L’énergie solaire passive
De nombreux designs utilisant l’énergie solaire passive exploitent l’énergie du soleil pour chauffer, rafraîchir et éclairer nos bâtiments. L’énergie solaire est une ressource énergétique verte provenant de la lumière du soleil et presque toutes les sources d’énergie renouvelable que nous utilisons aujourd’hui découlent directement ou indirectement du soleil.
L’énergie solaire est respectueuse de l’environnement et, contrairement aux combustibles fossiles traditionnels, l’énergie solaire passive est disponible presque partout sur Terre. La chaleur et la lumière provenant du soleil peuvent être utilisées de plusieurs manières pour produire de l’électricité, fournir un chauffage et un refroidissement pour les bâtiments, ou chauffer de l’eau.
Potentiellement, le soleil est notre source d’énergie gratuite la plus abondante et même si une petite partie de cette énergie était exploitée, elle pourrait résoudre bon nombre de nos problèmes énergétiques actuels. Une manière de capter cette immense puissance pour réduire les besoins en chauffage et en refroidissement d’un bâtiment est l’utilisation de L’énergie solaire passive.
L’énergie solaire passive consiste à utiliser l’énergie solaire par des moyens passifs pour réduire les besoins en chauffage d’un bâtiment. Une maison solaire “passive” offre un chauffage et un refroidissement solaire pour maintenir le confort du foyer sans recourir à des équipements mécaniques tels que des pompes ou des ventilateurs.
L’énergie solaire passive repose uniquement sur le design, le positionnement et le style de construction d’une maison (ou d’un autre bâtiment), permettant ainsi à la structure de répondre à son environnement, la nature accomplissant la majeure partie du travail. Cela comprend également la récolte des eaux de pluie grâce aux descentes et gouttières pour l’arrosage des jardins ou l’utilisation domestique.
Les systèmes d’énergie solaire passive s’intéressent principalement à la conception des bâtiments. La conception solaire passive se concentre sur l’emplacement de la maison ou du bâtiment ainsi que sur les fenêtres, la ventilation et l’isolation pour réduire le besoin d’électricité en utilisant le soleil.
Quiconque s’est assis près d’une fenêtre ensoleillée orientée au sud lors d’une journée d’hiver a ressenti les effets de l’énergie solaire passive; le bâtiment est conçu pour maximiser le potentiel de cette énergie solaire pour le chauffage et le refroidissement, de sorte qu’un bon design de maison solaire est adapté au climat local et à l’environnement.
Il existe plusieurs types de conceptions d’énergie solaire passive pour les bâtiments, notamment : le gain direct, le stockage thermique, la serre solaire et les boucles convectives. La forme la plus simple est la conception à gain direct, où une grande fenêtre orientée au sud (dans l’hémisphère nord), généralement à double vitrage, est utilisée pour laisser entrer la lumière du soleil dans le bâtiment. L’énergie de la lumière du soleil entrant directement par les fenêtres est absorbée, convertie en chaleur et stockée dans la masse thermique des murs et du sol.
Mais en plus d’utiliser l’énergie solaire pour chauffer nos maisons et nos bâtiments, nous pouvons également l’utiliser pour les rafraîchir. Alors que les conceptions de chauffage solaire passif collectent et stockent l’énergie thermique provenant de la lumière directe du soleil, le refroidissement solaire passif peut aider à minimiser les effets du rayonnement solaire en ombrageant les fenêtres ou en créant des courants d’air par ventilation par convection.
Chauffage solaire passif
Le chauffage solaire passif est la méthode la plus économique pour réchauffer les bâtiments. L’objectif de tout système de chauffage solaire passif est de capturer et de stocker la chaleur du soleil dans les matériaux du bâtiment, puis de libérer cette chaleur pendant les périodes où le soleil ne brille pas.
Au même moment où les éléments du bâtiment absorbent la chaleur du soleil pour un usage ultérieur, il doit également y avoir suffisamment de chaleur solaire disponible pour garder l’espace de vie confortable et chaud pour un usage quotidien normal.
Nous avons tous constaté qu’un objet absorbant la lumière du soleil devient chaud, et nous pouvons mettre cela à bon escient en laissant la lumière du soleil passer par une fenêtre et être absorbée par le bâtiment, frappant directement et indirectement les matériaux de masse thermique dans la maison, tels que les sols en maçonnerie et les murs, avant d’être convertie en chaleur.
Les maisons chauffées par l’énergie solaire passive possèdent des fenêtres écoénergétiques orientées au sud, afin qu’elles absorbent le plus de chaleur possible du soleil. Une fois que la chaleur a pénétré dans le bâtiment, différentes techniques sont mises en œuvre pour la retenir et la distribuer.
Alors que la lumière directe du soleil à travers des fenêtres orientées au sud peut rapidement chauffer un bâtiment, il est beaucoup plus difficile de la contrôler sans l’aide d’un mur de stockage de masse thermique. La masse thermique des bâtiments est un concept commun en conception solaire passive. Tous les matériaux peuvent stocker de la chaleur dans une certaine mesure, donc l’utilisation de matériaux lourds dans les murs, les sols et les plafonds leur confère une masse thermique ou une capacité thermique plus élevée.
Par exemple, le béton et la maçonnerie sont de bons absorbeurs de chaleur, donc les sols et murs peuvent être construits à partir de ces matériaux. En été, tout excès de chaleur sera absorbé par ces masses thermiques pour aider à refroidir le bâtiment. De plus, peindre le sol et les murs dans des couleurs plus sombres aidera à mieux absorber la chaleur.
Une fois la chaleur à l’intérieur, un design de bâtiment bien isolé et étanche aide à prévenir les pertes de chaleur et permet à la chaleur solaire de fournir plus du chauffage nécessaire. Le composant crucial d’un bâtiment chauffé passivement est l’emplacement et le design des fenêtres, et l’énergie solaire passive en fait bon usage. Alors que les fenêtres normales à double vitrage laissent s’échapper la chaleur, les fenêtres haute performance avec des cadres et séparateurs isolés, des notations d’émission faibles et des double-vitrages remplis de gaz inerte ou de vide, peuvent aider à réduire les pertes de chaleur par les fenêtres de plus de 50 % dans la plupart des cas.
Chauffage solaire passif d’un bâtiment
Les vérandas sont également un moyen efficace d’apporter de l’énergie thermique dans les maisons par conduction à travers un mur de masse partagé à l’arrière d’une véranda ou en utilisant des évents qui permettent à l’air entre la véranda et l’espace de vie d’être échangé par convection naturelle.
Une cheminée en briques entre une véranda et le salon peut également agir comme masse thermique supplémentaire. Une maison orientée au sud avec une véranda attachée sera, pendant les mois d’été chauds, équipée de stores, rideaux ou auvents pour bloquer la lumière du soleil et empêcher le bâtiment de surchauffer.
Mais en plus de grandes fenêtres orientées au sud et de fenêtres à haute efficacité énergétique, les conceptions thermiques solaires passives modernes utilisent des bâtiments avec une bonne isolation des murs (niveau R-20) et une construction étanche à l’air pour garder la chaleur à l’intérieur lorsqu’il fait froid dehors et garder l’intérieur frais lorsqu’il fait chaud. Avec la chaleur contenue, souvent un simple ventilateur de plafond est tout ce qui est nécessaire pour distribuer la chaleur dans le bâtiment.
Refroidissement solaire passif
Le refroidissement solaire passif est une autre utilisation de l’énergie solaire et constitue l’exact opposé du chauffage solaire passif. Comme son nom l’indique, le refroidissement solaire passif vise davantage à réduire l’accumulation de chaleur qu’à l’évacuer. Le froid n’est rien d’autre que l’absence de chaleur et la plupart d’entre nous associent le refroidissement et la climatisation aux appareils électromécaniques autonomes reliés à une source d’alimentation électrique, mais le besoin de climatisation dans le bâtiment pendant les mois d’été chauds peut être grandement réduit voire éliminé en utilisant le refroidissement solaire passif.
Les systèmes de refroidissement passif ont les mêmes composants de base que les systèmes de chauffage passif, mais fonctionnent différemment. Produire de l’air frais en utilisant l’énergie solaire peut sembler un peu étrange au premier abord, car nous avons tendance à considérer le soleil comme une source de chaleur. Cependant, avec les conceptions de bâtiments solaires passifs et l’utilisation des bons matériaux, il est possible d’éliminer la chaleur et ainsi de refroidir nos maisons et bâtiments tout en les chauffant grâce à la puissance du soleil.
La méthode évidente pour ombrager un bâtiment est d’utiliser des volets, des auvents, des rideaux et des aménagements paysagers avec des arbres, tout en laissant passer une quantité significative de lumière indirecte. D’un point de vue solaire passif, la méthode la plus efficace d’ombrage est à l’extérieur du bâtiment, en utilisant des débords qui bloquent le soleil pendant les mois d’été mais laissent entrer la lumière du soleil dans le bâtiment pendant l’hiver.
Lors de la conception avec un refroidissement solaire passif à l’esprit, la chaleur des rayons solaires et de l’air chauffé doit être empêchée d’atteindre le bâtiment. La ventilation naturelle s’appuie sur l’air circulant naturellement et les brises passant par les fenêtres des côtés opposés du bâtiment pour réduire le besoin de refroidissement mécanique lorsque le bâtiment est occupé. De plus, la ventilation croisée aidera à distribuer la chaleur de manière plus uniforme dans le bâtiment pour le garder plus frais.
Les techniques de refroidissement solaire passif comprennent des débords soigneusement conçus et l’utilisation de revêtements réfléchissants sur les fenêtres, les murs extérieurs et les toits. Une autre manière d’atteindre le refroidissement solaire passif est de combiner l’ombrage avec la ventilation naturelle. Nous pouvons concevoir ou modifier des bâtiments pour utiliser cet air en mouvement afin de refroidir la structure, de sorte que la chaleur du soleil crée des courants de convection qui attirent l’air frais à l’intérieur du bâtiment lorsque la chaleur monte et que l’air frais descend, aidant ainsi à réduire la température intérieure.
L’énergie solaire peut être exclue de l’intérieur d’une structure en construisant des murs ayant une bonne isolation thermique ou un revêtement. L’isolation thermique dans les murs peut empêcher la chaleur d’entrer dans une structure pendant l’été et la retenir pendant l’hiver. De la mousse expansée peut également être utilisée, pompée dans la cavité du mur, remplissant ainsi le vide et isolant la maison.
Conclusion sur l’énergie solaire passive
Le soleil est gratuit, il est donc logique de l’utiliser. En appliquant un design d’énergie solaire passive pour chauffer et rafraîchir votre maison, vous pouvez être à la fois respectueux de l’environnement et économique. Le terme “passif” indique qu’aucun équipement mécanique supplémentaire n’est utilisé, de sorte que les gains solaires sont collectés à travers les fenêtres avec un minimum d’utilisation de pompes électriques ou de ventilateurs pour distribuer la chaleur ou produire un effet de refroidissement. Cela aboutit à un bâtiment qui réagit à l’environnement.
Chauffer et refroidir avec l’énergie solaire passive n’est pas aussi simple que vous pourriez le penser. Capturer la lumière du soleil et l’exploiter est difficile car l’énergie solaire atteignant la Terre est dispersée sur une vaste surface. Le soleil ne délivre pas une grande quantité d’énergie à un seul endroit à un moment donné. La quantité d’énergie solaire qu’une zone reçoit dépend du moment de la journée, de la saison de l’année, de la couverture nuageuse et de la proximité de l’équateur.
Cependant, une maison solaire passive bien conçue aura des températures confortables et uniformes tout au long de l’année, faisant bon usage de la lumière naturelle. Elle nécessitera donc moins d’énergie pour se chauffer, se refroidir et s’éclairer qu’une maison conventionnelle. Par conséquent, elle produira également moins d’émissions de gaz à effet de serre, vous permettant d’économiser de l’argent tout en préservant l’environnement.
L’énergie solaire passive requiert que les bâtiments soient situés et conçus de manière à interagir positivement avec l’environnement et le climat, donc une maison solaire passive nécessite une conception et un emplacement soigneux, qui varieront selon les conditions climatiques locales. Si vous envisagez un design solaire passif pour une nouvelle maison ou une rénovation importante, consultez un architecte familier avec les techniques d’énergie solaire passive.
Pour mieux comprendre comment fonctionne l’« Énergie solaire passive », ou pour obtenir des informations plus détaillées sur le design et l’architecture solaire passive, cliquez ici aujourd’hui pour obtenir votre exemplaire sur Amazon d’un des meilleurs livres sur les concepts et idées pratiques d’énergie solaire passive, ainsi que des méthodes que vous pouvez utiliser pour chauffer et refroidir votre maison en vous appuyant uniquement sur des designs solaires passifs.