Dimensionner une casquette : la géométrie qui marche, façade par façade

La casquette est dessinée sur toutes les façades, avec la même profondeur partout. Elle figure sur les perspectives du permis, elle rassure tout le monde. Puis la simulation tombe : les séjours à l'ouest dépassent largement les objectifs de confort, et la casquette n'y change presque rien.

Elle n'est pas mal construite. Elle est mal placée, ou mal calée. Une protection solaire fixe ne fonctionne que pour une position du soleil donnée, et cette position dépend de l'orientation de la façade, de la latitude et du mois qu'on cherche à protéger. Une profondeur unique pour tout le bâtiment, c'est une protection juste sur une façade au mieux.

Ce que fait vraiment une casquette

Un débord horizontal arrête le rayonnement direct quand le soleil est haut. Il le laisse passer quand le soleil est bas. Tout le dimensionnement découle de cette règle simple.

Au sud, à midi solaire, la hauteur du soleil se calcule sans logiciel : 90 degrés moins la latitude, plus la déclinaison du jour. Au solstice d'été, la déclinaison vaut environ 23,5 degrés. Pour un projet vers 45 degrés de latitude, le soleil culmine donc autour de 68 degrés en juin. En France métropolitaine, la latitude varie d'environ 41 à 51 degrés : la même casquette ne protège pas de la même façon à Perpignan et à Lille.

Pour occulter entièrement une baie de hauteur H avec un débord posé juste au-dessus, la profondeur nécessaire vaut H divisée par la tangente de l'angle du soleil. Plus le soleil est bas, plus il faut de profondeur, et elle augmente vite.

L'erreur du solstice

Le réflexe consiste à caler la casquette sur le 21 juin. C'est le jour où le soleil est le plus haut, donc celui où la casquette est la plus efficace. C'est aussi un jour où il fait rarement le plus chaud.

Les fortes chaleurs se concentrent en juillet et surtout en août. À la mi-août, la déclinaison est retombée vers 14 degrés : le soleil de midi est une dizaine de degrés plus bas qu'en juin, et la casquette dessinée pour le solstice laisse entrer une bande de soleil en partie basse du vitrage. En septembre, période encore chaude dans beaucoup de régions, le soleil a la même hauteur qu'en mars.

Le bon calage se décide donc sur la période qu'on veut couvrir. Viser la fin août plutôt que le solstice donne une casquette plus profonde, qui coupe aussi une partie des apports utiles au printemps. Ce compromis se mesure, il ne se devine pas.

Façade par façade : ce qui fonctionne

• Sud. Le domaine de la casquette. Le soleil y est haut aux heures chaudes, un débord horizontal bien calé suffit souvent. Prévoir un débord latéral un peu plus large que la baie, car le soleil n'est plein sud qu'à midi.
• Ouest. La façade la plus difficile et la plus pénalisante. Le soleil y arrive en fin d'après-midi, bas sur l'horizon, au moment où l'air extérieur et les parois sont déjà chauds. Une casquette y est presque inutile. Il faut une protection verticale ou mobile : store extérieur, volet, brise-soleil orientable.
• Est. Même géométrie qu'à l'ouest, soleil bas le matin, mais à une heure où le bâtiment est encore frais. L'exigence est moindre, la solution reste la même : du vertical ou du mobile.
• Sud-est et sud-ouest. Les orientations intermédiaires demandent une combinaison : un débord horizontal pour le soleil de mi-journée, des joues verticales ou une protection mobile pour le soleil rasant. Le sud-ouest se traite avec la même exigence que l'ouest.
• Nord. Peu de rayonnement direct, sauf tôt le matin et tard le soir en plein été, par le nord-est et le nord-ouest. Une protection est rarement justifiée, une baie mal orientée vers le nord-ouest peut l'exiger.

Un point vaut pour toutes les façades : une protection extérieure arrête le rayonnement avant qu'il ne traverse le vitrage. Un store intérieur l'arrête après, quand une bonne partie de la chaleur est déjà dans la pièce. Les deux ne se valent pas, et la différence apparaît nettement dans les degrés-heures d'inconfort.

Ce que la règle géométrique ne voit pas

Le calcul à la main donne un ordre de grandeur juste pour une baie isolée. Il ignore plusieurs choses que seule une simulation intègre.

Les masques d'abord : un immeuble voisin, un relief, un arbre font parfois le travail à la place de la casquette, ou rendent inutile une protection coûteuse. Le rayonnement diffus ensuite : une casquette ne l'arrête pas, et par ciel voilé il peut peser autant que le direct. La lumière enfin : une protection trop profonde assombrit les pièces, oblige à allumer plus tôt et dégrade le facteur de lumière du jour.

C'est là qu'une simulation thermique dynamique (STD) prend tout son sens : elle teste plusieurs profondeurs, plusieurs orientations de lames, un store contre une casquette, et chiffre l'effet de chacune sur les heures d'inconfort, pièce par pièce.

Trois vérifications à faire sur vos plans de façade

Reprenez les façades de votre projet avec trois vérifications. D'abord l'orientation réelle de chaque baie principale, à quelques degrés près, et pas seulement le nord du plan de masse. Ensuite le mois sur lequel la protection a été calée, s'il a été choisi. Enfin le traitement de l'ouest, là où une casquette ne suffit jamais.

Si l'une de ces réponses manque, c'est le moment de la chercher : tant que les façades se dessinent, changer une profondeur ou remplacer un débord par un store ne coûte qu'une reprise de dessin.