Orientation, ensoleillement et vitrage

Apports solaires : concevoir autour du soleil

Un projet neuf peut tirer parti du soleil de deux façons : la chaleur (chauffage gratuit en hiver) et la lumière (moins d’éclairage artificiel). Ces deux gains se jouent dès l’esquisse, par l’orientation du bâtiment, la position des ouvertures et le choix des vitrages.

Comprendre la course du soleil

Le soleil se lève à l’est, culmine au sud et se couche à l’ouest. Sa hauteur change fortement avec les saisons :

• En hiver, il reste bas : il pénètre profondément dans la maison par les baies orientées au sud.
• En été, il monte haut : il frappe surtout les toitures et les façades est et ouest, et un simple débord de toiture protège les baies sud.

À midi solaire, sa hauteur vaut environ 90° moins la latitude, à laquelle on ajoute 23° en été et on retire 23° en hiver. Cet écart entre les deux saisons est ce qui rend la façade sud intéressante : elle capte le soleil quand on a besoin de chaleur et s’en protège facilement quand il est de trop.

Orientation : le rôle de chaque façade

Le choix de l’orientation des façades et de la répartition des espaces selon le soleil est traité dans la rubrique « Agencement des zones d’habitat ». Nous vous invitons à la consulter avant de définir le plan de votre projet.

La forme idéale : allongée dans l’axe est-ouest

La meilleure configuration, pour des constructions isolées comme groupées, est la forme allongée dans l’axe est-ouest. Elle offre une grande façade sud et une faible profondeur nord-sud, ce qui favorise aussi très efficacement l’éclairage naturel pendant la journée. Les éclairagistes recommandent de limiter cette profondeur à deux fois et demie la hauteur des fenêtres, soit environ 4 à 5 m pour des baies standards.

Attention : cet allongement doit rester raisonnable pour ne pas faire perdre de compacité. Un rectangle d’un rapport longueur/largeur d’environ 1,5 est un bon compromis.

Choisir ses vitrages

Un vitrage est caractérisé par trois coefficients, à lire ensemble :

Comment les utiliser :

• Uw : il détermine les déperditions en hiver. Il dépend du type de vitrage (double ou triple, couche à faible émissivité, gaz argon, intercalaire isolant) et du châssis (PVC, bois, aluminium à rupture de pont thermique). L’aluminium reste souvent moins isolant que le PVC ou le bois, à qualité équivalente.
• Sw : il est avantageux de l’avoir le plus élevé possible, à condition de pouvoir ombrager les vitrages en été (voir la section précédente).
• Tw : un bon facteur de transmission lumineuse réduit les besoins d’éclairage. Attention, certains vitrages très protecteurs contre le soleil assombrissent aussi l’intérieur.

Le compromis : confort d’été ou apports solaires d’hiver ?

C’est la difficulté centrale de la conception solaire : ce qui aide en hiver peut nuire en été. Une grande baie au sud réduit les besoins de chauffage, mais elle peut aussi provoquer une surchauffe dès les beaux jours. À l’inverse, une maison très protégée du soleil reste fraîche l’été mais perd ses apports gratuits l’hiver.

La RE2020 reflète directement cet arbitrage avec deux indicateurs :

• Le Bbio (besoin bioclimatique) : il récompense les apports solaires d’hiver, la compacité et l’isolation. Des grandes baies au sud l’améliorent souvent.
• Les DH (degrés-heures d’inconfort) : ils pénalisent les surchauffes d’été. Trop de vitrage mal protégé les dégrade.

Il faut donc viser un équilibre, qui se construit avec 3 leviers :

• Dimensionner les ouvertures selon l’orientation.
  Concentrer le vitrage au sud, où l’on maîtrise facilement le soleil d’été. Limiter fortement l’ouest et, dans une moindre mesure, l’est, difficiles à protéger car le soleil y est bas. Se contenter d’ouvertures réduites au nord, qui n’apporte aucun gain solaire mais des déperditions.
  
  
• Compléter avec des protections mobiles ou fixes.
  Les protections solaires (débords, brise-soleil, volets, stores) sont détaillées dans la rubrique « Protections solaires »  : dimensionnement, choix selon l’orientation, protections fixes ou mobiles. Nous vous invitons à la consulter pour finaliser le compromis entre apports d’hiver et confort d’été.
• Choisir le bon vitrage et profiter de l’inertie.
  Un facteur solaire (Sw) élevé au sud capte plus de chaleur l’hiver, à condition d’être protégé l’été. Des vitrages à Sw plus modéré à l’ouest limitent la surchauffe. Enfin, l’inertie thermique et la ventilation nocturne lissent les écarts de température entre le jour et la nuit.

En pratique : commencez par la façade sud, qui offre le meilleur compromis. Ensuite, vérifiez l’été avant de valider le plan : une maison bien conçue profite du soleil quand il aide et s’en protège quand il gêne.

Surface d’ouverture : la règle du 1/6

Obligation RT 2012 et RE2020 : la réglementation impose que la surface totale des ouvertures des locaux chauffés donnant sur l’extérieur soit supérieure ou égale à la surface habitable divisée par 6 (environ 17 %).

Exemple : pour une maison de 120 m² habitables, il faut au minimum 20 m² de baies.

• Ce qui compte : les fenêtres, portes-fenêtres, baies coulissantes, fenêtres de toit, et la porte d’entrée donnant sur l’extérieur.
• Ce qui ne compte pas : les ouvertures des locaux non chauffés, par exemple une porte donnant sur le garage.

Les surfaces se mesurent en tableau, c’est-à-dire cadre du vitrage compris.

La règle du 1/6 est un minimum. Au-delà, il faut surveiller les déperditions (Uw) et le confort d’été (Sw et protections) : une maison très vitrée n’est pas forcément plus performante.

À retenir

• La façade sud est la plus rentable : c’est là qu’on concentre les baies.
• La forme idéale est allongée est-ouest, sans perdre la compacité.
• Il faut capter le soleil en hiver et s’en protéger en été : le bon projet est un équilibre entre Bbio et confort d’été.
• Le bon vitrage est un compromis entre Uw, Sw et Tw, adapté à chaque orientation.
• La surface d’ouverture doit être au moins égale à 1/6 de la surface habitable.