Systèmes solaires passifs, architecture bioclimatique

UE : Maîtrise des ambiances
Architecture bioclimatique et
systèmes passifs
Mohamed BELMAAZIZ
Année 2011-2012
Systèmes solaires passifs, architecture bioclimatique
Lorsque l’on met en œuvre des systèmes solaires passifs, on
parle d’architecture solaire passive ou d’architecture
bioclimatique.
L’architecture bioclimatique permet d’atteindre deux grands
objectifs par des moyens purement architecturaux:
- Récupérer l’énergie solaire en hiver pour réduire la
demande en chauffage;
- Éviter la climatisation en été.
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La première chose à faire est de diminuer les déperditions dues à
la conduction à travers l’enveloppe du bâtiment.
Deux types d ’action possibles:
- Diminuer le coefficient de forme du bâtiment Cf (rapport Surface
d’enveloppe/Volume utile);
- Diminuer la conductance thermique de l’enveloppe.
En effet, on peut démontrer que les déperditions sont
proportionnelles au produit Coefficient de forme x Conductance
moyenne de l ’enveloppe:
D = Cf * U moyen enveloppe
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Stratégie du chaud (hiver)
CAPTER - STOCKER - DISTRIBUER - CONSERVER
Systèmes solaires passifs, architecture bioclimatique
Pour conserver l’énergie captée, il faut que le bâtiment puisse la
stocker : il doit comporter des parois à forte effusivité thermique.
Les matériaux qui répondent à cette exigence sont :
- les bétons lourds,
- la terre cuite
- la terre crue
- la pierre
Éviter les revêtements intérieurs faits de matériaux à faible effusivité:
moquette, isolants, bois.
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Pour capter le rayonnement solaire, il y a trois solutions :
- Optimiser l’orientation des fenêtres (favoriser l’exposition au SUD)
- Les serres et vérandas
- Les murs capteurs (Mur Trombe)
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Optimiser l’orientation des fenêtres (favoriser l’exposition
au SUD)
Consommations d’un local selon le taux d’ouverture et l’orientation : effet
d’un vitrage SUD (d’après l’UCL)
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Les serres et vérandas
Principe de fonctionnement de la véranda repose sur :
- Le piégeage du rayonnement solaire en hiver
- Le stockage de la chaleur piégée (inertie d’absorption)
- Le transfert de la chaleur vers les pièces attenantes
Schéma : Archi de Soleil
Principe de fonctionnement d ’une
véranda en hiver (d ’après l ’UCL)
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Les serres et vérandas
Principe de fonctionnement d’une véranda en en été (d’après l’UCL)
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Les serres et vérandas
A surface de vitrage égale, le bilan des apports au
logement pour les différentes solutions envisagées
sont approximativement dans les rapports suivants :
- véranda encastrée à toiture opaque : 1,00 (référence)
- véranda encastrée à toiture vitrée : 0,75
- véranda semi-encastrée ou en appui : 045 à 0,50
- véranda en verrue : 0,35
Typologie simplifiée de la véranda d’après O. Sidler
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Les serres et vérandas
Double vitrage
simple vitrage
simple vitrage
Double vitrage
Véranda ou serre chaude et froide d’après O. Sidler
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Les murs capteurs (Mur Trombe)
Principe de fonctionnement du mur Trombe (d’après l’UCL)
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Les murs capteurs (Mur Trombe)
Principe de fonctionnement du mur Trombe jour nuit :
schéma Archi de Soleil
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Les murs capteurs (Mur Trombe)
Schéma Thierry Salomon, Stéphane Bedel. La maison des [néga] watts.
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Stratégie du froid (été) : pour éviter la clim
La protection solaire des
ouvertures
Isolation de l’enveloppe
(l’effusivité des parois
internes)
Ventilation nocturne du volume
Rafraîchissement
PROTEGER - EVITER - DISSIPER - RAFRAÎCHIR - MINIMISER
réduction des apports
internes de chaleur