Dimensionner une casquette solaire : calcul et exemples
En bref
La casquette solaire est un débord horizontal fixé au-dessus d'une fenêtre pour bloquer les rayons estivaux tout en laissant entrer le soleil d'hiver. Sa projection se calcule avec la formule L = H / tan(α_été), où H est la hauteur de la baie et α_été l'angle solaire au solstice d'été. Chaque ville de France possède ses angles propres selon sa latitude.
Rédigé par 
Claire Montrevault — Ingénieure thermicienne, spécialiste re2020 & confort d'été —
Les vagues de chaleur se succèdent chaque été avec une intensité croissante. Concevoir une maison capable de se protéger naturellement du soleil, sans recourir à la climatisation, devient un enjeu architectural et réglementaire majeur. La casquette solaire — ce simple débord horizontal fixé en linteau de fenêtre — répond à ce défi avec une élégance toute bioclimatique : elle adapte sa zone d'ombre aux saisons grâce aux variations naturelles de la trajectoire solaire. Dans cet article, vous apprendrez à comprendre les angles solaires en France, à appliquer la formule de calcul de la projection idéale, et à dimensionner votre casquette pour votre ville, fenêtre par fenêtre.
Qu'est-ce qu'une casquette solaire ?
Une casquette solaire, également appelée brise-soleil horizontal, auvent ou débord de toiture, est un élément architectural fixe qui s'avance horizontalement au-dessus d'une fenêtre ou d'une baie vitrée. Son principe repose sur un phénomène astronomique simple : le soleil est plus haut dans le ciel en été qu'en hiver. Un débord correctement dimensionné projette donc son ombre sur la vitre aux heures chaudes estivales, et laisse passer les rayons rasants hivernaux qui contribuent gratuitement au chauffage des locaux.
La casquette, une protection passive sans entretien
Contrairement aux volets roulants ou aux stores extérieurs, la casquette solaire ne nécessite aucune motorisation, aucun entretien particulier et aucune intervention de l'occupant. Elle offre une protection minimale garantie en toutes circonstances, été comme hiver. C'est l'une des raisons pour lesquelles la réglementation environnementale re2020, selon le Cerema, valorise les éléments fixes de façade comme des leviers passifs prioritaires dans la conception bioclimatique du bâtiment.
Casquette, auvent ou brise-soleil : quelle différence ?
Ces trois termes désignent des dispositifs proches mais aux usages légèrement différents. La casquette solaire est une dalle horizontale en béton, en bois ou en métal, intégrée à la structure ou fixée en façade, qui court sur toute la largeur d'une fenêtre ou d'un ensemble de baies. L'auvent peut couvrir une surface plus large (entrée, terrasse). Le brise-soleil peut être horizontal, vertical, ou orientable. Dans cet article, nous nous concentrons sur le brise-soleil horizontal fixe, le plus courant sur les façades sud des maisons individuelles et des logements collectifs.
La course du soleil en France : angles et saisons
Pour dimensionner une casquette, il faut d'abord comprendre comment varie la position du soleil au fil des mois. En France métropolitaine, la trajectoire solaire dépend directement de la latitude du lieu. Plus on monte vers le nord, plus le soleil reste bas sur l'horizon — même en été — et plus les différences saisonnières s'accentuent.
La hauteur angulaire du soleil à midi solaire
La hauteur angulaire (ou altitude solaire) est l'angle formé entre le plan horizontal et la direction du soleil. Elle est maximale à midi solaire (passage du soleil au méridien du lieu). Pour calculer cette hauteur à midi, on utilise la relation :
α = 90° − latitude + déclinaison
La déclinaison est l'angle entre le plan équatorial et la direction soleil-Terre. Elle varie de +23,45° au solstice d'été (21 juin) à −23,45° au solstice d'hiver (21 décembre), et vaut 0° aux équinoxes.
Exemples de calcul pour quelques villes
Pour Paris (latitude 48,9°) :
- Été : α = 90° − 48,9° + 23,45° = 64,6°
- Hiver : α = 90° − 48,9° − 23,45° = 17,7°
- Équinoxe : α = 90° − 48,9° = 41,1°
Pour Marseille (latitude 43,3°) :
- Été : α = 90° − 43,3° + 23,45° = 70,2°
- Hiver : α = 90° − 43,3° − 23,45° = 23,2°
On voit immédiatement l'amplitude de variation : à Paris, le soleil passe de 17,7° à 64,6° entre les solstices — un écart de presque 47°. C'est précisément cet écart qui rend la casquette solaire efficace sur les façades sud.
Tableau des angles solaires pour 10 villes françaises
Le tableau ci-dessous regroupe les hauteurs angulaires à midi solaire aux solstices et à l'équinoxe pour dix villes représentatives du territoire français.
| Ville | Latitude | α solstice hiver | α équinoxe | α solstice été |
| Lille | 50,6° | 15,9° | 39,4° | 62,9° |
| Paris | 48,9° | 17,7° | 41,1° | 64,6° |
| Strasbourg | 48,6° | 18,0° | 41,4° | 64,9° |
| Nantes | 47,2° | 19,4° | 42,8° | 66,3° |
| Lyon | 45,7° | 20,9° | 44,3° | 67,8° |
| Bordeaux | 44,8° | 21,8° | 45,2° | 68,7° |
| Toulouse | 43,6° | 23,0° | 46,5° | 69,9° |
| Montpellier | 43,6° | 23,0° | 46,5° | 69,9° |
| Marseille | 43,3° | 23,2° | 46,7° | 70,2° |
| Nice | 43,7° | 22,9° | 46,3° | 69,8° |
Source : calcul astronomique basé sur la latitude de chaque ville et la déclinaison solaire aux solstices (±23,45°) et aux équinoxes (0°). Les valeurs correspondent au passage du soleil au méridien local (midi solaire).
La formule de calcul de la projection de casquette
Une fois les angles solaires connus, le dimensionnement de la casquette s'effectue par un calcul trigonométrique simple. La logique est la suivante : au solstice d'été, à midi solaire, les rayons doivent tomber exactement sur le bord inférieur de la baie vitrée pour que la fenêtre soit entièrement à l'ombre. On cherche donc la longueur de projection L qui garantit cet ombrage total.
L = H / tan(α_été)
Où :
— L = projection horizontale de la casquette (en mètres)
— H = hauteur de la baie vitrée, depuis le seuil de la fenêtre jusqu'au linteau (en mètres)
— α_été = hauteur angulaire du soleil au solstice d'été à midi solaire (en degrés)
Cette formule garantit un ombrage complet de la baie en plein été à midi solaire.
Détail du raisonnement géométrique
Imaginons un rayon solaire arrivant en été à un angle α de 65° (cas de Paris). Ce rayon frappe le bord avant de la casquette et doit projeter son ombre exactement sur le bas de la fenêtre. On forme alors un triangle rectangle où :
- la hauteur H est le côté vertical (hauteur de la fenêtre),
- la projection L est le côté horizontal (longueur cherchée),
- l'angle α est l'angle entre le rayon solaire et l'horizontal.
La relation trigonométrique donne : tan(α) = H / L, soit L = H / tan(α). C'est une formule robuste, utilisée par les architectes bioclimatiques et les ingénieurs thermiciens depuis des décennies. On la retrouve notamment dans les travaux de référence de l'Université de Liège (Energie+ Le Site) sur le dimensionnement des protections solaires fixes.
Adapter la formule : casquette non jointive avec la fenêtre
La formule L = H / tan(α) est valable lorsque la casquette est posée directement en linteau de la fenêtre (au ras du dormant supérieur). Si un espace existe entre le haut de la baie et le bas de la casquette (par exemple une bandeau de façade de 20 cm), il convient d'ajouter cette distance à H : H' = H + d, où d est la distance entre le haut de la fenêtre et le bord inférieur de la casquette. La projection L à calculer est alors L = H' / tan(α_été).
Vérifier l'apport solaire hivernal
Une fois L calculé, il est utile de vérifier que la casquette ne bloque pas trop le soleil d'hiver. On peut calculer la longueur d'ombre projetée en hiver : ombre_hiver = L × tan(α_hiver). Si ce résultat est nettement inférieur à H, cela signifie que la majeure partie de la fenêtre reste ensoleillée en hiver — ce qui est l'effet recherché. Dans l'exemple parisien avec L = 0,57 m et α_hiver = 17,7° : ombre_hiver = 0,57 × tan(17,7°) ≈ 0,57 × 0,32 ≈ 0,18 m. Seuls les 18 premiers centimètres du haut de la vitre sont donc à l'ombre en hiver — la fenêtre reste très largement ensoleillée.
La casquette solaire dans la re2020 : impact sur le confort d'été
La réglementation environnementale re2020, entrée en vigueur pour les permis de construire de logements neufs en 2022, a introduit un indicateur inédit pour évaluer le confort d'été : les degrés-heures d'inconfort (DH). Il remplace la température intérieure conventionnelle (TIC) de la rt2012, jugée insuffisamment représentative du ressenti réel des occupants.
Qu'est-ce que l'indicateur DH ?
Le DH cumule, sur l'ensemble de l'année, chaque degré de température au-dessus des seuils de confort pendant chaque heure de dépassement. Ces seuils sont de 28 °C le jour et 26 °C la nuit. Plus concrètement : si votre logement atteint 30 °C pendant une heure alors que le seuil est de 28 °C, vous accumulez 2 DH. La re2020 définit deux seuils réglementaires pour les logements :
- DH ≤ 350 : confort optimal, aucune pénalité sur le Cep ;
- 350 < DH ≤ 1 250 : zone de tolérance avec pénalisation croissante sur la consommation d'énergie primaire ;
- DH > 1 250 : non-conformité réglementaire.
Pour en savoir plus sur ce calcul, consultez notre page dédiée : Que signifie DH dans la re2020 ?
Comment la casquette est-elle prise en compte dans le calcul ?
Dans le logiciel de calcul thermique agréé re2020, la casquette solaire est modélisée comme un masque architectural horizontal affectant le facteur solaire effectif des baies. Elle n'est pas cataloguée comme une protection solaire mobile (contrairement aux volets ou stores), mais elle réduit directement la quantité de rayonnement solaire atteignant le vitrage en période estivale — ce qui diminue mécaniquement les DH. Selon le Cerema, les éléments fixes de façade représentent l'un des leviers passifs prioritaires pour la conception bioclimatique re2020. La Fédération Française du Bâtiment souligne que, selon le type de protection solaire, on peut réduire jusqu'à 50 % le nombre d'heures d'inconfort.
Casquette fixe vs protections mobiles : que dit la re2020 ?
La casquette fixe est efficace et fiable, mais elle est moins performante que les protections mobiles (volets roulants, brise-soleil orientables BSO) car elle ne peut pas s'adapter dynamiquement aux conditions météo. La re2020 valorise davantage les protections mobiles automatisées, reliées à des capteurs ou une domotique, car elles peuvent fermer aux heures les plus chaudes et s'ouvrir le soir pour permettre la ventilation nocturne. En pratique, la combinaison d'une casquette fixe (pour un ombrage de base garanti) et de volets ou stores extérieurs (pour une régulation fine) est souvent la solution la plus efficace, notamment dans les zones H2 et H3 (sud de la France). Vous pouvez consulter notre article sur les volets à gestion automatique en re2020 pour approfondir ce point.
La casquette améliore également l'indicateur Bbio (besoin bioclimatique) de l'enveloppe en réduisant les besoins de refroidissement, et peut influencer positivement le Cep en limitant les consommations de climatisation. Pour comprendre tous les seuils de la re2020 et leur impact sur votre projet, consultez notre FAQ dédiée.
Exemples concrets de dimensionnement par ville
Voici des cas pratiques illustrant l'application de la formule L = H / tan(α_été) pour deux configurations de fenêtres très courantes : une fenêtre de 1,20 m de hauteur (fenêtre standard) et une baie vitrée de 1,50 m (baie coulissante ou porte-fenêtre). Dans tous les cas, la casquette est positionnée directement en linteau, sans espace entre le haut de la vitre et le bord inférieur de la casquette.
Exemple 1 — Paris (48,9° N) : fenêtre de 1,20 m
Données : latitude 48,9° → α_été = 64,6°
Formule : L = 1,20 / tan(64,6°) = 1,20 / 2,107 = 0,57 m
Vérification hivernale : ombre_hiver = 0,57 × tan(17,7°) = 0,57 × 0,32 ≈ 0,18 m seulement
→ La fenêtre est entièrement à l'ombre en été à midi, et ensoleilléeà 85 % de sa hauteur en hiver.
Exemple 2 — Toulouse (43,6° N) : baie vitrée de 1,50 m
Données : latitude 43,6° → α_été = 69,9°
Formule : L = 1,50 / tan(69,9°) = 1,50 / 2,747 = 0,55 m
Vérification hivernale : ombre_hiver = 0,55 × tan(23,0°) = 0,55 × 0,424 ≈ 0,23 m
→ La baie est protégée en été. En hiver, les 23 premiers centimètres du haut restent légèrement ombrés, mais la baie bénéficie d'un apport solaire passif important.
Exemple 3 — Lille (50,6° N) : fenêtre de 1,20 m
Données : latitude 50,6° → α_été = 62,9°
Formule : L = 1,20 / tan(62,9°) = 1,20 / 1,955 = 0,61 m
→ La casquette doit être légèrement plus longue qu'à Paris en raison de l'angle solaire estival plus faible. En hiver, α_hiver = 15,9° — le soleil entre largement sous la casquette.
Tableau récapitulatif : projection de casquette pour 10 villes françaises
| Ville | α été | L pour H = 1,20 m | L pour H = 1,50 m |
| Lille | 62,9° | 0,61 m | 0,77 m |
| Paris | 64,6° | 0,57 m | 0,71 m |
| Strasbourg | 64,9° | 0,57 m | 0,71 m |
| Nantes | 66,3° | 0,53 m | 0,66 m |
| Lyon | 67,8° | 0,49 m | 0,61 m |
| Bordeaux | 68,7° | 0,46 m | 0,58 m |
| Toulouse | 69,9° | 0,44 m | 0,55 m |
| Montpellier | 69,9° | 0,44 m | 0,55 m |
| Marseille | 70,2° | 0,43 m | 0,54 m |
| Nice | 69,8° | 0,44 m | 0,55 m |
Calculs effectués avec la formule L = H / tan(α_été), α_été étant la hauteur solaire à midi solaire au solstice d'été (21 juin). Ces valeurs constituent un dimensionnement de base pour une façade orientée plein sud. Toute autre orientation nécessite une adaptation du calcul.
Points de vigilance et limites de la casquette fixe
La formule ne vaut que pour la façade plein sud
La formule L = H / tan(α_été) est valable uniquement pour une façade orientée plein sud (azimut 180°). Pour les orientations sud-est ou sud-ouest, le soleil frappe la façade de manière oblique : l'angle d'incidence efficace est différent, et une projection purement horizontale ne suffit plus. Il faut alors compléter par des joues latérales (garde-corps ou panneaux verticaux) ou recourir à des logiciels de simulation spécifiques. Les ingénieurs de l'AICVF (Association des Ingénieurs en Climatisation, Ventilation et Froid) recommandent d'utiliser des diagrammes solaires pour les orientations non méridionales.
La casquette seule peut être insuffisante en zones H2 et H3
Dans le sud de la France (zones climatiques H2c, H2d et H3 de la re2020), les étés sont longs et particulièrement chauds. Une casquette seule, si bien dimensionnée soit-elle, peut ne pas suffire pour maintenir le DH sous le seuil de 1 250 DH. Les simulations réalisées pour une maison individuelle en zone H3 montrent qu'un logement sans protection peut atteindre 2 500 à 3 000 DH. Dans ce contexte, la casquette doit être combinée avec d'autres stratégies : inertie thermique, ventilation nocturne, stores extérieurs automatisés. Une étude thermique re2020 réalisée en amont du permis de construire permet d'identifier précisément les leviers nécessaires pour votre projet.
Ne pas négliger la transmission solaire du vitrage
Le facteur solaire g du vitrage (proportion de l'énergie solaire transmise à l'intérieur) influe directement sur l'efficacité de la casquette. Un double vitrage standard présente un facteur solaire d'environ 0,60 à 0,70. Un vitrage à contrôle solaire (g ≈ 0,35 à 0,45) réduit davantage les apports même lorsque la casquette ne couvre pas complètement la baie. Le CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment) publie des Avis Techniques et des classifications de performance pour les vitrages utilisés en re2020. Pour un projet optimal, le choix du vitrage et le dimensionnement de la casquette doivent être pensés ensemble. Consultez également notre FAQ sur le rôle des menuiseries extérieures dans la re2020.
Attention aux masques proches et à l'environnement immédiat
La formule ne prend pas en compte les éventuels masques proches (végétation, bâtiments voisins) qui peuvent déjà créer de l'ombre. À l'inverse, un obstacle entre la casquette et le soleil (balcon du voisin, auvent d'un commerce) peut modifier la zone d'ombre réelle. Une analyse fine du site — orientation, horizon proche, végétation — reste indispensable à la bonne conception du projet. Des outils comme les diagrammes solaires disponibles via l'ADEME ou les simulateurs en ligne permettent de visualiser la course solaire en 3D pour votre localisation précise.
Conclusion et points clés à retenir
La casquette solaire est l'un des outils bioclimatiques les plus simples et les plus efficaces à disposition des concepteurs. Bien dimensionnée, elle offre une protection solaire passive estivale sans aucune intervention de l'occupant et contribue positivement aux indicateurs re2020 — notamment les degrés-heures d'inconfort (DH) et le Bbio.
- La hauteur angulaire du soleil à midi au solstice d'été varie de 63° à Lille à 70° à Marseille selon la latitude.
- La formule de base est L = H / tan(α_été), où L est la projection de la casquette, H la hauteur de la baie et α_été l'angle solaire estival.
- Pour une fenêtre de 1,20 m, la projection nécessaire varie de 0,43 m à Marseille à 0,61 m à Lille.
- La casquette est comptabilisée en re2020 comme un masque architectural fixe qui réduit le facteur solaire effectif des baies et améliore le DH.
- Elle ne suffit pas seule dans les zones H2 et H3 : une combinaison avec des protections mobiles est souvent nécessaire.
- La formule L = H / tan(α_été) n'est valable que pour une façade plein sud. Les autres orientations requièrent des calculs adaptés ou des simulations.
- Le choix du vitrage (facteur solaire g) est complémentaire au dimensionnement de la casquette pour optimiser le confort d'été.
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