Le chauffage solaire
 

  Chauffages solaires des habitations


Comme l'énergie solaire ne suffit généralement pas pour chauffer le local, tout au moins dans les mois les plus froids, cette installation solaire est associée à un chauffage d'appoint fonctionnant conjointement ou indépendamment du chauffage solaire (ballon BE).
C'est le système classique généralement utilisé en Amérique. Dans le cas du chauffage par l'eau, la solution la plus économique d'installation consiste à utiliser les mêmes surfaces de chauffe pour le chauffage solaire et le chauffage d'appoint. Lorsque la température de l'eau solaire est insuffisante en fonction de la température extérieure du moment, le ballon électrique BE élève la température de cette eau à la valeur voulue. Mais alors l'eau, renvoyée dans les insolateurs, est à la température de retour du chauffage. Une autre solution consiste à séparer complètement le chauffage solaire du chauffage d'appoint. Dans ces conditions, l'eau renvoyée dans les insolateurs est à une faible température, puisque, dans le circuit, elle n'a pas été réchauffée par le chauffage d'appoint. Malheureusement, il faut, dans ce cas, des surfaces de chauffe séparées pour le chauffage solaire et le chauffage d'appoint. Cette question est très importante, car le rendement des insolateurs, c'est-à-dire la quantité d'énergie captée pour une installation donnée, est d'autant plus élevée que la température des capteurs est plus basse.

 

 

Même par beau temps, le soleil ne luit pas nécessairement toute la journée, et, de plus, le rayonnement solaire est nul pendant la nuit. C'est pourquoi lorsque l'apport solaire est, à un moment donné, supérieur aux besoins immédiats du bâtiment, il faut mettre en réserve ce supplément de chaleur pour l'utiliser aux heures non ensoleillées, et en particulier la nuit. Lorsque le fluide chauffant est de l'eau, ce stockage se fait dans un ballon de capacité suffisante. Lorsque le fluide chauffant est de l'air, le stockage de la chaleur se fait habituellement dans de la pierraille, c'est-à-dire qu'il faut disposer de petites chambres remplies de pierres à travers lesquelles circule l'air en se refroidissant. Lorsqu'on veut utiliser la chaleur ainsi emmagasinée, on fait circuler l'air en sens inverse, avant son envoi dans les locaux.


 Pour fixer les idées, voici les ordres de grandeur des appareils de deux installations solaires réalisées à Saint-Quentin, sur deux pavillons identiques, l'une avec l'eau comme fluide chauffant, l'autre avec l'air :
Pavillon : chauffage solaire : Dimensions :
— au sol : 11,26 m X 7,66 m = 86,25 m2 ;
— hauteur : 2,50 m ;
— volume : 215 m3.
Déperditions réelles expérimentales, pour 18 °C intérieurs par — 7° C extérieurs : 4 800 kcal. Coefficient G (cal par m3 pour 1°) : 0,9 kcal.
Dimensions des appareils :
— solaire eau chaude : surface des capteurs : 35 m2 ; volume du réservoir solaire : 3 000 1.
— solaire air chaud : surface des capteurs : 30 m2 ; volume de l'accumulateur à pierres : 11 m3.
Economie d'énergie procurée par le soleil. Lors des premières installations de chauffage solaire, des techniciens ont voulu calculer les économies procurées par le soleil, en mesurant, pendant une saison, la consommation du chauffage d'appoint d'un pavillon équipé d'un chauffage solaire actif, et en calculant quelle aurait été la consommation d'énergie sans l'installation solaire. Ce dernier calcul était effectué avec les coefficients de déperditions traditionnels et conduisait à une surévaluation de l'économie de 15 à 20%. En effet, les coefficients de déperditions servant à déterminer la puissance maximale d'un chauffage sont prévus pour les conditions les plus défavorables : grand vent, matériaux humides, etc. Il en résulte que, pour l'ensemble d'une saison, ils sont trop forts et conduisent à une estimation excessive. En opérant sur un groupe de trois pavillons identiques, équipés l'un d'un chauffage solaire à eau chaude, l'autre d'un chauffage solaire à air chaud, et un troisième chauffé uniquement à l'électricité et servant de témoin, il m'a été possible de déterminer, expérimentalement, avec rigueur, les besoins énergétiques sans chauffage solaire et avec des chauffages solaires à eau et à air. L'économie procurée par les chauffages solaires est la différence entre la consommation d'énergie du pavillon témoin et des pavillons solaires. En Picardie, lors d'une première saison, il a été obtenu une économie de 33% avec l'installation traditionnelle décrite précédemment et des surfaces de chauffe alimentées à une température moyenne de 50°C au cours de la saison. En modifiant l'installation, en particulier en faisant passer directement l'eau solaire dans l'installation quand elle n'est pas à une température excessive, et en modifiant la régulation, il a été possible de réduire les pertes par le ballon, l'économie devenant 40%. Enfin, en remplaçant les surfaces de chauffe constituées par des radiateurs, par un chauffage par le sol dont la température moyenne de l'eau est de l'ordre de 26° à 38° en moyenne pendant la saison, il a été possible de porter cette économie à 49%. Probablement, avec de meilleurs insolateurs, pourrait-on atteindre une économie de l'ordre de 51 à 52%. En gros, on peut admettre que cette économie est de 50%.

 

 

 

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