par TH1 Villien

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Définition

Cet indicateur mesure, à une date et une heure donnée, quelles zones d'une façade sont dans l'ombre ou exposées au soleil. Il a pour but de pouvoir imposer qu'à une date fixée en amont, aucun bâti et aucun végétal ne porte ombre sur une autre façade.

Cet indicateur vérifiable par divers moyens peut avoir une portée juridique.

Unité

Sans unité. Indicateur binaire (ombre ou pas)

Méthode de calcul 

Le calcul s'intéresse aux plans du bâti.

Un calcul RD est lancé pour la date et heure spécifique pour en déduire les zones à l'ombre et au soleil. Ce calcul ne prend pas en compte de bases de données météo.

Données d’entrée

  • Modèle 3D contenant les éléments bâtis et la végétation
  • Date et heure à prendre en compte

Seuil et/ou références 

Il n'existe que 2 seuils, le résultat étant binaire : dans l'ombre, ou exposé au soleil. Il convient néanmoins de choisir judicieusement la date et l'heure à laquelle sont effectués les tests. La situation la plus exigeante est fixée le 21 décembre à midi. Selon l'exigence de la demande, il conviendra d'ajuster cette date (selon le contexte, l'utilisateur, la demande ...)

Résultats

Le résultat est binaire : surfaces dans l'ombre ou exposées au soleil.

Nous présentons cet indicateur sur l’ensemble des plans des bâtiments, ce qui permet de montrer sur une seule image en fausses couleurs, les zones situées dans l'ombre (en bleu) et celles exposées au soleil (en jaune).

Nous intégrons le végétal selon les caractéristiques des essences pour la prise en compte de la présence de feuillage ou non selon les saisons.

Cet indicateur permet notamment de régler la hauteur des éléments (bâti et végétal) et leur distance les uns par rapport aux autres pour un ensoleillement optimal.

Les images ci-dessous illustrent les résultats et leurs présentations le 21 décembre à 12 heures sur un des projets tests (cf. projets test TH1 Villien, site de Osny).

Validation : Logique de l’indicateur

Besoin

Nous sommes aujourd'hui confrontés à une quête de plus en plus intense de confort. Ceci engendre une gestion énergétique de plus en plus exigeante. L'architecture s'est adaptée à cette quête de confort en développant des matériaux de plus en plus performants pour notamment limiter les déperditions thermiques.

Mais, si bien entendu, il faut accueillir positivement ces avancées techniques permettant de limiter le gaspillage de l'énergie, il faut avant tout favoriser au maximum les apports solaires directs en période de chauffe.

Ce rayonnement solaire directement dirigé sur l’enveloppe du bâtiment permet un apport renouvelable d'énergie. Seuls les effets de masques peuvent empêcher cet apport gratuit d'énergie.

Il n'existe actuellement pas d'outil adapté à l’échelle urbaine qui permet de maximaliser ces apports solaires. Par exemple comment analyser rapidement un plan masse pour savoir si il est judicieusement conçu pour éviter les masques solaires de bâtiments sur d'autres ? Cette question est primordiale, tant du point de vu du concepteur urbain que pour ceux valident le projet urbain.

La question du végétal et particulièrement les arbres sont aujourd'hui très souvent ignorés par ce type d’analyse. Les effets de masques solaires sont pourtant considérables pour certaines espèces d’arbres, notamment au printemps ou en été lorsque les feuillages sont les plus denses.

Réponse au besoin

Le « prospect solaire » est énoncé ainsi : "aucun bâtiment ne doit porter ombre sur un autre à telle heure et telle date".

La visualisation de l'indicateur est immédiate : elle est constituée par une représentation à deux couleurs : une pour les surfaces ne subissant aucune ombre, une autre pour les surfaces dans l'ombre. Nous entendons par « surfaces » les plans verticaux, horizontaux ou en pente des enveloppes du bâti.

Les végétaux modélisés en 3D sont intégrés dans les calculs. Trop souvent ignorés jusqu’à maintenant, ils permettent aux urbanistes et aux paysagistes de ne pas négliger leur impact sur les étages inférieurs du bâti notamment.

La date est paramétrable pour ajuster les besoins. Le respect le plus exigeant de la règle étant qu'aucun bâtiment ne doit porter ombre sur un autre le 21 décembre à midi. Si cela est justifiable dans un tissu très peu dense, cela ne l'est pas forcément lorsque la densité s’élève. Une exigence au 21 septembre, au 21juin... pourra ainsi être préconisée selon les contextes et les densités urbaines.

Le prospect solaire aide ainsi le concepteur à définir rapidement l'emplacement des volumes bâtis et leur hauteur pour éviter de porter ombre sur les autres bâtiments. Il permet ainsi par exemple de fixer des limites d'alignement en fonction de l’ensoleillement.

Disponibilité / rapidité

L'indicateur Prospect solaire s'applique à toutes les phases de conception du projet urbain.

Il sera notamment fondamental en amont de la conception urbaine, à l'esquisse d'un plan de masse par exemple. Une simple modélisation du projet en 3D permettra au concepteur de s'assurer que les bases sur lesquelles il s'appuie sont solides du point de vue énergétique et du confort thermique d’été.

Il est également très utile en aval, au moment de la validation des Permis de Construire en fonction d'un Cahier des Charges prescriptif. La gouvernance urbaine peut s'emparer du sujet et imposer un « prospect solaire » dans les règlements urbains, en modulant le respect à une date donnée plus ou moins exigeante. L'indicateur « prospect solaire » permet de contrôler le respect de la règle sur la base d'un modèle 3D, d’une maquette numérique urbaine, en seulement quelques minutes de calcul.

Cet indicateur est rapide à calculer (5 minutes pour chaque cas ci-dessus par exemple), il peut donc être utilisé pour la conception en phase amont.

Validation : Fiabilité

Le prototype implémenté de prospect solaire repose sur la méthode RD (cf. partie de De Luminae sur les indicateurs) et celle-ci a été validée. Le lecteur pourra trouver dans la partie de validation de cette méthode les explications et tests correspondants. D'autre part, dans la validation de SunExposition, deux projets complexes ont été utilisés pour la validation de ce prototype. En fait prospect solaire peut être vu comme une spécialisation d'un indicateur plus général appelé SunExposition.

Ambiances lumineuses en lumière de jour