Etude des masques solaires

Il s’agit ici de présenter la méthodologie appliquée à une étude réelle accompagnant une plainte au permis de construire. La construction nouvelle pénalise fortement l’accès au soleil du plaignant. La démonstration ci-dessous permet d’évaluer le préjudice qualitativement et quantitavement.

Présentation

Localisation de l’habitation

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Situation.

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Implantation

Positionnement des habitations :

La maison de la parcelle 322 vient s’implanter en fond de parcelle.

Projetimage003
Maison étudeimage004

Documents mis à disposition

L’étude a été réalisée sur la base des documents graphiques fournis : dossier de permis de construire, plans de sa propre maison.

Les données cadastrales sont issues du site http://www.cadastre.gouv.fr

Protocole.

L’impact de la maison projetée est évalué sur le critère des ombres projetées dans la zone utile du jardin de la maison. Le calcul se fait aux solstices et équinoxes (21 mars, 21 juin, 21 septembre, 21 décembre) sur une plage horaire allant de 8h00 à 16h00 (18h00 pour la période de juin).

Pour chaque heure, est calculée la surface des ombres projetées par la maison en projet, dans le jardin. Cette surface est comparée à la situation initiale, avant-projet.

Nota, le calcul est réalisé d’après la géométrie du projet de la maison. Une haie ou un mur séparatif de hauteur significative viendrait encore pénaliser les résultats.

Le calcul de l’ensoleillement.

Le calcul des données solaires et particulièrement des ombres portées se fait à partir de la géométrie des volumes impliqués. Pour le cas présent, la modélisation des masses bâties est réalisée à partir des plans de permis de construire pour l’une et l’autre des habitations.

Les volumes sont très exactement modélisés, seules les ouvertures et les détails de modénatures ont été considérés comme négligeables. Les espaces intérieurs pourraient être modélisés pour évaluer le préjudice économique en termes d’apports caloriques et l’incidence en Lumen du flux lumineux, ce dernier conditionnant l’utilisation de la lumière dans les pièces concernées.

L’ensoleillement est un phénomène banal mais difficile à prédire de façon intuitive et donc plus encore à quantifier. Aujourd’hui les outils 3D permettent des approches très détaillées. L’important ici est de pouvoir assimiler l’ombre à une surface. Cette surface se calcule, ce qui alimente les analyses à réaliser.

L’analyse solaire doit se faire non pas en instantanés, comme l’est le phénomène solaire, mais en cumulés. Il faut observer le comportement solaire sur une durée pour en comprendre les caractéristiques.

On choisit 4 moments dans l’année, les solstices et les équinoxes, périodes pendant lesquelles les trajectoires sont les plus hautes, les plus basses et les plus médianes. Sous nos latitudes, le comportement en mars est quasiment le même que celui en septembre.

Les analyses quantitatives pour les flux sont réalisées avec l’outil canadien DaySim. DaySim est un logiciel d’analyse de la lumière du jour qui calcule la disponibilité de lumière du jour par an dans des immeubles arbitraires ainsi que la dépense d’énergie électrique de commandes d’éclairage automatisées (détecteurs d’occupation, cellules photoélectriques) par rapport à des interrupteurs classiques M/A. DaySim peut calculer, entre autres paramètres de performance, l’autonomie d’éclairage naturel et l’indice d’éclairage naturel très utile.

DaySim combine le logiciel de tracé de rayons incidents Radiance, développé par Greg Ward au Lawrence Berkeley National Laboratory, avec une méthode utilisant les coefficients d’éclairage diurne. Le modèle de ciel sous-jacent pour calculer les profils d’éclairement annuel est le modèle de ciel en tous temps de Perez. Un modèle stochastique de Skartveit et Olseth a été adapté pour calculer le développement par échelon à court terme de l’éclairement intérieur en fonction de la moyenne horaire des valeurs de rayonnement direct et diffus. Les profils d’éclairement annuel sont associés aux données concernant l’occupation de l’utilisateur afin de prévoir l’utilisation annuelle de l’éclairage électrique dans une zone d’immeubles suivant la stratégie de commande de la lumière et des stores. Le modèle sous-jacent de commande manuelle d’éclairage Lightswitch est basé sur un contrôle du comportement d’occupation dans diverses études sur le terrain.

Donnée géographiques :

Les données géographiques sont vérifiées sur le site de l’IGN ; Geoportail : http://www.geoportail.fr

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Course solaire annuelle :

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Projections cumulées

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Cette première évaluation en fausses couleurs donne l’impact cumulé des projections d’ombres des deux maisons. On voit déjà que le jardin bénéficie que de peu d’ensoleillement direct.

Projections solstice / équinoxe, 3 horaires significatifs.

21 mars 10h00

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21 mars 14h00

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21 mars 16h00

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21 juin 10h00

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21 juin 14h00

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21 juin 16h00

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21 septembre 10h00

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21 septembre 14h00

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21 septembre 16h00

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21 décembre 10h00

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21 décembre 14h00

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21 décembre 16h00

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Analyse détaillée

Visualisation volumique des ombres

21 mars, 21 septembre

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21 juin

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21 décembre

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Dans ces vues, les ombres sont figurées en surfaces et en volume. La surface permet de connaitre l’impact au sol, le volume traduit l’impact visuel.

Visualisation des surfaces ombrées

21 mars – 21 septembre

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21 juin

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21 décembre

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Exploitation numérique

Pour chaque période est relevée la surface ombrée dans le jardin due à la nouvelle construction. Cette surface varie avec le temps et la saison. Le cumul des surfaces donne la valeur du préjudice.

21 mars – 21 septembre

surface totale 8h00 9h00 10h00 11h00 12h00 13h00 14h00 15h00 16h00 total ombré
200 0 0 0 0 5 22 48 91 164 164
pourcentage 0 0 0 0 2 11 24 46 82 82
moyenne journée 18
moyenne après-midi 33

21 juin

surface totale 8h00 9h00 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h Total
200 0 0 0 0 1 12 24 37 61 86 89 111
% 0 0 0 0 1 6 12 18 30 43 44 55
moyenne journée 8
moyenne après-midi 14
moyenne journée ->18 14
Moyenne après-midi ->18 22

21 décembre

surface totale 8h00 9h00 10h00 11h00 12h00 13h00 14h00 15h00 16h00 total ombré
200 0 0 0 29 69 125 154 168 168
pourcentage 0 0 0 14 35 62 77 84 84
moyenne journée 34
moyenne après-midi 54

Moyenne annuelle

moyenne année mars juin->18h sept déc. année
journée 18 14 18 34 21
après-midi 33 22 33 54 36


Interprétation des résultats

En toute saison, dès midi, la nouvelle construction vient porter ombre sur la partie utile du jardin et ce, sur pratiquement toute la surface en fin de journée sur plus de la moitié de l’année. La faible profondeur de la parcelle et le masque créé par le mur de la construction projetée viennent renforcer l’impression de présence.

Si l’on raisonne sur une journée en cumulé, la perte globale est d’environ 21%. Mais, le préjudice ne doit pas se mesurer sur une journée complète, mais sur une demi-journée, à partir du moment où le jardin est ensoleillé et où il le serait moins.

Dans ce cas, la perte cumulée à l’année est d’environ 36 %, mais la répartition, dépendant de la position du soleil n’est pas équivalente : on trouvera 33 % au printemps et en automne et 54 % durant l’hiver. Si l’on considère l’ombre portée par la maison durant la matinée, on arrive au constat que le jardin est pratiquement ombré toute l’année, toute la journée.

Cumul Mars

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Cumul juin

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Cumul Septembre

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Cumul Décembre

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Il est à noter que la tâche d’ombre se déploie au centre du jardin, peu sur les marges, le fond de la parcelle est plongé à près de 90% du temps dans l’ombre.

Le préjudice est donc réel, l’implantation de la maison en projet, sur l’axe Est/Ouest, en fond de parcelle, sur une hauteur et une longueur importante, (10,74 m par 4,50 au faitage), constitue un masque visuel imposant et de fait, une masse portant fortement ombre sur la parcelle.

Références

Laurent Lescop, architecte et docteur en sciences pour l’ingénieur, issu du laboratoire CERMA, est chercheur au laboratoire GERSA et spécialiste de la question des ambiances. Il a exercé 10 ans comme architecte libéral et est enseignant titulaire en Sciences et Techniques pour l’Architecte à l’Ecole Nationale Supérieure d’Architecture de Nantes.

4 réflexions sur « Etude des masques solaires »

  1. Bonjour,
    pour une expertise judiciaire j’aurais besoin de vos services en plus de l’ombre portée d’un bâtiment vers l’autre , il y a aussi le masque de la montagne , est ce possible ? et combien çà coûte ?

    merci

  2. Bonjour,
    Pour une expertise judiciaire, pouvez-vous calculer l’ombre portée d’une éolienne domestique sur deux maisons voisines de l’installation ?
    Quelles seraient vos conditions ?
    Merci de votre attention.
    Cordialement

  3. Bonjour,

    Avez-vous la possibilité de traiter un dossier pour un projet sur Bruxelles ?
    Si ce n’est pas possible, connaîtriez-vous un confrère à Bruxelles ou en Belgique ?
    Devez-vous vous rendre sur place ?
    Quel est le budget minimum pour une étude ?
    Je conçois que cela ne constitue pas un devis.

    Merci.

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