L'hypercube☀️ UrbIrrad pour calculer le rayonnement solaire avec Radiance
Vous avez déjà négocié avec les options de ligne de commande de Radiance, ou exploré Honeybee, pour finalement chercher un outil plus ciblé sur le rayonnement solaire ? UrbIrrad propose un workflow Python et YAML pour passer d’une géométrie et d’un fichier météo aux irradiances reçues sur un maillage.
Du soleil en ville et dans les bâtiments
Développé à L’hypercube, UrbIrrad s’appuie sur Radiance, via PyRadiance, pour calculer les ombres, la transmission à travers les vitrages et les contributions réfléchies. Le « Urb » du nom décrit son contexte de développement, pas une restriction aux espaces extérieurs : les capteurs peuvent se trouver dans une rue, une cour, un bâtiment, un atrium ou un espace semi-ouvert.
Une scène de démonstration associant bâtiment, vitrages, sol et obstacles environnants. Le maillage de capteurs peut couvrir des zones intérieures et extérieures.
L’outil permet de calculer séparément :
- le rayonnement solaire direct, avec les ombres et la transmission par les vitrages ;
- le diffus du ciel, avec les réflexions diffuses autorisées dans la scène ;
- les réflexions diffuses du soleil direct, en option ;
- l’irradiance dans six directions, notamment pour alimenter des études de confort ;
- les heures potentielles d’ensoleillement, dans un mode géométrique sans nuages ni intensité météo.
Le champ solar_direct, en W/m², montre le soleil reçu sur le plan des capteurs, après projection, obstruction et transmission éventuelle.
Un fichier de configuration et une commande
La version 0.1.1 est disponible sur PyPI. Dans un environnement Python 3.12 ou plus récent :
Après avoir récupéré le cas exemple et ses données , on décrit les surfaces, les matériaux, les capteurs et la période dans un YAML, puis on lance :
Les séries temporelles sont enregistrées en HDF5, avec un fichier XDMF pour les ouvrir dans ParaView. Le mode d’ensoleillement potentiel produit un champ cumulé statique, sans série de pas de temps.
Et le temps de calcul
Dans nos essais, le direct est très rapide et le diffus reste très raisonnable. Les réflexions du direct sont nettement plus coûteuses au premier calcul : cette option demande un échantillonnage plus important des chemins réfléchis. Les matrices de coefficients sont mises en cache pour accélérer les calculs suivants lorsque la scène et les réglages sont inchangés. Ces constats ne constituent pas un temps garanti : géométrie, nombre de capteurs, précision et matériel comptent.
UrbIrrad reste en développement actif. Son périmètre est le rayonnement solaire de courtes longueurs d’onde : il ne calcule ni le rayonnement thermique de grandes longueurs d’onde, ni la température moyenne radiante globale.
Pour aller plus loin
- Présentation technique et fonctionnement des matrices .
- Installation sur PyPI .
- Code source et exemples sur GitLab .
- Documentation complète .
Les cas de test, retours d’utilisation et discussions scientifiques sont les bienvenus !