Laisser entrer le soleil d’hiver, arrêter celui d’été
Le soleil monte haut dans le ciel en été et reste bas en hiver. Un débord de toit, une casquette en béton, une pergola ou un auvent bien dimensionnés au-dessus d’une fenêtre plein sud exploitent cette différence : ils ombragent la vitre en été, quand le soleil surchaufferait la pièce, et laissent entrer le soleil bas de l’hiver, qui la chauffe gratuitement. C’est l’une des techniques les plus anciennes et les moins chères de la conception bioclimatique, et un levier pour le confort d’été exigé par la RE 2020.
La hauteur du soleil à midi
Pour un lieu de latitude φ dans l’hémisphère nord, la hauteur du soleil à midi solaire vaut :
- Solstice d’été (vers le 21 juin) : 90° − φ + 23,44°.
- Équinoxes (vers le 20 mars et le 22 septembre) : 90° − φ.
- Solstice d’hiver (vers le 21 décembre) : 90° − φ − 23,44°.
Dimensionner le débord
Pour ombrager toute la fenêtre à midi au solstice d’été, le débord doit avancer assez pour que son ombre atteigne le bas de la vitre :
Profondeur = (distance au-dessus de la fenêtre + hauteur de la fenêtre) ÷ tan(hauteur du soleil en été)
En hiver, l’ombre descend de profondeur × tan(hauteur d’hiver) sous le débord ; si c’est moins que la distance entre le débord et le haut de la fenêtre, toute la vitre reçoit le soleil.
Exemple
Une fenêtre plein sud de 1,25 m de haut, avec le débord 30 cm au-dessus, à la latitude de Lyon (46°N) :
- Soleil à midi : 67,4° en juin, 44° aux équinoxes, 20,6° en décembre.
- Profondeur pour ombrager toute la fenêtre en été : 1,55 ÷ tan(67,4°) = 64 cm.
- En hiver, l’ombre ne descend que de 24 cm sous le débord, au-dessus de la vitre : 0 % d’ombre, soleil d’hiver entièrement capté.
- Aux équinoxes : 26 % de la fenêtre à l’ombre.
- Le débord maximal qui laisse entrer tout le soleil d’hiver est de 80 cm.
Selon la ville
Pour la même fenêtre et le même écart :
| Ville | Soleil à midi en été | Débord pour une ombre totale en été | Ombre aux équinoxes |
|---|---|---|---|
| Lille | 62,8° | 80 cm | 28 % |
| Paris | 64,5° | 74 cm | 28 % |
| Lyon | 67,6° | 64 cm | 26 % |
| Bordeaux | 68,6° | 61 cm | 25 % |
| Marseille | 70,1° | 56 cm | 24 % |
| Ajaccio | 71,5° | 52 cm | 22 % |
En pratique
- La méthode suppose une fenêtre orientée plein sud ; elle reste acceptable jusqu’à 20 à 30° d’écart, mais pas pour les fenêtres à l’est ou à l’ouest, où il faut des volets, des stores extérieurs ou des brise-soleil orientables.
- Le midi solaire ne tombe pas à 12 h : en France, il survient vers 13 h en hiver et 14 h en été, selon la longitude. Avant et après, le soleil est plus bas et l’ombrage partiel.
- Les plus fortes chaleurs arrivent après le solstice, quand le soleil est déjà plus bas. On ajoute souvent quelques centimètres de débord, ou une protection mobile, une treille ou un arbre à feuilles caduques.
- Le débord doit dépasser de part et d’autre de la fenêtre d’environ sa propre profondeur pour ombrager la vitre en fin de matinée et en début d’après-midi.
- Un débord de toiture important peut relever du permis de construire ou de la déclaration préalable et du PLU : renseignez-vous en mairie.