Le rayonnement solaire

En général, la moyenne d’ensoleillement a atteint son maximum. Selon les sta-tistiques de ONM³⁰ de Ain El bey à Constantine, la durée d’ensoleillement entre 1990 et 2004 a atteint une valeur annuelle moyenne de 370 Wh/m² du rayonne-ment global et ceci entre 11h 30 et 13h 30. Au même morayonne-ment, on note une va-leur maximale de la moyenne mensuelle pour le mois de juillet qui est de l’ordre de 355 heures d’ensoleillement, or pendant le mois de décembre, l’ensoleillement a atteint une valeur moyenne maximale de 6 heures. On observe effectivement que la quantité de rayonnement solaire à Constantine est significa-tive si on le compare au Sud de la méditerranée (Le Sud de la France). Ce qui explique la nette différence de température observée dans les (Figure 44) et (Figure 45) entre le mois de juillet et le mois de décembre, pendant la période 1990 et 2004. Par conséquent, l’existence d’une longue période de chaleur (avril - septembre) et une période de froid, (octobre – mars) caractérise d’une manière générale le climat de Constantine. Selon le graphe observé (Figure 46) nous pouvons dire que le rayonnement solaire calculé par SimulArch (Figure 47), est pratiquement vérifié et validé par les données mesurées obtenues de l’office na-tional de la météo de Constantine de 1990 à 2004.

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ONM: L’office national de la météo : Constantine, Algérie

Tp Min et Max Moyenne Mensuelle Journalière Mois de decembre - 1990 - 2004 (15 ans) -10.0 -5.0 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 Jours T em p ér at u res

Page | 158 Figure 46 : Insolation en heures entre 1990 et 2004

– Source ONM – Ain El bey – Constantine

Figure 47: Durée d’exposition au soleil pendant la journée du 15 août 2006 – Source : SimulArch

La figure ci-dessus, donne la durée d’exposition journalière au soleil pour les différentes orientations des parois d’une construction quelconque à Constantine. La journée du 15 août 2006, le rayonnement solaire est supposé le plus intense de l’année avec un soleil plus haut (Ministère de l’habitat, 1993). On observe la valeur de 13 heures d’ensoleillement pour un plan horizontal (Toiture), suivi d’une valeur de 8 heures pour le Sud Est ensuite 9 heures pour le Sud. L’orientation Est et Ouest a donné une valeur de 6 heures d’exposition au soleil.

Insolation Moy (H) entre 1990-2001 - Constantine - ONS - Ain El Bey 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 J F M A M J J A S O N D Mois In so la ti o n en H eu res 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001

Page | 159 Le 21 décembre 2006, journée de solstice d’hiver (Le jour le plus court de l’année), le rayonnement solaire diminue et l’intensité devient plus faible qu’en période chaude.

Figure 48: Durée d’exposition au soleil pendant la journée du 21 décembre 2006 à Constantine pour les différentes orientations. (Source de calcul – SimulArch)

En hiver, la durée d’exposition au soleil est faible. L’orientation Est a donnée une valeur de 4 heures seulement avec un soleil plus bas. Les orientations les plus intéressantes en hiver, dans ce cas là, sont le Sud et le Sud Est avec des va-leurs respectives de 9 et 8 heures (Figure 48). La journée du 15 août à Constan-tine ; les flux solaires deviennent importants durant la matinée sur la façade Sud - Est. Toutes les transmissions du rayonnement solaires à travers les parois opaques et les vitres atteignent des valeurs d’énergie en KWh considérables (Figure 48). Du moment que la durée d’ensoleillement est longue (Figure 50 Courbe d’évolution de l’énergie incidente sur un plan vertical (NE) Pendant la journée du 15 août à Constantine), l’orientation Nord – Est devient aussi une source d’énergie solaire à ne pas négliger (Figure 51). SimulArch a es-timé Le flux solaire global d’une paroi opaque et la transmission à travers le vi-trage d’un bâtiment pour des orientations différentes. On observe effectivement que les orientations Sud – Est et Nord – Est permettent d’emmagasiner beaucoup

Page | 160 de chaleur dans la masse des murs extérieurs. La pénétration du rayonnement so-laire dans les locaux du bâtiment peut entraîner :

9 Absorption du rayonnement solaire par les parois intérieures, 9 Échauffement des parois intérieures,

9 Émission des parois par rayonnement de grande longueur d’onde et convection avec l’air intérieur

Cette phase d’échauffement des parois intérieures peut conduire à un phéno-mène d’amortissement et de retard entre l’énergie solaire entrante (apport so-laire) et la chaleur restituée aux locaux (charge soso-laire). C’est la manifestation de "L’inertie thermique" des locaux. Les parois vitrées sont caractérisées par leur facteur solaire. Le facteur solaire est le rapport entre l’énergie thermique cédée au local et l’énergie solaire incidente au vitrage. Les parois opaques participent aussi aux apports solaires. L’analyse des apports solaires a mis en évidence le rôle de plusieurs paramètres :

L’énergie incidente : l’énergie disponible dépend évidemment du site géogra-phique considéré (ensoleillement hivernal), de l’environnement immédiat (effet des ombres portées), et surtout de la surface et de l’orientation des parois vitrées,

La nature des vitrages : plus la vitre est transparente au rayonnement solaire, plus la quantité d’énergie entrante est importante. Un double vitrage possède un coefficient K plus faible qu’un vitrage simple (donc moins de déperditions), par contre la présence de deux vitres diminue son facteur solaire (donc moins d’apports de chaleur). Un compromis entre coefficient de transfert et facteur so-laire doit donc être trouvé. (Figure 52).

La surchauffe des locaux risque également de survenir en été. Si les locaux sont climatisés, l’appel de puissance et la consommation des équipements seront très importants. La réduction estivale de la charge solaire est donc indispensable. Cela peut être réalisé par la mise en œuvre de protections solaires adaptées et d’une inertie thermique importante et d’autres moyens techniques pour préserver un confort acceptable comme on le découvrira dans le chapitre des recommanda-tions

Page | 161 Figure 49 Courbe d’évolution de l’énergie incidente sur un plan vertical (SE)

Pendant la journée du 15 août à Constantine

Figure 50 Courbe d’évolution de l’énergie incidente sur un plan vertical (NE) Pendant la journée du 15 août à Constantine

Page | 162 Figure 51 Courbe d’évolution de l’énergie incidente sur différentes

Orientations de parois opaques pendant la journée du 15 août à Constantine

Figure 52 Courbe d’évolution de l’énergie incidente sur différentes Orientations de vitrages pendant la journée du 15 août à Constantine

En situation hivernale, le rayonnement solaire devient indispensable pour le con-fort intérieur. Cette partie des apports solaires participe effectivement au chauf-fage des locaux. La journée la plus courte à Constantine est évidemment le 21 décembre. En 2006, le solstice d’hiver a présenté un flux global de chaleur maximum en milieu de journée sur une façade orientée au Nord – Est. Ce

maxi-Page | 163 mum représente en réalité une valeur énergétique solaire évidement négligeable par rapport à la valeur minimale moyenne en période estivale. Figure 53 Inci-dences solaires du 21 décembre 2006 (Source SimulArch) – Façade Nord – ). Le plan vertical orienté au Sud – Est subi un rayonnement solaire assez intéressant en conditions normales à Constantine. Le flux global (transmission à travers la vitre et le flux direct) atteint une quantité de chaleur de 0.130 KWh à 10 h du matin, ce qui représente un seuil de gain énergétique non souhaitable dans la contribution du chauffage naturel des espaces. (Figure 55).

Figure 53 Incidences solaires du 21 décembre 2006 (Source SimulArch) – Façade Nord – Ouest Source : SimulArch

Page | 164 Figure 54 Incidences solaires du 21 décembre 2006

(Source SimulArch) – Façade Sud – Est – Source : SimulArch

Figure 55 Rayonnement solaire à travers la vitre (21 décembre 2006 à Constantine) Source : SimulArch

Page | 165 Le contrôle des apports de chaleur par l’architecture est une nécessité en Al-gérie et cela quelque soit le lieu sur l’ensemble du territoire alAl-gérien.