"LA CULTURE EN PARTAGE" avec
Frédéric MORIN architecte-conférencier

Comment protéger nos actuelles habitations et lieux de vie existants de l'inéluctable augmentation de la chaleur estivale à venir, pour maintenir notre perception personnelle du confort avec des moyens individuels, avec des moyens économes en énergie comme en finances ?
Comment protéger en été sans pour autant réduire les apports solaires hivernaux qui nous sont utiles pour diminuer nos factures énergétiques et financières ?
Voici quelques aménagements que vous pouvez réaliser chez vous à votre choix, à votre rythme et en fonction de vos capacités financières, sans aucune injonction morale : vous faites bien comme vous pouvez et voulez en fonction de votre perception personnelle du confort !

2) protéger ses espaces de vie du soleil direct d'été tout en bénéficiant de celui d'hiver en créant des espaces tampons périphériques utilisables (= terrasse d'été ou d'hiver y compris en toiture) ou non utilisables (= doubles-peaux verticales ou horizontales en toiture) :

=> terrasses et autres surfaces horizontales => PERGOLAS bioclimatiques aux lames fixes perpendiculaires au Sud basculées à Horizon.sud+25° et occultantes à H.sud+65° (pour 45°N de latitude)
=> murs surchauffés en été surtout à l'Ouest => DOUBLES-PEAUX aux lames fixes inclinées à 35° (pour 45°N de latitude) et basculées en fonction de l'implantation
=> végétalisation (caduque !) des claustras verticaux toutes orientations pour limiter en été la réverbération des surfaces périphériques et ainsi les apports diurnes en infrarouge
=> végétalisation (caduque !) des murs nord pour limiter en été l'ensoleillement vespéral direct et les apports nocturnes en infrarouge des surfaces d'en-face (donc au Sud)


LIMITER L'ABSORPTION SOLAIRE NON DESIREE EN FILTRANT LE SOLEIL = METTRE À L'OMBRE EN ETE ET AU SOLEIL EN HIVER.

Agir sur la balance apports solaires réfléchis = 25 W/m² VS apports solaires absorbés au sol = 160 W/m² en bas à gauche dans le graphisme ci-dessus, en diminuant les 160 W/m² absorbés par nos sols et nos constructions (attention, les chiffres sont ceux des moyennes annuelles mondiales = jour+nuit plus été+hiver).

Le but est de réduire l'échauffement local=domestique des ambiances en réduisant la capacité d'absorbtion de chaleur transmise par la lumière solaire directe. Les corps recevant cette lumière solaire directe absorbent beaucoup plus de chaleur que les corps restés à l'ombre. Lorsqu'ils sont lourds avec une forte inertie thermique (comme la dalle en béton d'une terrasse), leur réchauffement diurne est long et leur refroidissement nocturne également lent, prolongeant le sentiment d'inconfort pendant la nuit. Il faut abriter du soleil estival le maximum des surfaces pour renvoyer le maximum de chaleur, tout en conservant le bénéfice de l'ensoleillement hivernal --je vous montrerai plus loin comment le faire.
Le bénéfice est donc immédiat, individuel et local, et à plus long terme collectif.

La puissance solaire incidente au sol lorsque le soleil brille dans un ciel dégagé et transparent est de l'ordre de 1.000 W/m² :

C'est donc une bonne idée que de chercher à réduire cet apport en été lorsque les températures grimpent : en quelque sorte réaliser des arbres artificiels à défaut de nuages artificiels...

Le problème de l'ombre se pose avec acuité en été dans les centres urbains très minéralisés : voici les premiers « îlots de fraîcheur » installés par la SNCF et la Mairie de Paris à la Gare de Lyon dès 2018. On n'est bien évidemment pas obligés de rester à l'ombre qui n'est pas très dense...

Les ruelles des souks des rives méridionnales de la Méditerranée sont volontiers couvertes de claustras réalisés de nombreuses manières et matières différentes. Ceux-ci n'offrent pas la protection contre la pluie que nos galeries marchandes procurent au Nord de la Méditerranée. Mais leur filtration solaire est beaucoup plus efficace et s'accompagne (parfois) d'une relative ventilation naturelle. Il s'agit bien d'espaces intermédiaires entre l'intérieur (des boutiques) et un vrai extérieur qui reste trop ensoleillé sous ces latitudes :



Les pergolas sont depuis longtemps appréciées de ce côté-ci de la Méditerranée pour le protéger du soleil dans les zones où l'on souffre de la chaleur en été, mais jusqu'ici leur composition n'a qu'exceptionnellement pris en considération la demande d'ensoleillement en hiver.
Voici quelques pergolas traditionnelles à lames fixes filtrant trop efficacement le soleil en toutes saisons sauf en été à gauche, ou pas assez efficacement au centre, et enfin au canisse bloquant l'air chaud mais parfois pas assez le soleil à droite :

La géométrie de leurs lames fixes n'a donc pas été étudiée dans cet objectif qui apparaît effectivement paradoxal : comment le même objet pourrait-il être opaque en été et transparent en hiver ? Un peu d'ingéniosité est utile pour concevoir et apporter une solution qui tient compte du fait que le soleil est plus bas sur l'horizon en hiver qu'en été.

On peut donc construire un objet dont les lames fixes sont placées face au Sud dans le lit du soleil d'hiver, c'est-à-dire à 25° au-dessus de l'horizon sud pour nos latitudes de 45°Nord, et dont le rythme, ou l'écartement, est réglé de sorte que la bordure supérieure de chaque lame fixe passe au-dessus de la bordure inférieure de la lame voisine suivant un angle de 65° au-dessus de l'horizon sud :

Suivant le cas, dépendant notamment du soin que l'on peut apporter à chacune des nombreuses manipulations quotidiennement répétées, on peut préférer une pergola dite "bioclimatique" souvent en aluminium dont les lames sont aisément réglables à volonté grâce à une manivelle (la télécommande électrique est en option) :

Voici les dessins réalisés d'après les essais concluants d'une maquette en bois présentée un peu plus loin, et de manière très détaillée en page d'accueil du présent site internet.
Les planches de volige 15x180mm (par exemple en pin Douglas naturellement résistant à l'extérieur) sont basculées de +25° au-dessus de l'horizon sud et espacées horizontalement de 167mm, ce rythme générant une clôture zénitale à 90° avec un écartement entre les lames de 57mm. La transparence hivernale est alors de 79% :

Développées en partie verticale pour un claustra et non plus une pergola, les mêmes géométries solaires présentent une transparence bien supérieure tout en conservant les mêmes performances solaires. Voici donc le dessin en coupe (= section) Nord-Sud d'un profil de claustra vertical aux lames fixes constituées de planches de volige 15x150mm par exemple en pin Douglas naturellement résistant à l'extérieur. Celles-ci sont basculées de +25° au-dessus de l'horizon sud et espacées verticalement de 240mm, ce rythme générant une clôture zénitale à 65° avec un écartement entre les lames de 215mm. La transparence hivernale est alors de 93% :

La date choisie pour la transparence maximale en hiver n'est pas le 21 décembre correspondant au solstice d'hiver, le moment où le soleil est le plus bas sur l'horizon. En effet, cette trajectoire ne survient qu'une seule fois par an, alors qu'une tranparence maximale le 1er décembre = 20 jours avant le solstice sera répétée 20 jours après le même solstice = le 10 janvier. Il convient de souligner que les intrants solaires sont proportionnels à l'énergie et non pas seulement à la puissance, c'est à dire à l'intégrale de la courbe = la surface jaune plutôt qu'au seul niveau atteint par la courbe :




Une variation de cette géométrie doit être mise en oeuvre pour les parois face à l'Ouest (ou en symétrique face à l'Est).
- Les lames ne sont plus horizontales mais en pente = inclinées de 35° au-dessus de l'horizon sud, valeur retenue pour les latitudes de 45° Nord. Il conviendra de baisser cette valeur plus au Nord, et de l'augmenter plus au Sud. Cette inclinaison permet de "suivre" le plan dans lequel le soleil semble se déplacer du point de vue d'un observateur terrestre.
- Les lames fixes sont basculées de 30° sous l'horizon ouest : cette valeur permet la transparence du claustra en hiver car elle place chaque lame fix dans la proximité du plan de circulation du soleil en hiver. Cette même valeur de 30° sous l'horizon ouest assure l'opacité du système en été car la surface de chaque lame est presque perpendiculaire aux rayons du soleil d'après-midi. La valeur du basculement des lames fixes permet de régler le couple transparence-occultation pour l'optimiser en fonction de l'orientation précise de la paroi à traiter.
- Il reste à régler l'écartement entre les lames fixes pour fixer la date à laquelle le système devient de plus en plus occultant au cours du printemps et corrélativement de plus en plus lumineux au cours de l'été, avant l'automne...

Qu'il soit horizontal en pergola ou vertical en « moucharabieh », ce type d'installation paraît désormais également précieux pour optimiser les performances des "doubles peaux" = « double-skin », c'est-à-dire des claustras disposés en protection solaire de toitures-terrasses (accessibles ou non) ou de murs aveugles ou non trop exposés au soleil, côté Ouest des locaux principalement. Voici donc cette maquette au 1/3 d'un kiosque à lames fixes filtrant le soleil au Sud comme à l'Ouest, kiosque agréablement ensoleillé en hiver et opportunément ombragé en été :
TRANPARENCE OPTIMISEE EN HIVER :

FILTRATION RELATIVE AUX EQUINOXES DE PRINTEMPS COMME D'AUTOMNE :
VERS L'OPACITE EN ETE :

Le concours d'une végétation au feuillage caduc sera précieux pour gérer le décalage entre les apports solaires et la température résultante et notre perception du confort. Ce décalage est de l'ordre de 40-45 jours sous nos latitudes :


Vous trouverez de nombreuses explications et photos de ces claustras à lames fixes filtrant le soleil mis au point par Frédéric Morin, transparents en hiver et protecteurs en été, au milieu de la page d'accueil et aux adresses suivantes de ce même site internet :

KIOSQUE BIOCLIMATIQUE

MAQUETTE EN BOIS

FACE A L'OUEST

COMME FACE À L'EST

FACE AU SUD

PERGOLA

Des aménagements extérieurs de ce type auraient pu être mis en oeuvre à Abu Dhabi (E.A.U.) pour les logements du personnel de la compagnie Etihad Airways à Masdar City qui ont fait l'objet d'attentions remarquables valorisées du classement LEED Platine (= Leadership in Energy & Environmental Design) décerné par l'ONG "US Green Building Council" :

En 2008, le cabinet Morphogenesis de Manit et Sonali Rastogi a livré à Jaipur (Rajasthan) le bâtiment sur pilotis de la Pearl Academy of Fashion, dont les salles dominent et recouvrent partiellement une cour intérieure aménagée d'un bassin. On distingue le reflet des eaux de ce bassin sur les deux photos en haut à gauche ci-dessous. L'évaporation de l'eau participe au rafraîchissement des espaces couverts et des salles pédagogiques aussi. En périphérie, les panneaux d'une dentelle de béton (fibré ?) évoquant les traditionnels « jaalis » (de pierre ou de bois) protègent des excès du soleil sur les 4 faces du bâtiment, en créant une double-peau bienfaitrice. Les jours plus importants sont indispensables pour laisser s'échapper l'air chaud de ces espaces-tamapons, air chaud naturellement remplacé par de l'air plus frais...

Pour plus de détails, voir : http://frederic-morin-salome.fr/Mod-Rastogi-2008.html
ou encore :
https://www.archdaily.com/40716/pearl-academy-of-fashion-morphogenesis ISSN 0719-8884 .

En Inde encore (Uttar-Pradesh), Sanjay Puri a livré en 2019 la villa aux 18 écrans = « 18 Screens House » qui tire son nom de ses « jaalis » de béton blanc (fibré ?), une double-peau qui organise localement des espaces-tampons protecteurs des excès du soleil tant des murs des pièces intérieures que de certains espaces utiles pour la cuisine par exemple, alors abrités de la pluie de la mousson quant elle tombe enfin :

Pour plus de détails, voir : http://frederic-morin-salome.fr/Mod-Puri-2019.html
ou encore :
https://www.archdaily.com/922100/18-screens-house-sanjay-puri-architects ISSN 0719-8884 .

Plus proche de nous, la municipalité de Libourne (33) parmi d'autres telles que Bordeaux ou l'Aigle (27) s'est attachée à agrémenter le confort des rues commerçantes en renouvelant la "couverture" des rues. C'est non seulement efficace mais en plus cela peut être joli :


Voici différentes vues présentant l'évolution de la terrasse de notre maison, ouvrant au Sud et à l'Est (donc relativement ombragée à partir de 15 heures). La végétation n'est-elle pas précieuse pour compléter l'agrément de la structure de bois ? :

Avec le réchauffement, le petit élément supplémentaire au milieu s'est avéré indispensable pour protéger du soleil estival les « Acer Japonica » au-dessous dont les feuilles brûlaient au soleil.



La peinture ne représente pas la réalité, elle montre l'invisible, elle révèle l'intérieur des choses, du désir et des sentiments. Notre but, notre ligne d'horizon à Saillans, était celui du Jardin Majorelle à Marrakech, imaginé par un architecte peintre à ses heures, qui montra aussi les bienfaits des protections solaires des souks de sa ville d'adoption :



En façade nord sur la rue de notre bâtiment de Saillans, des vignes vierges grimpantes ont été installées pour protéger en été le bâtiment du rayonnement infrarouge émis le soir par le mur faisant face de l'autre côté de la rue et qui se gorge donc de chaleur toute la journée. C'est un bel exemple de protection solaire naturelle (sauf l'eau d'arrosage indispensable en milieu urbain) qui accueille la chaleur printanière tout en protégeant de celle estivale et automnale :

À gauche dans la rue, le mur face au Sud se gorge de chaleur durant les journées ensoleillées, et restitue cette chaleur la nuit sous forme de rayonnement infrarouge qui surchauffe l'autre côté de la rue apparemment abrité du soleil. La végétation protège la façade nord du bâtiment en été :

Vous pouvez continuer à voir comment protéger nos actuelles habitations et lieux de vie existants de l'inéluctable augmentation de la chaleur estivale à venir, pour maintenir notre perception personnelle du confort avec des moyens individuels, avec des moyens économes en énergie comme en finances.
Protéger en été sans pour autant réduire les apports solaires hivernaux qui nous sont utiles pour diminuer nos factures énergétiques et financières.

1) renvoyer le maximum de lumière hors de l'atmosphère terrestre


2) protéger ses espaces de vie du soleil direct d'été tout en bénéficiant de celui d'hiver en créant des espaces tampons périphériques utilisables (= terrasse d'été ou d'hiver y compris en toiture) ou non utilisables (= doubles-peaux verticales ou horizontales en toiture) :


3) assurer le rafraîchissement nocturne par la ventilation naturelle (ou assistée par un extracteur en toiture au fonctionnement programmable par une simple prise avec horloge)


4) climatiser "naturellement" = en réduisant la consommation énergétique :


5) stocker la (de plus en plus rare) eau de pluie pour ralentir le cycle de l'eau (les stockages d'eau de pluie ne sont pas concernés par les A.P. d'interdiction d'arrosage en cas de Crise)


6) capturer la (de plus en plus rare) eau de pluie ou plutôt d'orage une fois qu'on sait la stocker


7) produire localement de l'électricité sans avoir besoin d'une source froide = PHOTOVOLTAÏQUE DOMESTIQUE D'AUTOCONSOMMATION !

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