Ecole maternelle & primaire à Biol (38)

Comment faire face au rayonnement solaire ?

Dans le cadre de la construction d’une école maternelle et primaire à Biol, nous avons réalisé une étude d’ombrage des façades Est et Ouest afin de proposer une solution optimale pour la gestion du rayonnement solaire. L’objectif principal est de réduire au maximum les apports solaires en été tout en maintenant un bon niveau d’éclairement naturel et de chaleur en hiver.

Le logiciel ARCHWIZARD a été utilisé et le coefficient de réflexion (émissivité) des lames de brises soleil utilisé dans cette étude est égal à 0,5.

L’étude

Nous avons analysé la réception solaire des façades sans aucune protection afin de comprendre l’impact direct du rayonnement. Les résultats montrent que la façade Est comme la façade Ouest sont exposées à une exposition directe du soleil. Compte tenu des grandes baies vitrées présentes sur ces façades, l’installation de brises-soleil semble indispensable pour limiter les apports thermiques excessifs.

Réception solaire sans brise-soleil

L’analyse de la réception solaire des façades sans brise-soleil a permis de dresser un état des lieux. Les cartographies ci-dessous illustrent la réception directe du rayonnement solaire en fonction des mois et des heures de la journée pour chaque façade :

Façade Est

Façade Ouest

Sur la façade Est, l’exposition au rayonnement solaire direct commence dès le lever du soleil et se poursuit jusqu’en milieu de journée. Ensuite, la façade Ouest prend le relais en captant le rayonnement jusqu’à la fin de la journée.

Étant donné la surface importante des fenêtres et leur nombre, l’ajout de protections solaires s’avère nécessaire pour limiter les apports excessifs.

Réception solaire avec brise-soleil

Après avoir étudié la configuration avec des brises-soleil de type TELLIER AZUR AS300x5, installés de manière verticale, lames couchées.

L’efficacité des brises-soleil a été simulée selon l’inclinaison des lames et leur positionnement, adaptée à la façade.

Détails techniques des brises-soleil :

  • Largeur des lames : 0,300 m
  • Épaisseur des lames : 0,052 m
  • Pas des lames : 0,305 m

Scénario de pilotage des brises-soleil

Pour optimiser l’efficacité des brises-soleil, un scénario de pilotage automatique a été défini en fonction de l’élévation et de la position du soleil (azimut). Le pilotage varie selon les saisons :

Période hivernale (1er octobre – 30 avril) : Inclinaison des lames à 0° pour maximiser les apports solaires.
Période estivale (1er mai – 30 septembre) : Les lames sont pilotées en fonction de la position du soleil, pour assurer un ombrage optimal entre les angles d’azimut définis. En dehors de ces périodes, les lames restent à l’horizontal (0°) pour maximiser la lumière naturelle.

Azimuts et périodes de pilotage :

Façade Est : 45° à 135° (matinée)
Façade Ouest : 225° à 315° (après-midi)

Analyse des résultats

Façade Est :

Le tableau à droite montre le ratio de rayonnement et d’éclairement reçu par rapport à une configuration sans brise-soleil, pour différentes inclinaisons de lames fixes sur toute l’année. Cela permet d’évaluer l’efficacité de chaque inclinaison.

Façade Est : Ratio de rayonnement & d’éclairement

Façade Est : Avec pilotage de lames optimisées

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Rayonnement global 0.60 0.59 0.58 0.55 0.37 0.37 0.35 0.37 0.37 0.58 0.60 0.60
Rayonnement direct 0.52 0.50 0.46 0.39 0.03 0.06 0.05 0.06 0.04 0.47 0.52 0.53
Eclairement global 0.58 0.57 0.56 0.54 0.42 0.43 0.41 0.42 0.42 0.56 0.58 0.58
Eclairement direct 0.50 0.46 0.43 0.6 0.02 0.03 0.04 0.04 0.03 0.42 0.49 0.50

Façade Ouest :

Le tableau à droite présente également le ratio de rayonnement et d’éclairement reçu par rapport à une configuration sans brise-soleil, pour différentes inclinaisons de lames fixes sur l’année, permettant de comparer les performances de chaque inclinaison.

Façade Ouest : Ratio de rayonnement & d’éclairement

Façade Ouest : Avec pilotage de lames optimisées

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Rayonnement global 0.59 0.57 0.54 0.54 0.41 0.42 0.38 0.40 0.41 0.55 0.57 0.56
Rayonnement direct 0.46 0.43 0.33 0.34 0.04 0.04 0.03 0.02 0.02 0.38 0.41 0.35
Eclairement global 0.57 0.56 0.54 0.54 0.46 0.47 0.44 0.46 0.46 0.54 0.55 0.56
Eclairement direct 0.41 0.38 0.29 0.31 0.04 0.04 0.03 0.02 0.02 0.34 0.35 0.33

Résultats obtenus

Cette étude démontre l’efficacité des brise-soleil orientables pour optimiser le confort thermique et lumineux dans l’école de Biol. Grâce à un pilotage adapté aux saisons, les lames permettent de réduire considérablement les apports solaires en été tout en préservant la lumière et la chaleur en hiver. Cette solution offre ainsi un équilibre entre performance énergétique et confort visuel pour les occupants.