ORIENTATION IMPACT Théorie

ORIENTATION
IMPACT
Théorie
L’orientation d’un bâtiment est sa position par rapport aux points cardinaux. L'orientation est généralement choisie en
fonction de contraintes urbanistiques, de la vue, des accès, … Mais l’ensoleillement, la prédominance des vents et
les ombres portées par l’environnement, devraient aussi intervenir dans ce choix. Au sein du bâtiment, le choix de
l’orientation des différents locaux devrait tenir compte de leur comportement thermique.
Principes
Selon son orientation, les apports solaires à travers une surface vitrée verticale sont
plus ou moins importants, et ont une intensité différente au fil des saisons.
Ainsi, comme le montre la figure ci-contre:
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Irradiation solaire cumulée par mois en
Belgique selon l’année type 36 (définie par
l’Institut Royal météorologique), pour des
surfaces horizontales ou verticales Nord,
Sud, Est et Ouest.
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Une fenêtre orientée à l’Est ou à l’Ouest reçoit très peu de rayonnement
solaire en hiver, un peu plus en mi-saison, et un maximum en été;
Une fenêtre orientée au Sud reçoit globalement plus de rayonnement solaire qu’une fenêtre orientée à l’Est ou à l’Ouest, mais répartis autrement:
au Sud on aura un maximum en automne. L’ensoleillement hivernal est
plus important que pour les autres orientations. La nébulosité plus importante fait qu’on ne trouve pas, au printemps, un maximum équivalent à
l’automne. En été, la hauteur du soleil réduit la densité de rayonnement
atteignant une surface verticale;
Une fenêtre orientée nord reçoit peu de rayonnement solaire. Le maximum
d’intensité est atteint en été, tôt le matin et en fin de journée;
La fenêtre dans un plan horizontal reçoit un maximum d’énergie en été. Au
total, c’est celle cumulant le plus d’irradiation sur l’année.
Une surface vitrée Sud est intéressante pour des locaux n’ayant pas trop d’apports
internes, qui ont besoin de chaleur en hiver et éventuellement en mi-saison. En été,
les apports solaires se produisent lorsque le soleil est haut. Il est facile, dans ce cas,
de s’en protéger par des auvents fixes.
Néanmoins, pour les locaux tertiaires, généralement à fort gains internes, une orientation Nord sera généralement mieux appropriée.
Des ouvertures Est et Ouest pourraient mieux convenir que celles au Sud pour des
locaux ayant des apports internes importants et peu de besoin de chauffage, même
en hiver. En effet, leur apport solaire hivernal est inférieur à celui de la façade sud. Par
contre, en été, une protection solaire sera indispensable. A cause du soleil bas sur
l’horizon, les auvents ne seront pas efficaces. La protection solaire sera un store extérieur mobile ou un vitrage sélectif.
Concrètement, quelles mesures URE?
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Choisir les surfaces de vitrage de façon indépendante sur chacune des
façades, en fonction de l’usage des locaux, du type de protection solaire
choisie et de l’ombrage naturel qu’offre l’environnement;
Placer les locaux à faible gains internes au Sud et ceux à forts gains au
Nord;
Utiliser éventuellement une simulation informatique pour évaluer les avantages et inconvénients de telle ou telle orientation.
Vienne, Stadtbibliotek (arch:E.Mayer): des
proportions vitrées variables sur les différentes façades
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ORIENTATION
IMPACT
Chiffres
Impact sur la consommation
En règle générale, dans le tertiaire, il faut chercher les orientations qui minimisent les gains
solaires. En effet, la demande de
chaleur est faible et concentrée
sur l’hiver, période durant laquelle les gains solaires sont peu
importants. Dès la mi-saison, les
locaux doivent être climatisés ou
refroidis passivement. Les gains
solaires sont alors défavorables.
Les figures ci-contre montrent
que la consommation de chauffage d’un bureau varie de 40 à
60% entre le nord et le sud. La
consommation de froid d’une
salle de réunion peut, elle, passer du simple au double.
Bureau sous toiture
Demande de chaud
Salle de réunion
Demande de froid
Consommation de chauffage d’un bureau sous toiture en kWh/m²/an avec 40% de vitrage et de faibles
gains internes. Impact de l’orientation pour diffé-
Consommation de froid d’une salle de réunion en
kWh/m²/an avec 70% de vitrage et des gains internes moyens. Impact de l’orientation pour différents
modes d’ombrage.
Impact sur le confort thermique
La variation journalière des températures intérieures est différente selon l’orientation. La figure ci-contre montre l’évolution
de la température intérieure
(moyenne pour un mois de juillet) selon l’orientation d’un bureau.
La différence est sensible entre
l’Est et l’Ouest: à l’Est, le soleil
du matin provoque une montée
en température dès le matin,
créant un état de surchauffe qui
se maintient toute la journée. A
l’Ouest, le rayonnement solaire
n’arrive qu’en fin d’après-midi,
provoquant une surchauffe non
problématique, car elle a lieu en
l’absence des occupants.
Le sud est une situation intermédiaire entre l’Est et l’Ouest, tandis que le Nord, peu soumis au
rayonnement solaire, est de loin
l’orientation la plus confortable.
Impact de l’orientation sur la température intérieure d’un bureau isolé, inerte, avec 100% de vitrage clair.
Une ventilation intensive est organisée de nuit. Pour chaque heure, la valeur indiquée est la moyenne des
températures évaluées, par simulation, chaque jour d’un mois de juillet moyen.
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