Le soleil une source d'energie gratuite

En architecture bioclimatique le soleil est un élément essentiel. Il nous apporte chaleur et lumière, c’est une ressource naturelle, gratuite et totalement inépuisable, alors pourquoi s’en passer !! Seulement exploiter cette ressource réponds a un certain nombre de règles d’usage. Le soleil est un allié certain mais mal exploité il peut aussi être source d’inconfort, ces derniers pouvant aller du simple éblouissement a la surchauffe. Mais nous reviendrons sur cet aspect plus tard. Lors du choix du terrain il est avant tout important de déterminer la qualité de l’exposition au soleil.

II.1 Bases  du solaire passif selon Wikipedia

« Dans l'hémisphère nord, en hiver, le soleil se lève au sud-est et se couche au sud-ouest, en restant très bas sur l'horizon (environ 30°). Pour capter son énergie, il convient donc de placer les ouvertures vitrées principales au sud. Le verre laisse passer la lumière mais absorbe les infrarouges et va, en conséquence, piéger la chaleur du soleil à l'intérieur de la maison. Ce phénomène est aussi appelé "effet de serre". La lumière du soleil sera convertie en chaleur par les surfaces opaques de la maison (les murs et/ou le sol). Lorsque cette énergie sous forme d'infrarouges va tenter de ressortir, la vitre va l'absorber et la réémettre en partie vers l'intérieur de la maison. C'est ce qu'on appelle le "solaire passif" : solaire car la source d'énergie est le soleil, passif car le système fonctionne seul sans système mécanique. »

II.2 Quelques notions de géométrie solaire

Pour mieux comprendre ce phénomène intéressons nous d’un peu plus près à la course du soleil. Dans nos régions la courbé du soleil a deux caractéristique essentielles :

L’Azimut
   

L'azimut solaire est l'angle mesuré dans le sens des aiguilles d'une montre entre le point cardinal Sud (dans l'hémisphère nord) ou Nord (dans l'hémisphère sud) et la projection sur le plan horizontal local de la droite reliant la terre au soleil. L'angle est mesuré dans le sens des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère nord et dans le sens contraire dans l'hémisphère sud, en utilisant les projections sur le plan horizontal du point d'observation.
Note : l'azimut solaire est négatif le matin (direction Est), nul ou égal à 180° à midi et positif l'après-midi (direction Ouest), sur tout le globe. Il diffère de l'azimut géographique, lequel est toujours mesuré dans le sens des aiguilles d'une montre à partir du Nord, indépendamment de l'hémisphère du point d'observation.
Hauteur solaire   

La hauteur solaire est l'angle entre la droite joignant le centre du disque solaire au point d'observation et le plan horizontal passant par le point d'observation.

Le Zénith est le point le plus élevé de l'hémisphère céleste, se trouvant directement à la verticale de l'observateur.

Ces deux paramètres sont essentiels. Il est important de savoir qu’ils ne sont pas constant au cour de l’année. Nous avons déjà tous observé que le soleil est beaucoup plus bas en hiver qu’en été, en effet la hauteur solaire est beaucoup plus faible en hiver qu’en été.

Idem pour l’azimut. La course du soleil est beaucoup plus courte en hiver qu’en été. Dans les régions du nord de la France  :

·  En été le 21 juin au matin (équinoxe d’été) l’azimut est de -130° le matin  et de +130° ce qui fait une course de 260° pendant toute la journée.

·  En hiver le 21 decembre (equinoxe d’hiver) l’azimut est de -45° le matin et de +45° le soir ce qui fait une course de 90° dans la journée. On est bien loin de l’été.

Le shéma suivant représente les deux phénomènes :

Comment connaître ces valeurs me direz vous ? eh bien c’est très simple grâce à un diagramme solaire. Ce denier fixe pour chaque latitude la hauteur solaire et l’azimut en fonction de la période de l’année. Ces diagrammes se trouvent très facilement sur internet.

Dans cet exemple correspondant plus ou moins a la latitude de metz ( en fait 49° ) on peut retrouver les valeurs dont nous avons parlé avant. On voit bien la différence d’azimut et de hauteur entre l’hiver et l’été.

II.3 Conséquences pour le terrain

Quelles conséquences pour le terrain me direz vous ?  Eh bien tout dépends de sa taille et de sa forme. Si le terrain assez grand et que vous pouvez placer votre maison a loisir il sera facile de placer votre maison avec une orientation plein sud, sinon il est important de respecter les règle suivante :

• Une orientation le plus au sud possible confère à cette maison écologique des caractéristiques exceptionnelles. Une orientation sud est ou sud ouest n’est pas catastrophique mais il faudra veiller a se proteger du soleil en été le matin et le soir lorsque le soleil est encore bas.
• Une façade sud largement ouverte grâce à une large partie vitrée laisse pénétrer la lumière chargée de bien être et d'énergie gratuite.
• Un débord de toiture et un balcon technique permettent une protection contre les surchauffes durant l'été, conférant à cette maison un confort d'été.

Attention au masques !!

On appelle masque solaire tout objet naturel, construit pouvant faire obstacle au soleil. Ainsi, l'environnement tel qu'il est vu d'un point d'un site constitue un masque potentiel pour ce point dans la mesure où il fait écran à une ou plusieurs positions du soleil dans le ciel. Des arbres peuvent être un masque, mais aussi des maisons ou une colline. Il est donc très important d’observer l’environnement du terrain pour comprendre leur impact sur le soleil. Pour ce faire rien de plus simple rendez vous sur votre terrain a différents moments de la journée et a différentes saisons, et vous vous rendrez vite compte des ombres gênantes.

Voila pourquoi nous avons aussi fait le choix d’attendre pour construire sur notre lotissement. Dans quelques temps les autres maisons seront sortie de terre et nous saurons a quoi nous attendre.