Orientation : Direction vers laquelle est orientée la façade principale d'un bâtiment.
Dans l'hémisphère nord, le soleil est au sud à midi solaire
θ = 0° pour captation maximale, cos(θ) = 1
Hauteur solaire varie selon la saison
±15° par rapport au sud acceptable
Urbanisme, végétation, relief
L'orientation sud est optimale pour la captation solaire, avec un angle d'incidence nul et un gain maximal.
• Orientation sud : Maximise la captation solaire
• Angle d'incidence : θ = 0° pour captation maximale
• Déviations : ±15° acceptables
Gain solaire : Énergie solaire captée par une surface vitrée et transférée à l'intérieur.
A (surface), G (irradiance), τ (transmittance), α (absorbance), θ (angle d'incidence)
τ = 0,6-0,8 pour les doubles vitrages haute performance
α = 0,1-0,2 pour les vitrages standards
Façade sud, 10m², G = 800 W/m², τ = 0,7, α = 0,15, θ = 0°
Q = 10 × 800 × 0,7 × 0,15 × 1 = 840 W
Orientation, inclinaison, qualité du vitrage
Le gain solaire est le produit de la surface, de l'irradiance, des propriétés du vitrage et de l'angle d'incidence.
• Formule : Q = A × G × τ × α × cos(θ)
• Transmittance : τ = 0,6-0,8 pour haute performance
• Angle d'incidence : Cosinus de l'angle
Masses thermiques : Matériaux capables d'accumuler et de redistribuer la chaleur.
Béton, pierre, brique, terre cuite
c_p détermine la quantité de chaleur pour élever la température
Masses à l'intérieur, exposées à la lumière directe
Accumulation le jour, restitution la nuit
Épaisseur, surface d'exposition
Les masses thermiques accumulent la chaleur solaire le jour et la redistribuent la nuit, stabilisant la température intérieure.
• Chaleur : Q = m × c × ΔT
• Matériaux : Béton, pierre, brique
• Fonction : Stabilisation thermique
Isolation thermique : Matériaux réduisant les transferts thermiques entre intérieur et extérieur.
Conduction, convection, rayonnement
R = e / λ, où e est l'épaisseur et λ la conductivité
Laine de verre, laine de roche, polystyrène, liège
R > 3,0 m²·K/W pour les murs, R > 4,0 m²·K/W pour les toitures
Points de déperdition localisée
L'isolation thermique réduit les déperditions par conduction, avec des matériaux à faible conductivité thermique.
• Résistance : R = e / λ
• Performances : R > 3,0 m²·K/W pour murs
• Matériaux : Laine de verre, polystyrène, etc.
Ouvertures solaires : Fenêtres et portes-fenêtres optimisées pour la captation solaire.
15-30% de la surface murale selon l'orientation
SHGC (Solar Heat Gain Coefficient) : 0,3-0,7 selon les besoins
Stores, auvents, végétation
Double/triple vitrage, basse émissivité
Sud pour captation, Est/Ouest pour précautions
Les ouvertures solaires sont dimensionnées selon l'orientation, avec des vitrages performants et des protections adaptées.
• Surface vitrée : 15-30% de la surface murale
• SHGC : Facteur solaire 0,3-0,7
• Protections : Stores, auvents, végétation
Ventilation naturelle : Renouvellement de l'air par des forces naturelles.
Effet cheminée, effet vent, température
Air chaud monte, air froid descend
Pression positive côté auvent, négative côté sous le vent
Entrées basses, sorties hautes
Renouvellement 0,5-1 fois/h en été
La ventilation naturelle utilise les forces thermiques et éoliennes pour renouveler l'air sans équipements mécaniques.
• Effet cheminée : ΔP = ρ × g × h × ΔT
• Effet vent : Pression différentielle
• Disposition : Entrées basses, sorties hautes
Distribution spatiale : Agencement des pièces selon les besoins thermiques et lumineux.
Locaux chauffés au sud, locaux secs au nord
Salon, cuisine au sud, cellier au nord
Hauteurs sous plafond optimales
Corridors thermiques pour redistribution
Vestibules, dégagements tampons
La distribution spatiale place les pièces selon leur besoin en lumière et chaleur, optimisant l'efficacité thermique.
• Zones thermiques : Locaux chauffés au sud
• Usages : Salons, cuisines au sud
• Transitions : Vestibules tampons
Protection solaire : Équipements limitant la surchauffe par rayonnement solaire.
Auvents, brise-soleil, pergolas
Stores, volets, rideaux
Arbres, plantes grimpantes
Est et Ouest pour protection
Reduction 50-80% des gains solaires
Les systèmes de protection solaire réduisent les gains solaires excessifs, particulièrement importants en été.
• Fixes : Auvents, brise-soleil
• Mobiles : Stores, volets
• Végétales : Arbres, plantes grimpantes
Intégration : Complémentarité entre architecture passive et systèmes actifs.
Architecture passive réduit les besoins
Masses thermiques avec PAC solaire
Panneaux solaires intégrés à l'architecture
Réduction de la puissance des systèmes actifs
Globalisation de la performance énergétique
L'architecture passive réduit les besoins énergétiques, complémentaire aux systèmes actifs pour une performance globale.
• Complémentarité : Passive réduit les besoins
• Synergies : Masses thermiques avec PAC
• Optimisation : Réduction de la puissance active
Performance énergétique : Consommation annuelle d'énergie par unité de surface.
Chauffage, climatisation, ventilation, eau chaude
Solaires, internes, ventilation
Q = (déperditions - gains) × heures de chauffage
Bâtiment BBC : < 50 kWh/m².an
RT 2012 : < 50 kWh/m².an
Passivhaus, LEED, HQE
La performance énergétique est mesurée en kWh/m².an, avec des objectifs de 50 kWh/m².an pour les bâtiments BBC.
• Formule : BEP = (Q_ch + Q_cl + Q_vent) / S
• BBC : < 50 kWh/m².an
• Certifications : Passivhaus, HQE
