Comment fonctionnent les capteurs solaires à air :
Le schéma ci-dessus illustre le concept de base d'un capteur solaire à air. Bien qu'il existe de nombreuses conceptions, le principe de base est le même : un petit ventilateur envoie l'air intérieur dans un panneau mural orienté au sud. L'air est chauffé en passant derrière une surface noire, puis est renvoyé dans l'espace conditionné à une température beaucoup plus élevée. Un chauffage solaire passif « gratuit » et économique !
Les vidéos de bricolage de capteurs solaires à air sont un grand succès sur YouTube, avec quelques idées de base : les capteurs solaires à base de canettes recyclées, de gouttières, de moustiquaires ou de tôle. Si vous n'avez pas l'âme d'un bricoleur, des capteurs solaires à air sont également disponibles à l'achat en ligne après quelques recherches sur Internet.
Outre les grandes installations commerciales, l'application la plus courante des capteurs solaires à air semble être le chauffage d'appoint pour des pièces individuelles, comme une extension, un atelier, un garage ou tout autre petit bâtiment extérieur.
La raison pour laquelle nous parlons de « d'appoint » est que, bien qu'une petite quantité de chaleur puisse être collectée les jours nuageux, vous sentirez surtout la chaleur lorsque le soleil brille. Et sans une quantité considérable de masse thermique pour stocker et libérer la chaleur, il est peu probable que seuls les bâtiments les mieux isolés maintiennent une température ambiante confortable du coucher au lever du soleil par une froide nuit d'hiver.
Si vous cherchez un capteur solaire à air pour chauffer un bâtiment sans électricité, vous pouvez gagner de la chaleur simplement par convection naturelle, car l'air chaud monte. Cependant, vous obtiendrez beaucoup plus de chaleur en forçant l'air à travers le système avec un ventilateur. Les ventilateurs ne nécessitent pas beaucoup d'énergie pour fonctionner, donc un petit panneau photovoltaïque dédié ferait l'affaire lorsqu'il n'y a pas d'autre source d'énergie disponible. Il actionnera automatiquement le ventilateur lorsque le mouvement de l'air est le plus nécessaire – lorsque le soleil brille sur le panneau – et s'arrêtera la nuit lorsque le panneau se refroidit. Les ventilateurs 12 V pour le refroidissement des ordinateurs de bureau sont un moyen idéal de pressuriser le système et de faire circuler l'air pour les capteurs solaires à air installés hors réseau.
Panneaux solaires à base de canettes : C'est tout simplement génial et pourrait être la seule bonne raison de justifier la consommation de boissons gazeuses. C'est cependant un processus assez long : les canettes doivent être nettoyées, avoir des trous percés dans le fond, les languettes retirées, puis elles doivent être collées ensemble en une colonne et enfin peintes en noir.
L'air est soufflé dans une chambre au bas du panneau chauffant et forcé de monter à travers les colonnes de canettes vers une chambre supérieure qui collecte l'air chauffé par le soleil et le redirige vers l'intérieur.
Capteurs solaires à base de gouttières : Comme son nom l'indique, cette conception remplace la colonne de canettes dans le panneau solaire à air par des descentes de gouttière standard peintes en noir mat pour absorber les rayons du soleil. Les mêmes principes s'appliquent ici que pour le capteur à canettes, et bien que vous dépenserez plus en matériaux, vous économiserez beaucoup de temps de travail et le résultat est plus net. Le résultat final est le même : l'air est chauffé en passant à travers des tubes noirs lorsque le soleil brille.
Absorbeur de chaleur à moustiquaire ou en tôle : Les conceptions que nous avons trouvées impliquaient 3 couches de moustiquaire pour assurer une surface noire unifiée. Les capteurs à moustiquaire ne séparent généralement pas l'air en chambres individuelles comme les deux conceptions précédentes ; l'air monte dans une seule chambre derrière la moustiquaire ou la surface métallique plate.
Des deux, il me semble que la conception à moustiquaire demande un peu plus de travail par rapport à l'utilisation de tôle (comme vu ci-dessus), qui pourrait être fabriquée à partir de vieilles tôles de toiture peintes en noir mat. Mis à part le travail, des tests comparatifs entre un capteur à moustiquaire et un capteur à canettes ont montré que le capteur à moustiquaire fournissait plus de chaleur. Pour en savoir plus, cliquez ici.
Quelle quantité de chaleur les capteurs solaires à air peuvent-ils fournir ?
Cela dépend de nombreuses variables :
Taille du panneau solaire : Cela déterminera le volume d'air que vous pouvez conditionner et la température de sortie. Le choix de la taille à construire ou à acheter dépendra de vos besoins et de la surface murale extérieure que vous pouvez consacrer à un panneau.
Absorption solaire : Les panneaux sont limités dans la quantité de chaleur qu'ils peuvent collecter en fonction de la réflectivité de la surface noire ; vous obtiendrez de meilleurs résultats avec une peinture mate qu'avec une peinture brillante. Le vitrage réfléchira instantanément environ 10 % de la lumière, mais il est essentiel, surtout dans les zones avec des mouvements d'air créant un facteur de refroidissement éolien en hiver. Ainsi, la meilleure performance globale que vous puissiez espérer d'un panneau solaire à air est d'environ 80 % d'absorption de la lumière disponible.
Conductivité du panneau thermique : Les matériaux à haute conductivité amélioreront les performances du capteur solaire à air. Un tuyau en PVC noir, par exemple, ne fournira pas autant de chaleur qu'un tuyau en métal noir. Même différents métaux auront des taux de conductivité différents. Le cuivre est l'un des meilleurs conducteurs, mais il est très cher et peut être difficile à trouver en grand diamètre ou à peindre, donc l'avantage d'une conductivité accrue ne vaudrait probablement pas le coût supplémentaire.
Pour choisir l'option du panneau à gouttières pour la construction d'un panneau solaire à air, assurez-vous d'utiliser du métal et non du plastique, et s'il a une finition brillante, il vaudra la peine de le peindre en noir mat.
Performance de la maison : La quantité de chaleur dont une maison a besoin pour garder ses occupants au chaud est déterminée par la quantité qu'elle perd. Un capteur solaire fournira un plus grand pourcentage de la chaleur requise dans une maison si cette demande de chaleur est plus faible. Ainsi, la qualité de l'isolation et de l'étanchéité à l'air d'une maison sera un facteur décisif sur la taille du capteur solaire à air passif nécessaire pour faire une différence.
Couverture nuageuse : Dans les régions régulièrement couvertes, comme la côte nord de Vancouver au Canada ou Pescadero en Californie par exemple, il ne vaut peut-être pas la peine de dépenser de l'argent et de se donner du mal pour en acheter ou en construire un. Certainement, la période de retour sur investissement pour le travail et l'argent investis dans un panneau solaire à air serait beaucoup plus longue.
Latitude : Plus vous allez vers le nord, moins vous aurez d'heures d'ensoleillement par une journée d'hiver, donc le coût ou l'effort requis pour fabriquer un panneau cessera d'être rentable à une certaine latitude plus élevée. Cependant, si le panneau collecteur de chaleur est monté au mur et qu'un peu de chaleur supplémentaire est la bienvenue, alors dans les régions nordiques, cela pourrait encore valoir la peine. Les lecteurs des Territoires du Nord ou de l'Alaska qui ont construit ou utilisé des panneaux solaires à air sont invités à commenter ci-dessous !
Les inconvénients des capteurs solaires à air :
Le talon d'Achille de la plupart des générateurs d'énergie renouvelable comme les capteurs solaires à air est la fiabilité, mais aussi le stockage de l'énergie. Le vent ne souffle pas toujours et le soleil ne brille pas toujours (ou plus précisément, nous ne pouvons pas toujours le voir). Le principal inconvénient des capteurs solaires à air est donc que vous n'obtenez de la chaleur que lorsque le soleil brille.
Les courtes journées d'hiver et la couverture nuageuse imprévisible rendent difficile de compter sur les capteurs solaires à air comme source de chaleur principale, car vous gagnerez toute votre chaleur pendant les heures ensoleillées, mais devrez ensuite passer facilement 16 heures parfois sans apport de chaleur.
Et des journées plus courtes en hiver signifient qu'ils génèrent le moins de chaleur lorsque vous en avez le plus besoin – bien que cela puisse être atténué par un montage mural orienté au sud. Dans toutes les maisons, sauf les plus fortement isolées dans des climats plus doux, avec une masse thermique incluse pour le stockage de la chaleur, vous aurez probablement besoin d'une source de chaleur supplémentaire comme des poêles à bois ou des foyers à haute efficacité, ou si vous êtes hors réseau, un poêle à granulés de bois sans électricité.
Stocker la chaleur solaire (batteries thermiques) :
Si vous incorporez de la masse thermique dans une maison pour stocker et libérer de la chaleur, vous pouvez distribuer la chaleur collectée sur une plus longue période, et il existe de nombreuses façons créatives de le faire. En restant dans le thème du bricolage pour, disons, des remises, des garages ou des serres, vous pourriez faire passer l'air chauffé à travers des tubes encastrés dans du sable, des briques, de la maçonnerie, etc., avant de le ventiler directement dans l'espace conditionné. Plutôt que de simplement chauffer l'air, les matériaux denses absorberont une partie de cette chaleur et la libéreront lentement au fil du temps après le coucher du soleil.
Rien ne vous empêche de faire cela pour une extension de votre maison, c'est juste que nous sommes généralement un peu plus exigeants sur l'apparence finale de nos maisons. Ainsi, une conception légèrement plus esthétique pourrait être requise dans une maison que dans un atelier ou un garage pour stocker une partie de la chaleur générée par un système de chauffage solaire à air passif.
Spécifiquement avec les serres construites dans les climats froids, elles ont tendance à surchauffer pendant la journée mais à devenir parfois trop fraîches la nuit pour les jeunes plants. Gardez à l'esprit qu'il est plus important de garder les racines au chaud que la plante elle-même, en supposant bien sûr que l'air reste au-dessus de zéro. Si vous incluez un capteur solaire à air dans la conception d'une serre et que vous transférez une partie de la chaleur à une plate-forme avec une masse thermique sur laquelle vos bacs de terre peuvent reposer, vous pourriez commencer une saison de croissance plus tôt.
C'est aussi une bonne idée d'inclure une sorte de clapet de dérivation dans le panneau solaire à air qui peut libérer de l'air en été pour éviter la surchauffe lorsque le panneau n'est pas activement utilisé - pour ne pas « cuire » le panneau.
Vous pourriez également appliquer les principes du chauffage et du refroidissement passifs en plaçant le panneau sous l'avant-toit où il aura une exposition complète au soleil bas d'hiver mais sera ombragé lorsque le soleil est haut dans le ciel et que vous n'avez pas besoin de chaleur.
Comment construire un capteur solaire à air soi-même :
Les recherches sur le web révèlent une liste interminable de conceptions et de techniques d'assemblage pour les capteurs solaires à air à faire soi-même, il en va de même pour les vidéos de bricolage sur YouTube. Différentes conceptions résonneront différemment avec différentes personnes, alors choisissez celle qui convient le mieux à vos compétences, à votre collection d'outils et à votre capacité d'attention. Si vous avez des idées de conception ou des modifications brillantes pour les capteurs solaires à air passifs en cours de route, veuillez les partager dans la section des commentaires ci-dessous.
Découvrez la vidéo de bricolage ci-dessous pour vous donner une meilleure idée de la facilité avec laquelle les panneaux solaires à air peuvent être construits.
Approfondissez votre expertise en construction durable
Maîtriser une technique comme les capteurs solaires à air est une étape. L'adapter aux différents climats et normes de construction, que ce soit en Europe ou en Amérique du Nord, en est une autre. Explorez ces guides essentiels pour des projets réussis, peu importe votre région :
- Plancher radiant solaire : Kits de coffrage pour plancher radiant chauffé à l'air solaire pour maisons Passive House, LEED & ZNE.
- Thermopompes : Comment fonctionnent les thermopompes dans les maisons Passive House, LEED & Zéro Énergie.
- Dépannage de fournaise : Dépannage d'une fournaise qui ne fonctionne pas.
Commentaires (0)
Inscrivez-vous pour commenter