Dimensionnement des futurs brises soleil coulissants

Comme j’en ai parlé dans un article précédent, nous avons eu plusieurs journées inconfortables dues à une efficacité que partielle de nos brises soleil. En effet nos avancées de toit devant les fenêtres au Sud ont été calculée à juste titre pour limiter le soleil en été et le maximiser en hiver. Le 21 juin, quand le soleil est à son plus haut, ces structures sont 100% efficaces et aucun rayon ne pénètre dans la maison. Par contre plus on s’éloigne de cette date plus leur efficacité devient partielle. En aout et septembre on a eu plusieurs jours de surchauffe difficilement contrôlable. Aprés mure réflexion , l’option que j’ai choisie est de rajouter des brises-soleil coulissant devant les principales fenêtres au sud.

Comme j’aime les défis et que je bricole pas mal de choses, j’ai décidé de les fabriquer moi-même. La première étape a été de vérifier la place disponible sur le mur pour être certain de pouvoir les ouvrir au maximum en plein hiver. J’ai a peu prés déterminé le design, un peu comme la photo ci-contre, avec les lattes de bois horizontales inclinées ver l’avant pour éviter l’eau stagnante et un cadre en bois ou en métal. On doit discuter des couleurs et du fait de laisser le bois vieillir naturellement ou de le teindre… détails.

J’en suis actuellement à calculer la taille et l’espacement des lattes pour couper efficacement le soleil québécois. J’ai pensé que mon expérience dans cet exercice pourrait inspirer certains et au moins faire comprendre à d’autre les base permettant de calculer les ombrages et l’ensoleillement. Ce même genre d’exercice peut aussi servir à dimensionner et positionner une installation photovoltaïque par exemple.

J’ai commencé par me poser la question de la période pendant laquelle je voulais couper 100% du soleil. Avec mon expérience de cette année il était clair que aout et septembre devaient être couverts entièrement. En couvrant du 21 juin au 30 septembre on couvre de principe du 21 juin au 10 mars environ. Disons qu’après le 30 septembre, il ne reste que peu de jours chaud. Si on couvre 100% au 30 septembre, la découverture se fera progressivement et même si quelques rayons de soleil sont capables de rentrer un jour très chaud d’octobre, cela ne suffira pas faire devenir la maison inconfortable. Je ne veux pas non plus être trop exigent sur l’ombrage pour ne pas trop couper la visibilité vers l’extérieur.

Pour la suite j’ai utilisé 2 diagrammes que j’ai ensuite superposé. Le premier est un “diagramme solaire” établi pour une localisation donnée (ici Montréal).

Ce graphique représente l’orientation des rayons du soleil selon l’heure de la journée. En abscisse on a la provenance des rayons solaires  Sud(180°)-Est(90°) -Ouest(270°) (nommé “Azimuth”) et en ordonnée on a la hauteur du soleil exprimée avec l’angle que les rayons font avec l’horizon (nommé “élévation”). La courbe en Jaune représente le jours qui m’intéresse (30 septembre) avec les heures de notées (6h en bas à gauche, midi en haut au milieu et 17h en bas à droite). Les autres courbes représente la course du soleil à d’autres dates (21 déc (solstice d’hiver), 21 janvier et 21 nov sont les mêmes, la courbe la plus haute est le 21 juin).

Le deuxième diagramme est appelé “indicateur d’occultation”. Il permet d’obtenir un profil d’ombre donné par un écran horizontal (lignes rouges)(comme un débord de toit ou une persienne) et par un écran vertical (lignes grises). En superposant ces courbes sur le diagramme solaire précédent, on peut savoir les rayon du soleil qui passent ou pas selon le type de brise-soleil.

Sur la figure 3, j’ai coloré en orange les rayons solaires que je souhaite pouvoir éviter avec mes brises soleil coulissants, c’est a dire ceux du 10 mars au 30 septembre.

Sur la figure 4 j’ai superposé l’indicateur d’occultation sur le diagramme solaire. L’indicateur d’occultation est centré sur l’azimuth 200° et non plein sud (180°) car notre maison est orientée 20° à l’ouest du sud. On remarque que le meilleur compromis pour couper les rayons jusqu’au 30 septembre est de couper les rayons jusqu’a 40° d’inclinaison. Autrement dit c’est la courbe rouge 40° qui me semble donner un bon ombrage. J’ai coloré en vert la zone correspondant aux rayons non coupés par un tel brise soleil (zone entre la ligne rouge 40° et la ligne orange (course du soleil au 30 septembre).

Il reste maintenant à concevoir un brise soleil dont les lattes sont espacées et dimensionnées de telle sorte qu’il coupe les rayons de 40° ou plus. Ci-dessous une partie de ma réflexion, a coup de quelques sinus et cosinus. J’ai décidé de prendre des planches de 10cm de large et de 2cm d’épaisseur inclinée à 30°. On trouve un espacement de 12cm environ.

Pour en avoir le coeur net, j’ai modélisé mon brise soleil avec SketchUp. Ce logiciel Google gratuit permet d’assigner une localisation sur le globe et d’ajouter le soleil et ses ombrages. On peut ensuite jouer avec le jour de l’année et l’heure de la journée pour simuler la course du soleil n’importe quand dans l’année.

Reste maintenant à le fabriquer. Je ne manquerai pas de vous montrer le résultat final ainsi qu’un comparatif des températures maximales atteintes dans la pièce principale entre l’été dernier et l’été qui vient.

Ma principale source d’informations pour ces calculs à été un site belge francophone www.energieplus-lesite.be.