Les techniques pour capter l’énergie solaire à des fins de chauffage pourraient bien vous étonner. Si les systèmes de chauffe-eau solaire sont maintenant connus de tous, d’autres systèmes dit « passifs » le sont beaucoup moins.
Et pourtant, ils présentent l’avantage d’être totalement indépendant de toute autre source d’énergie que le soleil, donc pas besoin d’électrique pour fonctionner.
Je souhaite vous présenter dans cet article, le mur Trombe et le mur capteur. Le premier tire son nom de l’ingénieur Félix Trombe qui l’a remis au goût du jour. Il s’agit en fait d’une invention brevetée en 1881 par un américain du nom d’Edward Morse.
La composition et le principe de fonctionnement du mur Trombe sont très simples
Son fonctionnement est basé sur l’effet thermosiphon engendré par une différence de température au sein d’un même fluide, en l’occurrence l’air de votre maison. Vous comprendrez mieux quand je vous aurai expliqué de quoi se compose ce mur.
Il s’agit tout simplement d’un vitrage posé à quelques centimètres de la face extérieur de votre mur. L’espace en périphérie du vitrage est refermé contre le mur pour bénéficier de tout le potentiel de l’effet de serre ainsi créé. De plus, des ouvertures hautes et basses sont réalisées dans le mur afin de permettre une circulation d’air naturelle (effet thermosiphon) entre la lame d’air et l’air du local à chauffer. Il s’agit en fait, par ce principe, d’optimiser la mission captatrice de la façade sud.
Lorsque le rayonnement solaire traverse le vitrage, la masse du mur s’échauffe tout comme l’air situé entre le vitrage et la partie massive du mur trombe.
Les avantages et inconvénients du mur Trombe
- Le mur trombe cumule deux effets complémentaires très intéressants :
- le premier est le chauffage de l’air intérieur par convection (déplacement de l’air chauffé). L’air chauffé dans la lame d’air pénètre par les ouvertures supérieures dans la pièce. Il se refroidit au contact de l’air du local et, une fois rafraîchi, revient par les ouvertures inférieures dans la lame d’air,
- le second est le chauffage de la pièce par rayonnement et avec une restitution décalée (déphasage) de la chaleur accumulée dans le mur.
- Par contre, il existe quelques inconvénients :
- pour éviter que l’effet thermosiphon ne s’inverse et ne vienne puiser la chaleur à l’intérieur, des clapets doivent être mis en place à chaque orifice haut et bas.
- comme de l’air circule entre le mur et le vitrage, il est nécessaire de nettoyer régulièrement la face interne du vitrage pour maintenir ses performances à niveau.
Il n’en reste pas moins que le principe est attrayant.
Cependant, il existe un système plus performant et plus simple à mettre en oeuvre : le mur capteur.
Le mur capteur
Le mur capteur est, en fait, un mur Trombe sans ouverture dans le mur. Il se compose d’un vitrage, d’une lame d’air et de la partie massive du mur. Deux variantes principales existent cependant. L’une avec un vitrage double faiblement émissif, l’autre d’un vitrage simple et dans ce cas, la face externe du mur est recouverte d’un isolant transparent. Cette dernière configuration est la plus performante.
Le mur capteur comme le mur Trombe viennent en complément d’autre mode de chauffage passif, comme les baies vitrées qui contribueront à chauffer l’air sans déphasage (effet immédiat). Afin d’éviter les surchauffe en été, un masque solaire est indispensable (dépassée de toiture, lame orientable, …).
On considère qu’un mur capteur de surface équivalent à 20% de celle de la pièce à chauffer apportera, pour une maison standard (isolée normalement), selon les régions, entre 10 et 30% des besoins de chauffage. Ce qui est loin d’être négligeable.
Les matériaux recommandés pour la partie massive sont la brique de terre crue, la pierre, le béton et … le bois (principe Lucido).
Un mur « double peau » pour une maison ancienne
Cependant, pour de l’ancien et afin de ne pas modifier l’équilibre hygrothermique du mur, le principe de mur « double peau » est préférable. A la différence d’un mur capteur basique, celui-ci comporte des ouvertures (à la fois dans la partie massive et dans le plan du vitrage) qui donnent sur l’extérieur (portes, fenêtre). L’idée est, dans ce cas, d’utiliser un espace tampon, qui permettra une circulation d’air au choix de chacun pour réguler les apports thermiques, tout en protégeant thermiquement l’espace de vie de l’extérieur. C’est la lame d’air à grande échelle !
Non, l’ancien n’est pas condamné à l’isolation par l’extérieur. Vous qui possédez une maison ancienne, elle a du potentiel !