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La tendance des bâtiments solaires à surchauffer en été est bien connue, car la capacité de ces bâtiments à capter le rayonnement du soleil ne connait pas les saisons. Les architectes Fred et William Keck tentent de traiter ce problème sur leur Duncan House, construite en 1941.
Une recherche sur la fraction de vitrage optimale
Les Keck ont en effet déjà dû composer avec la surchauffe dans le passé. Leurs premières réalisations solaires comportaient des façades sud assez vitrées – environ 50% de vitrage. Au fil des années et des expériences, ils réduisent graduellement la proportion de vitrage de leurs réalisations, pour atteindre environ 30% sur la Duncan House.
Ils jouent également avec les ombrages déportés. On sait qu’un avant-toit bloque efficacement le soleil au zénith, mais pas un soleil qui a déjà bien entamé sa descente vers l’horizon. Les frères Keck prévoient donc des lames verticales orientables en bois, qui courent sur toute la hauteur de la maison et qui s’étendent jusqu’à 1 ou 2 mètres de la façade (voir photo). En hiver, les lames sont ouvertes ; en été, elles sont fermées.
Décompte de l'énergie
La Duncan House est aussi la première réalisation des Keck à bénéficier d’un système sérieux de décompte de l’énergie. Les architectes souhaitent mesurer précisément l’apport énergétique de la baie vitrée. Ils convainquent l’Illinois Institute of Technology (IIT) de mener une campagne de mesures, bien que leurs meilleurs ingénieurs n’aient aucune expérience en matière de bâtiment solaire – et n’en auront plus jamais par la suite.
Les ingénieurs de l’IIT conduisent leurs tests d’octobre 1941 à octobre 1942. La campagne de mesures, toutefois, est émaillée de problèmes. L’air intérieur fuit par les portes et les fenêtres, qui laissent apparaître d’importants défauts d’exécution. Mais c’est le comportement du propriétaire – le sociologue Hugh Duncan – qui pose le plus de difficultés : alors que sa pratique de l’écriture l’oblige à chauffer sa maison à 23°C, il sort régulièrement s’étirer tout en oubliant de fermer la porte.
Évaluer la contribution des apports solaires passifs
Les ingénieurs admettent finalement leur incapacité à évaluer la contribution des apports solaires dans le chauffage de la maison. Ils notent néanmoins que la température intérieure peut atteindre 36°C en été sans que la baie vitrée ne soit exposée une seule fois au soleil. Cette observation n’est pas étonnante : le rayonnement diffus (le rayonnement réfléchi par le sol et le ciel, composante distincte mais complémentaire du rayonnement direct) représente une part importante du rayonnement total. Or les ombrages déportés ne suffisent généralement pas à bloquer le rayonnement direct. Dans le cas de la Duncan House, le rayonnement pénètre les locaux intérieurs tant bien que mal, malgré les dispositifs antisolaires.
L’exemple de la Duncan House montre une fois de plus la complexité du rayonnement solaire. Ce dernier peut frapper les fenêtres directement, mais aussi être auparavant réfléchi par le sol et les particules en suspension dans le ciel. Selon le cas, les ombrages déportés que sont les avant-toits et les lames verticales peuvent ne pas fournir une protection suffisante. Les stores extérieurs sont alors tout indiqués. L’exemple de cette maison montre aussi la difficulté de mesurer les apports énergétiques des dispositifs solaires passifs. Ces apports, toutefois, n’en restent pas moins réels et relève le plus souvent d’une importance cruciale dans l’efficacité énergétique d’un ouvrage.
Référence
Photo et informations :
Anthony Denzer : The Solar House. Pioneering Sustainable Design. Rizzoli International Publications Inc., New York, 2013, 256 pp.
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