Facteur solaire

${\displaystyle S=\left({\frac {Rse*\alpha *Cm*Kcorr}{R_{theq}}}\right)}$

Rse : Résistance superficielle extérieure, généralement 0.07 (m².K/W)

α : coefficient d'absorption lié à la teinte qui varie de 0 à 1 (corps noir)

Cm : Coefficient de masque lié à l'environnement (qui cache du rayonnement)

Kcorr : Coefficient correctif lié à une lame d'air éventuelle dans la paroi

R_theq : Résistance thermique équivalente de la paroi (m².K/W)

${\displaystyle R_{theq}=Rsi+\sum \left({\frac {e}{\lambda }}\right)+Rse}$

Rsi : Résistance superficielle intérieure, habituellement 0.13 pour un flux vertical ou 0.136 pour un flux horizontal (m².K/W)

Rse : Résistance superficielle extérieure, généralement 0.07 (m².K/W)

e : épaisseur du matériau (m)

λ : Conductivité thermique du matériau (W/m.K)

Par exemple, le toit terrasse d'une maison retransmet une portion de l’énergie incidente sur le toit à l’intérieur de la maison.

Les différences de températures entre l’intérieur et l’extérieur d'un local entraînent de la conduction et n'entrent pas dans la définition du facteur solaire. Il ne s'agit ici que de rayonnement solaire.

• Rayonnement pénétrant directement à travers la paroi (exemple le verre)
• Rayonnement entraînant un échauffement de la paroi puis une nouvelle émission d'infrarouge.

Dans le cas d’une paroi strictement opaque, seul l’échauffement de la paroi permet d'obtenir un facteur solaire non nul.

Cas simple : paroi opaque homogène

Le facteur solaire va dépendre :

• Proportionnellement de l'absorption de l’énergie par la paroi : S= () .α (α=coefficient d'absorption de la paroi, varie de 0 à 1 (corps noir) - proportionnellement des résistances thermiques superficielles extérieures (convection et rayonnement) S= ().α.R

• Proportionnellement du coefficient de transmission thermique surfacique U, en W/ (m².K) .K) : flux thermique en régime stationnaire par unité de surface, pour une différence de température d'un kelvin entre les milieux situés de part et d’autre d’un système : S= α.R.U [%]. [W/m²K]. [m²K/W]=[%]

U est calculé de la même manière que pour la conduction, c'est le flux divisé par la différence de T° soit :

${\displaystyle U=\left({\frac {1}{{R}+R_{Si}+R_{Se}}}\right)}$

R= résistance de la paroi,

R= e/λ e= épaisseur en m

λ = conductivité thermique M, en W/(m.K)

Ce cas simple montre l'importance de chaque facteur, en effet α (couleur varie de 0 à 1) R varie peu, λ varie de 0.028 à 449, et l'épaisseur de ce que l'on veut. Rsi et Rse sont quasi constants.

Pour simplifier, si l'on néglige (ce qu'il ne faut pas faire) Rsi et Rse on aurait S=α.R.λ/e.

Dans le cas d'un été avec fort rayonnement solaire, doubler, tripler l'épaisseur revient presque à diviser par deux ou par trois l'énergie transmise par unité de temps.

Mais, à épaisseur égale, diminuer le lambda (prendre un matériau plus isolant) revient à diminuer l’énergie transmise.

Mais, l'expérience semble contredire ce dernier point, car comment se fait-il qu'une église en pierre avec un lambda très important reste fraîche en été ?

Source Vitrages

Le rayonnement solaire qui atteint une surface vitrée est réfléchi, transmis et absorbé dans des proportions variables suivant la nature du vitrage. On peut chercher à privilégier une seule de ces trois qualités (c'est le cas des immeubles de bureau qui cherchent à réduire la transmission lumineuse), mais suivant le cas, on peut également garder une certaine harmonie dans ces trois facteurs. C'est la proportion du flux énergétique que le vitrage laisse passer, qui s'exprime en pourcentage du rayonnement reçu, que l'on appelle facteur solaire g. Il représente la somme du rayonnement transmis et celle du rayonnement absorbé puis retransmis vers l'intérieur par le vitrage.

Idéalement, le facteur solaire doit être :

1. Élevé en hiver pour que le bâtiment puisse bénéficier des apports solaires
2. Bas en été pour éviter les surchauffes

Cependant, le facteur solaire d'un vitrage est constant. Il convient donc de définir le meilleur compromis et de compléter les façades vitrées de protections solaires adaptées.

Aux États-Unis, c'est principalement le Solar Heat Gain Coefficient (SHGC) qui est utilisé, et anciennement le Shading Coefficient (SC).

• Voir aussi Rayonnement solaire
• Voir aussi Réglementation thermique des bâtiments
• Voir aussi Simulation thermique dynamique