Trajectoires solaires

Le sommaire des infos et concepts des maisons passives

Dès l’école primaire, et pendant toute la scolarité, on vous a appris, comme à moi d’ailleurs, que le soleil se lève à l’est et se couche à l’ouest. On nous a également expliqué que le soleil est à la verticale à midi en été. Certaines décisions sont même peut-être prises en fonction de ce savoir parfaitement établi et qui, pourtant, est parfaitement… faux.

Dans l’hémisphère nord, celui de la France, le soleil ne se lève à l’est et ne se couche à l’ouest que 2 fois par an, aux équinoxes de printemps et d’automne, aux alentours du 21 mars et du 21 septembre. Lors du solstice d’hiver, le 21 décembre, il se lève au sud-est et se couche au sud-ouest tandis qu’au solstice d’été, le 21 juin, il se lève au nord-est et se couche au nord-ouest. La hauteur maximale du soleil, le 21 juin à midi, est de 72° à Perpignan tandis qu’elle n’est que de 63° à Dunkerque. Dans les 2 cas on est très loin de la verticale qui serait de 90°. La hauteur minimale du soleil, le 21 décembre à midi, est de 24° à Perpignan tandis qu’elle n’est que de 15° à Dunkerque. Ces écarts entre les hauteurs du soleil, aux extrêmes sud et nord du pays, aux équinoxes comme aux solstices et plus généralement toute l’année, proviennent de l’écart de latitude qui est égal à 9°.

Ces quelques informations vous donnent une idée des erreurs que les connaissances considérées acquises peuvent générer. Ces remarques sont particulièrement importantes afin d’intégrer tous les aspects bioclimatiques des constructions sans risque de se tromper, soit pour bénéficier des apports solaires maximums en période d’hiver soit pour minimiser les apports solaires intempestifs en été :
  • Les terrasses nord ne seront à l’ombre pour y manger le soir, en été, que si l’orientation réelle du soleil est prise en compte pour déterminer l’emplacement le plus ombragé du nord-ouest.
  • Les pare-soleil fixes, installés au sud, ne seront efficaces que s’ils sont réalisés en fonction de la région ou ils sont implantés. Leur positionnement en hauteur et leur profondeur varieront considérablement suivant la région, même en France ou l’écart est important entre le sud et le nord.

Déterminer le dimensionnement d’un pare-soleil pour, par exemple, qu’il laisse la totalité des vitrages exposés au soleil le 21 décembre à midi solaire, soit officiellement à 13 heures, mais qu’ils soient totalement à l’ombre le 21 juin de 10 heures à 14 heures solaire, soit officiellement de 12 h à 16 h, ne peut se déterminer qu’en connaissant les trajectoires du soleil définies soit mathématiquement soit par des diagrammes solaires tels celui-ci après qui correspond à la région de Toulouse.

Les infos et concepts Maison Passive

Ces diagrammes permettent de plus de déterminer les ombres portées par l’environnement sur la construction dans son ensemble, celles portées sur les fenêtres, les panneaux photovoltaïques ou les panneaux thermiques et la proportion du rayonnement solaire réellement efficace en fonction de la période de l’année ou sur l’année globale.

Pour connaître la position du soleil à une date donnée et une heure précise, il suffit de :

  • Repérer la parabole, en bleu, figurant la date la plus proche de celle recherchée et éventuellement de tracer une courbe similaire plus proche de la date donnée
  • Repérer la courbe cyan figurant les heures et éventuellement estimer une courbe supplémentaire correspondant au décalage réel par rapport à cette courbe
  • Déterminer l’intersection entre ces 2 nouvelles courbes
  • Le point d’intersection rapporté sur l’axe gauche donne la hauteur angulaire du soleil tandis que la projection sur l’axe horizontal donne l’azimut, le décalage longitudinal.

La hauteur du soleil le 18 février à 10 h, par exemple, peut être estimée à 29,5° tandis que l’azimut du soleil est d’environ 35° vers l’est.

Les hauteurs du soleil nécessaires pour la détérioration du pare soleil de l’exemple précédent, en région Toulousaine, correspondent à 23° en hiver, le 21 décembre à 12h solaire, et 58° en été, le 21 juin à 10 et 14h solaire

Un exemple concret est donné dans l’article « MaisonPassive64 - 13 - Optimisation du pare-soleil sud » .

Les diagrammes sont disponibles sur internet notamment sur le site Photovoltaïque.info.

En résumé :

En France,
  • En hiver, le soleil se lève au sud-est et se couche au sud-ouest
  • À l’équinoxe, le 21 mars et le 21 septembre, le soleil se lève à l’est et se couche à l’ouest
  • En été, le soleil se lève au nord-est et se couche au nord-ouest
  • Le soleil est toujours au sud à midi solaire
  • La hauteur du soleil est maximale au sud à midi solaire, toute l’année
  • La hauteur maximale du soleil en été, à l’est et à l’ouest, est d’environ 38°
  • Le décalage hivernal de l’heure utile par rapport à l’heure solaire est de +1 heure
  • Le décalage estival de l’heure utile par rapport à l’heure solaire est de +2 heures



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