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Mécanismes de transfert d'énergie solaire passive

Mécanismes de transfert d'énergie solaire passive

L'énergie solaire passive est basée sur l'utilisation directe de l'énergie solaire sans avoir besoin d'utiliser des mécanismes de soutien externes. Par ces mécanismes, nous nous référons à l'utilisation de moteurs électriques pour guider des panneaux solaires ou des systèmes similaires.

L'objectif de ce type d' énergie renouvelable est d'obtenir un confort thermique personnel sans apport d'énergie externe. Les systèmes passifs sont parfois combinés avec d'autres systèmes actifs tels que l'installation de panneaux photovoltaïques.

L'utilisation de l'énergie solaire passive nécessite une série d'échanges d'énergie, transférant l'énergie d'un système à un autre. Par exemple, transférer l'énergie du rayonnement solaire dans un réservoir d'eau pour le chauffer et obtenir de l'eau chaude sanitaire.

Ce transfert d' énergie thermique s'effectue essentiellement par trois processus thermodynamiques : le rayonnement, la conduction et la convection. Voyons ce que signifie chacun de ces concepts :

Transfert de chaleur par conduction

Le transfert de chaleur par conduction est basé sur le transport de chaleur d'un corps à un autre à travers un troisième élément. Ce troisième élément conducteur peut être de l'air ou de l'eau. Dans le domaine de l'énergie solaire passive, le transport de l'énergie dans l'air est très important.

En termes d'énergie solaire passive, le transfert de chaleur par conduction thermique peut être bénéfique ou néfaste. C'est-à-dire qu'en hiver, nous avons besoin d'obtenir de la chaleur, mais en été, un excès de chaleur peut générer des températures trop élevées dans la maison.

Les infiltrations d'air incontrôlées peuvent contribuer jusqu'à 40 % des pertes de chaleur en hiver. Cependant, le placement stratégique des fenêtres ou des évents peut améliorer la convection, la ventilation transversale et le refroidissement en été.

Les systèmes de ventilation à récupération d'énergie filtrée peuvent être utiles pour éliminer l'humidité, la poussière, le pollen et les micro-organismes indésirables de l'air de ventilation non filtré.

La convection naturelle qui fait monter l'air chaud et la chute d'air plus frais peut provoquer une stratification inégale de la chaleur. Cette stratification peut provoquer :

  • Variations de température inconfortables dans l'espace.

  • Il peut servir de méthode pour évacuer l'air chaud.

  • Un circuit de circulation d'air à convection naturelle peut être conçu pour la distribution passive de la chaleur solaire.

Transfert de chaleur par convection

La transmission thermique par convection est basée sur l' échange de chaleur entre deux corps à des températures différentes qui sont en contact. Ce processus est régi par le premier principe de la thermodynamique.

Un exemple de ce processus thermodynamique est lorsque nous touchons un radiateur avec notre main, à ce moment, le radiateur (plus chaud) transfère de l'énergie thermique à notre main (plus froide) par convection.

Dans les bâtiments construits selon les paramètres de l'architecture passive, il est très important d'utiliser des éléments constructifs à haute capacité d'isolation thermique. Les ponts thermiques doivent être évités dans les revêtements extérieurs des portes et fenêtres.

Transfert de chaleur par rayonnement

Le transfert de chaleur par rayonnement se produit par des ondes électromagnétiques sans aucun élément impliqué. De cette façon, l'énergie solaire peut voyager du Soleil à la Terre à travers l'espace vide.

Le rayonnement solaire est absorbé principalement par le toit et les fenêtres. Le rayonnement thermique se déplace d'une surface plus chaude vers une surface plus froide.

L'énergie de rayonnement peut entrer dans une fenêtre pendant la journée et sortir par la même fenêtre la nuit.

Le rayonnement solaire est également important par temps froid et clair. Si vous souhaitez réduire la chaleur entrant par les fenêtres, elle peut être réduite par un vitrage isolant, un ombrage et l'orientation des fenêtres.

Le soleil peut fournir de la chaleur et de l'éclairage, mais il est vulnérable à la surchauffe en été s'il n'est pas à l'ombre. D'un autre côté, le soleil bas de midi admet facilement la lumière et la chaleur pendant l'hiver. En revanche, il peut être facilement ombragé avec des surplombs appropriés ou des stores inclinés pendant l'été et des arbres d'ombrage d'été qui perdent leurs feuilles à l'automne.

Un autre principe de conception solaire passive est que l'énergie thermique peut être stockée dans certains matériaux de construction. Lorsque le gain de chaleur facilite la stabilisation des variations diurnes de température, il peut être libéré.

Auteur :

Date de publication : 6 février 2019
Dernier examen : 7 juillet 2021