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Principes du transfert d'énergie solaire passive

Principes du transfert d'énergie solaire passive

L' énergie solaire passive repose sur l'utilisation de l'énergie solaire sans recourir à des mécanismes de soutien externes. Par ces mécanismes, nous faisons référence à l'utilisation de moteurs électriques pour orienter des panneaux solaires ou des systèmes similaires.

L'objectif est d'obtenir un confort thermique personnel. Le confort thermique individuel est fonction des facteurs de santé personnels (médicaux, psychologiques, sociologiques et situationnels), de la température de l'air ambiant, de la température moyenne de rayonnement, du mouvement de l'air (sensation thermique, turbulence) et de l'humidité relative (qui affecte le refroidissement évaporatif humain).

Pour utiliser l' énergie solaire passive, il est nécessaire d'effectuer une série d'échanges d'énergie, de transférer de l'énergie d'un système à un autre. Par exemple, transférez 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 est essentiellement effectué par trois processus thermodynamiques. Dans les bâtiments, les échanges thermodynamiques ont lieu par convection thermique, conduction thermique et rayonnement thermique à travers le toit, les murs, les sols et les fenêtres.

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 nocif et est généralement étroitement lié au transfert de chaleur par convection.

Les infiltrations d'air incontrôlées dues à une mauvaise climatisation / étanchéité / étanchéité peuvent contribuer jusqu'à 40% aux pertes de chaleur en hiver. Cependant, la disposition stratégique de fenêtres ou de bouches d'aération fonctionnelles peut améliorer la convection, la ventilation transversale et le refroidissement en été lorsque l'air extérieur a une température et une humidité relative confortables.

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

La convection naturelle provoquée par la montée d'air chaud et la descente d'air plus froid peut entraîner une stratification inégale de la chaleur. Cela peut provoquer des variations de température inconfortables dans les espaces conditionnés supérieur et inférieur, servir de méthode de ventilation de l'air chaud ou être conçu comme un circuit de convection d'air naturel pour la distribution passive de la chaleur solaire et l'égalisation de la température.

Le refroidissement naturel par la transpiration et l'évaporation humaine peut être facilité par le mouvement de l'air de convection naturel ou forcé par les ventilateurs, mais les ventilateurs de plafond peuvent perturber les couches d'air isolantes stratifiées situées dans la partie supérieure de la pièce et accélérer le transfert de chaleur. la chaleur d'un penthouse chaud ou par les fenêtres à proximité. De plus, une humidité relative élevée. Inhibe le refroidissement par évaporation de l'homme.

Transfert de chaleur par convection

La transmission thermique par convection est basée sur l'échange de chaleur entre deux corps en contact et ayant chacun une température différente. Nous observons ce processus thermodynamique lorsque nous touchons un radiateur avec la main. À ce moment, le radiateur (le 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 dotés d'une grande capacité d'isolation thermique. Il est conseillé d'éviter les ponts thermiques dans les revêtements de porte et les ventes en extérieur.

Le transfert de chaleur par rayonnement

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

La principale source de transfert de chaleur est l'énergie radiante, et le soleil. Le rayonnement solaire se produit principalement à travers le toit et les fenêtres (mais aussi à travers les murs). Le rayonnement thermique se déplace d'une surface plus chaude vers une autre plus froide. Les toits reçoivent la majeure partie du rayonnement solaire envoyé à une maison. Un toit frais ou un toit vert, associé à une barrière radiante, peut empêcher votre grenier de devenir plus chaud que la température maximale de l'air extérieur en été.

Las ventanas son un sitio listo y predecible para la radiación térmica. La energía de la radiación puede moverse hacia una ventana durante el día y salir por la misma ventana durante la noche. La radiación utiliza fotones para transmitir ondas electromagnéticas a través de un vacío o medio translúcido.

L'utilisation du rayonnement solaire est également importante les jours froids et clairs. Si vous voulez réduire la chaleur qui pénètre par les fenêtres, vous pouvez la réduire en isolant le vitrage, l'ombrage et l'orientation des fenêtres. Les fenêtres sont particulièrement difficiles à isoler par rapport au plafond et aux murs. Le transfert de chaleur par convection à travers et autour des couvre-fenêtres dégrade également ses propriétés isolantes. Lors de l'ombrage des fenêtres, l'ombrage externe est plus efficace pour réduire le gain de chaleur que les revêtements de fenêtre internes.

Le soleil de l'ouest et de l'est peut fournir chaleur et éclairage, mais il est sujet à une surchauffe en été s'il n'est pas à l'ombre. En revanche, le soleil bas de midi laisse facilement entrer la lumière et la chaleur en hiver, mais peut être facilement ombragé avec des protubérances appropriées ou des stores à angles en été et en été, les arbres d'ombrage qui perdent leurs feuilles à l'automne. La quantité de chaleur radiante reçue est liée à la latitude de l'emplacement, à l'altitude, à la couverture nuageuse et à l'angle d'incidence saisonnier / heure.

Un autre principe de la conception solaire passive est que l' énergie thermique peut être stockée dans certains matériaux de construction et libérée lorsque le gain de chaleur facilite la stabilisation des variations de température diurnes (jour / nuit). L'interaction complexe des principes thermodynamiques peut être contradictoire pour les concepteurs débutants. Une modélisation informatique précise peut aider à éviter des expériences de construction coûteuses.

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Dernier examen: 6 février 2019