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RÉSUMÉ
Le soleil joue un rôle capital en architecture. L'interaction entre les formes du bâtiment et l’ensoleillement d’une façade régit les phénomènes de captation et de protection solaire. L’évolution diurne des ombres portées, longtemps complexe à représenter, se modélise aujourd'hui plus simplement, grâce aux outils informatiques actuels. Cet article présente en détail le diagramme solaire et donne des informations sur la notion de puissance instantanée reçue ainsi que sur les masques architecturaux selon la position du soleil. Il compare également les différentes performances énergétiques des protections solaires en fonction des orientations. De même, sont énoncés les principes de transmission du rayonnement diffus (sur la journée). Enfin, ce dossier explique la méthode pour réaliser un masque architectural, afin de satisfaire une exigence de protection/captation solaire en un lieu géo-climatique donné, dans une orientation imposée.
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Jean-Louis IZARD : Architecte – Laboratoire ABC - Professeur à l’ENSA-Marseille
INTRODUCTION
Dans les rapports soleil/architecture, la forme architecturale joue un rôle capital, non seulement en assurant, dans une mesure qui reste à quantifier, une transmission/occultation des ressources énergétiques du soleil, mais aussi en rendant plus lisible l’aspect extérieur d’un bâtiment par le jeu des ombres portées. L’évolution diurne des ombres portées est longtemps restée une chose difficile à représenter, ce qui a justifié la fameuse convention de « l’ombre à 45/45 », mais les outils informatiques rendent cela très accessible aujourd’hui.
Reste la question de la protection solaire et son inverse, la captation solaire, par les baies et les parois de façades ou de « 5e façade ». Là encore, l’informatique garde un avantage certain, surtout quand il s’agit de répondre à la question : « quelles sont les zones ensoleillées et à l’ombre, à un instant donné, sous les effets d’un masque architectural ? ». La réponse est automatique, mais sur une planche dessinée, l’expression de cette réponse nécessite la mise en page de nombreuses images qui ne donnent pas une information globale sur la « performance » de la forme architecturale en question.
C’est pourquoi nous préférons nous intéresser à la question : « à quels instants de l’année, une surface élémentaire d’un bâtiment est-elle totalement, partiellement, ou pas du tout, ombrée par un masque architectural ? ». La réponse se traduit alors par un tracé de courbes iso-transmission solaire reportées sur un « diagramme solaire ». L’ordinateur peut être mis à contribution, mais il est possible aussi de faire un usage manuel de l’outil « diagramme solaire », généralement confiné à la représentation de la seule course apparente du soleil, confrontée à des masques appartenant à l’environnement lointain.
Le présent article a pour objectif de montrer toutes les possibilités qu’offre le diagramme solaire quand l’enjeu est le diagnostic de la performance « protection/transmission » d’une forme architecturale.
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Diagrammes solaires de contrôle d’ensoleillementArticle inclus dans l'offre
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5. Conclusion
La conclusion générale est que ces outils graphiques permettent, non seulement de représenter les phénomènes d’interaction entre les formes architecturales et l’ensoleillement d’une façade entière ou d’une fraction de façade, mais aussi de choisir, en phase conception, les formes ou les dispositifs appropriés pour répondre à un programme d’exigences de protection ou de captage solaire. En introduisant la dimension énergétique, ces exigences peuvent être arrêtées avec précision grâce à ces outils.
Il faut noter que ces outils sont universels et fonctionnent donc sous toutes les latitudes et sous tous les climats du monde.
Dans cet article, un certain nombre de paramètres ont été ignorés, dans le but de simplifier le propos. Parmi ceux-ci on peut mettre au premier plan le rayonnement réfléchi par l’environnement :
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les façades ensoleillées pour le sol ou des façades ombrées leur faisant face ;
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le sol pour des façades ensoleillées, mais à l’ombre de masques architecturaux ;
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la partie ensoleillée des lames des écrans lorsque celles-ci sont en aluminium ou de couleur claire ;
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l'épaisseur des lames d'un écran lorsque celle-ci ne peut être jugée négligeable.
Cela fait un certain nombre de cas difficiles à modéliser de manière précise. De telles opérations seront plutôt à conduire avec des logiciels spécialisés.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - OLGYAY (V.) - Solar control and shading devices - Princeton University Press (1958).
-
(2) - GIVONI (B.) - L’homme, le climat et l’architecture (Traduction J-L. IZARD) - Éditions du Moniteur, Paris (1978).
-
(3) - IZARD (J.L.) - Outils pédagogiques solaires - Centre de Ressources EnviroBAT-Méditerranée (Juil 2006).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
1.1 Diagrammes solaires et outils associés
Centre de Ressources EnviroBAT http://cdr.envirobat-med.net/IMG/pdf/TRANSMISSION MASQUES ARCHI 1A.pdf
HAUT DE PAGE
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Construction de diagrammes solaires en ligne
http://audience.cerma.archi.fr/cerma/pageweb/outils/diag solaire.html
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Diagramme en version cylindrique
http://www-energie2.arch.ucl.ac.be/données%20climatiques/1.3.3.3.htm
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Diagramme solaire sphérique, diagramme énergétique, iso-incidence, rayonnement diffus
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