Le solarium est d’une superficie de 380 pi2 avec 65% de sa façade au sud de fenestrée. Il a une longueur de 38 pi, une profondeur de 10 pi et 13 pi de hauteur. Le solarium est autoportant et est annexé à une petite maison sur roues.

Cet espace évolutif et multifonctionnel a été auto-conçu et auto-construit avec un budget d’environ 14 000 $ et 75 jours de travail incluant la conception et la recherche des matériaux. Les matériaux sont en grande majorité recyclés et biosourcés, tel que le bois local, le murs d’argile et le thermos recyclé, ce qui participe à la valeur écologique du projet .

Plusieurs systèmes de gestion de l’environnement alternatifs ont été installés dans cet espace, comme un système d’automatisation, un système de visualisation de plusieurs températures avec alarmes par texto, un plancher radiant à l’eau chaude, un système de géothermie à air pulsé et un système de ventilation naturelle par ventilateur passif.

Ce solarium est un « living lab » (laboratoire vivant) pour Alte Coop, permettant de tester des concepts alternatifs au quotidien et partager les conclusions avec la communauté.  

Contraintes de conception

Écologique

Le principal défi de cette construction a été de réaliser le design d’un solarium à bas coût, avec des matériaux écologiques, tout en étant très résistants à long terme à un environnement humide de serre. La majorité du temps de conception a été mis à réfléchir aux différents détails de construction afin de bien gérer la condensation et les écarts de température dans la serre.

Un maximum de matériaux recyclés ont été utilisés, en commençant par la fondation qui a été coulée avec un coffrage permanent en cœur de porte. Ensuite, une structure de bois de cèdre local a été érigée en favorisant de grosses sections pour la durabilité à l’humidité. La fenestration est composée de 16 thermos de portes patios usagées provenant d’un bâtiment de la région. La toiture est composée de panneaux isolants structurant rejetés par l’industrie en raison de défauts de manufacture.

Le revêtement extérieur et intérieur est en grande partie du cèdre, encore une fois local, sauf pour certains murs intérieurs qui sont en argile, pour ajouter de la masse thermique. Un système de ventilation naturelle réutilisant de vieux ventilateurs d’aération de toiture a été imaginé puis construit. Un poêle à bois, ainsi qu’une partie de cheminé usagée, ont été réutilisés. Finalement un système de géothermie à air pulsé a été installé en utilisant une veille soufflerie de fournaise comme ventilateur.

Économique

Le solarium a été construit avec un budget d’environ 14 000 $, excluant la main d’œuvre, l’excavation, la plomberie, l’électricité et la location de certains équipements. Le plus grand secteur de dépenses est la fondation de béton isolée, suivi des murs isolés. À noter que seulement 25 pi des 38 pi de la longueur du solarium est fenestré, mais les coûts considèrent l’entièreté du bâtiment.

Durée de construction

Le projet du solarium a nécessité environ 75 jours de construction à 2-3 travailleurs incluant les phases de conceptions et de recherche de matériaux.

La construction du solarium a commencé en début juin avec l’excavation et les fondations (à temps partiel). La structure de bois a débuté en début septembre avec 2-3 travailleurs, environ 3-4 jours par semaine. À ce rythme, le bâtiment était fermé et étanche à la fin du mois d’octobre. L’installation des systèmes énergétiques et la finition intérieure se sont poursuivies durant l’automne. Les recouvrements intérieurs d’argile et de cèdre ont été réalisés l’été suivant.  La conception a nécessité plusieurs itérations afin de bien prévoir l’étanchéité, le contrôle environnemental et l’aspect évolutif du projet.

Conception et fabrication

Fondation

Les fondations sont une combinaison entre un mur de fondation pour la section fenestrée et une dalle pour la section non fenestrée. Un mur nain de 12 po sur la façade permet de rehausser la fenestration et permettre l’accumulation de neige l’hiver.

Ossature

Détail menneaux

La structure est en cèdre en favorisant de grosses sections afin de prolonger sa durée de vie dans un environnement humide. Un détail particulier a été utilisé lors du design pour éviter que la condensation sur les fenêtres puisse entrer en contact avec le bois. Ainsi, les meneaux sont rehaussés avec des encrages d’aluminium et la condensation peut ruisseler de haut en bas des deux étages de fenêtres, sans toucher la structure de bois.

Fenestration

La fenestration est composée de 16 thermos de portes patio recyclés, fixés aux meneaux de cèdre, étanchéifiés avec des membranes étanches. Ces membranes sont protégées par le soleil par des moulures d’aluminium de fabrication maison. Il y a chevauchement entre les deux niveaux de fenestration, afin de faciliter l’étanchéité. L’angle du deuxième niveau est de 45 degrés ce qui empêche toute accumulation de neige l’hiver.

Recouvrement intérieur et extérieur

Les murs intérieurs de la serre sont en argile et en planche de cèdre. L’argile a été choisie pour aider à la gestion de l’humidité et de la chaleur dans la serre. Les murs exposés au soleil ont 2.75 po d’épaisseur d’argile tandis que ceux non exposés ont 1.5 po d’épaisseur

Isolation

Murs – R24 incluant les ponts thermiques

Toiture – R24 sans pont thermique

Gestion de l’énergie

Système de chauffage

Le chauffage solaire passif est le principal chauffage du solarium. Nous avons évalué par simulation énergétique que pour maintenir une température d’au moins 12 ˚C, le solaire passif représente 70-80% du chauffage. En effet, de jour, c’est le seul système de chauffage actif, ainsi que la masse thermique. De jour, lorsque la température du solarium est de 22˚C et plus, la porte patio mitoyenne entre la maison et le solarium est ouverte afin que la maison puisse bénéficier du solaire passif capté par le solarium.

En soirée l’hiver, un feu est généralement allumé dans le petit poêle à bois (30,000 btu/h) pour conserver une température autour de 20˚C, puisque l’espace est utilisé pour souper et relaxer. Des bûches sont ajoutées avant le coucher, ce qui garde la température du solarium au-dessus de 12˚C une grande partie de la nuit. Pendant le plus froid de l’hiver, un système électrique d’appoint permet de prendre le relais durant les dernières heures de la nuit, pour garder le solarium à au moins 12˚C. Pour une année typique, l’utilisation du solarium comme un espace de vie coûte 600 $ d’électricité et 2 cordes de bois.

Système de refroidissement

Un système de géothermie à air pulsé est installé en dessous du plancher de la serre et permet de transmettre la chaleur de la serre dans le sol. Ce système est constitué de drains agricoles perforés de 6 po, qui serpentent dans le sous-sol avec 4 circuits parallèles, pour un total de 150 pi. C’est le principal système pour refroidir l’air en période froide. Dès que la température intérieure est plus grande que 27˚C, ce système est démarré par l’activation d’un ventilateur.

L’été, c’est principalement la ventilation naturelle qui permet de stabiliser la température du solarium. Une porte patio avec moustiquaire à l’ouest et deux fenêtres avec moustiquaires à l’est permettent une ventilation transversale. Trois ventilateurs passifs de toiture s’ajoutent à l’équation, en offrant une tire d’air, peu importe la direction du vent. Ces ventilateurs travaillent de concert avec l’entrée d’air de la porte patio et des fenêtres. Des volets permettent d’ouvrir ou fermer la sortie d’air de ses ventilateurs, mais restent ouverts presque en tout temps de juin à septembre.

Chronologie illustrée