peut bien
entendu toujours les insérer en toiture, sous forme de panneaux remplaçant la couverture de
tuiles, mais la finesse et la légèreté des cellules permet aussi de les intégrer assez facilement
aux vitrages ou sur les protections solaires. Il est également possible de recouvrir des surfaces
courbes de panneaux photovoltaïques en utilisant des cellules dites « amorphes ».
35
Table du rayonnement solaire des stations suisses de la SIA 381/2 (voir annexe 3)
141
Figure 73: Intégration de cellules photovoltaïques sur du vitrage (à g. Bedzed) et panneaux
photovoltaïques amorphes sut toiture courbe.
Sources images : guardian.co.uk et arkitekto.net
Le photovoltaïque a cependant trois principaux inconvénients : premièrement, c’est une
technologie relativement chère, de l’ordre de 1000 francs par mètre carré installé pour un cas
classique en Suisse. Deuxièmement, c’est une technologie avec un rendement encore
relativement faible ; actuellement, les cellules les plus performantes fournissent une puissance
électrique équivalente à environ 20% de la puissance du rayonnement solaire incident. Les
cellules amorphes ont un rendement encore bien inférieur. Troisièmement, les panneaux
photovoltaïques contiennent des métaux rares, (notamment de l’argent) et du silicium, qui
contiennent une énergie grise considérable : l’énergie grise contenue dans 1 kg de silicium
pour cellules photovoltaïques est estimé à 1 GJ 36, soit 4,5 fois plus que ce que contient 1 kg
d’aluminium, pourtant très énergivore.
Il faut aussi savoir que les cellules photovoltaïques d’un panneau sont connectées en série.
Cela ne pose pas de problème tant que toutes les cellules reçoivent le même rayonnement,
mais si une partie du panneau est systématiquement ombragée (par exemple si une sortie de
cheminée sort à proximité du panneau, les cellules recevant le moins de rayonnement font
résistance et chauffent, ce qui diminue à la fois le rendement du panneau et sa durée de vie.
Les panneaux photovoltaïques doivent donc être installés sur des surfaces bien orientées et
parfaitement dégagées.
Avec un rendement de 15%, si on considère une surface idéalement orientée avec un
rayonnement annuel moyen de 4500 MJ/m2, on peut attendre une production électrique
annuelle de l’ordre de 675 MJ/m2. Un mètre carré de panneau PV permettraient ainsi
d’alimenter un tube fluorescent de 36 W et 6 ampoules basse-consommation de 15 W
(équivalent pour l’éclairage à autant d’ampoules incandescentes 60 W) pendant 4 heures par
jour 360 jours par an. L’énergie pour l’éclairage est donc facilement couverte par l’emploi de
panneaux PV. Ça se corse en revanche si on veut alimenter des appareils électroménagers plus
gourmands comme les réfrigérateurs (env. 100 W 24/24 heures) les cuisinières (8000 W
pendant 40 minutes par jour) ou une TV (100 W 4 heures par jour) : il faudrait 4.5 m2
supplémentaires pour le frigo, 10 m2 de plus pour la cuisinière et encore 1 m2 pour la TV.
A noter que pour alimenter les pompes de circulation du chauffage et de l’eau sanitaire,
qui consomment en général autour des 30 à 40 W au maximum pour du logement individuel,
1 m2 de panneau PV suffit.
Du point de vue de l’énergie grise, le temps de retour d’un panneau photovoltaïque est
actuellement estimé entre 3 et 5 ans et tend à baisser rapidement en raison des progrès dans la
36
Systèmes photovoltaïques, fabrication et impact environnemental : www.photovoltaique.info
142
fabrication du silicium. En comptant une durée de vie d’environ 20 ans, le bilan énergétique
est très largement favorable. Si on tient compte également de la raréfaction des matériaux qui
composent les panneaux, il faut aussi accorder de l’importance au fait que les panneaux soient
recyclés au mieux. Actuellement, les chiffres avancés diffèrent largement selon les sources,
mais il semble qu’entre 60 et 90% des composants soient recyclés, ce qui semble plausible au
vu des méthodes exposées : séparation mécanique des cadres, branchements et des modules
PV, puis broyage et refonte des cellules, permettant de séparer le silicium des connecteurs en
argent et autres composants. Seuls les polymères utilisés pour assurer la cohésion des cellules
solaires sont vraisemblablement irrécupérables.
Du point de vue économique, 1 m2 de panneau PV représente un investissement d’environ
1000 francs. D’avantage encore si le bâtiment n’est pas raccordé au réseau électrique, car il
faut alors installer des batteries pour stocker l’énergie produite pendant la journée en vue de la
consommation le soir. Cet investissement initial n’est amorti qu’au bout de 25 ans si on
considère un tarif opérateur de 6 cts/MJ (20 cts/kWh) et sans compter les intérêts qu’il faut
rembourser si l’argent investi dans l’installation est emprunté. L’installation est donc à peine
rentable économiquement, avec toutefois l’avantage non négligeable d’être à l’abri en cas
d’augmentation subite du coût de l’électricité de la part des opérateurs.
Au final, on peut dire qu’il est intéressant du point de vue énergétique, (un peu moins du
point de vue économique) d’installer des panneaux photovoltaïques pour autant que ceux-ci
disposent d’un espace optimal ; bien orienté bien sûr, mais aussi bien dégagé : il est important
d’éviter les ombrages partiels et dans le cas de la construction alpine, il faut aussi faire en
sorte que la neige qui tombe en hiver ne recouvre pas les capteurs. Ce dernier problème peut
être réglé par une pente suffisante.
II Eoliennes
Les éoliennes utilisent la force du vent sur les pales pour faire tourner un rotor constitué
d’un métal conducteur à l’intérieur d’un champ magnétique. Par induction, il y a génération
d’un courant électrique.
La puissance d’une éolienne dépend directement de la force qui pourra s’appliquer sur ses
pales, donc d’une part de la vitesse et de la constance des vents et d’autre part de la longueur
des pâles. En toute logique, les éoliennes les plus puissantes se trouvent dans des régions
venteuses et sont très hautes, pour permettre d’avoir de longues pales et pour aller chercher
des vents plus forts et constants qu’au sol.
A l’intérieur des quartiers d’habitation, les éoliennes sont très compliquées à intégrer. Il
est bien sûr hors de question d’insérer des éoliennes de forte puissance. Au mieux, si on se
base sur des cas existants (peu nombreux) on peut espérer installer une éolienne de 3 mètres
de diamètre par parcelle. En utilisant la formule de Betz (Pmax = 0.37 Sv3) pour estimer la
puissance correspondante, avec la vitesse moyenne du vent37 v = 3.5 m/s sur l’année et un
coefficient de performance (dépend du site, et du modèle d’éolienne) de 0.5, on obtient
P = 56 W. Cela correspond à une production annuelle d’à peine 1800 MJ, soit l’équivalent de
2.6 m2 de panneaux PV. Cette estimation est peut être un peu basse, (grosse incertitude quant
à la force du vent) mais toujours est-t-il que même si la puissance mesurée s’avérait 2 fois
plus importante, cela resterait peu.
En outre, les éoliennes s’avèrent particulièrement problématiques lorsqu’on travaille avec
des densités élevées, sur des parcelles de petite taille : si chaque logement disposait de sa
37
Vitesse extrapolée à partir des données climatiques de Genève-Cointrin tirées du logiciel Meteonorm 7, qui
donne des valeurs moyennes mensuelles comprises entre 2.1 et 2.9 m/s au sol.
143
petite éolienne, elles risqueraient de se gêner mutuellement en modifiant sensiblement
l’écoulement du vent dans la zone. De plus, l’effet visuel risque d’être extrêmement
important, avec un impact négatif sur la qualité de vie, voire la santé des habitants.
L’impact visuel est le plus gros problème des éoliennes. Contrairement aux panneaux
solaires, elles ne sont pas statiques, leurs pales bougent, ce qui forcément attire le regard. A la
longue, cela est très désagréable pour la plupart des gens. A cela s’ajoute le problème du
bruit impulsif émis à chaque rotation.
Au final, on peut donc dire que les éoliennes valent la peine surtout lorsqu’elles sont de
grande dimension. C’est une technologie assez mal adaptée à l’échelle domestique.
Si on souhaite absolument les utiliser pour alimenter un quartier, il vaut mieux en
construire une ou deux grandes à des endroits stratégiques du quartier qu’une au dessus de
chaque logement.
5.9 Gestion des eaux pluviales
Lorsqu’on travaille à l’échelle du quartier, qui plus est avec une densité bâtie relativement
importante, on imperméabilise une part non négligeable du territoire. Toute l’eau qui ne peut
plus être directement infiltrée doit être gérée.
Trois stratégies peuvent être adoptées : évacuer toute l’eau tombant sur les surfaces
imperméabilisées dans les égouts, rediriger ces eaux vers des bassins d’infiltration ou les
stocker en vue d’une utilisation ultérieure (par exemple pour arroser le jardin ou alimenter les
WC).
La première solution peut, lorsque la surface imperméabilisée est importante, poser de
gros problèmes de surcharge du réseau d’évacuation des eaux et des installations de traitement
(STEP), surtout lorsqu’il n’existe pas de réseau séparatif eaux claires / eaux usées, comme
c’est encore souvent le cas dans les régions de montagne. C’est cependant la seule valable si
l’eau ruisselant sur la surface imperméabilisée se charge en polluants (par exemple dans le cas
de parkings).
La seconde solution ne peut être mise en œuvre que si le sol aux abords de la surface
imperméabilisée n’est pas lui aussi imperméable (sols argileux par exemple). En outre, il faut
que la surface disponible pour ces bassins d’infiltration soit suffisante pour que le débit
infiltré soit proche du débit reçu ou alors pour que le supplément d’eau ne pouvant être
directement infiltré puisse être temporairement stocké en surface.
La troisième solution ne peut concerner qu’une quantité limitée d’eau. Le volume d’eau
tombant annuellement dans les Alpes atteint facilement 1200 mm38 (1.2 m3/m2). Pour une
surface imperméabilisée de 200 m2 (l’équivalent d’un petit chalet), le volume à stocker serait
de 240 m3, auquel il faut soustraire le volume d’eau utilisée par une famille (disons 3
personnes) pour les WC, la lessive, l’entretient du jardin et le nettoyage, que l’on peut estimer
à 60% de la consommation annuelle de 55 m3/pers. On obtient ainsi une consommation
d’environ 100 m3/an et par ménage. Reste donc un excédent de 140 m3/an à stocker, ce qui
représente une cuve cylindrique de 3 mètres de diamètre et près de 20 mètres de haut ! C’est
bien sûr beaucoup trop gros.
L’idéal pour le stockage des eaux de pluies est de dimensionner la cuve non pas pour
qu’elle puisse stocker les 55 m3 d’eau consommés annuellement par une personne (elle serait
bien trop grosse), mais de faire en sorte qu’elle puisse fournir à l’habitant suffisamment d’eau
38
Données climatiques de MétéoSuisse
144
pendant la période durant laquelle il ne pleut pas. On prend en compte l’aspect dynamique du
remplissage de la cuve et de la consommation d’eau.
Le plus simple pour effectuer ce dimensionnement est de considérer la consommation
d’eau journalière pouvant être tirée de la cuve comme une constante : 90 litres par jour et par
personne. Dans la fonction Vcuve(t) qui désigne la quantité d’eau dans la cuve en fonction du
temps, cette constante doit être soustraite à la quantité d’eau entrant dans la cuve, qui
s’exprime comme la pluviométrie ς (en mm) multipliée par la surface de captage de la cuve
(par exemple si la cuve récupère toute l’eau d’une toiture plate de 100m2, la surface de
captage vaut 100 m2). On a donc :
𝑉𝑐𝑢𝑣𝑒 (𝑡) = 𝑉𝑜 +
𝜍 ∗ 𝑆𝑐𝑎𝑝𝑡𝑎𝑔𝑒
− 𝐶 𝑑𝑡
𝑚3
𝑡
Comme la pluviométrie n’est pas une courbe paramétrable, on utilise un tableur pour
déterminer l’évolution du niveau dans la cuve.
Considérons un logement pour 3 personnes couvert par une toiture de 100 m2. Toute l’eau
tombant sur cette toiture est captée. On utilise les données pluviométriques (en mm/heure) de
Château-d’Oex heure par heure39, qui une fois converties en m/heure et multipliées par la
surface de captage nous donne l’input de la citerne en m3/h. On soustrait ensuite l’output,
qu’on définit comme constant sur le temps, soit 3*90 litres/jour = 11.25 l/h = 0.01125 m3/h.
Le calcul heure par heure pendant une année donne le graphique suivant :
On voit qu’en l’état, on a un déficit d’eau qui monte jusqu’à 8 m3 mais qu’à la fin de
l’année, la cuve n’est pas vide. On a donc sur une année un bilan légèrement positif, ce qui
signifie qu’avec cette surface de captage, il est bel et bien possible de se passer complètement
d’un apport en eau supplémentaire.
Pour que la courbe ne passe jamais en dessous de zéro, il suffit de ne pas partir avec une
citerne vide, mais de la remplir directement avec au moins 8 m3. On obtient ainsi la courbe
suivante :
39
Données tirées du logiciel Météonorm 7
145
Etant donné qu’à la fin de l’année, il y a plus d’eau qu’au départ (environ 2 m3 de plus),
on peut soustraire la différence entre les deux valeurs au volume maximum contenu dans la
cuve (ici 16 m3) pour obtenir sa capacité finale. De cette manière, d’année en année, le niveau
dans la cuve évolue de la même manière.
Le volume final de la cuve pour notre exemple est donc 16 – 2 = 14 m3, ce qui correspond
à une cuve cylindrique de 2,5 mètres de haut et 2,7 m de diamètre. Sa surface au sol est
inférieure à 6 mètres carrés, elle ne nécessite donc pas un très grand local technique. En
revanche, étant donné son poids à plein ; environ 15 tonnes, il faut si possible que ce local soit
au rez-de-chaussée ou au sous sol, qu’il n’y ait pas de locaux encore au dessous.
Bien entendu, ce modèle étant basé sur une année pluviométrique moyenne, les années
sèches, la cuve sera sans doute vide quelques jours ou semaines durant l’année. Mais il faut
dire aussi que la consommation de 90 litres d’eau non potable par jour et par personne est
plutôt élevée ; exclu en effet d’utiliser cette eau (qui risque de contenir des germes, à plus
forte raison lorsqu’elle stagne plusieurs semaines dans une cuve) pour la douche ou la cuisine.
Reste donc les WC, la lessive, le nettoyage et l’arrosage. A raison de 5 chasses d’eau par jour
avec 6 litres par chasse en moyenne (installation avec grande et petite chasse) et une lessive
par semaine avec 70 litres par lessive, il reste 50 litres par jour pour le nettoyage et l’arrosage,
ce qui est beaucoup, en tout cas pour le climat suisse. 20 litres suffiraient sans doute
largement.
Le stockage d’eau pluviale de la cuve peut être complété par un stockage dans des toitures
végétales.
Leur capacité dépend notamment la pente de la toiture, de l’intensité du rayonnement
solaire, du taux d’humidité de l’air, du type de végétation qui y pousse, du type de substrat et
bien sûr de son épaisseur.
Plutôt que de construire un modèle complexe pour calculer la capacité de rétention en
fonction de tous ces paramètres, on va se contenter ici d’estimations faites par des entreprises
commercialisant des toitures végétales : environ 30 litres par mètre carré pour des toitures
extensives planes avec un substrat d’une dizaine de centimètres d’épaisseur40 et 100 litres
pour des toitures intensives de 25-30 cm d’épaisseur41.
A noter que dans les deux cas, une part non négligeable de l’eau n’est pas stockée dans le
substrat même mais dans la couche drainante en dessous.
40
41
Système SATAXILIS de l’entreprise ecovegetal
Système GREEN de l’entreprise ecovegetal
146
Figure 74: schéma d'une toiture végétale.
Source image: http://www.ecovegetal.fr/toitures-vegetales/concept.html
Les toitures végétales extensives, avec une épaisseur de substrat d’à peine 10 cm, sont
généralement plantées de petites graminées, de mousses et de plantes grasses spécialement
sélectionnées pour leur résistance à la sècheresse. Hors de question d’y planter du gazon, des
plantes de potager ou des arbustes : leurs racines n’auraient dans la plupart des cas pas la
possibilité de s’y développer correctement et leurs besoins en eau nécessiteraient un arrosage
fréquent.
Pour que la toiture puisse faire office de pelouse et ne nécessite pas un arrosage trop
fréquent, il faut compter au mois 15 cm de substrat. Pour qu’on puisse y planter un potager
avec une variété convenable de légumes, il faut plutôt compter avec 25-30 cm.
Cela n’est bien sûr pas sans impact sur la structure porteuse : le passage de 7 à 30 cm de
terre correspond à une surcharge de l’ordre de 200 kg/m2. Dans le cas de la construction
alpine ou les structures sont souvent en bois, cette surcharge risque d’avoir un impact
important sur les sections des poutres et montants. On a pu voir dans le chapitre sur l’énergie
grise des structures que déjà avec une charge de 300 kg/m2 et une portée de 5m, la section des
poutres principales atteignait 8x30 cm. En augmentant cette charge de 2/3, on se retrouve
rapidement avec des sections disproportionnées. Les structures en bois sont donc peu
appropriées pour supporter des toitures végétales intensives.
On utilisera donc ce type de toiture en priorité sur des structures en béton, par exemple des
parkings souterrains. Le toit des bâtiments en bois seront quant à eux plus utiles en tant que
surface de captage des eaux.
A noter ici que l’eau qui s’écoule d’une toiture végétale (runoff) ne peut pas alimenter une
citerne de collecte : elle est chargée de particules qui lui donnent une teinte marquée et qui
plus est risqueraient de créer un dépôt au fond de la citerne et d’endommager les
canalisations.
On voit qu’avec des stratégies de stockage des eaux de pluies, entre les cuves et dans une
moindre mesure les toitures végétales, on parvient à valoriser cette eau et à éviter qu’elle ne
vienne surcharger le réseau d’eau en plein orage, ce qui s’avère très utile en particulier s’il n’y
a pas de réseau séparatif. La majorité de l’eau tombée sur les toits peut ainsi être gérée. Reste
maintenant à éviter que celle tombant sur les espaces de « jardin » ne pose problème.
Lorsque la parcelle est plate et que le sol n’est pas trop argileux (ce qui est généralement
le cas), il n’y a pas vraiment de difficulté à infiltrer l’eau tombant sur le jardin. Il suffit de
147
limiter l’usage de revêtements de sol imperméables sur ces terrains, ce qui va plus ou moins
de soi. Le problème se pose surtout dans les terrains en forte pente, ce qui justement est
souvent le cas dans les régions de montagne.
L’infiltration de l’eau dans les sols en pente est un problème difficile à décrire par des
modèles. Souvent, les formules sont définies de manière plus ou moins empiriques. Nous ne
les développerons pas ici, mais on notera tout de même que pour limiter le ruissellement, la
mesure la plus efficace est de diminuer « artificiellement » la pente en la travaillant en
terrasses. C’est d’autant plus intéressant que cela permet aussi un meilleur usage de l’espace
extérieur pour les habitants.
Figure 75: Pente et infiltration des pluies, intérêt des terrasses
148
6. Site du projet
Pour le projet de master, j’ai choisi de travailler sur une parcelle encore non bâtie située
dans le quartier de la santé à Château-d’Oex. Il s’agit de l’un des derniers terrains à bâtir
appartenant à la commune.
Je suis conscient que le fait de bâtir une nouvelle parcelle tout en tenant un discours sur la
décroissance économique, la préservation des terrains productifs et la densification des
espaces déjà construits peut paraître paradoxal et discutable. Ce choix est motivé par trois
arguments :
- Premièrement, cette parcelle n’est pas véritablement vierge de constructions ; il s’agit
plutôt d’un « reste » assez étroit et en partie très raide, bordé d’un côté par une route à
faible trafic et de l’autre par l’hôpital du Pays-d’Enhaut. Un grand bâtiment datant des
années 1920 occupe le sud de la parcelle. Il est affecté en tant qu’EMS. Le reste du
terrain est couvert d’herbe. Compte tenu de sa faible surface et de sa pente, la majeure
partie de la parcelle n’a aucun usage à l’heure actuelle. Tout au plus pourrait-on y faire
paître un petit troupeau de chèvres ou deux trois vaches.
- Ensuite, là où il serait possible de densifier, c'est-à-dire en zone chalet, la dimension
des parcelles et l’agencement des bâtiments rend pratiquement impossible
l’implantation de nouveaux bâtiment. La stratégie la plus plausible pour densifier ces
zones serait d’agrandir les chalets existants pour les transformer en petits immeubles
multifamiliaux. Travailler sur ces espaces n’aurait pas été possible à l’échelle du
quartier comme je le souhaitais pour ce travail. Le projet aurait été une sorte de
bricolage dans des micro-espaces et les stratégies bioclimatiques mises en place
risquaient d’être peu évidentes.
- Enfin, la parcelle se trouve dans une zone stratégique pour le développement du
village de Château-d’Oex. On y trouve une importante concentration de places de
travail due à la présence de l’hôpital et de l’EMS, deux équipements vitaux pour la
région, qui comme le reste du canton ne dispose pas d’assez de lits EMS et se
retrouverait reléguée à près d’une heure et demie (aller-retour) d’ambulance du plus
proche hôpital (situé à Riaz, près de Bulle) si celui-ci devait fermer. Le quartier de la
santé est prévu comme une nouvelle centralité dans l’agglomération de Château-d’Oex
et je trouve cela logique. Le besoin de logements à prix abordables, à proximité directe
des emplois, destinés à une population résidente à l’année, justifie à mon avis la
construction de la parcelle.
Voilà pour la justification, maintenant passons à l’analyse du site, dont l’objectif est de
mettre en évidence ses caractéristiques propres, en complément de tout ce qu’on a pu voir
plus globalement en introduction.
6.1 Situation générale et géographie du Pays-d’Enhaut
Le Pays-d’Enhaut est une région périphérique relativement isolée du reste du canton de
Vaud duquel elle fait partie. Trais faiblement peuplé (moins de 4'500 habitants) mais d’une
superficie relativement importante (18'570 Ha, soit presque 3 fois la superficie du district de
Lausanne).
L’essentiel de la population se concentre dans les trois principaux villages, situés dans le
fond de la vallée de la Sarine, sur le versant ensoleillé, entre 850 et 1200 mètres d’altitude
149
environ. Le centre régional, Château-d’Oex, regroupe à lui seul deux tiers de la population,
l’essentiel des commerces, abrite l’hôpital, la plupart des lieux de loisirs et sport (excepté la
principale piste de ski) et organise la majeure partie des événements de la région, dont deux
manifestations internationales (ballons à air chaud et meeting automobile).
En se basant sur les statistiques, les zones urbanisées couvrent une étendue restreinte par
rapport aux dimensions de la région, de l’ordre de 3%42, mais lorsqu’on traverse la vallée en
circulant sur la route cantonale, on a l’impression d’une proportion bien plus importante : sur
un tronçon d’une douzaine de kilomètres entre le village de Rossinière à l’Ouest et la frontière
bernoise à l’Est, cette route est bordée par des zones bâties sur plus de 6 kilomètres, plus de la
moitié ! Il est en outre difficile d’estimer correctement les distances avec les sommets qui
bordent la vallée, qui en plus cachent une part importante du territoire, ce qui laisse au final
l’impression que les villages occupent un bon 10% du territoire.
Les trois communes du Pays-d’Enhaut cumulent une surface agricole de plus de 8'300 43
hectares, soit 45% de la surface totale de la région, et cela sans compter encore les quelques
6'500 hectares de forêt qui alimentent les scieries de la région. A titre de comparaison, le seul
territoire agricole représente plus de deux fois la superficie de la commune de Lausanne (la 9 e
du canton de Vaud en superficie). L’agriculture a donc un impact considérable sur le
territoire. Elle se développe surtout sur des terrains plats dans le fond de la vallée et sur des
pentes modérées tout autour des villages, jusqu’à environ 1400 mètres. Passé cette altitude, la
majeure partie de l’espace est occupé par des forêts de résineux, puis par des pâturages
d’altitude et enfin des rochers. Sur le versant revers de la vallée, la pente devient plus
rapidement escarpée que sur l’adroit. L’agriculture se limite donc au fond de vallée.
Ainsi, la vue depuis les villages donne sur un paysage très sauvage de grandes forêts qui
s’étalent jusqu’au pied des sommets rocheux. Les alpages sont pour la plupart invisibles
depuis les villages. Beaucoup se trouvent au delà des sommets qui dominent la vallée
principale, sur des replats d’altitude masqués par la topographie ou encore dans des vallons
latéraux.
La région est parcourue de nombreux cours d’eaux. Le principal, la Sarine, détermine
l’axe Est-Ouest de la vallée principale. Au niveau du Pays-d’Enhaut, ses berges sont
relativement escarpées et ombragées, ce qui peut expliquer que les villages ne se soient pas
implantés à proximité immédiate. Ils se sont développés légèrement en hauteur sur le versant
Nord (l’adret, plus ensoleillé), sur des replats, aux endroits où la vallée s’élargit.
Les noyaux historiques de presque tous les hameaux et villages principaux se sont
implantés à proximité de rivières secondaires, sans doute pour pouvoir alimenter en eau les
lavoirs, les scieries, les moulins et pour avoir de quoi combattre les incendies.
Ces rivières coulent toujours à l’air libre, ne sont que partiellement canalisées et sont sur
une grande partie entourées de cordons boisés. Mais malgré leur aspect plutôt attrayant, elles
ne sont absolument pas mises en valeur ; il n’existe actuellement pratiquement aucun
aménagement qui permette de les longer à pied et les bâtiments construits à proximité les
ignorent complètement ; leur architecture n’est en rien modifiée par la présence d’une rivière
juste à côté.
42
43
SCRIS, statistique de l’Etat de Vaud
Ibid.
150
6.2 Structure urbaine de Château-d’Oex
Historiquement, Château-d’Oex n’est pas un village « unitaire » mais une agglomération
de hameaux agricoles plus ou moins importants autour d’un noyau principal commerçant,
religieux et administratif. Cette structure historique n’a d’ailleurs pas encore disparu
aujourd’hui : des hameaux historiques comme les Moulins (à l’Ouest), les Granges (à l’Est)
ou encore Gérignoz (au Sud-est) n’ont pas encore été « avalés » par l’urbanisation et
demeurent des entités spatialement différenciées du village principal.
Dans la première moitié du XXe siècle, le développement urbain de Château-d’Oex s’est
concentré autour du bourg historique, principalement le long de routes préexistantes. La
structure villageoise est parallèle à la pente.
Comme on peut le voir en comparant la carte de 1892 avec celle de 1933, les nouveaux
bâtiments viennent s’implanter à l’Est le long de la route des Bossons, reliant de ce fait le
hameau de la Palaz à Château-d’Oex, à l’Ouest le long de la rue du village, achevant de relier
le hameau de la Frasse au centre de Château-d’Oex et au Sud le long de la route menant au
hameau des Riaux.
Figure 76: Evolution de l'urbanisation à Château-d'Oex au cours du XXe siècle.
Le site du projet est marqué d’un point vert sur les cartes de gauche
151
Au milieu du XXe siècle, l’agglomération est extrêmement étirée. Elle s’étend déjà sur
près de 4 kilomètres entre les Moulins à l’Ouest et Gerignoz à l’Est mais son épaisseur
n’excède pas les 300 mètres. Le tissu est extrêmement « filamenteux » : on ne retrouve qu’une
ou deux épaisseurs de bâtiments autour des quelques routes principales. Ils forment des
« bandes » urbanisées étroites séparées les unes des autres par des étendues restées agricoles
et qui se rejoignent là où convergent les routes, à savoir au niveau du centre du village.
C’est au cours de la seconde moitié du XXe siècle qu’une trame plus serrée de rues
secondaires spécifiquement destinées à la desserte des quartiers est mise en place. Cela
permet d’urbaniser l’espace resté agricole entre les « filaments » qui s’étaient développés 50
ans plus tôt. La structure urbaine gagne en compacité mais reste encore aujourd’hui très
allongée : environ 4 kilomètres de long pour à peine 600 de large au maximum. Elle demeure
également fragmentée ; les hameaux historiques tels les Moulins, Gérignoz, les Granges, le
Mont ou encore le Pré sont encore bien différenciés du village principal et la plaine des
Granges-d’Oex, située entre Château-d’Oex et les Moulins est constellée de minuscules
hameaux agricoles très caractéristiques de l’habitat dispersé.
On notera encore que les hameaux périphériques n’ont pratiquement pas évolué dans la
première partie du XXe siècle. Le développement urbain à cette époque s’est concentré autour
du bourg de Château-d’Oex. Ce n’est qu’au cours de la seconde moitié du XXe siècle et plus
particulièrement à partir des années 1980 qu’une partie des nouveaux bâtiments viennent
s’implanter autour des hameaux historiques, en particulier aux Granges et à Gérignoz, dont le
nombre de bâtiments a dû pratiquement doubler entre 1980 et 2010.
Cela peut s’expliquer en partie par la rareté croissante des terrains constructibles à
Château-d’Oex et par l’importance toujours moindre de se trouver à proximité des lieux
publics (les résidents secondaires notamment n’ont aucun intérêt à loger à proximité des
écoles, des commerces et des pistes ; de toute manière ils peuvent s’y rendre en 5 minutes
avec leur voiture). L’aspect toujours plus « urbain » de la station, qui ne permet plus à
quiconque de disposer d’un chalet isolé avec des centaines de mètres carrés de terrain autour
et une vue parfaitement dégagée joue sans doute aussi un rôle.
La surface urbanisée que représente Château-d’Oex aujourd’hui est assez conséquente, de
l’ordre de 280 Ha, mais la population est restée relativement faible ; à peine 3'000 habitants.
Certes cela peut s’expliquer en partie par la proportion de résidences secondaires, mais c’est
loin d’être le raison principale : Château-d’Oex a un taux de résidence secondaires d’à peine
30%. Ce n’est pas beaucoup plus que Montreux (environ 20% de résidences secondaires), qui
pourtant concentre sur un peu plus de 500 Ha une population de 23'000 habitants. La densité y
est donc 4,25 fois plus importante qu’à Château-d’Oex.
Encore une fois, la différence ne se fait pas au niveau de la surface des logements, qui est
de 44 m2 par habitant à Château-d’Oex contre 42 m2 à Montreux44, ni même au niveau du
type général de bâtiment : les maisons individuelles représentent 55% du total des bâtiments
d’habitation à Château-d’Oex contre 45% à Montreux.
L’essentiel de la différence se fait d’une part au niveau de la surface des aménagements
extérieurs (presque 900 m2 contre 180 m2) et d’autre part au niveau de « l’architecture » des
immeubles de logements collectifs : à Montreux, les 55% d’immeubles collectifs atteignent
fréquemment les 5 étages et contiennent souvent plus d’une vingtaine d’appartements. A
Château-d’Oex par contre, une bonne partie des 45% d’immeubles de logement collectifs ne
sont que de gros chalets contenant 2 à 4 logements ou de petits jumbo-chalets.
44
SCRIS, statistique de l’Etat de Vaud
152
Figure 77: Urbanisation, comparaison à la même échelle Château-d'Oex – Montreux
153
6.3 Le quartier de la santé à Château-d’Oex
Le quartier de la santé à Château-d’Oex, qui ne porte d’ailleurs pas encore officiellement
ce nom, se trouve au Nord-est de l’agglomération, à environ 1 kilomètre du centre du village
(défini ici comme la place du village).
Figure 78: Vue de la partie Est de Château-d'Oex.
Le quartier de la santé est entouré de rouge
On peut le qualifier de quartier périphérique dans la mesure où il se situe à la limite du
tissu urbain : au-delà de la Route du Mont, qui le délimite au Nord, on ne retrouve plus que
des prés, surmontés 200 mètres plus haut par quelques chalets du quartier du Mont et puis
plus rien que des forêts et hauts pâturages jusqu’aux crêtes rocheuses de la chaine des Vanils.
Cette position lui permet d’être au calme, à l’écart de la circulation, et de disposer d’un
dégagement visuel impressionnant vers le Nord. La vue vers le Sud n’est par ailleurs pas en
reste malgré une pente relativement faible qui ne permet pas à chaque rangée de bâtiments de
disposer d’un dégagement total.
Situé quelque peu à l’écart de la rue principale du village, ce quartier ne s’est urbanisé
qu’au cours de la seconde moitié du XXe siècle, bien que le premier bâtiment qui y fut
construit : l’infirmerie (aujourd’hui convertie en EMS), date de 1926.
Figure 79: L'infirmerie de Château-d'Oex vers 1930.
154
L’infirmerie resta assez longtemps seule dans la zone. Les plus proches bâtiments existant
à l’époque, situés 150 mètres à l’Ouest, sont une ferme datant probablement du XVIII ou
début XIXe siècle et le chalet de l’Etambeau, l’un des plus vieux et énigmatique bâtiments de
la région, datant vraisemblablement du XVIe siècle et dont le mur Sud en maçonnerie
appartiendrait à un édifice encore plus ancien. Ce bâtiment est noté 2 au recensement
architectural, il est donc protégé.
La plupart des autres bâtiments alentours et notamment l’Hôpital du Pays-d’Enhaut, qui
occupe la parcelle située juste en aval, ont été construits entre les années 1960 et le début des
années 1980. C’est à cette époque également qu’une petite halte de chemin de fer (1 paire de
trains toutes les deux heures) a été aménagée au sud du quartier, à 200 mètres de l’hôpital.
Si l’essentiel des bâtiments composant le contexte bâti a été construit sur un laps de temps
très court, ces derniers ne font pas pour autant partie d’un ensemble cohérent
architecturalement. Le territoire a simplement été partitionné en une multitude de petites
parcelles sur lesquelles sont venus se greffer les différents projets individuels. Le fait que
toutes les parcelles aient à peu près la même superficie, la même forme et le même CUS
produit une certaine homogénéité dans la dimension des bâtiments qui sont venus s’implanter
dessus. L’architecture très banale de ces bâtiments, typique des swiss chalets et villas alpines
des années 60-70, renforce cette homogénéité sans toutefois que cela suffise à faire émerger
une identité de quartier : aucune spécificité ne ressort. Même les matériaux de construction
varient (ce qui est d’ailleurs une spécificité de Château-d’Oex : on y retrouve autant de
bâtiments en béton apparent ou crépi que de bâtiments en bois). En faisant abstraction du
paysage lointain, on pourrait tout aussi bien se croire dans un quartier de villas périurbaines
dans la banlieue de Lausanne.
L’Hôpital du Pays-d’Enhaut et l’ancienne infirmerie, qui occupent presque à eux seuls
toute la partie Nord du quartier, sont des cas particuliers dans le tissu pavillonnaire qu’on
retrouve au Sud.
Figure 80: l'ancienne infirmerie (g.) et l'hôpital du Pays-d'Enhaut (dr.)
L’ancienne infirmerie est un bâtiment en béton relativement haut (4 étages plus combles
aujourd’hui habitables), couvert d’un toit à 4 pans avec une ligne faîtière orientée dans l’axe
de la vallée (tout l’inverse des chalets, couverts d’un toit à 2 pans avec la ligne faîtière
orientée transversalement par rapport à l’axe de la vallée). Son architecture tient plus de celle
des grands sanatoriums du début du XXe siècle que de l’architecture locale. Sa façade Sud est
garnie, vraisemblablement dès la construction du bâtiment en 1926, d’une grande serre
surmontée d’une arcade qui lui donne un aspect presque méditerranéen.
155
L’Hôpital fut construit en 1979 pour remplacer l’infirmerie se trouvant juste en amont.
Son architecture est très particulière pour la région ; c’est une « nappe » modulaire
préfabriquée, entièrement basée sur une trame de 90x90 cm et haute de deux étages. Sa très
importante surface au sol (près de 2200 m2, ce qui en fait le plus grand bâtiment de la région
sur ce point) et sa forme générale ne permet pas de le couvrir de la même manière que les
bâtiments voisins ; avec un toit à 2 ou 4 pans. La solution qui a été retenue consiste en une
multitude de toits pyramidaux disposés les uns à côté des autres. Au final, le bâtiment rappelle
un peu l’orphelinat d’Amsterdam de Van Eyck, même si l’échelle est un peu différente et que
l’architecture de la façade de l’hôpital, qui ne laisse pratiquement rien transparaître de la
trame, est nettement moins convaincante.
Figure 81: Comparaison hôpital du Pays-d'Enhaut (g.) et orphelinat d'Amsterdam
d'Aldo Van Eyck (dr.). Deux bâtiments en «nappe modulaire» organisés autour de cours
L’hôpital et l’EMS Praz-Soleil (qui a pris place dans l’ancienne infirmerie), sont
aujourd’hui entourés de vastes espaces non bâtis. Sur les deux parcelles d’un peu plus de
30'000 m2 qu’ils occupent, seul un autre bâtiment les accompagne ; un jumbo-chalet de 5
étages construit à la même époque que l’hôpital à l’Est de ce dernier.
L’espace non bâti est en partie occupé par des places de stationnement et l’héliport de
l’hôpital, mais l’essentiel de sa surface est couverte d’herbe. Compte tenu de la proximité
immédiate des infrastructures hospitalières, qui représentent l’une des plus importantes
concentrations d’emplois dans l’agglomération, et puisque la surface est trop faible pour
qu’une exploitation agricole s’y développe, c’est en toute logique que cette zone est devenue
un site stratégique pour le développement Château-d’Oex.
Selon le Plan général d’affectation, édictant les stratégies pour le développement du
village, les deux parcelles de l’Hôpital et de Praz-Soleil, qui appartiennent à la commune, sont
soumises à un « plan spécial », qui est actuellement en cours d’élaboration. C’est ce document
qui fixera la structure générale et la densité souhaitée dans ce quartier.
On peut d’ores et déjà dire qu’il est prévu d’en faire un centre qui se cristallisera autour de
l’activité médicale, qui souhaite se développer : l’hôpital et l’EMS manquent notamment de
lits médicalisés et le premier souhaite disposer de locaux supplémentaires pour ouvrir un
cabinet commun de médecine, qui permettrait d’attirer de nouveaux médecins à Château-
156
d’Oex. En outre, un investisseur privé souhaite développer un centre de médecine alternative
et wellness d’une dimension assez conséquente dans cette zone.
En plus de ces infrastructures médicales, une série de logements, permettant entre autre de
loger le personnel médical, est prévue.
Le plan partiel d’affectation (PPA) de l’Etambeau, en cours d’élaboration, doit permettre
à tous les acteurs appelés à intervenir tôt ou tard sur cette parcelle de pouvoir faire valoir leurs
intérêts et doit en outre permettre de trouver des possibles synergies entre les différents
projets, qui en sont aujourd’hui pour la plupart au stade de simples projets d’intention.
Figure 82: Plan partiel d'affectation du quartier de la santé (état provisoire)
Le PPA doit garantir :
-
La possibilité pour l’hôpital de s’étendre vers l’Est ou vers l’Ouest. Le programme de
cette extension n’est pas encore très précisément défini, mais il pourrait nécessiter une
surface d’environ 4000 m2 de plancher.
-
La possibilité pour l’EMS de construire un nouveau bâtiment connecté à la structure
existante, permettant d’offrir de nouveaux lits médicalisés. La démolition du bâtiment
157
existant et la reconstruction au même emplacement d’un bâtiment plus important n’est
pas exclue. L’EMS souhaite en outre construire des logements protégés pour abriter
son personnel.
-
Une surface suffisante pour y construire une clinique privée. Son programme a d’ores
et déjà été défini, mais il n’est pas exclu qu’il évolue encore avant que la construction
ne démarre. Il nécessiterait une surface de plancher d’environ 7'000 m2, parking
souterrain compris.
-
De pouvoir construire quelques logements (nombre indéfini) pas forcément destinés
au personnel médical, mais qui soient accessibles pour la population locale ; il ne
s’agit pas de construire des chalets de vacances.
Figure 83: Plan de zone (également provisoire) réalisé en parallèle du PPA
Le PPA tel qu’il est aujourd’hui défini propose d’organiser la zone comme suit :
-
Dans un premier temps, il faut « désenclaver » les deux parcelles. La route menant
actuellement à l’hôpital se termine en cul-de-sac, ce qui est inacceptable si on souhaite
faire de cette zone un nouveau centre.
L’idée, toute simple, est de prolonger la route de desserte existante vers l’Ouest
jusqu’à se raccorder à la Route du Mont devant le chalet de l’Etambeau. Cette jonction
158
pourrait au passage être l’occasion de mettre en valeur ce joyau du patrimoine
architectural local en retravaillant l’espace devant sa façade Sud (actuellement
exploité par un parking).
La traversée rectiligne Est-Ouest est l’élément central du PPA. Elle est souhaitée
comme un lieu de rencontre où se croisent les usagers et employés des différentes
infrastructures. Il est prévu d’en faire un axe avant tout agréable pour les piétons, bien
que des véhicules puissent y circuler dans les deux sens. Pour ce faire, un espace de 3
mètres de large a été prévu tout du long de la route pour y aménager une promenade.
-
Pour donner du temps à l’Hôpital pour affiner son projet sans que cela n’empêche le
chantier des autres projets de débuter, il est prévu de lui laisser une zone à l’Est et une
autre à l’Ouest du bâtiment existant qui lui permettent de se développer dans une
direction ou l’autre (ou les deux) selon les besoins du projet.
Ces deux zones permettent potentiellement à l’hôpital de doubler sa surface de
plancher sans que cela ne nécessite de créer des extensions de plus de deux niveaux.
-
La même logique est appliquée pour l’EMS. Comme on ne sait pas exactement quelle
surface sera nécessaire pour l’agrandissement, si le bâtiment existant sera conservé ou
non et si des logements protégés pour le personnel seront construits, il faut prendre
garde à laisser suffisamment d’espace aux abords directs du bâtiment actuel pour
donner une marge de manœuvre aux architectes qui seront appelés à proposer des
projets pour les extensions.
L’espace compris entre la route de desserte existante à l’Est et le bâtiment de PrazSoleil, occupé actuellement par le parking de l’EMS et une partie de ses jardins
semble en toute logique destiné à accueillir la nouvelle extension. On peut
potentiellement y implanter un bâtiment de 3000 m2 sur 4 étages. La zone située à
l’Ouest du bâtiment existant pourrait donc demeurer libre pour un autre projet.
-
Un parking couvert d’environ 100 places est prévu sous toute la parcelle demi-ovale
sur laquelle se trouve l’EMS Praz-Soleil. Il permettra entre autre de compenser le
parking actuel situé à l’Ouest de l’hôpital qui disparaitra avec le prolongement de la
rue. Il n’est pas exclu que la construction de ce parking amène à détruire le bâtiment
de l’EMS existant et à en reconstruire un nouveau ensuite.
-
La zone réservée pour la clinique privée se trouve tout à l’Ouest du site. Elle est
traversée par la route et promenade. Le projet de clinique ne doit en aucun cas
interrompre la continuité de la route, C’est à l’architecte de ce bâtiment de tirer
meilleur parti de cette contrainte pour enrichir son projet.
Le morceau de terrain dont il dispose au Nord de la route est suffisant pour y
implanter un bâtiment d’environ 2500 m2 sur 4 étages. Au Sud, la surface à
disposition est encore plus importante. Les deux parties peuvent être reliées par des
espaces situés au dessous de la route.
-
La partie Nord du périmètre délimité par le PPA accueillera des logements destinés à
la classe moyenne locale.
Le PPA définira la densité requise. C’est une occasion en or de se libérer de la
contrainte des 800 mètres carrés minimum pour une parcelle en zone chalet fixée par
le règlement communal de Château-d’Oex et d’ainsi expérimenter une nouvelle forme
de densité.
159
6.4 Caractéristiques du périmètre d’intervention
Pour que le projet puisse être mené à bien sans trop faire de compromis pour s’adapter à
un contexte existant dont l’évolution est incertaine, le périmètre qui servira de base au projet
de master englobe toute la partie Nord du PPA, y compris la parcelle de Praz-Soleil, celle
destinée à la clinique privée et la grande allée.
Le périmètre en question mesure un peu plus de 200 mètres de long et 75 mètres de large
en moyenne. Il est limité au Nord par la Route du Mont, relativement peu fréquentée et au
Sud par l’hôpital, ses futures extensions et la future clinique privée.
Ces infrastructures constituent une bande de grands bâtiments, qui à l’image de l’hôpital
existant devraient rester relativement bas, ce qui permet d’une part d’éviter une confrontation
trop « brutale » avec les pavillons au Sud et d’autre part de préserver le dégagement visuel des
bâtiments qui viendront s’implanter au Nord.
Le bâtiment existant de l’EMS peut être conservé, mais ce n’est pas une priorité. En cas
de démolition, il serait intéressant de proposer une nouvelle infrastructure reprenant ce rôle
dans le projet, mais cela ne doit pas devenir une contrainte trop forte qui nuirait à la cohérence
de l’ensemble. La même remarque s’applique également sur la partie Ouest du périmètre
retenu, qui est normalement destinée à la nouvelle clinique privée.
Figure 84: Zoom sur la parcelle du projet de master
Comme on peut l’entrevoir sur le plan ci-dessus, la pente de la parcelle est variable : sur
sa moitié Ouest, elle est constante et relativement faible (de l’ordre de 10-15%), sa partie
Nord-est se caractérise quant à elle par une forte pente (30-35%) et sa partie Sud-est, où se
trouve le bâtiment existant de l’EMS, est une sorte de plateau (pente inférieure à 7%) qui
surplombe l’allée (dénivelé de 2-3 mètres).
De cette topographie complexe résultera probablement une différence fondamentale dans
la manière de s’implanter dans la pente : à l’Ouest, une implantation selon le modèle
traditionnel du chalet du Pays-d’Enhaut est tout à fait envisageable tandis qu’à l’Est, il serait
préférable de trouver une autre solution si on veut éviter de subir la pente comme les swiss
160
chalets récents la subissent dans des cas analogues. L’implantation en terrasses, dont nous
avons pu voir les avantages à plusieurs reprises, serait sans doute bien mieux adaptée.
Au niveau des vues et de l’ensoleillement, l’ensemble de la parcelle bénéficie de larges
dégagements vers le Sud et l’Ouest. Seul le bâtiment existant de Praz-Soleil vient obstruer ce
dégagement pour une petite partie de la parcelle. Le PPA propose déjà une solution à ce
problème : utiliser la partie en question comme un parc public et non comme une parcelle de
logement. Cette solution permet en outre de maintenir un espace vert public qui se trouverait,
une fois les logements et les extensions de Praz-Soleil réalisés, au centre d’une masse bâtie de
densité importante.
Le dégagement vers l’Est et le Nord dépend davantage de l’endroit où on se place sur la
parcelle : en raison de la courbure de la pente, le champ de vision vers l’Est de toute la partie
Est du périmètre est largement réduit. Quant aux vues vers le Nord, ce sont surtout les
bâtiments implantés le long de la Route du Mont qui pourront en profiter. Ceux qui se
trouvent au pied de la pente, le long de la grande allée, n’auront vraisemblablement pas une
vue exceptionnelle vers le Nord mais profiteront d’un meilleur dégagement au Sud.
La figure suivante permet de se faire une idée plus précise de la configuration du terrain et
de son ensoleillement. On remarquera en particulier que la partie du terrain le plus en pente (à
droite de l’image) est aussi celle qui bénéficie du meilleur ensoleillement annuel moyen.
Figure 85: Vue 3D du site et rayonnement annuel moyen
6.4.1 Déroulement du projet
Le projet se déroulera en deux phases successives : une première à l’échelle du quartier,
durant laquelle l’emplacement et la volumétrie générale des bâtiments ainsi que les
circulations et aménagements extérieurs devront être définis et une seconde phase portant
vraisemblablement sur une partie seulement de la parcelle, durant laquelle les typologies et les
modes de construction seront développés en détail.
Au terme de la première phase, un plan général de quartier au 1/5000e ainsi qu’un plan
masse au 1/500e seront définis.
Le premier permettra de comprendre le rapport du projet à l’ensemble du village, en
particulier quels sont les accès principaux au site et quel programme y sera placé (il est
probable en effet que pendant la première phase de projet, on ne s’intéresse pas uniquement
aux logements).
Le second plan permettra de répondre à un grand nombre de questions liées à la densité ;
c’est à cette échelle que seront fixés la volumétrie générale des bâtiments et leur
positionnement de manière notamment à ce que chacun puisse profiter d’un bon
161
ensoleillement, de vues convenables et d’aménagements extérieurs adaptés. C’est également à
cette échelle que seront définies les circulations à l’intérieur du quartier, les espaces communs
et les relations avec les bâtiments alentours (notamment avec l’hôpital au Sud et le chalet de
l’Etambeau à l’Ouest).
L’intégration paysagère et la performance des propositions au niveau de l’ensoleillement
seront vérifiées respectivement à l’aide de photomontages, maquettes, et simulations
numériques.
La seconde phase consistera à développer dans le détail un certain nombre de logements
(le plus possible). Des plans au 1/100e et jusqu’au 1/20e seront produits.
Au 1/100e, les typologies de logement ainsi que la structure en coupe et les élévations
seront déterminées. Une attention particulière sera portée à ce que les principes de la
construction bioclimatique et d’implantation développés dans ce travail soient respectés. Tout
au long du projet, la performance énergétique des propositions sera évaluée à l’aide de
simulations numériques. Les résultats obtenus auront une forte influence sur les solutions
retenues.
Au 1/20e, ce sont les procédés de construction qui seront étudiés. On fera particulièrement
attention à éviter les problèmes de ponts thermiques, à développer des modes d’assemblage
réversibles, simples et économiques à construire et à choisir des matériaux consommant le
moins possible d’énergie grise.
162
7. Synthèse
Pour conclure cet énoncé, on peut essayer de dresser de manière aussi objective que
possible une sorte de « portrait-robot » d’une construction bioclimatique type dans un
contexte alpin en décroissance économique. Pour cela, récapitulons les principales
conclusions qu’on a pu faire.
On a commencé par mettre en évidence un certain nombre de problèmes dans la gestion
du développement des villages alpins ces dernières décennies, qui font qu’aujourd’hui leur
impact sur le territoire ne peut plus être ignoré.
Cet impact est relativement fort certes, mais surtout, il est perçu de manière très négative,
beaucoup plus par exemple que celui des villes de plaine et de leur banlieues. C’est sans doute
le mode de développement plus que le développement en lui-même qui a mené la majorité du
peuple suisse à voter pour une loi qui risque d’avoir pour dommage collatéral une désertion
des régions alpines par leur population locale et leur mutation en parcs touristiques presque
exclusivement composés de résidence secondaires.
Ce travail tente donc de relever un double défi : d’une part il faut trouver une manière de
concevoir une « urbanité » alpine qui puisse véhiculer une image positive, en adéquation avec
le contexte naturel et agricole. D’autre part, il faut imaginer une manière de vivre en
montagne qui puisse justifier qu’on ne laisse pas simplement ces régions se vider de leur
population.
La réponse esquissée dans ce travail passe par une réflexion sur les qualités que peut
amener la densité urbaine et sur le développement d’une nouvelle forme de société alpine
moins dépendante du tourisme et des placements immobiliers.
Ni le modèle du jumbo-chalet, qui produit une densité sans qualités et qui néglige les
espaces extérieurs, ni celui du swiss chalet, qui ne permet pas d’obtenir une densité
satisfaisante, qui coûte cher et qui participe grandement à l’étalement urbain des stations ne
semblent en mesure d’apporter une réponse suffisante aux problèmes que rencontrent
aujourd’hui les stations. Je dirais même qu’ils en sont en grande partie à l’origine.
Dans le modèle qui devra être développé pour le travail de master, l’espace public et les
aménagements extérieurs seront d’une importance fondamentale. Ils ne seront pas pour autant
surdimensionnés : on a vu que 180-200 m2 étaient suffisants pour un logement familial, ce
qui devrait aboutir, considérant 100 m2 par logement, à un CUS compris entre 0.5 et 0.7. Il
pourrait même dépasser 1 si certains espaces extérieurs étaient aménagés sur les toitures des
bâtiments. Une telle densité ne laisse pas de place au gaspillage de surfaces ; tout ou presque
devra être valorisé. Il faudra notamment trouver un moyen d’éviter les talus trop raides pour
être aménagés ou les restes de terrains coupés par des circulations.
Le modèle devra aussi permettre à une population aux moyens financiers toujours plus
limités (décroissance économique) de vivre décemment. Les bâtiments devront donc être peu
coûteux à la construction comme à l’exploitation. Cela passera sans doute, à l’image des
chalets d’alpage, par une certaine simplicité dans la structure comme dans la délimitation des
espaces intérieurs et par l’utilisation en grande partie de matériaux locaux et d’une main
d’œuvre locale. On peut même imaginer, toujours dans cette logique de société décroissante,
que les habitants eux-mêmes puissent participer à la construction de leur logement, à l’image
de ce que l’architecte Hasan Fathi proposa dans les années 1940 pour son projet de New
Gourna en Egypte.
163
La réduction des coûts du logement passe aussi par une performance énergétique
irréprochable. Sur ce point, les principes de l’architecture bioclimatique sont très intéressants :
ils permettent de réduire à moindre coût (économique et écologique) la consommation des
bâtiments.
Pour être en conformité avec ces principes, on a pu voir qu’un bâtiment :
-
-
-
-
-
-
-
Doit avoir une volumétrie compacte : des grands blocs hauts et longs sont idéaux de ce
point de vue mais sont très difficiles à implanter dans la pente et à intégrer dans le
paysage. Des bandes de logements contigus, hauts de 2-3 étages, offrent déjà une très
bonne compacité et s’implantent plus facilement dans la pente, ce qui permet de
limiter les excavations et murs de soutènement et de garantir un meilleur rapport des
logements avec les espaces extérieurs.
Devrait profiter d’espaces tampons non chauffés comme les serres et greniers et
devrait contenir au moins deux zones thermiques : une pour les espaces de jour, avec
une température de consigne à 20°C en hiver et une autre pour les chambres et
circulations, qui peuvent avoir une température plus basse, de l’ordre de 17°C en
hiver. Les grands espaces de rangement devraient quant à eux se trouver hors de
l’enveloppe thermique du bâtiment, dans des locaux non chauffés.
Utilise autant que possible des matériaux de construction recyclables et contenant peu
d’énergie grise. Dans le cas de la construction alpine, le bois massif est tout indiqué ;
il est produit localement et son énergie grise est la plus faible de tous les matériaux de
construction usuels. Il faut cependant prendre garde à ce que la structure soit
démontable et la protéger de manière adéquate pour qu’elle puisse durer longtemps et
qu’une fois le bâtiment arrivé en fin de vie, certains éléments puissent encore être
réutilisés pour une nouvelle construction.
Doit être bien isolé thermiquement. L’épaisseur optimale énergétique pour la plupart
des isolants se trouve à environ 40 cm. L’optimum économique se situe quant à lui
autour de 30 cm. Le coefficient de déperditions U correspondant vaut environ 0.1
W/m2K. L’isolant retenu devra d’une part contenir une énergie grise faible et d’autre
part être facilement recyclable.
Doit pouvoir profiter de gains solaires passifs importants. Sa surface vitrée doit être
dimensionnée en conséquent. Les ouvertures principales se trouvent sur la façade Sud
et sont protégées par un pare-soleil horizontal. Les ouvertures à l’Est et l’Ouest sont
plus petites et sont munies d’un store à lamelle extérieur. En termes de proportions, on
a pu voir que la façade Sud devrait être vitrée à au moins 40%. L’idéal, permettant à la
fois des gains importants pendant la journée et limitant les déperditions pendant la nuit
se situe vraisemblablement entre 40 et 60%. Les ouvertures sur les autres façades
servent plutôt à l’éclairage naturel, leur surface dépend entre autre de l’épaisseur du
bâtiment.
Doit avoir une inertie thermique suffisante pour éviter les surchauffes estivales et les
chutes rapides de température pendant les nuits d’hiver. Un bâtiment tout en bois ne
satisfait pas cette condition. Couler une chape d’au moins 6 cm à chaque étage, utiliser
un certain nombre de cloisons massives ou encore des structures lourdes comme des
cheminées permettent d’obtenir une inertie suffisante pour parer à ces problèmes. La
masse doit être autant que possible apparente ; on évitera en particulier des
revêtements épais comme des lambris ou parquets épais.
Doit être correctement ventilé. Une ventilation mécanique avec récupérateur de
chaleur est possible, mais une simple ventilation naturelle est suffisante. Le chauffage
164
-
-
-
doit alors fournir un peu plus d’énergie, mais on fait en parallèle des économies sur
l’électricité et l’investissement de départ est moindre.
Doit bénéficier de suffisamment de lumière naturelle. Toutes les pièces à l’exception
des rangements devraient y avoir accès, même les locaux sanitaires. Cela ne veut pas
forcément dire que l’ensemble du logement doit être très lumineux ; les contrastes de
lumière sont très intéressants, mais que chaque espace doit disposer de suffisamment
de lumière pour assurer son bon fonctionnement sans avoir recours à l’éclairage
artificiel aussi longtemps que possible.
Devrait satisfaire une partie, sinon la totalité de ses besoins en énergie avec des
dispositifs techniques exploitant des sources durables. Les panneaux solaires
thermiques et photovoltaïques sont les mieux adaptés à l’échelle domestique. Ils
doivent toutefois être complétés par une pompe à chaleur, un fourneau ou une petite
chaudière si on veut éviter les problèmes d’approvisionnement lors de longues
périodes sans soleil et faire en sorte que l’installation solaire ne soit pas
surdimensionnée. En effet, si elle devait couvrir à elle seule les besoins maximaux au
plus froid de l’hiver, elle serait démesurée pour l’été.
Enfin, il devrait pourvoir à une partie de ses besoins en eau grâce à la récupération des
eaux de pluie. Pour un ménage de 3 personnes, une surface de captage d’une centaine
de mètres carrés connectée à une citerne de 12-14 m3 permet de couvrir la totalité des
besoins liés aux WC, au nettoyage et à l’arrosage durant toute l’année. Les espaces
extérieurs devraient quant à eux pouvoir infiltrer l’essentiel voire la totalité des eaux
qui lui tombent dessus. Ils doivent donc être perméables et peu pentus.
A cette liste non exhaustive de caractéristiques, viendront s’ajouter toutes celles qui seront
induites par le site et notamment par la pente. Inutile de trop s’avancer sur ce point, tout cela
se fera en temps voulu à mesure que le projet avancera.
Remerciements
Si vous êtes arrivé jusqu’ici en ayant lu la totalité de cet énoncé, je vous en remercie et
vous félicite… L’ayant moi-même relu à plusieurs reprises, j’ai eu l’occasion de me rendre
compte que sa lecture n’est pas évidente, que la matière est dense et parfois un peu trop
condensée !
Parvenir en un semestre à traiter une telle quantité d’informations a été un véritable défi.
Je n’y serais sans doute pas parvenu sans les conseils de mon groupe de suivi, que je tiens à
remercier pour son aide jusqu’à présent et d’avance pour la phase de projet.
Je tiens également à remercier les autres personnes ayant accepté de m’aider sur des
points délicats de ce travail, en particulier le Professeur Nicolas Morel, Dr. Eric Davalle et Dr.
Shady Attia. Je remercie également Jean-Michel Isoz à la commune de Château-d’Oex pour
les informations sur les règlements de construction locaux ainsi que Cristina Woods et Craig
Verzone pour toutes les informations qu’ils m’ont fait partager sur le quartier de la santé à
Château-d’Oex, qui ont grandement facilité ma compréhension des lieux.
Enfin, merci à mon entourage pour la correction des fautes d’orthographe et des tournures
de phrases qui rend ce travail bien plus compréhensible, ainsi que pour leur soutien en
général.
165
8. Bibliographie
Ouvrages :
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http://www.greatbuildings.com/buildings/Carpenter_Center.html
167
Annexe 1 : Evolution du volume intérieur et de la surface d’enveloppe
Volume intérieur (m3)
14000
Plots
12000
Tour
10000
Barre
8000
Bloc
6000
Barre de longueur limitée
(L=2a)
Tour de hauteur limitée
(H=2a)
4000
2000
0
0
1000
2000
3000
L’équation des courbes est :
4000
5000
Surface
d'enveloppe
(m2)
-
Courbe des plots : 𝑉 = 𝑥 3 𝑠𝑖 𝑥 < 𝑎;
𝑉 = 𝑎3 + (𝑥 − 𝑎)3 𝑠𝑖 𝑎 < 𝑥 < 2𝑎
𝑉 = 2𝑎3 + (𝑥 − 2𝑎)3 𝑠𝑖 2𝑎 < 𝑥 < 3𝑎;
𝑉 = 3𝑎3 + (𝑥 − 3𝑎)3 𝑠𝑖 3𝑎 < 𝑥 < 4𝑎
2
𝑆 = 5 + 0.8 𝑥 𝑠𝑖 𝑥 < 𝑎;
𝑆 = (5 + 0.8) + (𝑎2 + (𝑥 − 𝑎)2 ) 𝑠𝑖 𝑎 < 𝑥 < 2𝑎
𝑆 = 5 + 0.8 + 2𝑎2 + 𝑥 − 2𝑎 2 𝑠𝑖 2𝑎 < 𝑥 < 3𝑎
𝑆 = 5 + 0.8 + (3𝑎2 + (𝑥 − 3𝑎)2 ) 𝑠𝑖 3𝑎 < 𝑥 < 4𝑎
-
Courbe de la tour : 𝑉 = 𝑥 3 𝑠𝑖 𝑥 < 𝑎; 𝑉 = 𝑎3 + 𝑎2 (𝑥 − 𝑎) 𝑠𝑖 𝑥 > 𝑎
𝑆 = 5 + 0.8 𝑥 2 𝑠𝑖 𝑥 < 𝑎;
𝑆 = 5 + 0.8 𝑎2 + 4𝑎(𝑥 − 𝑎) 𝑠𝑖 𝑥 > 𝑎
-
Courbe de la barre : 𝑉 = 𝑥 3 𝑠𝑖 𝑥 < 𝑎; 𝑉 = 𝑎3 + 𝑎2 (𝑥 − 𝑎) 𝑠𝑖 𝑥 > 𝑎
𝑆 = 5 + 0.8 𝑥 2 𝑠𝑖 𝑥 < 𝑎;
𝑆 = 5 + 0.8 𝑎2 + 3 + 0.8 𝑎(𝑥 − 𝑎) 𝑠𝑖 𝑥 > 𝑎
-
Courbe du bloc : 𝑉 = 𝑥 3 𝑠𝑖 𝑥 < 𝑎;
-
Courbe des tours à hauteur limitée : 𝑖𝑑𝑒𝑚 𝑡𝑜𝑢𝑟 𝑠𝑖 𝑥 < 2𝑎
𝑉 = 2𝑎3 + 𝑥 − 2𝑎 3 𝑠𝑖 2𝑎 < 𝑥 < 3𝑎; 𝑉 = 3𝑎3 + 𝑎2 (3𝑥 − 𝑎) 𝑠𝑖 3𝑎 < 𝑥 < 4𝑎
𝑆 = 9 + 0.8 𝑎2 + 5 + 0.8 𝑥 − 2𝑎 2 𝑠𝑖 2𝑎 < 𝑥 < 3𝑎
𝑆 = 14 + 1.6 𝑎2 + 4𝑎(𝑥 − 3𝑎) 𝑠𝑖 3𝑎 < 𝑥 < 4𝑎
-
Courbe des barres à longueur limitée : 𝑖𝑑𝑒𝑚 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑒 𝑠𝑖 𝑥 < 2𝑎
𝑉 = 2𝑎3 + 𝑥 − 2𝑎 3 𝑠𝑖 2𝑎 < 𝑥 < 3𝑎; 𝑉 = 3𝑎3 + 𝑎2 (3𝑥 − 𝑎) 𝑠𝑖 3𝑎 < 𝑥 < 4𝑎
𝑆 = 8 + 1.6 𝑎2 + 5 + 0.8 𝑥 − 2𝑎 2 𝑠𝑖 2𝑎 < 𝑥 < 3𝑎
𝑆 = 13 + 2.4 𝑎2 + (3 + 0.8)(𝑥 − 3𝑎) 𝑠𝑖 3𝑎 < 𝑥 < 4𝑎
𝑉 = 𝑎3 + 2𝑎2 𝑥 + 𝑎𝑥 2 𝑠𝑖 𝑥 > 𝑎
𝑎 correspond à l’épaisseur maximale du bâtiment, soit 15m. Le nombre 0.8 correspond à la
surface de la face contre sol (1) pondérée par 0.8 pour tenir compte du fait que les
déperditions vers le sol sont réduites par rapport à celles vers l’air.
168
Annexe 2 : Table des Degré-Jours (ou différence de température cumulée)
L’unité de cette table est le K*Jour. Il convient pour nos calculs en MJ/m2 de faire la
conversion pour obtenir des DTC en K*Ms. On multiplie donc la valeur tabulée par
86'400 (s/jour) / 1'000'000 (s/Ms). On obtient pour Château-d’Oex DTCsept-mai = 381,3 KMs.
169
Annexe 3 : Données climatiques de Château-d’Oex.
Graphique pour l’intensité du rayonnement solaire sur un plan horizontal
170
Annexe 4 : Calcul du rayonnement direct sur un plan incliné.
𝑏=
1
sin(𝛽)
sin 𝛽 ∗ tan(𝜀)
⟹ 𝑙1 = 𝑏 ∗ sin 𝛽 =
⟹ 𝑕1 = 𝑙1 ∗ tan 𝜀 =
sin(𝛼)
sin(𝛼)
sin(𝛼)
𝑕
= arctan(sin 𝛽 ∗ tan(𝜀))
𝑏
⟹ 𝜑 = 180 − (𝛼 + arctan⁡
(sin 𝛽 ∗ tan(𝜀)))
⟹ 𝛾 = arctan
1
𝑏 ∗ sin(𝛼)
sin(𝛼) ∗ sin(𝛼)
𝑡𝑕é𝑜𝑟è𝑚𝑒 𝑑𝑢 𝑠𝑖𝑛𝑢𝑠 ⟹ 𝑎 =
=
sin(𝜑)
sin( 180 − (𝛼 + arctan⁡
(sin 𝛽 ∗ tan(𝜀)))
⟹𝑎=
1
sin( 180 − (𝛼 + arctan⁡
(sin 𝛽 ∗ tan(𝜀)))
l3
l4
171
𝑙2 = cos 𝛽
𝑙3 =
⟹ 𝑕2 = 𝑙2 ∗ tan 𝜀 = cos 𝛽 ∗ tan(𝜀)
1
𝑕2
⟹ 𝜆 = arctan
tan(𝛽)
𝑙3
𝑙4 = 𝑙3 ∗ sin 𝜆 =
⟹ 𝐻=
1+
𝑙42
=
𝐼𝑑
𝛼,𝛽 ,𝜀
=
sin(arctan cos 𝛽 ∗ tan 𝜀 ∗ tan 𝛽 )
tan(𝛽)
2
sin arctan cos 𝛽 ∗ tan 𝜀 ∗ tan 𝛽
1+
tan 𝛽
1+
𝑆𝑝 = 𝑎 ∗ 𝐻 =
= arctan(cos 𝛽 ∗ tan 𝜀 ∗ tan 𝛽 )
sin(arctan(tan ε ∗ cos β ∗ tan(β))
tan β
2
sin( 180 − (𝛼 + arctan⁡
(sin 𝛽 ∗ tan(𝜀)))
𝐼𝑑
sin 180 − (𝛼 + arctan(sin(𝛽) ∗ tan(𝜀 )))
= 𝐼𝑑 ∗
𝑆𝑝
sin(arctan(tan ε ∗ cos β ∗ tan(β))
1+
tan β
2