maison solaire passive

Qu’est-ce qu’une maison solaire passive : définition, gains, etc

La conception solaire passive tire parti du site, du climat et des matériaux d’un bâtiment pour minimiser la consommation d’énergie. Une maison solaire passive bien conçue réduit d’abord les charges de chauffage et de refroidissement grâce à des stratégies d’efficacité énergétique, puis répond à ces charges réduites en tout ou en partie grâce à l’énergie solaire.

Alors, qu’est-ce qu’une maison solaire passive ?

Les maisons solaires passives portent bien leur nom car il n’y a pas de fils, de panneaux ou de batteries et rien à casser. C’est juste une question de design, et ce n’est pas un nouveau concept. Les humains du monde entier intègrent des caractéristiques de conception solaire passive dans leurs maisons depuis des milliers d’années.

Le solaire actif fait référence à tout système de panneaux solaires, qu’il s’agisse de production d’énergie photovoltaïque ou solaire thermique où le liquide passant à travers des tubes recueille la chaleur pour être redistribuée dans votre maison.

Selon la NASA, le soleil fournit chaque jour à la Terre 10 000 fois l’énergie totale consommée par les humains. Une maison solaire passive est simplement celle qui a été conçue pour en profiter.

L’efficacité énergétique d’abord

Avant d’ajouter des fonctionnalités solaires à votre nouvelle maison ou votre maison existante, n’oubliez pas que l’efficacité énergétique est la stratégie la plus rentable pour réduire les factures de chauffage et de climatisation. Choisissez des professionnels du bâtiment expérimentés dans la conception et la construction de maisons écoénergétiques et travaillez avec eux pour optimiser l’efficacité énergétique de votre maison. Si vous rénovez une maison existante, la première étape consiste à effectuer un audit énergétique de la maison pour prioriser les améliorations d’efficacité énergétique les plus rentables.

Sélection du site

Si vous prévoyez de construire une maison solaire passive, une partie du côté sud de votre maison doit avoir une “vue” dégagée sur le soleil. Pensez aux utilisations futures possibles du terrain au sud de votre site : les petits arbres deviennent de grands arbres et un futur bâtiment de plusieurs étages peut bloquer l’accès de votre maison au soleil. Dans certains pays, le zonage ou d’autres réglementations relatives à l’utilisation des terres protègent l’accès solaire des propriétaires. Ce n’est hélas pas le cas en France, alors recherchez un terrain profond du nord au sud et placez la maison à l’extrémité nord du terrain.

Comment fonctionne une maison solaire passive

En termes simples, une maison solaire passive recueille la chaleur lorsque le soleil brille à travers les fenêtres orientées au sud et la retient dans des matériaux qui stockent la chaleur, appelés masse thermique. La part de la charge de chauffage de la maison que la conception solaire passive peut couvrir est appelée fraction solaire passive et dépend de la surface du vitrage et de la quantité de masse thermique. Le rapport idéal de la masse thermique au vitrage varie selon le climat. Les maisons solaires passives bien conçues fournissent également la lumière du jour toute l’année.

Pour réussir, une construction de maison solaire passive doit inclure certains éléments de base qui fonctionnent ensemble :

Fenêtres correctement orientées : en règle générale, les fenêtres ou autres appareils qui collectent l’énergie solaire doivent faire face à moins de 30 degrés du sud et ne doivent pas être ombragés pendant la saison d’hiver par d’autres bâtiments ou arbres de 9 h à 15 h. chaque jour. Pendant le printemps, l’automne et la saison chaude, les fenêtres doivent être ombragées pour éviter la surchauffe. Assurez-vous de garder les vitres propres.

Masse thermique : la masse thermique dans une maison (généralement du béton, de la brique et de la pierre) absorbe la chaleur de la lumière du soleil pendant la saison chaude et absorbe la chaleur de l’air chaud de la maison pendant la saison froide. D’autres matériaux de masse thermique tels que l’eau et les produits à changement de phase sont plus efficaces pour stocker la chaleur, mais la maçonnerie a l’avantage de faire double emploi en tant que matériau de structure et / ou de finition. Dans les maisons bien isolées dans les climats modérés, la masse thermique inhérente à l’ameublement et aux cloisons sèches peut être suffisante, éliminant le besoin de matériaux de stockage thermique supplémentaires. Assurez-vous que rien ne bloque la lumière du soleil sur les matériaux de masse thermique.

Mécanismes de distribution : la chaleur solaire est transférée de l’endroit où elle est collectée et stockée vers différentes zones de la maison par conduction, convection et rayonnement. Dans certaines maisons solaires passives, de petits ventilateurs et des soufflantes aident à distribuer la chaleur. La conduction se produit lorsque la chaleur se déplace entre deux objets qui sont en contact direct l’un avec l’autre, comme lorsqu’un sol chauffé au soleil réchauffe vos pieds nus. La convection est un transfert de chaleur à travers un fluide tel que l’air ou l’eau, et les maisons solaires passives utilisent souvent la convection pour déplacer l’air des zones plus chaudes vers le reste de la maison. Le rayonnement est ce que vous ressentez lorsque vous vous tenez à côté d’un poêle à bois ou d’une fenêtre ensoleillée et que vous sentez sa chaleur sur votre peau.

Stratégies de contrôle : des surplombs de toit de bonne taille peuvent fournir de l’ombre aux fenêtres verticales sud pendant les mois d’été. D’autres approches de contrôle comprennent des dispositifs de détection électroniques, comme un thermostat différentiel qui signale à un ventilateur de se mettre en marche; des évents qui laissent entrer ou limitent le flux de chaleur; des stores à faible émissivité; des volets isolants fonctionnels; et des auvents.

Affiner le design

Bien que conceptuellement simple, une maison solaire passive réussie nécessite qu’un certain nombre de détails et de variables soient en équilibre. Un concepteur expérimenté peut utiliser un modèle informatique pour simuler les détails d’une maison solaire passive dans différentes configurations jusqu’à ce que la conception corresponde au site ainsi qu’au budget, aux préférences esthétiques et aux exigences de performance du propriétaire.

Certains des éléments que le concepteur prendra en considération sont :

  • Isolation et étanchéité à l’air.
  • Emplacement des fenêtres, type de vitrage et ombrage des fenêtres.
  • Emplacement et type de masse thermique.
  • Systèmes auxiliaires de chauffage et de refroidissement.

Le concepteur appliquera ces éléments en utilisant des techniques de conception solaire passive qui incluent le gain direct, le gain indirect et le gain isolé.

qu'est-ce qu'une maison solaire passive

Gain direct

Dans une conception à gain direct, la lumière du soleil pénètre dans la maison par des fenêtres orientées au sud et frappe les planchers et / ou les murs en maçonnerie, qui absorbent et stockent la chaleur solaire. Lorsque la pièce se refroidit pendant la nuit, la masse thermique libère de la chaleur dans la maison.

Certains constructeurs et propriétaires utilisent des conteneurs remplis d’eau situés à l’intérieur de l’espace de vie pour absorber et stocker la chaleur solaire. Bien que l’eau stocke deux fois plus de chaleur que les matériaux de maçonnerie par mètre cube de volume, le stockage thermique de l’eau nécessite un support structurel soigneusement conçu. Un avantage du stockage thermique de l’eau est qu’il peut être installé dans une maison existante si la structure peut supporter le poids.

Gain indirect

Une maison solaire passive à gain indirect a son stockage thermique entre les fenêtres exposées au sud et les espaces de vie. L’approche la plus courante est un mur Trombe.

Le mur se compose d’un mur de maçonnerie de 20 à 40 centimètres d’épaisseur du côté sud d’une maison. Une simple ou double couche de verre montée à environ 2 cm ou moins devant le mur de couleur sombre absorbe la chaleur solaire, qui est stockée dans la masse du mur. La chaleur migre à travers le mur et irradie dans l’espace de vie. La chaleur se propage à travers un mur de maçonnerie à une vitesse moyenne de 2 cm par heure, de sorte que la chaleur absorbée à l’extérieur d’un mur de béton de 20 cm d’épaisseur à midi pénètre dans l’espace de vie intérieur vers 20 heures.

Gain isolé

La conception de maison solaire passive à gain isolé la plus courante est un espace solaire qui peut être fermé de la maison avec des portes, des fenêtres et d’autres ouvertures fonctionnelles. Aussi connu sous le nom de solarium ou de véranda, un espace solaire peut être inclus dans une nouvelle conception de maison ou ajouté à une maison existante.

Les espaces solaires ne doivent pas être confondus avec les serres, conçues pour faire pousser des plantes. Les espaces solaires remplissent trois fonctions principales : ils fournissent un chauffage d’appoint, un espace ensoleillé pour faire pousser des plantes et un espace de vie agréable. Les considérations de conception pour ces trois fonctions sont très différentes et la prise en charge de ces trois fonctions nécessite des compromis.

Comment fonctionne la masse thermique dans une maison

Obtenir un peu de chauffage gratuit peut faire beaucoup sur votre facture d’électricité, en particulier pendant la durée de vie d’une structure. Le chauffage solaire passif est la méthodologie utilisée pour atteindre cet objectif. C’est un processus dans lequel une maison est construite ou améliorée de manière à capter et à contenir autant de lumière du soleil que possible sous forme de chaleur. Pour utiliser efficacement l’énergie solaire pour le chauffage, la masse thermique est un sujet que vous devez comprendre.

La masse thermique fait simplement référence à tout matériau qui absorbe et stocke la chaleur. Dans ce cas, il s’agit évidemment d’un matériau qui stocke la chaleur inhérente à la lumière du soleil et la disperse ultérieurement une fois que la lumière du soleil ne la frappe plus. Vous ne le réalisez peut-être pas, mais votre maison a déjà une masse thermique produisant de la chaleur. Tout matériau exposé au soleil, meubles, sols, etc. agit comme une masse thermique. Malheureusement, c’est généralement à petite échelle.

masse thermique maison

Souvent appelée masse thermique intentionnelle, une maison solaire passive aura des matériaux stratégiquement placés qui sont très efficaces pour absorber et rayonner la chaleur. Bien que cela puisse paraître complexe, ce n’est vraiment pas le cas. Les matériaux comprennent des éléments tels que des briques, de la pierre et de la maçonnerie. Les matériaux adobe et argile fonctionnent également bien dans certaines situations.

Dans une maison solaire passive, vous avez besoin de la masse thermique à l’intérieur de la maison. Placer stratégiquement des pierres et des briques dans les zones sous les fenêtres qui reçoivent beaucoup de soleil pendant la journée fera souvent l’affaire. En fonction de vos besoins en chauffage, la quantité de masse thermique que vous utilisez variera.

Un malentendu courant concernant les matériaux thermiques concerne leur couleur. Logiquement, il semblerait logique que les matériaux soient sombres car les couleurs sombres absorbent plus de chaleur. Ce n’est pas particulièrement vrai dans le solaire passif. C’est la matière, pas la couleur, qui fait la différence. Les briques peuvent avoir à peu près toutes les couleurs claires, sauf le blanc. Cela peut sembler insignifiant, mais cela peut être un avantage majeur si vous voulez éviter un intérieur sombre dans votre maison.

Si vous essayez d’exploiter la puissance du soleil à des fins de chauffage, vous devez avoir une bonne compréhension des produits thermiques que vous utiliserez. Cela devrait vous donner une longueur d’avance.