Solaire passif

Le « solaire passif » pour la « maison passive »

Qu’entend-on par maison passive ?

C’est une construction garantissant un climat intérieur confortable aussi bien en été qu’en hiver sans système de chauffage traditionnel.

• Le besoin annuel en chaleur ne dépasse pas 15kwh (m².a).
• La chaleur d’appoint peut être fournie en chauffant l’air entrant via le système de ventilation.
• Les bâtiments passifs nécessitent environ 80% de moins d’énergie de chauffage que les constructions neuves traditionnelles (réglementation allemande de 1995).

Qu’entend-on par maison passive ?

C’est une maison qui fait une utilisation « passive » de :
• La chaleur du rayonnement solaire capté par les fenêtres
• La chaleur émise par les appareils
• La chaleur émise par les habitants

Et parvient à maintenir des températures intérieures agréables au sein de l’habitation pendant la période de chauffage.


1- DESCRIPTIF

La plus ancienne et la plus économique utilisation de l’énergie solaire consiste à bénéficier de l’apport direct du rayonnement solaire à travers des fenêtres et portes-fenêtres largement dimensionnées et correctement orientées (façades sud). (cf. Art. 12 du décret du Journal Officiel du 25.05.2006) pour couvrir, au moins 40% de pertes de chaleur.

Les baies assurent le captage de l’énergie, tandis que les sols et les murs du bâtiment en assurent le stockage. Les gains peuvent atteindre 30% des besoins en chauffage.

L’apport solaire passif permet de faire des économies d’énergie importantes pendant l’hiver et l’intersaison : elle est disponible partout, elle est gratuite, elle n’est pas polluante…

Mais,
Elle n’est pas toujours disponible au bon moment : la nuit, par temps couvert,…
Elle peut être excessive (l’été) et provoquer des inconforts de surchauffe = apports solaires maîtrisés.

Une maison conçue pour maximiser le solaire passif doit être équipée :
D’une bonne implantation et orientation

 



De systèmes de protection solaire ou d’occultation : fixes ou temporaires, automatisés ou non. (cf. Art. 18 du décret du Journal Officiel du 25.05.2006).
De vitrages appropriés



50% de l’énergie solaire est comprise dans la partie visible de la lumière.
50% de l’énergie solaire peut être éliminé sans modifier la partie visible.

Une maison à hautes performances de solaire passif implique 6 points d’attention :

1° Une forme de bâti qui optimise le rapport surface habitable /surface de l’enveloppe… Cela minimise les déperditions thermiques.

Choix et volonté du constructeur de concevoir et commercialiser des maisons aux formes optimisées.
Anticipation de la conception en relation avec la maîtrise d’œuvre (BET, Architecte…)

2° Une orientation du bâtiment Nord-Sud, plus favorable qu’une orientation Est-Ouest.

3° La surface des parois vitrées ne doit pas dépasser 17% de la surface habitable avec une recommandation de 20 à 30% de la surface habitable sur la façade Sud… et limitée à moins de 10% sur la façade Nord. (cf. Art. R111-2 du code de la construction et de l’habitation).

4° Des vitrages performants : à valeur U de déperdition thermique la plus basse possible et à valeur G de gains solaires la plus haute possible (exemple : un vitrage 2 lames avec gaz argon à U = 1.1 et G = 65% ; un vitrage 3 lames avec gaz krypton à U = 0.5 et G = 75% Source Minergie).



L’utilisation de ce type de vitrage 4x16x4 ITR+Argon supprime la sensation de « paroi froide », c’est à dire la lame d’air froide qui est à proximité du vitrage si celui-ci n’est pas traité.


5° Un rapport surface du châssis / surface de la baie, le plus faible possible car la valeur U d’un châssis est toujours moins bonne que celle du vitrage (PVC = 2.0 ou bois de 60mm = 1.7)
Clair de jour maximum

6° Les ombrages procurés par des balcons, débords de toiture, ou éléments architecturaux fixes ont un bilan discutable (sauf en région Sud) : malgré l’inclinaison du soleil, ils limitent considérablement les gains énergétiques en intersaison, sans apporter de véritable solution contre les surchauffes d’été.

Les équipements mobiles sont donc indispensables :

Volets roulants intégrés, si possible avec systèmes de fonctionnement automatisés :
En fonction de l’ensoleillement (sonde solaire sur façades Sud) pour assurer le confort d’été et la température intérieure de référence.
En fonction de la présence au domicile (programmateur horaire) pour éviter les déperditions thermiques et favoriser les apports solaires

Stores bannes, automatisés ou non
Stores Screen extérieurs qui tamisent les rayons solaires en laissant passer l’air.

Ex : en été menuiserie avec ou sans volet roulant

Pour assurer le confort d’été et la température intérieure de référence, une protection solaire extérieure mobile s’impose.
En résidentiel la valeur de référence est calculée avec une protection solaire.



2-MISE EN ŒUVRE

Au préalable, une volonté du constructeur de maisons individuelles de se positionner sur ce marché avec des produits référencés par les industriels concernés garants d’une optimisation des coûts.

Les solutions proposées et disponibles ne modifient pas le système constructif (gros œuvre et second œuvre).

3-ASPECT ECONOMIQUE

Cette démarche encore innovante permet au constructeur d’adopter ces différentes solutions, d’optimiser les gains en maîtrisant les coûts.
Bilan en débours entre une maison classique avec équilibre des ouvertures en façades Sud et Nord, et une maison avec grandes baies Sud et petites ouvertures au Nord.

Gains en chauffage : l’équipement des menuiseries en vitrage 4x16x4 ITR + Argon vs vitrage 4x12x4 permet une économie de chauffage de 10% ou une augmentation de la température à l’intérieur de 1,5°C.

Gains de climatisation : la mise en place des moyens ci-dessus définis doit permettre d’éviter la mise en place d’une climatisation.

Coûts des équipements d’occultation : inchangés
Utilisation comme occultation des volets roulants existants équipés de moteurs asservis à l’ensoleillement.

L’amortissement des coûts des équipements supplémentaires est quasi immédiat.

4- SYNTHESE SUR L’INTERET ENVIRONNEMENTAL

Le constructeur s’inscrivant dans cette démarche, devient un acteur clé du développement durable :

• Minimiser l’utilisation d’autres énergies fossiles, baisse des rejets de CO2…
• S’inscrire dans la démarche HQE
• Apport totalement non polluant et inépuisable du solaire


5- SYNTHESE SUR LE BENEFICE CONSOMMATEUR

Gain financier : chaque degré économisé représente un gain de 7% de la facture d’énergie consommée. (Source ADEME)

Gain en confort thermique : économie de chauffage, de climatisation, gain de températures, meilleure régulation de la température ambiante.

Gain en confort visuel : Optimisation du clair de vitrage

Gain de confort de vie :
• Suppression de la paroi froide
• Possibilité de vitrage auto-nettoyant : plus de produit de nettoyage polluant
• Entretien automatique

Pérennité des installations


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