Panneau solaire aérothermique - Définition
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Introduction
Les panneaux solaires aérothermiques sont des systèmes utilisant les propriétés thermodynamiques de l'air pour chauffer l'intérieur d'un bâtiment.
Fonctionnement
L'énergie solaire est une énergie renouvelable, elle provient du rayonnement solaire. Il existe différentes technologies pour exploiter cette énergie (four solaire, solaire thermique, solaire photovoltaïque, etc.).
Les énergies solaires sont promises à un bel avenir, surtout avec la législation qui tend à favoriser le développement durable afin de limiter les émissions de CO. Ses avantages sont nombreux : ressource inépuisable, écologique, économique, valorisante, etc. Le chauffage solaire ne peut pas subvenir entièrement au besoin de chauffage d’un bâtiment donc il demeure un système d’appoint au chauffage principal.
Les panneaux solaires aérothermiques proposent une solution innovante pour le monde industriel alors qu’aujourd’hui, les solutions proposées ne permettent pas un retour sur investissement suffisamment rapide, car lors d’une construction neuve, le système remplace le mur en bardage double peau habituel. Elle fait partie intégrante de la construction. Elle s’appuie sur les acquis séculaires de l’aérothermie solaire en créant une circulation d’air dans l’enveloppe de la façade Sud afin de la chauffer dans le but de réguler la température du bâtiment pour faire des économies d’énergie :
- l’air frais puisé en bas de l’enveloppe de la façade Sud est aspiré par convection naturelle ou forcée ;
- l’air longe des capteurs solaires communicants entre eux ;
- l’air est alors réchauffé, collecté et incorporé au circuit de ventilation/diffusion du bâtiment.
De par l’innovation que représente ce produit, il ne peut être placé au même niveau que ses concurrents sur le marché du solaire. Le marché de l’énergie solaire est composé de deux branches distinctes en France :
- le solaire photovoltaïque qui produit de l’électricité grâce à l’énergie solaire ;
- le solaire thermique utilisé aujourd’hui pour chauffer l’eau.
Le panneau solaire aérothermique se situe sur une troisième branche.
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 CO dans l’atmosphère (en comparaison avec l’utilisation d’une énergie fossile).
Systèmes similaires
Fenêtre « pariéto-dynamique »
Elles ont été développées dans les années 1970 suite au choc pétrolier, suivant le principe de la paroi pariétodynamique, 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
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 UV-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 sur-vitrage 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) 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).
