Le brise-soleil fixe : une protection contre le soleil et la chaleur

Les brise-soleil fixes sont des dispositifs permettant de limiter l’apport d’énergie solaire des ouvertures. Ils sont pensés pour laisser passer un maximum d’énergie solaire en hiver et réduire l’apport solaire durant l’été tout en laissant passer la lumière. Etant des dispositifs fixes et durables dans le temps, le travail de conception et de dimensionnement est important.
Enjeux d'adaptation

La maîtrise des apports solaires, un enjeu central de l’adaptation du bâti.


Une des principales causes de la surchauffe dans le bâtiment se trouve être l’apport solaire incontrôlé. Dans un climat de plus en plus chaud, ce contrôle de l’apport solaire est primordial pour la garantie d’un logement vivable en été.  

L’installation de stores PVC déroulants, actuellement répandue, a l’inconvénient de ne laisser passer ni la lumière naturelle ni l’air, qui permet, pourtant, de créer une brise rafraichissante. 
Points forts

Une solution durable et sans entretien


  • Indépendant des usages des occupants
  • Durable
  • Entretien minimal
Brise-soleil de type casquette, Paris 20ᵉ arrondissement © Agence Parisienne du Climat
Brise-soleil verticaux orientables au lycée français de Lisbonne © Emmanuelle Patte
Description de la solution

Les brise-soleil fixes comment ça marche ?

Comme son nom l’indique, les brise-soleil fixes sont des solutions permanentes pour contrôler l’apport solaire sur les ouvertures du bâtiment. Contrairement à des brise-soleil mobiles, tels que les volets ou les stores, ils sont fixés au bâti et ne nécessitent pas d'interactions dans leur fonctionnement.

Ils sont généralement constitués de lames horizontales, verticales ou inclinées, de panneaux, fixes ou orientables, pleins ou ajourées. Les lames sont espacées les unes des autres pour bloquer le rayonnement solaire direct tout en laissant passer les rayons réfléchis conservant un apport de lumière naturelle.

Il existe aussi d’autres types de brise-soleil, qui peuvent être considérés comme éléments architecturaux puisque directement intégré à la structure du bâti. C’est le cas pour les surplombs, les auvents, les balcons, etc.

Il existe trois grandes catégories de brise-soleil fixes :

  • Les brise-soleil verticaux, perpendiculaires à des fenêtres principalement orientées à l’est ou à l’ouest.
  • Les brise-soleil horizontaux, encore appelés casquettes, fixés à la perpendiculaire sur le haut des fenêtres (linteau) plutôt orientées sud.
  • Les brise-soleil parallèles aux fenêtres, pour des orientations majoritairement sud, est ou ouest.
Ces brise-soleil peuvent être faits de matériaux différents, avec chacun son bilan carbone spécifique (classement simplifié du moins émetteur au plus émetteur) : bois, terre cuite, verre, plastique, métal, ou encore en béton.

L’importance du dimensionnement dans le brise-soleil

Faire une étude d'ensoleillement au préalable


Il est prépondérant, avant toute réflexion sur le type de brise-soleil à installer, de faire une étude d’ensoleillement (héliodon) complète sur la zone concernée. Cette étude peut être faite à l’aide d’un logiciel dédié ou grâce à des mesures directement sur zone. Le logiciel choisi permettra d’observer la quantité d’énergie solaire entrant dans les ouvertures à toutes les heures du jour en toute saison et ainsi de tester les formes, tailles et positions des brise-soleil à installer. Ce guide d'Envirobat BDM passe en revue plusieurs de ces logiciels (p21). 

Il peut aussi être intéressant de concevoir en tenant compte de la rose des vents pour favoriser la circulation de l’air et de prévoir des contraintes mécaniques.

Les différents éléments à prendre en compte dans le dimensionnement 


Le dimensionnement d’un brise-soleil fixe a pour but de trouver un compromis entre :

  • La réduction de l’apport solaire direct d’été
  • L’accès à la lumière naturelle pour le confort lumineux
  • Les apports solaires gratuits l’hiver
Ainsi, on peut jouer sur plusieurs points pour trouver le bon compromis :

  • Le type de brise-soleil : à lame ou panneaux, pleins ou ajourés
  • Le type de lame : occultantes, galbées, plates, etc.
  • L’inclinaison des lames
  • Taille (longueur, largeur) du brise-soleil : en fonction de son positionnement et des dimensions du vitrage
  • Position (horizontale, verticale ou parallèle) 

Les brise-soleil verticaux

Les brise-soleil verticaux sont utiles pour protéger des ouvertures sur des façades plutôt orientées est ou ouest. Il est possible de retrouver des lames inclinées tout au long de l’ouverture, mais aussi des panneaux de plus grande taille qui permettent de conserver la vue originelle. Les lames peuvent être fixes, mais sont souvent orientables mécaniquement ou électroniquement 

Lames verticales inclinables au lycée français de Lisbonne © Emmanuelle Patte


Les brise-soleil horizontaux

Aussi appelé casquettes, ce type de brise-soleil fixe permet une certaine adaptation été/hiver. La position du soleil étant différente l’été et l’hiver, la casquette joue sur cette inclinaison pour conserver les apports solaire l’hiver, mais les réduire fortement l’été comme représenté sur le schéma ci-dessous.

Sa mise en place est alors pertinente sur les fenêtres orientées sud, sur lesquelles le soleil tape verticalement l’été et horizontalement l’hiver.

L'effet d'une casquette selon la position du soleil ©energieplus-lesite.be


Sur ces schémas, on peut se rendre compte de l’effet de l’inclinaison du soleil qui change selon les saisons (été, mi-saison, hiver) sur l’apport solaire qui est reçu par le vitrage avec brise soleil.

Brise-soleil de type casquette, Paris 20ᵉ arrondissement © Agence Parisienne du Climat

Les brise-soleil parallèles

Placé directement devant l’ouverture, ce type de brise-soleil permet de réduire l’apport solaire sur le vitrage, mais en perturbant de façon assez importante la vue sur l’extérieur.
 
Lors d’un temps sombre, il peut réduire considérablement la lumière naturelle et nécessiter le recours important à de la lumière artificielle.

Il faut aussi noter que de nombreux brise-soleil parallèles sont utilisés à des fins « esthétiques » et non dans des préoccupations de réduction de l’apport solaire, comme sur l’image ci-dessous où les panneaux ne couvrent qu’une très faible surface vitrée et ne semblent pas avoir été pensés avec la course du soleil. 

Brise-soleil parallèles sur des bureaux, Maisons-Alfort © Agence Parisienne du Climat 

L'avis d'Emmanuelle Patte, architecte spécialisée en bioclimatisme


Ce type de brise soleil basé sur l’esthétique est pourtant assez répandu, nous explique Emmanuelle Patte, Architecte spécialisée dans le bioclimatisme.

Pour Emmanuelle Patte, ce type de protection solaire ne se justifie que si elle apporte d’autres fonctions, par exemple masquer un balcon sur lequel on peut faire sécher du linge. Sinon, il est redondant et dispendieux en énergie grise et en émission de carbone de créer une façade vitrée et un masque fixe parallèle. 

Néanmoins, les brise-soleil parallèles à la façade peuvent être pertinents dans des climats très chauds autour du bassin méditerranéen par exemple. C’est le cas des moucharabiehs : qui efficaces car il y a une lumière très intense et moins de variation été/hiver. A contrario, dans un climat francilien, où les ciels varient énormément en luminosité, ces dispositifs fixes parallèles aux façades ne permettent pas d'être modulés en fonction de la luminosité.  

« Une disposition qui pourrait être intéressante serait une structure parallèle à la façade, support de plantes grimpantes saisonnières. Ainsi, au printemps, les grimpantes bourgeonnent et créent un masque végétal avec leurs feuilles, tandis qu’à l’automne on les taille pour laisser entrer la lumière plus rare de l’hiver. Autre avantage de cette solution : les grimpantes par évapotranspiration, apportent de la fraicheur devant la façade. »


Les autres types de protection solaire fixe

D’innombrables déclinaisons et de combinaisons de différents types de brise-soleil existent, en voici quelques exemples.

La pergola bioclimatique


La pergola bioclimatique est souvent installée sur la terrasse d’une maison individuelle devant une baie vitrée permet un réglage fin de l’apport solaire sur la façade et la terrasse concernée.

Dotée de lames orientables pilotées à distance par un moteur intégré à la structure, leur orientation de 0 à 160 degrés permet de contrôler l’ensoleillement et de s’adapter aux différentes conditions météos (pluie, vent, soleil).

Il est important de noter que l’utilisation d’un moteur dans l’orientation des lames, rend l’infrastructure complétement dépendante au fonctionnement du moteur, rendant la pergola inopérante lors d’une panne moteur ou électrique.  


Pergola bioclimatique ©Belgacem-eljia CC BY-SA 4.0 sur Wikimedia


Les brise-soleil semi-façade 


Ce type de brise-soleil enveloppe la fenêtre. Souvent utilisés pour l’esthétisme du bâtiment, ils peuvent se révéler intéressants si des fenêtres placées en-dessous bénéficient aussi de l’ombre du brise-soleil.


Brise-soleil semi-façade ©Agence Parisienne du Climat


Les éléments architecturaux 


Tout élément d'un bâtiment faisant de l'ombre à une ouverture peut être considéré comme un brise-soleil : que ce soit un balcon, un débord du toit, etc. Ces éléments sont intégrés à la structure du bâtiment ce qui limite grandement leur application à la rénovation. 


Débord de toit, lycée français de Lisbonne ©Emmanuelle Patte



Les étagères de lumières / auvent réfléchissant (light shelf)


À mi-chemin entre un auvent et un brise-soleil, le light shelf est un élément horizontal réfléchissant qui a pour but d’apporter un éclairage naturel à la pièce en évitant le rayonnement direct du soleil.
Il permet d’envoyer la lumière plus loin dans la pièce et évite des besoins d’éclairage artificiel. Retrouvez plus d’informations sur les light shelves sur le site energieplus-lesite.be.  


Fonctionnement d'une étagère de lumière ©energieplus-lesite.fr

Étagère de lumière au lycée français de Lisbonne ©Emmanuelle Patte

Une solution antinomique avec le besoin de chauffage l’hiver ?

Contrairement aux protections mobiles, les brise-soleil fixes ne permettent pas de s’adapter dynamiquement aux besoins en apport solaire qui changent selon les saisons. 

Cependant, si le brise soleil est bien dimensionné et adapté pour les besoins de l’ouverture, la perte d’apport solaire hivernal se trouve être très limité.

Dans le rapport Peuportier Bruno & al, 2023 – Résilience, il y est analysé de nombreuses études sur l’efficacité des protections solaires fixes. Une simulation du CEA de la présence d’une casquette sur une maison indique que « La présence d’une casquette influence de manière beaucoup plus importante la réduction des besoins en froid que l’augmentation des besoins de chauffage. »

Protection mobiles ou fixes ?

Il n’existe pas de réelle opposition entre ces deux solutions qui sont en réalité complémentaires et dépendent du cas considéré.
 
Pour donner un exemple, un ouvrant donnant sur l’ouest aura intérêt à disposer d’une protection mobile extérieure pour contrer le fort apport solaire des après-midis d’été sur cette façade. Mais on pourrait imaginer l’équiper aussi d’une casquette pour éviter de fermer totalement l’ouverture lors de journées moins chaudes, qui laisserait passer la lumière et l’air, pour un confort climatique frugal. 


Expérimentation de la solution

Des casquettes en rénovation à Rosny-sous-Bois.

À Rosny-sous-Bois, la Ville a récemment construit et rénové plusieurs écoles de son parc, en particulier la rénovation du groupe scolaire Bois Perrier et la construction de la maternelle Jean Mermoz, pour augmenter le nombre de places devenus insuffisants et les sérieux enjeux de rénovation des écoles. La ville s'est constituée à la fois maîtrise d’ouvrage et maîtrise d’œuvre, développé une réelle expertise sur la construction et la rénovation exemplaires d'un point de vue écologique. 

Des brise-soleil fixes sur façade


Que ce soit en rénovation de bâtiments typiques des années 60, ou en construction, le choix de se porter sur des casquettes pour réguler les apports solaires thermiques a été motivé par l’efficacité de la solution, sa durabilité et la possibilité d’utiliser des matériaux renouvelables et locaux pour sa conception.

Le travail de dimensionnement a été poussé assez loin et réfléchi très en amont avec l’ingénieur structure et le charpentier, car le brise soleil est venu se fixer à l’ossature déportée qui accueille l’isolation en paille, les potentiels ponts thermiques créés ont été pris en compte et résolus. 

Brise-soleil en rénovation sur la façade sud de l'école maternelle de Bois Perrier ©C.Picard
 
Un travail sur les ressources

En effet, l’ensemble du bois utilisé pour cette rénovation est non traité et issu de forêts locales. Particulièrement pour les brise-soleil fixes, le bois utilisé témoigne d’une traçabilité exceptionnelle. Il provient d’une petite exploitation où les arbres ont été sélectionnés avec l’exploitant et où le bois est débusqué de la forêt à l’aide de chevaux de trait pour réduire l’empreinte de cette opération.

Un faible entretien nécessaire

  
Il n’y a pas d’entretien à prévoir, les brise-soleil ont été conçus avec une légère pente pour éviter que l’eau stagne et humidifie le bois non traité. Un examen visuel régulier des brise-soleil peut éventuellement être fait pour repérer d’éventuelles irrégularités.

Réhabilitation du lycée français Charles Lepierre à Lisbonne

Contexte 


La maitrise d'œuvre concernant la réhabilitation du lycée français Charles Lepierre à Lisbonne, qui consistait en de la rénovation et de la construction neuve, a été réalisée par Meandre etc', dont Emmanuelle était Architecte Associée. Les premiers bâtiments du lycée ont été construits dans les années 1950 et ne pouvaient plus répondre à la demande actuelle. 

Il a alors été décidé d'agrandir le lycée, et par la même occasion de rénover les bâtiments existants, toujours dans un objectif de réduction des consommations énergétiques et d'adaptation du bâti pour un meilleur confort d'été.

Une démarche low-tech ancrée dans son environnement


Le choix du cabinet d'Architecture de Méandre etc', a été de privilégier au maximum l'existant et de composer avec le contexte local. Il a été choisi de ne pas recourir à la climatisation, mais de privilégier une démarche low-tech, centrée le plus possible sur des solutions passives.

Le projet a d'ailleurs remporté le Prix Low-Tech aux niveaux national et international des Green Solutions Awards 2022-2023.

De nombreux brise-soleil ont été ajoutés (dont certains orientables par l'usager), un gros travail sur la surventilation nocturne a été fait, notamment en mettant en place des ouvrants sécurisés, une isolation thermique par l'extérieur en liège (le Portugal étant le 1ᵉʳ producteur de liège au monde), etc. 
Ouvrant sécurisé et manivelle pour orienter les brise-soleil verticaux ©Emmanuelle Patte

La réhabilitation du bâtiment a permis de mieux mettre en valeur les ressources déjà sur place : les arbres débitumés pour mieux profiter de l'effet rafraîchissant de leur évapotranspiration, mise en place de revêtement perméable dans les cours (présence d'une nappe phréatique sur site), etc. 

Pour en savoir plus sur les nombreux détails du projet, consulter la fiche très complète de Construction 21.

Voir la fiche sur le lycée français de lisbonne sur le site construction 21


Retours utilisateurs-rices

Co-bénéfices

Co-bénéfices environnementaux :

  • Low-tech
  • Durable
  • Matériaux biosourcés et locaux possibles
  • Faible impact sur l'augmentation de la facture énergétique en hiver

Co-bénéfices autres :

Coûts

Un coût difficile à estimer

Il est compliqué de donner une fourchette pour le coût d'un brise soleil. Généralement intégrés lors de la phase conception, il dépend des matériaux utilisés, du travail de cocneption plus ou moins important, etc. 

À titre indicatif, on peut donner cette fourchette assez large de 250 à 900 € HT / m²

Source

Complexité et contexte de mise en oeuvre

Prendre en compte l’environnement du bâti pour un brise soleil efficace et durable

Dans un projet d’installation de brise-soleil fixes, il est nécessaire de prendre en compte l’environnement dans lequel le bâtiment est implanté pour réfléchir à différents points d’attention :

  • Arbres ou bâtiments alentours pouvant réaliser un masque solaire selon l’heure et la saison.
  • Climat local, vents violents pour adapter la fixation.

Rénovation et enjeux architecturaux et humains

De fort enjeux architecturaux se posent lors de la mise en place de brise-soleil fixes en rénovation. En effet, cette solution affecte de manière permanente l’apparence du bâtiment. Il peut être pertinent de travailler l’intégration de cet équipement à son environnement en travaillant sur sa couleur ou le type de brise-soleil considéré.

À cela, il faut ajouter la nécessaire prise en compte de l’acceptation chez l'habitant. La pose d’un brise soleil fixe modifie durablement l'apport de lumière dans l'appartement. Il est alors important de consulter préalablement l’usager, et d’aider à l’acceptation en indiquant que cette solution peut réellement faire la différence pour éviter la surchauffe due aux apports solaires.  

Les brise-soleil fixes, adaptés à la rénovation 

Les brise-soleils fixes sont plutôt déployés sur un bâtiment neuf, car c’est lors de la phase conception que la réflexion sur la maîtrise de l’apport solaire est menée.

Il est cependant possible de le retrouver dans quelques projets en rénovation comme en témoignent les retours d’expériences de cette fiche.

Deux points d’attention sont à noter pour des cas de pose en rénovation :

  • Typologie de l’enveloppe, si présence d’une isolation par l’extérieur, risque de pont thermique.
  • Vitrage adapté : La pose d’un brise-soleil peut entraîner des forts écarts de température au sein d’un vitrage avec des parties ombre/soleil marquées.

Sécurité et accès pompier dans l’installation d’un brise-soleil en rénovation

Certaines façades des bâtiments ont été pensées pour faciliter l’intervention des pompiers, notamment avec la présence d’autocollants rouges pour signaler les baies accessibles. Une pose de brise-soleil sur ces façades pourrait avoir une incidente sur l’accessibilité des pompiers, il est donc nécessaire de considérer cet aspect lors de la mise en place de cette solution et d’éventuellement en discuter avec les services d’urgence concernés.  

Prestataire(s)

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Ressources complémentaires


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