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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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4. Définir un masque depuis une situation pré-existante
L’objectif est ici de choisir une forme et de déterminer ses caractéristiques angulaires pour satisfaire une exigence de protection/captation solaire en un lieu géo-climatique donné, dans une orientation imposée.
4.1 Méthode générale
Elle se décompose en trois étapes :
-
diagnostiquer le besoin de protection/captation solaire ;
-
choisir le type de protection dans la typologie connue ;
-
définir les dimensions exactes de la solution choisie.
4.1.1 Diagnostic du besoin de protection/captation solaire
Ce diagnostic repose sur deux paramètres :
-
les conditions climatiques d’été et, notamment, les limites de la saison « chaude » et de la « saison de chauffage » ;
-
la puissance du rayonnement solaire susceptible d’être reçue par la surface que l’on veut protéger.
Un exemple de diagnostic est montré par la figure 49.
Ces deux informations sont représentables sur le diagramme solaire :
-
en choisissant le diagramme de la latitude du lieu ;
-
en positionnant le plan récepteur dans son orientation ;
-
en utilisant le diagramme énergétique qui sélectionne les moments de l’année où, compte tenu de la puissance solaire incidente, il est impératif que le plan récepteur soit totalement en « ombre portée intégrale ou dominante ».
4.1.2 Choix du type de protection
Le principe général à appliquer consiste à positionner l’angle d’occultation coupant totalement la zone qui doit être « non vue » par le plan récepteur. Cela peut être une verticale, c'est-à-dire un rayon du cercle (qui conduira à un masque de type « flanc haut » ou « écran à...
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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
-
Diagramme en version cylindrique
http://www-energie2.arch.ucl.ac.be/données%20climatiques/1.3.3.3.htm
-
Diagramme solaire sphérique, diagramme énergétique, iso-incidence, rayonnement diffus
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