Installation résidentielle de chauffage solaire passif, France Analyse de projets de chauffage solaire passif Cours d’analyse de projets d’énergies propres Installation résidentielle de chauffage solaire passif, France Photo : Pamm McFadden (NREL Pix) © Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – 2004.

Objectifs Réviser les principes de base d’un système de chauffage solaire passif (CSP) Présenter les enjeux importants d’une analyse de projet de CSP Présenter le modèle RETScreen® pour les projets de CSP

Qu’est-ce qu’un système de chauffage solaire passif fournit? Conception de chauffage solaire passif sur un bâtiment résidentiel, Allemagne De 20 à 50 % des besoins en chauffage des locaux …mais aussi… Augmente le confort Plus de lumière du jour Peut réduire les coûts de climatisation Réduit la condensation dans les fenêtres Permet de réduire la taille des systèmes de chauffage ou de climatisation Photo : Fraunhofer ISE (provenant du site internet de Siemens Research and Innovation) Le bâtiment de NREL à Golden, Colorado Photo : Warren Gretz (NREL Pix)

Principes du chauffage solaire passif Conventionnel Été Hiver CSP Fenêtres performantes Dispositifs d’ombrage Masse thermique

Technologie des fenêtres à haut rendement Double et triple vitrage Basse émissivité Remplissage avec gaz inerte Intercalaire isolant Cadres isolants et isolant thermique Vitres Ém. Rempl. Interc. Cadre 3 0,1 Inerte Isolant Bois 0,8 Air Alumin. 2 Aluminium 1 - Coeff. de gains solaires Centre du vitrage Fenêtre complète 0,2 0,4 0,6 0,8

Ombrage et masse thermique L’ombrage prévient les surchauffes en été Toits en saillie faisant face à l’équateur pour les périodes où le soleil est haut Arbres à feuilles caduques, adjacents aux structures et bâtiments Auvents, volets, marquises, fenêtres en retrait, stores, etc. La masse thermique emmagasine la chaleur, minimisant les variations de température Une maison de construction légère traditionnelle surchauffera si l’aire des fenêtres faisant face à l’équateur excède de 8 à 10 % la surface de planchers chauffés Utiliser des panneaux doubles de gypse pour les murs et les plafonds, de la céramique pour les planchers, de la brique pour les cheminées, etc. Des systèmes actifs peuvent être utilisés pour distribuer la chaleur dans le bâtiment

Ressource solaire vs besoins en chauffage des locaux Iqaluit, Canada, 64º N Buffalo, É.-U., 43º N 6 6 4 4 2 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 kWh par jour Moscou, Russie, 55º N kWh par jour Lanzhou, Chine, 36º N 6 6 4 4 2 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Les mois ayant une température moyenne plus petite ou égale à 10 ºC sont ombragés

Exemple des coûts et économies du chauffage solaire passif Résidence unifamiliale canadienne 100 200 300 Coût des fenêtres + installation ($/m2) Double vitrage +faible émissivité +argon +intercalaire isolant +triple vitrage Coûts additionnels des fenêtres 5 à 35 % 400 $ à 2 000 $ par maison Économies de 20 à 50 % des coûts de chauffage des locaux Gaz 0,25 $/m3 150 $ à 380 $ par année Mazout 0,35 $/l 210 $ à 520 $ par année Électricité 0,06 $/kWh 270 $ à 680 $ par année

Enjeux d’un projet de chauffage solaire passif Plus rentable pour les nouvelles constructions Possibilité d’orienter les fenêtres face à l’équateur et d’éviter l’ouest La taille du système de chauffage et du chauffage périphérique peut être diminuée Rentable lors de rénovations si, de toutes façons, les fenêtres doivent être remplacées Plus rentable si la charge en chauffage est plus élevée que la charge en climatisation Les meilleurs cas : résidences de faible hauteur en climat tempéré ou froid Les bâtiments commerciaux et industriels ont des gains internes élevés Les fenêtres doivent être prises en considération de concert avec le reste de l’enveloppe du bâtiment

Exemples : Canada et États-Unis Bâtiments à consommation réduite d’énergie Les techniques du solaire passif incorporées dans des bâtiments d’apparence conventionnelle Les considérations financières ne sont pas toujours celles qui ont le plus d’importance : confort, diminution du bruit, appréciation de la qualité et de l’environnement Bon ombrage et fenêtres performantes, É.-U. La maison écologique de Waterloo, Ontario, Canada Photo : Hickory Corporation (NREL Pix) Photo : Maison écologique de Waterloo

Exemples : Allemagne et Lesotho Maisons solaires autosuffisantes Plus de vitrage, plus de masse thermique et contrôle de la distribution de l’air L’énergie solaire peut satisfaire tous les besoins en chauffage des locaux Les technologies de fenêtres performantes permettent plus de flexibilité sur l’emplacement des fenêtres et des gains thermiques provenant des radiations diffuses Rondavel solaire, Thaba-Tseka, Lesotho Freiburg, Maison solaire Photo : Vadim Belotserkovsky Photo : Fraunhofer ISE (provenant du site internet de Siemens Research and Innovation)

Modèle RETScreen® pour les projets de chauffage solaire passif Pouvant être utilisé partout dans le monde pour l’analyse de la production énergétique (ou économie), des coûts sur le cycle de vie et des réductions d’émissions de gaz à effet de serre. Résidences de faible hauteur et petits bâtiments commerciaux Climats où le chauffage domine Gains et pertes par les fenêtres Effets moyens de l’ombrage RETScreen® nécessite seulement 12 points de données contre 8 760 pour les modèles de simulation horaire Non couvert actuellement : Fenêtres non-verticales Effets instantanés de l’ombrage L’usager spécifie la masse thermique du bâtiment

Calculs RETScreen® : chauffage solaire passif Voir le e-Manuel Analyse de projets d’énergies propres : Manuel d’ingénierie et de cas RETScreen® Chapitre Analyse de projets de chauffage solaire passif

Exemple : validation du modèle RETScreen® pour les projets de CSP Comparaison de RETScreen® et de HOT2-XP pour un cadre typique en bois de 200 m2, pour les maisons Fenêtres à double vitrage remplacées par des fenêtres de basse émissivité à double vitrage avec argon Résultats de RETScreen® à 18 % près de HOT2-XP Comparaison de RETScreen® et de la méthode de caractérisation énergétique ER Économies annuelles d’énergie de 8 fenêtres de haute performance comparées au cas de référence de fenêtres à double vitrage 50 100 150 200 250 300 Économies d’énergie annuelles (kWh/m2) Méthode de caractérisation énergétique ER RETScreen

Conclusions Le CSP prend en compte : l’orientation du bâtiment, les fenêtres éco- énergétiques, l’ombrage et la masse thermique pour réduire les coûts de chauffage des locaux Un investissement additionnel minimum pour les fenêtres peut grandement améliorer la performance de l’enveloppe du bâtiment tout en assurant des bénéfices financiers à long terme RETScreen® calcule : Effet de l’orientation, de la dimension et de la technologie des fenêtres sur les gains solaires Effet de la technologie des fenêtres sur les pertes thermiques Effet de l’ombrage sur la charge en climatisation RETScreen® calcule la production énergétique annuelle, en utilisant des données de ressource mensuelles, donnant des résultats d’une précision comparable à des outils de simulation horaire RETScreen® permet des économies de coûts significatives pour la réalisation d’études préliminaires de faisabilité

Questions? www.retscreen.net Module Analyse de projets de chauffage solaire passif Cours d’analyse de projets d’énergies propres RETScreen® International Pour plus d’information visitez le site Web de RETScreen à : www.retscreen.net