Limiter les apports solaires


Les vitrages

  

Source : bioshanti.

Source : Mutsaart (Delhaize).

Dans les commerces “non-food”, un apport solaire au travers des vitrages constitue vite un inconfort thermique sachant qu’en général les apports internes tel que l’éclairage, les caisses, les occupants, … sont importants.
Dans les commerces où le froid alimentaire prend une place prépondérante, le problème se complexifie dans le sens où les apports solaires au travers d’un vitrage est une source :

  • d’inconfort thermique pour la clientèle et le personnel dans les zones où les apports internes sont importants ;
  • d’augmentation des besoins en froid des meubles frigorifiques qu’ils soient ouverts, fermés ou mixtes.

L’idée que l’on pourrait bénéficier des apports solaires pour améliorer le confort thermique des clients à proximité des meubles frigorifiques est un non-sens. En effet, le rayonnement solaire constitue alors un apport direct pour les meubles frigorifiques et augmente nécessairement les consommations énergétiques de la production de froid.

Dans les commerces avec apports internes élevés, il faut limiter les surfaces vitrées comme les vitrines situées au Sud et surtout à l’Ouest.

Prendre la lumière naturelle au Nord (dans la limite des possibilités urbanistiques) est une solution intéressante vu que la prise de lumière se réalise uniquement sur le rayonnement diffus. Par exemple, la prise de lumière en toiture côté Nord sous forme de “shede”.

“Shedes” orientation nord

  

Source : Greenwich (“Sainsbury”) et Mutsaart (Delhaize).

Pour les commerces, cela représente les avantages et les inconvénients suivants:

(+)
  • un plus au niveau du confort visuel ;
  • un éclairage naturel à l’aide du rayonnement diffus restant relativement constant tout au long de l’année ;
  • ces ouvertures peuvent permettre de réduire les consommations énergétiques des installations d’éclairage artificiel moyennant un “dimming” des installations.

(+ ou -)

  • une contrainte architecturale limitée ;
  • des déperditions en chauffage plus importantes. Néanmoins, en considérant une isolation de toiture renforcée et un vitrage de bonne qualité, les déperditions peuvent être réduite au maximum.

Apports solaires directs limités (côté sud), apports de lumière naturelle diffuse favorisé (“shede” de toiture). Un vitrage est un élément de l’enveloppe dont le bilan thermique est particulier.

Ainsi, durant la saison de chauffe :

  • Il perd constamment de la chaleur par transmission vers l’extérieur plus froid.
  • Il gagne de la chaleur, pendant les heures d’ensoleillement, par le rayonnement solaire qui le traverse.

Dans les commerces “non food”

Le bilan sur la saison de chauffe est toujours négatif : plus la surface vitrée est importante, et plus la consommation de chauffage est élevée en hiver. Et ceci, quelle que soit l’orientation. La demande de chaleur du magasin est faible, car il est rapidement “saturé” de chaleur par les charges internes (éclairage, caisse, occupation, …). Et lorsque le rayonnement solaire se produit, il ne contribue pas à diminuer la puissance de chauffage qui est nulle à ce moment, mais apporte un état de surchauffe. De plus, si l’on regarde le bilan annuel, l’augmentation de la surface vitrée ne peut que générer un supplément de consommation en été. Toute augmentation de la surface vitrée entraîne donc une augmentation de la consommation globale du bâtiment.

On en conclut que si le magasin a des apports internes importants, il est raisonnable de se fermer au Sud et à l’Ouest pour s’ouvrir au Nord. On ne garde alors de la composante solaire que la fonction d’éclairage naturel des espaces. A fortiori, si la structure est de faible inertie thermique.

Dans les commerces “food”

Le problème est le même. La fausse idée que les apports internes sont peu importants est tenace. En effet, le fait de multiplier les comptoirs ou meubles frigorifiques ouverts tend à réduire l’impression de chaleur permanente que l’on pourrait rencontrer dans des magasins de mode par exemple. En réalité, les apports sont bien là mais les meubles frigorifiques ouverts jouent le rôle d’énorme climatiseur; la consommation énergétique se reportant sur l’installation de production de froid.

L’idéal est nécessairement axé sur la devise d’Énergie+ :

“L’économie énergétique réside dans l’énergie que l’on ne consomme pas !”

En d’autres termes, pour consommer moins dans les commerces, il est nécessaire de :

  • fermer les meubles frigorifiques ouverts (d’accord, c’est pas très porteur comme message mais …) ;
  • réduire les apports internes (éclairage performant par exemple);
  • limiter les apports solaires directs.


Pour fixer un ordre de grandeur, voici un extrait de la réglementation thermique française RT 2000 relative à la protection contre l’ensoleillement des bâtiments climatisés autres que les habitations.

Le principe de cette réglementation est de compenser des surfaces de vitrage trop importantes par une protection solaire plus sévère et vice-versa.

Ainsi,

(S Sbaies vert x FSbaies vert x Fma) / (S Sfaçades)
+ 2 x (S Sbaies hor x FSbaies hor) / S Stoit

doit être inférieur à 0,35 (pour le Nord de la France).

où,

  • Sbaies vert et Sbaies hor = surface des baies verticales dans toutes les orientations à l’exception du nord et surface des baies horizontales.
  • FSbaies vert et FSbaies hor= facteur solaire des baies verticales et horizontales.
  • ma = coefficient de masque architectural (= 1 si pas de masque (valeur par défaut), = 0,75 si débord de toit ou auvent orienté du SE au SO de plus de 0,25 x hauteur baie, = 0,7 si auvent orienté du SE au SO de plus de 0,5 x hauteur de baie).
  • façades et Stoit = surface des façades dans toutes les orientations à l’exception du nord et surface de toiture.

Concevoir

Choix des vitrages.

Les protections solaires

On a vu dans la réglementation française, ci-dessus, que les apports solaires dépendent évidemment de la surface du vitrage, mais aussi du facteur de la baie, c’est-à-dire du pourcentage d’énergie solaire qui traverse le vitrage par rapport à l’énergie incidente.

Il existe divers moyens de protéger la baie, par des stores enroulables (principalement extérieurs), par des brise-soleil, par des vitrages réfléchissants, …

Photo protections solaires - 01.   Photo protections solaires - 02.   Photo protections solaires - 03.

Brise-soleil, stores enroulables, vitrages réfléchissants (source Delhaize).

Les protections solaires les plus performantes permettent de diminuer de près de 90 % les apports de chaleur au travers des vitrages. Toute la difficulté du choix consistera à concilier la protection contre les surchauffes et un apport en éclairage naturel suffisant, quelle que soit la saison.

Concevoir

Placer des protections solaires.