Extension SunExposure

Introduction

L'extension SunExposure calcule le nombre d'heures durant lesquelles le soleil direct frappe les surfaces du modèle.
SunExposure peut être utilisée dès les phases amont de la conception lorsque le niveau de détail du modèle est encore faible : seul un minimum d'informations sur l'environnement, la position et la géométrie du bâtiment sont nécessaires.

Cette extension peut aussi réaliser :

les rapports CSV des heures et des plages horaires éclairées de la période,
le calcul des ombres,
le calcul de l'éclairement pour une heure précise.

Le calcul de l'exposition au rayonnement direct du soleil influe sur les stratégies thermiques et d'éclairage :

sélection des matériaux de façade par rapport à leur sensibilité à la lumière,
positionnement des ouvertures,
détermination des parties du projet nécessitant des compléments au vitrage pour éviter les éblouissements ou les surchauffes,
évaluation de l'efficacité des compléments au vitrage proposés,
comparaison de différents compléments au vitrage,
détermination des surfaces des façades pouvant avoir besoin d'isolation thermique renforcée ou au contraire susceptibles d'entraîner des surchauffes,
détermination des surfaces des façades pouvant être utilisées pour les gains solaires,
détermination des emplacements susceptibles d'accueillir des panneaux photovoltaïques.

L'exposition au rayonnement direct du soleil d'un point d'une façade dépend des données climatiques du site, de l'environnement (relief, obstructions), de la période temporelle sélectionnée et de la géométrie du projet.

Elle est indépendante des matériaux utilisés dans le projet ou son environnement.

Mode d'emploi de l'extension SunExposure

Ouvrir le modèle SketchUp. Consulter ces recommandations pour préparer le modèle.
Ouvrir la fenêtre de SunExposure depuis la barre d'outils ou par le menu Extensions -> De Luminae -> SunExposure -> Activer l'extension et saisir les paramètres du calcul.

Description des champs :
- Nom du projet - Nom utilisé pour les exports et les fichiers de sortie. Le nom du modèle SketchUp est utilisé par défaut.
- Résultats - Répertoire dans lequel le modèle est exporté pour les calculs.
  Lorsque les calculs sont démarrés la géométrie du modèle et les fichiers de résultats sont placés dans le sous-répertoire sunexposure_output.
  Pour les projets SketchUp stockés sur un disque réseau (Windows), voir la page Travailler sur une copie du modèle.
- Analyse - Calcul réalisé et unité :
  - Nombre d'heures [heures moyennes / jour] - Nombre d'heures durant lesquelles le rayonnement direct du soleil a atteint la surface dans la période divisé par le nombre de jours de la période.
  - Nombre total d'heures sur la période [heures] - Nombre total d'heures durant lesquelles le rayonnement direct du soleil a atteint la surface dans la période.
  - Pourcentage des heures de ciel clair [%] - Nombre total d'heures durant lesquelles le rayonnement direct du soleil a atteint la surface dans la période divisé par le nombre d'heures de ciel clair de la période.
  - Ombres [%] - Nombre total d'heures durant lesquelles le rayonnement direct du soleil n'a pas atteint la surface dans la période divisé par le nombre d'heures de ciel clair de la période. Ce calcul est indépendant des données de climat (ciel toujours clair). Pour plus de détails voir le paragraphe ci-dessous.
  - Heure précise [heure] - Exposition au soleil direct calculée pour une seule heure, la représentation est donc soleil/ombre. Pour plus de détails voir le paragraphe ci-dessous.
- Détails - Les modèles peuvent nécessiter des densités de capteurs différentes. Le niveau de détail des résultats et le temps de calcul sont directement liés à la densité de capteurs sur la surface à calculer. Une surface large non obstruée peut requérir une plus faible densité de capteurs tandis qu'une surface plus petite mais avec des obstructions complexes peut demander une densité plus élevée.
  
  DL-Light permet de choisir :
  - la grille de capteurs applicable par défaut à toutes les surfaces calculées,
  - des grilles de capteurs différentes pour certaines surfaces (bouton "exceptions").
  Voir la page sélection des capteurs pour plus d'informations sur les choix de capteurs proposés.
- Localisation - Coordonnées de localisation du bâtiment. Cette information est utilisée en combinaison avec les données météo pour générer une distribution de ciel correcte. La localisation peut être celle du modèle SketchUp, celle du fichier météo ou une localisation personnalisée (cf fenêtre ci-dessous).
- Météo - Sélection de données météo ou utilisation d'un ciel clair. Consulter la page sur les données climatiques.
  - Données météo - Sélection d'un fichier météo proche du site au format Energy Plus. Le fichier météo peut être sélectionné dans la liste fournie par DL-Light ou téléchargé depuis Internet. Voir données météo pour plus de détails.
  - Ciel clair - Le mode ciel clair (potentiel d'exposition) permet d'étudier le potentiel maximum d'exposition au soleil direct pour la localisation du projet. Pour ce calcul le ciel est toujours clair.
  Le fichier météo choisi définit le fuseau horaire utilisé pour les dates et les heures des calculs. Pour un ciel clair, le fuseau horaire peut être défini plus bas.
- Fuseau horaire - Affichage du fuseau horaire utilisé pour les calculs.
  
  Le fuseau horaire est défini par le fichier de données climatiques choisi. Pour un ciel clair, une liste de sélection permet de choisir le fuseau horaire. En mode ciel clair, si la "localisation SketchUp" est choisie, le fuseau horaire paramétré dans SketchUp est utilisé. Cependant, si un fichier météo est déjà choisi et que son fuseau horaire est différent, un message d'avertissement est affiché.
  Nota: lorsqu'un modèle est localisé dans SketchUp, SketchUp propose un fuseau horaire basé sur la longitude du lieu. Cette valeur est parfois erronée, spécialement en Europe ou en Asie.
- Période - La période d'analyse, définie par une saison, l'année entière, ou deux dates spécifiques :
  - Saisons, année - Sélectionner une saison ou l'année. Les résultats seront agrégés pour la période choisie.
    Les dates des saisons correspondent à l'hémisphère nord par défaut. Un paramétrage avancé permet de modifier les saisons. Voir définition des saisons dans DL-Light.
  - Libre - Définir la période par des dates et heures de début et fin. 4 modes de définition de la période:
    - Jours pleins - plage d'occupation de 0h00 à 23h59 sur l'intervalle de jours (date de fin incluse). Cliquer sur la zone de saisie et choisir la date dans le calendrier, ou la saisir directement.
    - Heures par jour - plage d'occupation en heures sur l'intervalle de jours (date de fin incluse).
    - Début / fin - intervalle entre date et heure de début et de fin.
    - Complexe - utiliser une définition de période complexe. Voir configuration de la période complexe.
  Dans la version d'évaluation, seules les saisons été et hiver sont supportées. Pour plus de détails, voir Informations sur la licence.
- Pas de temps - En mode ciel clair uniquement, pas de temps en minutes pour la simulation.
  
  (Si un fichier météo est utilisé, le pas de temps est fixé à 60 minutes.)
La palette de fausses couleurs est paramétrable avec précision. 3 options de palette sont proposées : Automatique, Gradient et Personnalisé.
- La palette automatique est générée à partir des résultats du calcul afin d'obtenir une répartition équilibrée des couleurs. C'est la meilleure option au début de l'étude d'un projet.
- La palette gradient permet de réaliser des opérations globales sur la palette à partir des valeurs minimum et maximum, du nombre de seuils et des couleurs de début et fin. Cette option est utile lorsque l'amplitude des résultats est connue. Elle permet de tester rapidement des gammes de couleurs.
- La palette personnalisée permet un contrôle complet sur la palette. Elle peut être utilisée pour le rendu final ou mettre en valeur des zones particulières.
Après la saisie des paramètres, sélectionner une ou plusieurs surfaces et cliquer sur calculer ou sur la barre d'outils pour lancer le calcul.

Le temps de calcul dépend de la taille du modèle, de sa complexité et du nombre de capteurs.
Lorsque le calcul est achevé, les résultats sont importés dans SketchUp. Les surfaces sélectionnées reçoivent une texture en fausses couleurs et la palette est affichée.
Analyse des résultats.
- La fenêtre de rapport affiche la distribution des résultats sur la palette et un résumé des paramètres de calcul.
- Afficher/Cacher les capteurs permet de lire les valeurs individuelles des capteurs directement sur les surfaces.
  - Note : l'option "Affichage / Guides" de SketchUp doit être activée.
Réalisation de nouveaux calculs sur le modèle.
- Pour calculer une nouvelle surface, la sélectionner et cliquer Calculer .
- Il est possible de modifier les paramètres du calcul: changer la densité des capteurs pour améliorer la visualisation des résultats (pour tout le modèle ou une surface spécifique), modifier la palette de couleurs, changer la période... Quel que soit le changement, utiliser le bouton Calculer. Les surfaces précédemment calculées seront mises à jour avec les nouveaux paramètres.
DL-Light utilise un algorithme de cache des calculs. Celui-ci détecte automatiquement si une surface nécessite un recalcul ou si un résultat antérieur peut être réutilisé. Par défaut, le cache conserve les informations des 10 derniers calculs (valeur paramétrable dans les préférences).

Par exemple si un calcul vient d'être réalisé pour la saison "été", puis la saison est modifiée à "hiver" pour un recalcul, et enfin recalcul pour "été" :
- le système va refaire le calcul de toutes les surfaces pour la saison "hiver", mais certaines étapes pourront être évitées : calcul de l'emplacement des capteurs, préparation du fichier météo.
- Lorsque la saison "été" est redemandée, toutes les données peuvent être restituées depuis le cache, le "calcul" ne prend plus que quelques secondes.
Archivage des résultats.

DL-Light permet d'archiver l'intégralité des résultats d'un calcul : rapports, textures et étapes du calcul (exports radiances du modèle, fichier météo, ...). Cette archive peut être rechargée sur le modèle, sous réserve d'utiliser exactement le même modèle que lors du calcul.

Consulter la page Archivage des résultats pour davantage d'informations sur cette fonctionnalité.
- Pour archiver le résultat du calcul, cliquer sur le bouton Archiver.
- Pour charger les résultats d'un calcul précédent, cliquer sur le bouton Charger
Voir la page Comparaison des résultats pour plus d'informations sur la comparaison des archives.
Prise de vue.

Pour réaliser une image de la vue courante avec les résultats des calculs, cliquer sur pour une image avec la palette, ou sur pour une image sans palette. Le répertoire d'export de ces snapshots peut être ouvert avec .
Cette option n'est pas supportée dans la version d'évaluation (voir les limitations de la version d'évaluation).

Rapports supplémentaires : exposition par jour et heures

(Cette option n'est pas supportée dans la version d'évaluation.)

Lors du calcul Sun Exposure, il est possible de générer pour chaque surface deux rapports supplémentaires au format CSV :

Pourcentage de la surface éclairée, heure par heure. Les colonnes sont mois, jour, heure, pourcentage des capteurs éclairés, pourcentage de la surface éclairée (couverture des capteurs correspondant à la surface de Voronoï).
Intervalles quotidiens durant lesquels ce pourcentage dépasse un seuil (50% par défaut). Si l'option "Aire de couverture des capteurs" est validée, l'aire des points du plan les plus proches du capteur est utilisée, sinon le pourcentage des capteurs éclairés. Les colonnes sont mois, jour, heure de début de l'intervalle, heure de fin de l'intervalle. Seules les lignes vérifiant le critère de seuil sont listées.

Pour générer ces rapports, valider l'option "Rapports supplémentaires : exposition par jour et heures" dans les préférences de l'extension. Les rapports sont placés dans le sous-répertoire sunexposure_output/current/reports

Calcul des ombres

(Cette option n'est pas supportée dans la version d'évaluation.)

Le calcul des ombres est l'opposé du calcul d'exposition : l'indicateur montre la durée pendant laquelle le rayonnement direct du soleil n'a pas atteint la surface.

Le calcul est indépendant des données de climat (ciel toujours clair).
Le résultat est le pourcentage de la durée d'ombre par rapport à la durée de ciel clair pour la période considérée.
La palette de couleurs par défaut est adaptée :

Calcul pour une heure précise

(Cette option n'est pas supportée dans la version d'évaluation.)

Le calcul pour une heure précise mesure les zones au soleil et à l'ombre à un moment spécifique pour un ciel clair. Pour cette fonctionalité une simulations Radiance est réalisée pour l'ensemble de la surface. Cette fonction n'utilise pas de capteurs ponctuels sur la surface.

La palette de couleurs est automatiquement adaptée et contient 2 valeurs : "ombre" (bleu) et "lumière" (jaune).

Sur l'image ci-dessus, le résultat de DL-Light (gauche) est comparé aux ombres montrées dans SketchUp (droite) pour la même localisation et le même moment.
Les motifs d'ombre de SketchUp et de SunExposure correspondent lorsque le format d'heure est 'standard'. Un autre format 'solaire' est disponible pour lequel la position du soleil est calculée pour les heures solaires. Pour plus de détails, voir Heure standard et solaire.