Brise-soleil photovoltaïque : ombrer la façade et produire de l'électricité
Un brise-soleil protège une façade vitrée de la surchauffe. Un brise-soleil photovoltaïque fait la même chose avec des lames qui produisent de l'électricité. Pour un bâtiment tertiaire, un établissement scolaire ou un immeuble de bureaux, c'est l'un des rares éléments de façade qui travaille deux fois : il améliore le confort d'été et il valorise une surface qui, sinon, ne produirait rien.
Cet article s'adresse aux architectes, maîtres d'œuvre et bureaux d'études qui envisagent d'en intégrer un : ce qu'il produit vraiment selon l'inclinaison des lames, les choix de conception à faire tôt, et les points qui coincent le plus souvent.
Qu'est-ce qu'un brise-soleil photovoltaïque ?
C'est un dispositif d'ombrage fixé en façade, au-dessus ou devant les baies, dont les lames sont des modules photovoltaïques. On le pose le plus souvent en casquette horizontale au-dessus des fenêtres orientées au sud, parfois en lames verticales sur les façades est et ouest.
Il appartient à la famille du photovoltaïque intégré au bâti (BIPV) : le module n'est pas ajouté sur l'existant, il remplace un élément d'architecture qu'il aurait fallu construire de toute façon. Pour le panorama complet de ces solutions, voir notre article sur l'intégration du photovoltaïque au bâti.
Combien produit une lame de brise-soleil ?
Nous avons simulé la production d'un module plein sud avec l'outil PVGIS de la Commission européenne, à Saint-Lô, Lyon et Marseille, pour plusieurs inclinaisons. La référence est un module incliné à 35°, proche de l'optimum en France.
Ce que disent les chiffres :
Une lame inclinée à 15° produit 93 à 94 % de ce que produit un module à 35°. À 30°, on est à 99 %.
Une lame posée à plat descend à 82 à 84 %, une façade verticale à 68 à 71 %.
En juillet, la lame à 15° produit 4 à 6 % de plus que le module à 35°, selon la ville. La production est maximale quand le besoin d'ombre l'est aussi.
Autrement dit, un brise-soleil bien incliné produit presque autant qu'une toiture, et nettement plus qu'un module posé à la verticale en façade. Ces valeurs supposent qu'aucune lame ne fait de l'ombre à sa voisine : c'est justement le premier point à régler en conception.
Les choix de conception à faire tôt
L'inclinaison et l'espacement des lames
Plus une lame est inclinée, plus elle produit, mais plus elle projette d'ombre sur la lame du dessous. Le bon réglage dépend de la profondeur du dispositif, du nombre de lames et de l'ombre recherchée sur la baie. Une étude d'ombrage au stade de l'esquisse évite de perdre une partie de la production sur des lames qui se masquent entre elles.
Fixe ou orientable
Un brise-soleil fixe est plus simple, plus robuste et plus facile à raccorder : les lames ne bougent pas, les câbles non plus. Un système orientable suit mieux le soleil et règle finement l'ombre, mais il ajoute une motorisation, de la maintenance et des passages de câbles mobiles. Sur la plupart des façades sud, une casquette fixe bien dimensionnée fait le travail.
Le module et la transparence
Les lames sont en surplomb des circulations : on privilégie des modules verre-verre, plus rigides et adaptés à cet usage. Le choix de la densité de cellules règle le compromis entre production et lumière transmise. Un module plus ajouré laisse passer davantage de lumière naturelle sous la casquette, au prix d'une production plus faible.
La structure et les fixations
La structure porteuse reprend le poids des modules et surtout les efforts de vent, calculés selon l'Eurocode 1 (NF EN 1991-1-4) en fonction de la hauteur, du site et de l'exposition. Les fixations en façade doivent être étudiées avec le gros œuvre ou l'ossature existante, et les passages de câbles prévus dès le départ pour rester invisibles.
Confort d'été : l'autre bénéfice
Un brise-soleil horizontal au sud arrête le soleil haut de l'été et laisse entrer le soleil bas de l'hiver, qui chauffe gratuitement les locaux. Sur un bâtiment neuf, la RE2020 évalue le confort d'été avec un indicateur en degrés-heures (DH) : les protections solaires extérieures font partie des leviers les plus efficaces pour le tenir. Le photovoltaïque vient en plus, sur un élément dont le bâtiment avait déjà besoin.
Même logique, à plus petite échelle, pour une entrée ou une baie isolée : c'est le rôle de la marquise solaire.
Urbanisme : quelles autorisations ?
Sur un bâtiment existant, ajouter un brise-soleil modifie l'aspect extérieur : une déclaration préalable est en règle générale nécessaire. Sur un projet neuf, le dispositif est instruit avec le permis de construire. À proximité d'un monument historique ou en site patrimonial remarquable, l'avis de l'Architecte des Bâtiments de France s'ajoute : notre article sur le photovoltaïque en secteur protégé détaille les points qui font la différence.
Les erreurs les plus fréquentes
Penser production avant ombre. Le brise-soleil est d'abord une protection solaire. S'il est dimensionné uniquement pour produire, il ombre mal la baie.
Oublier l'ombrage entre lames. Des lames trop rapprochées ou trop inclinées se masquent en hiver et en mi-saison.
Traiter les câbles à la fin. Des câbles visibles en façade ruinent l'intégration. Leur cheminement se décide avec la structure.
Négliger l'accès pour l'entretien. Les lames doivent pouvoir être nettoyées et un module remplacé sans démonter tout le dispositif.
Une façade solaire complète
Le brise-soleil se combine avec les autres éléments photovoltaïques d'une façade : parement de façade, mur-rideau, marquises. Solar Structure conçoit et fabrique des structures photovoltaïques sur mesure pour ces usages, en lien avec les architectes et les maîtres d'œuvre et bureaux d'études.
Questions fréquentes
Un brise-soleil photovoltaïque produit-il autant qu'une toiture ?
Presque, s'il est bien incliné. D'après PVGIS, une lame à 15° produit 93 à 94 % d'un module à 35°, et une lame à 30° environ 99 %, à condition que les lames ne se fassent pas d'ombre entre elles.
Quelle orientation choisir ?
Le sud, avec des lames horizontales, combine le mieux production et ombrage. À l'est et à l'ouest, le soleil est bas : les lames verticales protègent mieux, mais produisent moins.
Faut-il une autorisation d'urbanisme ?
Sur un bâtiment existant, en règle générale une déclaration préalable, car l'aspect de la façade change. Sur un projet neuf, le brise-soleil est intégré au permis de construire. En secteur protégé, l'avis de l'Architecte des Bâtiments de France est requis.
Fixe ou orientable ?
Fixe dans la plupart des cas : plus simple, plus robuste, moins d'entretien. L'orientable se justifie quand le contrôle de la lumière est prioritaire, par exemple sur des façades est ou ouest très vitrées.
Un projet de brise-soleil photovoltaïque ? Parlons-en dès l'esquisse : c'est là que se jouent l'inclinaison, l'espacement des lames et l'intégration de la structure. Contactez Solar Structure.
