Panneau solaire aérothermique

Fonctionnement des panneaux solaires aérothermiques

Avant (sans panneaux solaires aérothermiques)

Après (avec panneaux solaires aérothermiques)

Les panneaux solaires aérothermiques sont des systèmes passifs ou actifs utilisant les propriétés thermodynamiques de l'air pour chauffer l'intérieur d'un bâtiment. Constitués d'une double paroi exposée au soleil, les panneaux chauffent l'air emprisonné qui remonte par convection.

Fonctionnement

Les panneaux solaires aérothermiques sont constitués d'une double paroi emprisonnant de l'air et orientée au sud. L'air emprisonné est chauffé par le soleil et remonte par convection ou par une ventilation mécanique. Une aération permet à l'air frais d'être puisé en bas, tandis que l'air chaud en haut est incorporé au circuit de ventilation du bâtiment.

Systèmes similaires

Fenêtre « pariéto-dynamique »

Détail du haut d'un panneaux montrant l'ouverture par laquelle l'air entre dans la pièce

On distingue en bas de la fenêtre le verre intermédiaire, sous lequel l'air passe avant de remonter pour entrer dans la pièce

Système de microcharnières permettant d'ouvrir des panneaux doublement survitrés

Vue de dessus

Exemple de vitrages survitrés dits pariétodynamiques (EHPAD de Trith-Saint-Léger, construit par Jean-Luc Collet

Elles ont été développées dans les années 1970 suite au choc pétrolier, suivant le principe de la paroi pariétodynamique^[1], appliquée au vitrage pour une échange contrôlé (mais le plus passif possible) de calories entre l'extérieur et l'intérieur. C'est un des systèmes de systèmes de chauffage/rafraîchissement à basse consommation d’énergie^[2]

Principe : L'air neuf extérieur pénètre par des ouvertures situées en partie haute puis il circule entre des parois de verre et - par effet de serre- se réchauffe entre deux ou trois lames d’air réalisées grâce à un triple vitrages. Elle joue le rôle d’échangeur thermique entre l’intérieur et extérieur ; si la fenêtre est au soleil et que l'air passe de l'extérieur à l'intérieur, par "effet de serre" l'air intérieur est réchauffé, et inversement il est rafraichi si le flux est inversé. La nuit ou en l'absence de soleil l'air entrant récupère une partie des calories de l'air sortant ou inversement selon la direction du flux (généralement contrôlée par un système domotique relié à un thermostat).

Remarques : L'illumination de la surface par la lumière et les ultraviolets solaires naturels (aux vertus désinfectantes) diminue le risque sanitaire lié aux bactéries et spores de champignons (notamment par rapport aux échangeurs double-flux intégrés dans des réseaux de gaines sous-plafond). De même le système étant à tout moment « transparent », toute trace de poussière, d'insecte, etc. est visible. Le renouvellement d'air se fait tout en atténuant fortement le bruit extérieur.

Nettoyage : Dans un environnement poussiéreux, les faces internes peuvent se salir par la circulation de l’air. Ces fenêtres sont conçues pour qu'un nettoyage soit possible une à deux fois par an (dans le cas de fenêtre à triple paroi, il s'agit souvent de simples châssis de survitrage encadrant des verres simples de 4 mm d'épaisseur). Le fonctionnement permanent de la ventilation (passive ou assistée selon les cas) permet d'éviter toute condensation.

Coût : Le surcoût apparent par rapport à une menuiserie classique est modeste et est largement remboursé par les économies faites.*

Calcul des économies d'énergie : depuis septembre 2009, une méthode a été retenue (par décret^[3]) pour calculer la part de ces fenêtres dans les modélisations et calculs des bilans apports solaires/déperdition de calories, dans le cadre de la réglementation thermique 2005 (RT 2005).

Intérêts  : dans un habitat presque passif et sans ventilation mécanique contrôlée de type double-flux, la fenêtre pourra jouer le même rôle que l'échangeur des systèmes double-flux (bien plus lourds et encombrants), en contribuant au renouvellement de l'air, tout en réchauffant ou rafraichissant l'air intérieur, selon que l'intérieur sera en très légère dépression ou surpression par rapport à l'extérieur (une différence de 4 pascals suffit). Le calcul de la surface vitrée et du débit minimum et maximum nécessaires est plus complexe que pour la VMC classique et nécessite des compétences poussées de thermicien et hydraulicien.

Mur Trombe

En l'absence de rayonnement solaire, le flux convectif s'inverse provoquant un refroidissement accéléré de la pièce. Pour éviter cela, il est alors nécessaire de disposer des clapets de fermeture. L’avantage est qu’il restitue la chaleur emmagasinée durant la journée pendant la nuit (inutile pour les bâtiments commerciaux inoccupés en règle générale la nuit).

Quelques statistiques

• Diminution des factures de chauffage de 30 % à 50 %.
• La quantité d'énergie produite se situe au-dessus des 350 kWh/m²/an.
• Chaque m² de façade équipé de panneaux aérothermiques permet l’économie de 3 tonnes de rejet de CO₂ dans l’atmosphère (en comparaison avec l’utilisation d’une énergie fossile).

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

• http://www.energies-alternatives.ca/energie_solaire.html
• Capsolair, capteur solaire thermique à air
• http://solarwall.com/fr/produits/chauffage-de-lair-solarwall.php
• Panneau solaire aérothermique : OPALY

Notes et références

• Portail de l’énergie