Bibliographie & annexes
Présentation
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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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Performances comparées des protections solaires
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1. Diagrammes solaires de contrôle d’ensoleillement
Les diagrammes solaires utilisés dans cet article résultent de la projection sphérique équidistante (voir les différentes projections montrées en , fig. 6, p. 7). Le choix de cette projection est dicté par sa compatibilité avec les images obtenues avec un objectif « fish-eye » (cf. , fig. 16, p. 14).
Comme vu précédemment, le diagramme solaire permet de déterminer et de représenter les positions du soleil, définies par le couple (azimut, hauteur angulaire), à tout instant sous une latitude donnée. Mais il peut apporter beaucoup d’autres informations utiles au concepteur si on lui superpose d’autres outils graphiques « compatibles » tels que :
-
les images fish-eye à axe zénithal, en renversant les positions de l’est et de l’ouest ;
-
le diagramme énergétique qui donne la puissance instantanée reçue du soleil par un plan vertical ou incliné ;
-
le diagramme de transmission pour les masques architecturaux proches de la surface de réception.
L’utilisation « à l’envers » de ces outils permet même de définir une forme géométrique répondant à une exigence de protection solaire préétablie.
1.1 Images fish-eye
Une procédure relativement simple permet d’obtenir les masques existant sur un site sans avoir à effectuer de fastidieux relevés. Cette procédure consiste à :
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prendre une photo avec un objectif fish-eye, en visant le zénith du lieu (pied avec niveau à bulle obligatoire) ;
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avec un logiciel de traitement d’images, superposer le diagramme solaire inversé (est à gauche et ouest à droite, car il s’agit d’une vision du bas vers le haut), dans une version à...
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Diagrammes solaires de contrôle d’ensoleillement
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
-
Diagramme solaire sphérique, diagramme énergétique, iso-incidence, rayonnement diffus
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