Brevet FR2529321A1 — publié le 19831230

La présente invention concerne un procédé permettant l'aide à la conception architecturale à partir de l'analyste bio-climatique d'un site détermine. Pour tout concepteur,architecte ou autre,l'intégration des éléments et phénomènes nhysiques propres à un site est devenue une nécessité financière,de par les économies d'énergie qui en résultent et une obligation prochainement de par la nouvelle règlementation thermique " Th B 82 " applicable dès fin sentem- bre I982. Pour ce faire le concepteur devait connaître outre les conditions climatiques d'un site,la taille et 11 éloignement des éléments entourant le lieu d'implantation du futur projet. Cette image des bâtients,arbres,collines,etc,entourant un site physique est encore anpelé " masque ",Parce que susceptible de masquer,pour un observateur se trouvant sur le site étudié, les rayons du soleil et par là même de comnromettre fortement les conditions micro-climatiques d'un lieu,et surtout de modifier profondément le comportement thermo-dynamique des constructions qui y seraient implantées. Il convient donc de pouvoir représenter ce masque,afin d'en tenir comnte au moment de l'élaboration des nrojets. A cet effet on dispose déjà de plusieurs méthodes permettant la renrésentation de ce masque. Quelques unes sont manuelles,conme celle consistant à relever en hauteur et azimut grâce à un théodolite tous les points entourants un site physique déterminé et à les retranscrire ainsi point par noint,sur des fonds de nlans représentant les courses du soleil,le plus souvent dans un système de projection cyclin drique (méthode peu pratiquée,car longue et coûteuse ). L'autr msthode,dite de l'horizontograthe,consiste à suivre dans un viseur le contours du masque entourant un noint,ce qui permet,par un jeu de tringleries,à un stylet de dessiner ce contours sur des fonds de plans auxquels on peut superposer les courses du soleil ( méthode encore longue et im récise,du fait de I-'tervention manuells,donc inusitée ). Il existe d'autres méthodes photographiques celles-19, comme par exemple l'utilisation d'objectifs spéciaux ( coûteux ou genre " fish eyes ",qui nermettent une arise de vue sur 360 degrés.Bien que satisfaisant quant à la qualité des prises de vue,ce système à l'orientation et au calage horizontal délicats, pose le problème de la superposition différée des courses du soleil,ainsi que de leur établissement suivant les caractéristiques propres à chaque optique.A cela se rajoute l'impossibilité de contrôle de l'image avant la prise de vue,car le montage de tels objectifs ne permet plus de disposer de la visée réflexe, et ce sans parler du problème posé par l'inversion de l'image photographiée::l'est étant représenté à gauche,l > ouest à droite, ce qui est une manière inhabituelle de représenter le phénomène. Une dernière méthode:le globoscope du Professeur " Tonne ", qui présente l'avantage d'éviter de nombreux inconvénients par l'utilisation d'un miroir bombé réfléchissant l'environnement, mais il ne résoud toujours pas le problème de la sunernosition des courses du soleil et de son contrôle à la prise de vue. Pour cela et afin de pallier aux défauts de tous les systèmes,on a été amené à rechercher le procédé anplicable à un appareillage,d'un transport aisé,d'une manipulation simple,d'un - coût d'exploitation faible,au développement instantané,xermet- tant le contrôle à la prise de vue. Afin d'étendre l'utilisation du procédé et des prises de vue obtenues,pour faciliter l'analyse de ces dernières,un certain nombre d'abaques ont été établis. Selon l'invention ce résultat est obtenu en proposant un procédé permettant une analyse bio-climatique d'un site à partir d'une simple prise de vue instantanée. Cette prise de vue représente simultanément le masque environnant et les courses du soleil propres à la latitude du point ae mesure. Cette représentation est visible tant lors de la recherche de l'emplacement de la prise de vue qu'au moment de celle-ci. L'appareil permettant l'anDlication du procédé selon l'invention repose en fait sur un principe différent de ceux annli- qués dans les procédés existants. En effet au lieu d'lm suivi manuel du masque ou de sa retranscription à la main -3ur des fonds de rqans,au lieu d'une supernosition délicate et effsetuée à postériori des diagrammes des courses du soleil,l'aonareil issu du procédé selon l'invention permet cette superposition d'image dès la prise de vue. Pour ce faire il faut dans un premier temps que l'annareil selon l'invention soit disposé de manière strictement horizontale. A cet effet on disnose sur l'appareil et de manière solidaire avec celui-ci d'un niveau à bulle ou de tout autre dispositif équivalent,afin d'en constater l'horizontalité.L'embase de l'appareil est munie de systèmes de réglage de cette horizontalité, manoeuvrables manuellement par l'intermédiaire nar exemple de deux pieds pouvant être vissés ou dévisses. Les positions au soleil dans la voûte céleste nar rapport à un point sur terre sont fonction de trois paramètres,qui sont donc reproduits sur l'appareil selon l'invention : la latitude, le Jour de l'année et l'heure. Pour chaque latitude il existe un diagramme qu'il suffit de placer à l'endroit prévu à cet effet,sous une coupole smi-rflé- chissante, semi-transparente, par l'in-termédiaire d'un nlateau amovible. Sur ces diagrammes sont représentées les courses du soleil pour différentes dates de l'année,courses gradues en heures. Ces diagrammes sont semblables à ceux des méthodes de représentations sphériques,ils ont simplement été adantés à la courbure de la coupole.Ces diagrammes représentant les courses du soleil, sont dessinés en blanc sur un fond noir,afin de faciliter la réflexion de l'environnement sur la coupole et de ne pas introduire d'image parasite. De plus ils sont repérés en hauteur et azimut,il convient donc de respecter au moment de l'utilisation de l'anpareil une certaine orientation le sud représenté sur le diagramme doit coïncider avec le sud eéogranhioue du lieu d'investigation ehni ei Prande Pour une pluè/facilité de lecture des photographies instantanées qui peuvent être faites grâce à l'appareil selon l'invention, il est conseille de mettre le système de sunort de crise de vue au nord dans l'hémisphère nord et au sud dans l'hémisnhère sud. Une fois les opérations de nivellage et d'orientation effectuées,et après avoir introduit le diagramme correscondant à la latitude du site étudié,il suffit de prendre une photographie grâce à l'appareil de prise de vue instantanéç,monté sur une potence et faisant corps avec l'appareil selon l'invention,llobjectif tourné vers la coupole,c'est à dire vers 1 sol,pour ne oas faire apparaître sa propre image comme " masque " important lors de la' prise de vue,l'utilisation du retardeteur est vivement conseillé. On comprendra bien mieux l'invention à l'aide de la descrip- tion ci-aDrès d'un mode de réalisation préférentiel et des dessins annexés dans lesquels - la figure I représente la trajectoire des rayons optiques permettant-de faire figurer à la fois les éléments entou rant le site et les courses du soleil. - la figure 2 est une vue de profil en coupe de l'appareil selon l'invention. - la figure 3 est une vue du dessus de l'appareil selon l'invention. La figure I représente la trajectoire des rayons optiques permettant de faire figurer à la fois les éléments entourant le site et les courses du soleil et justifie sur le plan théorique le principe de fonctionnement de l'appareil. Le procédé selon l'invention consiste à faire coïncider le rayon représenté par la droite AJK avec le rayon représenté par la droite AG,ceci afin de permettre par l'intermédiaire d'un objectif,dont le centre optique se trouve au point A,d'obtenir une photogranhie comportant - d'une part l'image du point ,réfléchie par la coupole, élément placé dans l'espace d'une demi-sphère théorique de dimension infinie ayant sa base dans un plan confondu avec celui du diagramme. - d'autre part ce même diagramme,circulaire de centre C, dessiné en blanc sur fond noir,représente les hauteurs, azimuts et les courses du soleil et ce pour une latitude donnée. Pour comprendre le procédé selon l'invention raisonnons tout d'abord dans un plan,il nous sera facile ensuite d'tendre la démonstration dans l'espace,en faisant une simple révolution autour de l'axe vertical tassant par les points A et J ,le point A centre optique de l'objectif photographique,le point 3 centre du diagramme et la droite passant par les points B et C,fcrmant l'axe de révolution de la coupole semi-réfléchissante,semi-transparente. I1 est possible de retranscrire,sur'une droite orthogonale à l'axe AB et passant par le point 3,les angles que feint des points situés dans le demi-plan,contenant le point A > t t limité par la droite PH,avec cette même droite. Par exemple : le point K,défini nar son secteur angulaire I se trouve marqué en G,de même tout point du demi-plan défini comme précédemment et se trouvant sur la droite JK,sera retranscrit en G. Les secteurs angulaires sont comptés de zéro,pour tous les points se trouvant sur la droite FH,à quatre vingt dix,pour tous les points se trouvant sur la demi-droite RA. D'autre part les secteurs angulaires sont comptés arbitairement de manière positive pour ceux situés à droite de l'axe AB et négativement pour ceux situés à gauche. La courbure de la ligne P doit satisfaire aux exigences suivantes - nour un point par exemple K et donc une section angulaire I il doit exister un point,en l'occurence J,et un seul,pour lequel une tangente à la ligne P,passant par ce point, présente une demi-droite orthogonale à la tangente et issue du point de tangence,qui soit confondu avec la bissectrice de l'angle formé par le point A,le point recherché J et le point K. - la limite de la ligne P est définie de part et d'autre par les points de tangence d'une droite dont la demi-droite normale,issue du point de tangence,soit confondue avec la isectrice de l'angle formé par le point A,le point de tangence et un point situé sur F. Par exemple : sur la partie gauche de la figure I le point D représente la limite de la ligne P,car au point D passe une tangente à la ligne P,dont la normale E,issue du point de tangence,est confondue avec la bissectrice de l'angle formé par les points A,D et F. I1 existe une multitude de lignes P,mais à chacune d'elles correspond une gradation différente de la ligne R. Pour des raisons de comsodités,calcul,fabrication,mise en oeuvre,nous avons fixé une symétrie obligatoire autour de l'axe AB entre la partie de gauche et la partie de droite,et nous avons choisi la ligne P comme étant un arc de cercle. Nous avons ainsi gradué la ligne R en conséquence. Nous aurions pu aussi vouloir une répartition régulière des graduations sur la ligne R,mais cela obligeait des courbures de la ligne P plus complexes. I1 est donc possible de graduer la ligne R en prolongeant la droite reliant le point A au point de " réflexion ",par exemple J, comme étant le point " image " réfléchi du point K,et d'obtenir le point G auquel on attribut la valeur angulaire I. Nous pouvons donc repérer des points dans un plan.Nous pouvons pré-repérer et dessiner des points dont on connaît nar avance leur secteur d'angle. Pour nous transposer dans l'espace,il suffit de faire pivoter le système autour de l'axe AB. La ligne R devient un cercle de centre B et que l'on peut graduer en azimut,le point D étant ainsi sur le périmètre du disque obtenu,périmètre gradué en tant que ligne des hauteurs égales à zéro. Les hauteurs égales à quatre vingt dix sont confondues avec le point B. Les lignes de hauteur se trouvent donc représentées par des cercles concentriques. La ligne P devient une coupole. La droite FH balaye l'horizon. Les courses du soleil,dont on connaît parfaitement les hauteurs et azimuts dans la voûte céleste,nour un observateur placé à un endroit donné.,heure par heure,jour par jour,peuvent ainsi être pré-tracées sur des diagrammes. Par exemple : le soleil S de hauteur L est représenté au point N. Au moment de la photographie,depuis A on aperçoit à la fois - le point K,par réflexion au point J sur la coupole. - sa hauteur angulaire I correspondant à 1'af- fichage au point G. - la course du soleil S au point N,sans qu'il soit nécessaire que celui-ci soit présent lors de la prise de vue. De plus toute la variation des positions du soleil étant prédessinée sur les diagrammes,une vision globale d'une année solaire est donc possible. Selon les figures 2 et 3,l'apDareil se compose d'une base I, disposée sur deux pieds règlables 2 et 3,et un pieds articulé et règlable 4. Une coupole semi-réfléchissante,semi-transparente 5 est solidaire de la base I. Cette base I présente sous la coupole 5 un évidement circu laire permettant de recevoir un plateau amovible 6 servant de support aux différents diagrammes des courses du soleil 7. La fixation du plateau amovible 6 est assurée par un système de vérouillage 8. Ces diagrammes 7 servent d'ailleurs aussi à indiquer le sud 9,orientant ainsi l'appareil. Le pied articulé 4 permet grâce à un filetage et à un contreécrou IO de fixer de manière perpendiculaire à la base I une potence II munie d'un niveau à bulle I2. Cette potence II par l'intermédiaire d'une crémaillère I3, d'une manivelle I4 et d'un pignon denté I5,permet le déplacement vertical d'une te te I6 sur laquelle se fixe un élément de liaison I7 entre la potence II et l'appareil de prise de vue instantanée 18 muni de son retardateur I9. L'interchangeabilité de l'élément de liaison 17,ainsi que le déplacement possible de la tête I6 le long de la potence II, autorisent l'utilisation de différents types d'appareil de prise de vue instantanée 18. La potence II doit être placée dans le plan de symétrie de l'appareil et oermettre,par le déplacement vertical de la tête I6, ainsi que par l'adaptation d'éléments de liaison I7,de respecter la parfaite horizontalité des différents plans passant par la base I,le diagramme 7 et l'objectif 20. De même doit être respecter le parfait alignement vertical de l'axe optique de l'objectif 20,de l'axe de symétrie de la coupole 5 et le centre du diagramme 7. REVE0;DICATIONS I. Procédé permettant l'analyse de la voûte céleste vue depuis un site réel par simple prise de vue instantanée du masque présent entourant le point de mesure,caractérisé en ce que la prise de vue instantanée fasse apparaître simultanément les courses théoriques du soleil placées sous une coupole semi réfléchissante,semi-transparente,et le masque environnant. 2. Procédé selon la revendication I,caractérisé en ce que ltaxe optique de l'appareil de prise de vue instantanée est placé dans l'axe de révolution de la coupole et dans l'axe des diagrammes des courses du soleil,de manière verticale. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications I et2, caractérisé en ce que le centre optique de l'appareil de prise de vue est placé de manière à permettre la coïncidence des lignes de hauteur et d'azimut vues par transparence à travers la coupole avec les objets se trouvant à cette même hauteur et à ce même azimut vus par réflexion sur la coupole. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant les étapes suivantes - on introduit le diagramme des courses du soleil corres pondant à la latitude du site étudié. - on place l'appareil au point d'investigation. - on l'oriente au sud. - on vérifie l'horizontalité. - on effectue la prise de vue grâce au retardateur. - on obtient ainsi un cliché à dévelloppement instantané, que lton peut analyser immédiatement grâce à des abaques imprimés sur un support transparent. 5. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications I à 4,caractérisé en ce qu'il comporte une base (I! recevant un diagramme (7) des courses du soleil,recouvert d'une coupole (5) semi-transparente,semiréfléchissante permettant,grâce à un appareil de prise de vue instantanée (I8),muni d'un retardateur (I9) supporté par une potence (I3) perpendiculaire par rapport à la base (I),d'obtenir une vision simultanée des courses du soleil et du masque entourant le site. 6. Appareil selon la revendication 5,caractérisé en ce que la base (I) est disposée sur deux pieds réglables (2) et (3) et un pied articulé et réglable (4). 7. Appareil selon la revendication 6,caractérisé en ce que le pied (4) permet grâce à un filetage et à un contre-écrou (IO) de fixer la base (I) perpendiculairement à la potence (II) munie d'un niveau à bulle (I2).