BRISE-SOLEIL A ENERGIE ZERO

Aurore Amiet et Alexis Guilbert

Le mécanisme élaboré est un brise soleil vertical pour façade ouest.

Ils s’orientent de manière autonome et indépendante face au soleil durant l’après midi et le début de soirée. Pendant la nuit, le brise soleil reprend sa position initiale, perpendiculaire à la façade.

Le mécanisme se compose de deux parties fonctionnant sur le principe de dilation d’un liquide. Le premier élément du système est une cuve métallique convertissant le rayonnement solaire en chaleur transmise au liquide. Sous l’effet de cette chaleur, le liquide se dilate et actionne un piston qui entraine le mouvement du brise soleil.

T8 Vidéo

Nous avons développés trois alternatives. Une première consistait à remplacer le mécanisme de dilatation de l’eau par un piston de cire (induisant un re-dimensionnement de la lamelle).

La deuxième consistait à utiliser le mouvement d’air chaud au sein de la lamelle pour provoquer le mouvement (hélice intégrée à l’intérieur de la lamelle).

La dernière alternative consistait à utiliser le poids que peut soulever l’air (volume d’air à l’intérieur de la lamelle).

Deux pistes sont envisagées pour développer le principe de fonctionnement. La première consiste à maitriser l’inertie thermique du matériau mis en oeuvre pour que le mouvement du brise soleil se fasse avec le mouvement du soleil. La seconde vise à adapter le brise soleil vertical en brise soleil horizontal pour façade sud et non plus ouest.

AMIET Aurore, BOURG Adèle, GUILBERT Alexis, MOUNY Marion

Compte rendu d’expérimentation à l’échelle

Le profilé

La forme du profilé a été un de nos sujets de réflexion. Nous avons testé différentes options en maquettes : un profilé rectangulaire, un profilé en amande et un en losange.

En fonction de cela, nous avions opté avant de partir aux Grands Ateliers pour une forme en amande pour des raisons esthétiques et de perception à l’intérieur et à l’extérieur du bâtiment mais également pour des considérations pratiques.

Nous pensions que ce profilé était assez facilement réalisable car cette forme évite d’avoir à gérer de nombreuses jonctions entre différentes plaques. En effet, le profilé ne se composant avec cette solution que de deux plaques, il ne faut gérer que les deux liaisons sur les bords, la forme incurvée étant donnée par un tasseau disposé au milieu.

La réalisation a cependant été soumise à des complications. En effet, comme cette forme n’est pas basique, les jonctions entre des plaques avec des angles qui ne sont pas droits posent des problèmes. Il a fallu trouver le juste milieu entre la flexion supportée par le matériau et les fixations qui se devaient d’exercer une force suffisante pour maintenir les parois assemblées.

La solution adoptée a été d’utiliser deux planches de contreplaqué de 3mm d’épaisseur pour chaque profilé. Les deux liaisons se font sur des bastaings de 2cm d’épaisseur sur lesquels sont clouées les deux planches de contreplaqué. La forme incurvée est donnée par un bastaing de 5cm qui se situe au milieu du profilé.

La réalisation a mis en évidence que même si l’on essaye de dessiner une forme pour qu’elle soit la plus facilement réalisable, certaines données peuvent échapper à la conception, notamment en raison des outils mis à disposition ou des savoirs-faires. La réalisation de ce profilé a demandé une réflexion, sur place, aux Grands Ateliers, pour repenser le procédé de fabrication en s’adaptant au mieux aux matériaux utilisés et aux outils à disposition pour arriver à un résultat qui nous a satisfait au niveau pratique et esthétique.

L’assemblage

L’assemblage à pour but de permettre la rotation du brise soleil autour d’un axe central vertical. Il est matérialisé par une tige filetée et maintenu par un cadre de bois qui supporte les cinq brises-soleil. Le système est simplement posé sur la tige du bas, alors que celle du haut maintien simplement l’ensemble du système dans l’axe.

L’intégralité de l’assemblage est concentrée au pied du brise soleil. Le réservoir est placé sur la face sud et le système mécanique du piston est relié à l’axe par l’intermédiaire d’une lame d’acier.

Le réservoir placé sur la face sud (couleur foncée)Face Sud captant la chaleur du soleil

La tige filetée est percée en trois points traversés par des vis : le premier percement, sous le cadre de bois, sert à bloquer la rotation de la tige filetée. Les deux autres percements servent à fixer la butée de la seringue.

Cet assemblage simple s’est avéré très efficace, la rotation se faisant d’une légère poussée.

Le piston

Pour notre projet de façade intelligente, nous avons décidé de développer un piston dessiné, et étudié pour nos brises soleil. Il est intégré, ancré en bas du panneau du brise soleil. Chaque brise soleil est indépendant, il possède son propre mécanisme de fonctionnement. Ce système assez simple permet un effet de façade – les brises soleils ne bougeant donc pas tous au même moment.

Notre piston est composé d’une boîte en métal noire, contenant de l’alcool (qui va venir se dilater avec une augmentation de la température), d’un tuyau relié d’un côté à la boîte métal et de l’autre côté à une seringue, seringue reliée elle-même à une butée fixe : un mécano. Lorsque l’alcool se dilate, le piston de la seringue s’écarte. Comme elle est reliée à un mécano fixe, le brise soleil tourne et non le mécano.

Pour réaliser notre piston, nous avons utilisé une boîte de cirage de 100 mL, que nous avons vidé puis remplie d’alcool (la boîte de cirage que nous avions utilisé pour le prototype du 05.04.2013 était de 50mL). Les boîtes de 100 mL n’étaient pas étanches. Le silicone n’adhérait pas à la surface trop lisse de la boite, et dès que l’alcool industriel se dilatait, la boîte se déformait et fuyait.

Pour palier à ce problème, nous avons effectué une soudure à froid (pâte époxy). Nous fermions la boîte remplie d’alcool manuellement, puis nous venions appliquer la pâte tout autour de la jointure de la boîte. Après 5 minutes de durcissage, la boîte était parfaitement étanche et la soudure à froid rigidifiait légèrement la boîte.

Détail Piston

Nous avons testé notre piston, et un problème est survenu : la force permettant au brise soleil de revenir dans sa position initiale n’était pas suffisante (elle l’était sur notre prototype qui n’était pas en bois). Nous avons donc disposé un élastique autour de l’axe central qui permettait au brise soleil de revenir dans sa position initiale. La force de l’élastique était cependant trop forte, et l’action du piston en était réduite. Il aurait fallu plus de matériel pour tester le piston, et ainsi calibrer les forces entre elles et trouver le juste équilibre.

Nous n’avons pas eu la possibilité de tester notre système avec le soleil, ce qui aurait révélé l’effet de façade et de retardement produit dû à l’indépendance des pistons.

Photos de nos brises soleil

Vidéo

Brises soleil