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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Définir un masque depuis une situation pré-existante
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3. Transmission du rayonnement diffus
Il est possible de traiter de la transmission du rayonnement diffus avec les outils complémentaires que nous présentons ici.
Rappelons tout d’abord que le rayonnement diffus existe sous deux formes :
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le diffus du ciel couvert « CIE » ;
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le diffus du « ciel serein », quand le soleil est présent dans le ciel.
Ces deux formes sont très différentes. Le rayonnement diffus du ciel CIE est assez régulièrement réparti dans toutes les zones angulaires du ciel. Le rayonnement diffus du ciel serein est beaucoup plus dense autour de la position apparente du soleil que dans les autres zones du ciel. Cette répartition peut être représentée en projection sphérique sous la forme de points affectés à des d’unités d’angle solide. La densité des points représente le flux de rayonnement incident, en fonction des luminances du ciel et de l’angle d’incidence par rapport au plan récepteur. Chaque point représente une fraction constante du rayonnement diffus total.
3.1 Rayonnement diffus en provenance du CIE
Les figures 41 et 42 donnent la répartition angulaire du rayonnement diffus reçu pour un ciel couvert CIE pour les plans horizontaux et verticaux.
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Pour le plan horizontal, il est visible que la densité du flux diffus est plus élevée vers le zénith que vers l’horizon, conformément au modèle CIE (figure 41).
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Pour le plan vertical (figure 42), la densité du flux diffus est plus forte dans l’axe et la zone proche de l’horizon, que dans la zone zénithale, du fait de l’influence de l’angle d’incidence par rapport au plan.
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La transmission du rayonnement diffus par un masque peut être représentée en superposant le diagramme de transmission de l’objet...
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Transmission du rayonnement diffus
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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