Nous souffrons tous des effets du réchauffement du climat estival et de ces vagues de chaleur
de plus en plus fréquentes.
Néanmoins, les apports solaires hivernaux sont utiles et recherchés dans nos régions au climat dit tempéré.
Ce besoin a motivé mon invention, en 1981 au laboratoire Ambiance Bio-Climatique (ABC) de
l’École d'Architecture de Marseille, laboratoire alors dirigé par Roger Dabat avant qu'il le soit par
Marc Dabat, d'une protection verticale à lames fixes inclinées, efficaces pour les façades Ouest et Est
pour capter le soleil en hiver et s'en protéger en été, ce qui semblait impossible à concevoir à l'époque.
Voici donc les photographies d'une maquette qui illustrent l'évolution des performances de
filtration solaire d'un claustra à lames fixes face à l'Ouest de ma composition, au cours des saisons,
pour laisser passer le soleil en hiver et s'en protéger en été. La réalisation peut se faire en bois
de type Douglas qui est naturellement "Classe III" pour sa résistance à l'extérieur :
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, à l'Ouest principalement,
mais aussi à l'Est désormais.
Les caractéristiques sont les suivantes :
- installation face à l'Ouest (ou symétrique face à l'Est),
- lames fixes inclinées autour de 35° au-dessus de l'horizon Sud à régler en fonction de la latitude exacte du lieu
et de la bande passante de transparence en hiver centrée sur le 21 décembre,
(ici il faut relever l'inclinaison de 32° à 35° pour élargir la bande passante en hiver à 45°N !)
- lames fixes basculées de 30° sous l'horizon Ouest ou Est à régler en fonction de l'orientation azimutale
précise du dispositif projeté, ici de OUEST-12°
- espacement entre les lames variable : il doit réglé en fonction des choix des dates d'occultation souhaitée en été
= la largeur de la bande "non-passante" d'occultation en été centrée sur le 21 juin :
Ici sur cette maquette d'essai, différents espacements sont testés. L'espacement "de base" est déterminé
par une clôture à 20° au-dessus de l'horizontale : il est présent dans les angles haut et bas mais semble
trop occultant au printemps durant lequel on a encore besoin des apports solaires.
Un espacement double est testé dans la partie haute de la maquette, séparée de la partie basse par 1/2 espacement :
c'est beaucoup trop transparent en été !
L'analyse des photographies montrées ci-après prises aux différentes dates montre qu'un espacement intermédiaire
de 1,5 semble offrir une valeur intéressante au printemps et pas trop pénalisante en été : à compléter par une
végétalisation au feuillage caduc par exemple !
L'idée directrice de mon invention en 1981 a été de suivre la course apparente du soleil d'un point de vue
géocentrique d'un observateur situé à 45° de latitude Nord. Cette course semble contenue dans un
plan incliné à 45° au-dessus de l'horizon d'un observateur aux équinoxes, dans un plan à 22° au-dessus de
l'horizon au soltice d'hiver et à 68° au-dessus de l'horizon au solstice d'été :
Les saisons sont déterminées par la rotation de la terre autour du soleil dans un plan dit de l'écliptique,
et l'axe de rotation de la terre n'est pas perpendiculaire par rapport à ce plan mais incliné d'environ 23°.
Ces 23° s'ajoutent ou se soustraient à la latitude du lieu d'habitation sur terre pour donner les valeurs
maximales de hauteur du soleil au-dessus de l'horizon (= à midi) en été (=> 45°+23° = 68°) ou en hiver (=> 45°-23° = 22°) :
L'étude de ces trajectoires perçues depuis la terre est facilité par la repésentation de la
visibilité angulaire d'un observateur en perspective cylindrique qui génère des courbes particulières :
Le diagramme de la course du soleil en perspective cylindrique permet de choisir les valeurs angulaires
des lames fixes des claustras pour assurer la transparence en hiver et la clôture en été, definissant
une bande passante centrée sur les solstices des 21 décembre et 21 juin :
Parmi ces valeurs remarquables pour la latitude de 45°Nord, il faut noter qu'en hiver le soleil se couche à
Ouest-30° alors qu'on aimerait en bénéficier davantage, et qu'en été il se couche à Ouest+40° après avoir
illuminé les façades Nord alors qu'on aimerait pouvoir s'en protéger : j'ai en 1981 inventé la géométrie
qui produit ce résultat avec des lames fixes :
Pourquoi des lames fixes alors que des lames mobiles pourraient convenir ?
Dans le cadre d'une habitation domestique
soigneusement pilotée, entretenue et réparée, les lames mobiles peuvent suffire, surtout devant des fenêtres.
Devant des parois opaques pour composer des doubles-peaux de protection solaire naturellement ventilée,
alors les lames fixes sont tout-à-fait indiquées plutôt que des lames mobiles qui restent fragiles et
exigent d'être constamment réglées de manière optimale.
À l'aulne de l'état des ascenseurs dans de nombreuses copropriétés, peut-on être certain que les
lames mobiles de parties communes résistent assez longtemps pour donner satisfaction dans la durée de l'usage ?
Dans le cadre d'un bâtiment public éventuellement accessible au public (une école par exemple...),
qui actionne les lames mobiles avec le soin nécessaire ? et aux horaires nécessaires ?
horaires qui ne sont pas toujours ceux traditionnels de la présence des agents ?
qui gère les conflits entre les occupants qui veulent bronzer au soleil et ceux qui souffrent de la chaleur ?
Mêmes questions pour les bâtiments à usages professionnels, les locaux industriels, artisanaux ou de services...
comme pour les espaces extérieurs publics ou privés...
Outre les questions de solidité et de prix de fabrication, voilà quelques réflexions qui peuvent conforter le
choix de lames fixes.
Par ailleurs, de plus en plus de villes réalisent des aménagements temporaires des
espaces publics (parcs et jardins, mais aussi places piétonnes et autres espaces de déambulation)
pour les mettre à l'ombre et offrir aux citoyens des lieux plus agréables à fréquenter en été.
Pour un investissement comparable à la dépense habituellement consentie,
je propose que ces mêmes lieux soient agréables à fréquenter en hiver aussi... tout en facilitant
l'installation d'une végétation au feuillage caduc qui sera bienvenue en été et en automne.
L'efficacité du claustra s'apprécie à la proportion variable suivant la saison entre les largeurs des
bandes de soleil et d'ombre sur la surface "protégée" par le claustra. Les dates et heures sont fixées
par la position de l'ombre de l'extrémité du gnomon vertical du cadran solaire horizontal qui figure sur chaque photo,
cadran valable pour la latitude de 45°N et réglé en orientation sur la maquette par rapport à l'orientation
des éléments à construire :
Voici la succession des photos aux différentes dates et heures de l'après-midi de l'année :
HIVER :
SOLSTICE D'HIVER :
Le 21 décembre dans l'après-midi à 14h30 solaires :
TRANSPARENCE LE 21 DECEMBRE SEULEMENT : il faut ici (à 45° de latitude Nord) relever l'inclinaison de 32° à 35°
pour élargir la bande passante de transparence centrée sur le 21 décembre. Il vaut mieux avoir plusieurs jours
de transparence avant et après le 21 décembre qu'un seul jour le 21 décembre !
Le 10 janvier et le 1er décembre dans l'après-midi à 14h30 solaires :
Les 20 janvier et 20 novembre dans l'après-midi à 15h solaires :
Les 10 février et 1er novembre dans l'après-midi à 12h solaires :
Les 10 février et 1er novembre dans l'après-midi à 15h solaires :
EQUINOXES :
Les 21 mars et 21 septembre dans l'après-midi à 13h solaires :
Les 21 mars et 21 septembre dans l'après-midi à 14h solaires :
ETE : CLÔTURE à PARTIR du 10 MAI jusqu'au 1er AOÜT
Les 10 mai et 1er août dans l'après-midi à 13h solaires :
Les 1er juin et 10 juillet dans l'après-midi à 16h solaires :
SOLSTICE D'ETE :
Le 21 juin dans l'après-midi à 16h solaires :
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 trop exposés au soleil, à l'Ouest principalement.
Il importe de souligner qu'un ombrage éventuellement imparfait ou tardif dans l'année
(= clôture à régler finement par l'espacement des lames) pourrait être judicieusement complété par
l'installation de plantes grimpantes au feuillage caduc qui bénéficieront simultanément
d'un surcroît de lumière printanière , d'une protection au brûlage estival des feuilles et
corrélativement d'une moindre sensibilité au stress hydrique (= diminution du besoin d'arrosage)
tout en complétant la protection solaire automnale dont on a encore besoin du fait du décalage
(de 40 à 45 jours environ) des températures mesurées par rapport à la variation de l'ensoleillement
= les apports solaires ou leur absence.
>
www.frederic-morin-salome.fr
FORCAGE RADIATIF
MYTHES ET RÉALITÉS
.jpg)
