Le soleil, corps chaud à une température de plus de 6000K, émet une énergie sous forme d'un rayonnement électromagnétique. Les longueurs d'onde de ce

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Eveline Gauthier
il y a 7 ans
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1 Le soleil, corps chaud à une température de plus de 6000K, émet une énergie sous forme d'un rayonnement électromagnétique. Les longueurs d'onde de ce type de rayonnement dépendent de la température. En raison de la température élevée du soleil, les longueurs d'onde dans lesquelles le maximum d'énergie est émis recouvrent le visible entre 0.4 à 0.75 microns et le proche InfraRouge. Le rayonnement recouvre un spectre qui intéresse donc à la fois les problèmes lumineux (éclairement lumineux) et les problèmes énergétiques (rayonnement solaire). L'ensemble des rayonnements électromagnétiques est très vaste puisqu'il va des rayons cosmiques qui nous parviennent de l'espace intersidéral jusqu'aux ondes hertziennes (grandes ondes, ondes moyennes, courtes et ultra-courtes utilisées en radio et télévision) en passant par l'énergie solaire et la lumière visible.

2 La lumière naturelle solaire Gratuité de la lumière (et chaleur) solaire Restitution des couleurs de référence («indice de rendu des couleurs» - IRC) Cycles temporels : variations diurnes ou saisonnières significatives Rapport lumière / ombre fortement signifiant : cultures de la lumière Richesse des discours et des dispositifs architecturaux sur ce facteur d ambiance Interactions avec les usages de l espace : qu est ce que le confort lumineux?

3 Lumière naturelle disponible Le site et l environnement lumineux naturel

4 Eclairement et «Gisement lumineux» d un lieu Quelle quantité de lumière naturelle est disponible? Données statistiques voir : Comme référence on peut considérer le niveau d éclairement naturel extérieur dépassé pendant 90 % du temps entre 9 h et 17 h Exemple : Grenoble : 5500 lux

5 Variations régionales

6 Course terrestre et voûte céleste

8 Représentations de la course apparente du soleil Coordonnées : hauteur et azimut Source : Marzia

9 Visée des astres et position géométrique

11 Outils de représentation : le diagramme solaire

12 La représentation appelée d i a g r a m m e s o l a i r e p e r m e t notamment d approcher : L ensoleillement (durée d insolation) des façades et terrasses des bâtiments Le bilan énergétique annuel par voie de conséquence L ensoleillement des espaces urbains : périodes ombres/insolation Les masques architecturaux et paysagers

15 Un cycle perpétuel répétitif Temporalité Cycle naturel de la lumière dans l édifice Exemple de trois architectures : Mies Scharoun Aalto Vidéocassette CERMA

16 Diagramme solaire (projection orthographique) référence : Paris En général à cette latitude de on peut étudier la pénétration du soleil à une hauteur maxi d environ 60 et la position mini à 30

17 Diagramme solaire selon la lattitude du lieu considéré Permet de lire hauteur et azimut du soleil à une heure et un mois donné pour une lattitude (ici 44 nord) Donne les angles d incidences des rayons solaires en regardant vers le sud Latitude Orientation du bâtiment Saison Heure de la journée Masques

18 Masques solaires dûs au relief

22 Masques par les édifices voisins 12 m Exemple : 8/12 = 0,666 soit environ 33 8 m Passer au diapo de ABC Connaissant la différence d altitude et l orientation par rapport à un point de référence, on peut déterminer l'angle sous lequel est vu le point masque et le positionner sur le diagramme solaire (cf. trigonométrie : h / d = tangente B) Dans une table on lit l'angle B sous lequel est vu le masque solaire Refaire l'opération pour chaque point susceptible de créer un

23 Site d un projet encastré dans le tissu urbain existant Situation à 12 h en mars Hauteur du soleil au dessus de l horizon à cette date : 45 Etudier la cour orientée à l est : quel est le potentiel lumineux et solaire? Nord

24 Etude simplifiée des masques solaires Vue sur la rue dans l axe de la façade sud En bleu foncé masque de la course du soleil à 4 m au dessus du niveau de la rue pour un point en façade En bleu clair : masque pour un point situé au sol

26 Etude sur héliodon Interior.mpg.webloc

27 Simulation sous ciel artificiel (Lash ENTPE) Musée des transports

28 Simulation numérique Simulation (LASH ENTPE) logiciel GENELUX

29 Outils pour concevoir avec la lumière naturelle aspects physiques et sensibles Outil de dessin type sketchup : héliodon et éclairement direct Lesodial : calcul de flj sur dessin simple Carnaval (masques solaires) iphone

30 L éclairement naturel : types de ciel Lorsqu il y a une couverture nuageuse : la lumière est diffuse et sans direction Le ciel artificiel représente cette situation et permet d étudier en maquette

31 Environnement lumineux et contexte La voute céleste fournit la lumière mais l environnement naturel ou bâti réfléchit aussi plus ou moins la lumière naturelle selon les contextes et conditions

32 Ensoleillement optimum et réel Optimum = possible théorique Réel = statistiquement observé Par exemple à Grenoble l optimum solaire est atteint à environ 50 % en moyenne sur toute l année (soit 50 % du temps de jour en ciel clair et le reste en ciel couvert ou intermédiaire)

33 1 :La vision est la perception des rayonnements lumineux par le système visuel. 1/ VOIR VOIR

34 Angles de vision dans le plan horizontal et vertical

35 Critères de la perception visuelle Taille du stimulus considéré (distance, mouvement) Excentricité rétinienne (réseau optique, mouvement) Durée d exposition (temps de l événement, mouvement) Composition spectrale (couleur), l oeil a sa + grande sensibilité dans le jaune

36 Spectre visible

37 Critères de confort lumineux (selon Marc Fontoynont labo : lash)

38 Perception visuelle du monde lumineux La sensibilité de l œil à la lumière détermine la perception des objets et de l espace entre les objets Réseau optique : Terme proposé par Gibson (1960) pour désigner la structure des lumières atteignant un point de l'espace à un instant donné et provenant de toutes les directions. La structure spatiale de ces lumières n'est pas la même dans différentes régions du réseau optique à cause des différences dans la nature des surfaces qui les reflètent. Perception «directe» : prélèvement de l information utile dans la structure et ses variations

39 La composante directe correspond au flux solaire qui atteint directement la paroi quand celle-ci est exposée au soleil elle dépend de la hauteur du soleil (réduction atmosphérique) et de l'angle d'exposition de la paroi au soleil à l'instant considéré. L'angle d'incidence caractérise l'incidence avec lequel le rayon solaire frappe la paroi: c'est l'angle entre la normale de la paroi et le rayon solaire à l'instant considéré. L'inclinaison, l'orientation de la paroi et la direction du rayon solaire permettent d évaluer cet angle d'incidence. Plus le flux est normal à la paroi, plus il est important, plus il est rasant, plus il est faible.

40 Un phénomène perceptible en fonction du milieu qu il rencontre La lumière n'existe que lorsqu'elle touche une paroi : la paroi révèle la lumière (L. I. Khan)

41 Ombres graphiques de «rendu» Rappel : les ombres étaient dessinées à 45 par convention en architecture

43 Eléments bibliographiques Marzia Edward : Le guide de la maison solaire

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