Conception solaire passive
La conception solaire passive est une stratégie de conception de bâtiments qui utilise les composantes d'un bâtiment (murs, sols, fenêtres et orientation) pour capter, stocker, réfléchir et distribuer l'énergie solaire sous forme de chaleur en hiver et rejeter la chaleur solaire en été. Contrairement aux systèmes de chauffage solaire actifs, elle ne nécessite aucun dispositif mécanique ou électrique.
La conception solaire passive repose sur cinq principes clés. Le premier est l'ouverture (ou capteur), constituée de grandes surfaces vitrées (fenêtres, puits de lumière) orientées face au soleil, généralement au sud dans l'hémisphère nord. Ces ouvertures permettent à la lumière du soleil de pénétrer dans le bâtiment. Le deuxième principe est l'absorbeur, qui consiste en des surfaces dures et sombres, situées sur la face exposée au soleil d'une masse thermique. Ces surfaces absorbent le rayonnement solaire incident et le convertissent en chaleur.
Le troisième principe est la masse thermique, un matériau capable de stocker d'importantes quantités de chaleur. Des matériaux comme le béton, la brique, la pierre et l'eau sont couramment utilisés. La masse thermique est positionnée de manière à être irradiée par la lumière solaire pénétrant par l'ouverture. Elle absorbe l'excès de chaleur pendant la journée et la restitue lentement dans l'espace la nuit, atténuant ainsi les fluctuations de température interne.
Le quatrième principe est la distribution, c'est-à-dire la méthode par laquelle la chaleur solaire circule des points de captage et de stockage vers les différentes zones du bâtiment. Cela peut se produire par convection naturelle, conduction ou rayonnement. Par exemple, l'air chaud monte et peut circuler par les ouvertures hautes, tandis que l'air plus frais est aspiré par les ouvertures basses.
Le dernier principe est le contrôle. Il implique des mécanismes permettant de gérer les effets du soleil, notamment pour éviter la surchauffe en été. Les avant-toits, les auvents, les stores et les arbres à feuilles caduques sont des éléments de contrôle courants. Ils sont conçus pour bloquer le soleil d'été, tout en laissant pénétrer le soleil d'hiver, plus bas.
UNESCO Nomenclature: 3303
- Architecture
Usage
Utilisation généralisée
Précurseurs
- Pratiques grecques et romaines antiques consistant à orienter les bâtiments pour capter le soleil d'hiver
- Description par Socrate de la « maison mégaron » conçue pour optimiser l'apport solaire
- L'invention du verre transparent, permettant de grandes fenêtres
- Recherches sur le transfert de chaleur et la thermodynamique au XIXe siècle
Applications
- murs de trombe dans les maisons résidentielles
- fenêtres orientées au sud avec des surplombs calculés dans l'hémisphère nord
- matériaux à masse thermique élevée comme les sols en béton ou en pierre
- espaces verts ou solariums attachés aux bâtiments
- stratégies d'éclairage naturel pour réduire les besoins en éclairage électrique
Idées d'innovations potentielles
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Lié à : solaire passif, conception de bâtiments, architecture, inertie thermique, énergie solaire, bâtiment durable, efficacité énergétique, éclairage naturel.