Dispositifs d’ombrage pour le contrôle solaire

Il existe de nombreuses raisons de vouloir installer des dispositifs de contrôle solaire. Dans les climats chauds et ensoleillés, un apport solaire excessif peut entraîner une consommation élevée d’énergie de refroidissement. Dans les climats froids et tempérés, le soleil d’hiver qui pénètre dans les fenêtres orientées au sud peut contribuer positivement au chauffage solaire passif. De plus, dans presque tous les climats, contrôler et diffuser l’éclairage naturel améliorera l’éclairage naturel.

Des dispositifs de protection solaire et d’ombrage bien conçus peuvent réduire considérablement le gain de chaleur et les besoins de refroidissement de pointe du bâtiment et améliorer la qualité de l’éclairage naturel à l’intérieur des bâtiments.

Selon la quantité et l’emplacement de la fenestration; des réductions de la consommation annuelle d’énergie de refroidissement de 5 % à 15 % ont été signalées. Les dispositifs de protection solaire et d’ombrage peuvent également améliorer le confort visuel de l’utilisateur; en contrôlant l’éblouissement et en réduisant les rapports de contraste.

Cela conduit souvent à une satisfaction et une productivité accrues. Les dispositifs d’ombrage offrent la possibilité de différencier une façade de bâtiment d’une autre. Cela peut apporter un intérêt et une échelle humaine à une conception autrement sans distinction.

Dispositifs de contrôle solaire, types et fonctions

dispositifs de contrôle solaire tous saisons

Recommandations pour optimiser l’exposition au soleil, plus sur guidebatimentdurable

L’utilisation de dispositifs de protection solaire et d’ombrage est un aspect important de nombreuses stratégies de conception de bâtiments écoénergétiques.

En particulier, les bâtiments qui utilisent le chauffage solaire passif ou l’éclairage naturel dépendent souvent de dispositifs de protection solaire et d’ombrage bien conçus.

Fonctions des éléments d’ombrage solaire

Pendant les saisons de refroidissement, l’ombrage extérieur des fenêtres est un excellent moyen d’empêcher le gain de chaleur solaire indésirable de pénétrer dans un espace climatisé.

L’ombrage peut être fourni par un aménagement paysager naturel ou par des éléments de construction tels que des auvents, des surplombs et des treillis.

Certains dispositifs d’ombrage peuvent également fonctionner comme des réflecteurs, appelés étagères lumineuses; qui renvoient la lumière naturelle pour éclairer profondément l’intérieur des bâtiments.

La conception de dispositifs d’ombrage efficaces dépendra de l’orientation solaire d’une façade de bâtiment particulière.

Par exemple, de simples surplombs fixes sont très efficaces pour ombrager les fenêtres orientées au sud en été lorsque les angles d’ensoleillement sont élevés.

Cependant, le même dispositif horizontal est inefficace pour empêcher le faible soleil de l’après-midi d’entrer dans les fenêtres orientées vers l’ouest pendant les périodes de pointe de gain de chaleur en été.

Types d’éléments d’ombrage solaire

dispositifs d'ombrage et de contrôle solaire en aluminium

Pare-soleil architectural

Les dispositifs d’ombrage extérieur sont particulièrement efficaces en conjonction avec des façades en verre clair. Cependant, il existe désormais des vitrages hautes performances qui présentent des coefficients d’ombrage (SC) très faibles. Lorsqu’ils sont spécifiés, ces nouveaux produits en verre réduisent le besoin de dispositifs d’ombrage extérieur.

Ainsi, le contrôle solaire et l’ombrage peuvent être assurés par une large gamme d’éléments de construction, notamment:

  • Caractéristiques du paysage telles que des arbres matures ou des haies
  • Éléments extérieurs tels que surplombs ou ailerons verticaux
  • Surfaces réfléchissantes horizontales appelées étagères lumineuses
  • Verre à faible coefficient d’ombrage (SC)
  • Dispositifs de contrôle de l’éblouissement intérieur tels que les stores vénitiens ou les persiennes réglables.

Eléments de contrôle solaire d’ombrage fournis par des éléments de construction, notamment:

  • Un pare-soleil architectural en aluminium
  • Dispositif de contrôle solaire horizontal
  • Ailerons verticaux sur un bâtiment
  • Pare-soleil architectural en aluminium
  • Dispositif de contrôle solaire horizontal
  • Ailettes verticales

Les dispositifs d’ombrage extérieurs fixes tels que les surplombs sont généralement plus pratiques pour les petits bâtiments commerciaux. La longueur optimale d’un surplomb dépend de la taille de la fenêtre et de l’importance relative du chauffage et de la climatisation dans le bâtiment.

En été, les angles solaires maximaux se produisent au solstice du 21 juin; mais les pics de température et d’humidité sont plus susceptibles de se produire en août.

N’oubliez pas qu’un surplomb dimensionné pour ombrager complètement une fenêtre orientée au sud en août ombragera également la fenêtre en avril; lorsqu’un peu de chaleur solaire peut être souhaitable.

Conception des dispositifs d’ombrage et de contrôle solaire

Pour bien concevoir des dispositifs d’ombrage, il est nécessaire de comprendre la position du soleil dans le ciel pendant la saison de refroidissement. La position du soleil est exprimée en termes d’angles d’altitude et d’azimut.

L’angle d’altitude est l’angle du soleil au-dessus de l’horizon, atteignant son maximum un jour donné à midi solaire.

L’angle d’azimut, également connu sous le nom d’angle de relèvement, est l’angle de projection du soleil sur le plan du sol par rapport au sud.

Une source d’informations facilement accessible sur les angles du soleil et les diagrammes de trajectoire solaire est par ici.

Les dispositifs d’ombrage peuvent avoir un impact considérable sur l’apparence du bâtiment. Cet impact peut être pour le meilleur ou pour le pire. Plus les dispositifs d’ombrage sont considérés tôt dans le processus de conception; plus ils sont susceptibles d’être attrayants et bien intégrés dans l’architecture globale d’un projet.

Concevoir Des Systèmes D’ombrage

Étant donné la grande variété de bâtiments et la gamme de climats dans lesquels ils peuvent être trouvés; il est difficile de faire des généralisations générales sur la conception des dispositifs d’ombrage.

Cependant, les recommandations de conception suivantes s’appliquent généralement:

Utilisez des surplombs fixes sur le verre orienté au sud pour contrôler le rayonnement solaire direct. Le rayonnement indirect (diffus) doit être contrôlé par d’autres mesures, telles que le vitrage à faible émissivité.

Dans la mesure du possible, limitez la quantité de verre est et ouest car il est plus difficile à ombrager que le verre sud. Envisagez l’utilisation de l’aménagement paysager pour ombrager les expositions est et ouest.

Ne vous inquiétez pas de l’ombrage du verre faisant face au nord sous les latitudes continentales des États-Unis; car il reçoit très peu de gain solaire direct. Sous les tropiques, ne tenez pas compte de cette règle empirique puisque le côté nord d’un bâtiment recevra un apport solaire plus direct.

De plus, sous les tropiques, envisagez d’ombrager le toit même s’il n’y a pas de puits de lumière; car le toit est une source majeure d’apport solaire transmis dans le bâtiment.

N’oubliez pas que l’ombrage affecte la lumière du jour; considérer les deux simultanément. Par exemple, une étagère lumineuse fait rebondir la lumière naturelle profondément dans une pièce à travers les hautes fenêtres tout en ombrageant les fenêtres inférieures.

Ne vous attendez pas à ce que les dispositifs d’ombrage intérieurs; tels que les stores vénitiens ou les persiennes verticales réduisent les charges de refroidissement puisque l’apport solaire a déjà été admis dans l’espace de travail. Cependant, ces dispositifs intérieurs offrent un contrôle de l’éblouissement et peuvent contribuer à l’acuité visuelle et au confort visuel sur le lieu de travail.

Étudiez les angles du soleil

les angles du soleil et les diagrammes de trajectoire solaire

Une compréhension des angles du soleil est essentielle pour divers aspects de la conception. Notamment la détermination de l’orientation de base du bâtiment, la sélection des dispositifs d’ombrage et la mise en place de panneaux photovoltaïques intégrés au bâtiment (BIPV) ou de capteurs solaires.

Considérez attentivement la durabilité des dispositifs d’ombrage

Au fil du temps, les dispositifs d’ombrage fonctionnels peuvent nécessiter une quantité considérable d’entretien et de réparation.

Lorsque vous vous fiez aux éléments du paysage pour l’ombrage, veillez à prendre en compte le coût de l’entretien du paysage et de l’entretien du coût du cycle de vie.

Les stratégies d’ombrage qui fonctionnent bien à une latitude donnée peuvent être totalement inappropriées pour d’autres sites à différentes latitudes. Soyez prudent lorsque vous appliquez des idées d’ombrage d’un projet à un autre.

Matériaux Et Méthodes De Construction

Ces dernières années, il y a eu une augmentation spectaculaire de la variété des dispositifs d’ombrage et des vitrages disponibles pour une utilisation dans les bâtiments. Une large gamme de produits d’ombrage réglables est disponible dans le commerce; des auvents en toile aux écrans solaires, en passant par les stores à enroulement, les volets et les persiennes verticales.

Bien qu’ils fonctionnent souvent bien, leur aspect pratique est limité par la nécessité d’une manipulation manuelle ou mécanique. Les problèmes de durabilité et d’entretien sont également une préoccupation.

Exiger que les professionnels spécifient entièrement tout le verre. Ils doivent être prêts à spécifier la valeur U du verre, SC et Tvis et la valeur U nette de la fenêtre pour tous les systèmes de fenestration. Le coefficient d’ombrage (SC) d’un vitrage indique la quantité de gain de chaleur solaire admise dans un bâtiment par rapport à un verre de référence à simple vitrage.

Ainsi, un coefficient d’ombrage plus faible signifie moins de gain de chaleur solaire. La transmittance visible (Tvis) d’un vitrage indique le pourcentage de lumière disponible dans la partie visible du spectre admis dans un bâtiment.

Lors de la conception de dispositifs d’ombrage, évaluez soigneusement toutes les opérations et la maintenance (O&M) et les implications en matière de sécurité.

À certains endroits, des dangers tels que des oiseaux nicheurs ou des tremblements de terre peuvent réduire la viabilité de l’intégration de dispositifs d’ombrage extérieurs dans la conception.

La nécessité d’entretenir et de nettoyer les dispositifs d’ombrage, en particulier ceux qui fonctionnent, doit être prise en compte dans toute analyse des coûts du cycle de vie de leur utilisation.

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