thumb|upright|Fonctionnement des panneaux solaires aérothermiques. thumb|upright|Avant (sans panneaux solaires aérothermiques). thumb|upright|Après (avec panneaux solaires aérothermiques).
Les panneaux solaires aérothermiques sont des systèmes passifs ou actifs utilisant à la fois les apports de chaleur solaires et les propriétés thermodynamiques de l'air pour chauffer ou climatiser l'intérieur d'un bâtiment. Constitués d'une double ou triple paroi exposée au soleil, ces panneaux (ou vitres) chauffent l'air emprisonné (qui remonte par convection). Ils sont l'une des alternatives passives à la ventilation mécanique contrôlée à double flux, par leur mise en œuvre et leur entretien simples.
Fonctionnement Les panneaux solaires aérothermiques sont constitués d'une double ou triple paroi emprisonnant de l'air et orientée vers le soleil. L'air emprisonné est chauffé par le soleil et remonte par convection ou par une ventilation mécanique contrôlée. Une aération permet à l'air frais d'être injecté en bas, tandis que l'air chaud en haut est incorporé au circuit de ventilation du bâtiment.
Systèmes similaires Ouvrant à effet pariétodynamique
Les ouvrants à effet pariétodynamique ont été développés dans les années 1970 à la suite du premier choc pétrolier, suivant le principe de la paroi pariétodynamique., appliquée au vitrage pour un échange contrôlé (mais le plus passif possible) de chaleur entre l'extérieur et l'intérieur. C'est l'un des systèmes de chauffage/rafraîchissement à basse consommation d’énergie.
, qui a mis au point les fenêtres parfois dites « fenêtres Paziaud »J. Paziaud, "Des fenêtres pariéto-dynamiques contre les déperditions thermiques", Les Cahiers Techniques du Bâtiment, n°181, 1997, p 38-40.. Elles peuvent être associées à des « murs ventilés », tels que les murs Trombe fonctionnant selon un principe proche G. Fraisse, G. Achard, V. Trillat-Berdal, et K. Johannes, "Wood-Frame Buildings: Numerical Study of an Envelope with Ventilated Walls" , ASHRAE, 2004, 8 pages.), puis intégrées dans le bâti Canaletti JL, Notton G.Damian A, Colda I et Cristorari, "New concept of solar air heater integrated in the building" , 4th IASME/WSEAS International Conference on Energy, environment, ecosystems and sustainable development (EEESD'08), Algarve (Portugal), 11 au 13 juin 2008 ; Transport, 160, 180, 8 pages..
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 vitrage. Elle joue le rôle d’échangeur thermique-tampon 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 rafraîchi si le flux est inversé. La nuit ou en l'absence de soleil, l'air entrant récupère une partie de l'énergie thermique de l'air sortant ou inversement, selon la direction du flux (généralement contrôlée par un système domotique relié à un thermostat). Le principe est d'associer le réchauffement passif solaire de l’air à un phénomène également passif de .. Selon les mesures faites en laboratoire, .
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 survitrage 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.
modélisation et coûts En 2014, lors d'une expérimentation le surcoût brut par rapport à une menuiserie classique pour le vitrage était d'environ de vitrage pour la « fenêtre EnR » (à ). Ce surcoût est largement remboursé par les économies faites , ).
Ce procédé reposant sur un écoulement contrôlé d’air en régime laminaire entre deux plans proches et parallèles ou quasi-parallèles a fait l'objet de bilans thermiques et de modélisations recourant à la mécanique des fluides numérique (simulations 2D et modélisations plus complexes des coefficients de convection thermique notamment)Gloriant, F., Joulin, A., Tittelein, P., & Lassue, S. Échanges convectifs entre deux parois planes, verticales, soumises à des conditions de type Fourier (dans le cadre du programme INTERREG IFORE)Mezrhab, A. "Numerical evaluation of natural convection heat transfer in a Supply air Paziaud window". Computational Thermal Sciences: An International Journal ; DOI: 10.1615/.2014011147 ; ISSN Print:1940-2503 ; ISSN Online:1940-2554.Gloriant, F., Tittelein, P., Joulin, A., & Lassue, S. (2013) Modelling supply supply-air window in a building simulation code, actes de la conférence BS2013: Conférence dite Conference of International Building Performance Simulation Association, Chambéry, France, 26-28 aout 2013.
Depuis , une méthode a été retenue (par arrêté, publié au Journal officiel de la République française du .) pour calculer la part de ces fenêtres dans les modélisations et calculs des bilans apports solaires/déperdition d'énergie thermique, dans le cadre de la réglementation thermique 2005 (RT 2005).
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. Il restitue alors la chaleur emmagasinée durant la journée pendant la nuit.
Quelques statistiques
Diminution des factures de chauffage de 30 à 50 % (les économies d'énergie attendues pour le bâtiment de l'université régionale des métiers de l'art et de l'artisanat de Saint-Saulve, grâce notamment aux vitrages pariétodynamiques est de -40%.). La quantité d'énergie produite se situe au-dessus des .
Notes et références
Annexes Articles connexes
Liens externes
Vidéographie Installation du premier module prototype
Catégorie:Panneau Catégorie:Énergie solaire thermique