Design solaire passif en aménagement de bureaux
Les fenêtres de votre immeuble de bureaux, les cloisons et les planchers peuvent être conçus pour collecter, stocker et distribuer l'énergie solaire sous forme de chaleur en hiver et l'évacuer en été.
C'est ce qu'on appelle une conception solaire passive ou conception climatique qui, contrairement aux systèmes actifs de chauffage solaire, n'implique pas l'utilisation de dispositifs mécaniques et électriques, tels que pompes, ventilateurs ou commandes électriques pour transférer la chaleur solaire.
Pour comprendre comment fonctionne une conception solaire passive, vous devez d'abord comprendre comment la chaleur se déplace nous indique Kytom, un spécialiste des aménagements à opacification commandée: répondant à une loi fondamentale, la chaleur se déplace des zones les plus chaudes des matériaux jusqu'aux zones plus froides jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de différence de température entre les deux.
Un bâtiment solaire passif fait usage de cette loi à travers trois mécanismes:
- conduction
- convection
- rayonnement pour distribuer la chaleur dans tout l'espace de vie.
La différence entre un immeuble de bureau solaire passif et un immeuble de bureau conventionnel réside dans sa conception.
Par exemple, l'air chaud monte parce qu'il est plus léger que l'air froid, qui s'enfonce. C'est pourquoi l'air chaud s'accumule sur le deuxième étage d'un immeuble de bureau, tandis que le sous-sol reste frais. Certaines installations solaires passives utilisent le rayonnement des rayons solaires pour évacuer la chaleur solaire à travers une cloison vitrée du sud vers l'intérieur du bâtiment.
Le rayonnement solaire est transmis à travers le verre et absorbée par le déplacement, il est diffusé à nouveau par les surfaces intérieures de rayonnement infrarouge.
Bien que le verre permette au rayonnement solaire de passer à travers, il absorbe le rayonnement infrarouge. Le verre rayonne alors une partie de ce retour de chaleur à l'intérieur des bureaux. De cette façon, les verres piègent la chaleur solaire dans la maison.
La capacité thermique à terme se réfère à la capacité des matériaux à stocker la chaleur, et la masse thermique se réfère aux matériaux qui emmagasinent la chaleur. La masse thermique emmagasine la chaleur en changeant sa température. Cela peut être à partir d'une pièce chaude ou en convertissant le rayonnement solaire direct en chaleur. La masse thermique, plus la chaleur peut être stockée pour chaque degré d'augmentation de la température.
L'eau a également été utilisée avec succès dans des techniques de conception solaire de type murs Trombe- Michel. L'air chauffé est dirigé dans le bâtiment par les évents coulissants dans la partie supérieure de la cloison. La nuit, les volets amovibles sont refermés sur les cloisons, empêchant l'effet inverse de thermosiphon (cad que l'air froid de la cavité retombe et entre dans le bâtiment pendant la nuit), tandis que la chaleur stockée dans les parois de masse est diffusée toute la nuit. En été, la chaleur des murs est évacuée dans la nuit, ce qui permet un refroidissement passif. Les Murs Trombe sont ainsi nommés en hommage à Félix Trombe, l'ingénieur français qui a popularisé l'utilisation des capteurs solaires dans les années 1960.
Exploitation solaire efficace
Certains constructeurs et propriétaires ont utilisé de l'eau remplissant des conteneurs situés à l'intérieur de l'espace de vie pour absorber et stocker la chaleur solaire. L'eau stocke deux fois autant de chaleur que les matériaux de maçonnerie par mètre cube de volume.
Contrairement à la maçonnerie, l'eau n'est pas auto portante. Pour le stockage de l'eau thermale, il faut donc soigneusement conçevoir un soutien structurel. Les réservoirs d'eau nécessitent un entretien minime, notamment un traitement périodique (annuel) pour prévenir la croissance microbienne
Le montant de l'énergie solaire passive dépend de la surface de vitrage et du montant de la masse thermique.
La surface de vitrage détermine la quantité de chaleur solaire pouvant être recueilli. Et le montant de la masse thermique détermine la quantité de cette chaleur peut être stockée. Il est possible de sous-dimensionner la masse thermique, ce qui entraîne une surchauffe des locaux. Il y a un rendement décroissant du surdimensionnement de masse thermique, mais un excès de masse ne nuira pas au rendement. Le ratio idéal de masse thermique versus vitrage varie selon le climat. Si la surface vitrée devient vraiment importante, il est toujours possible d'adjoindre des stores vénitiens situés juste derrière la façade vitrée de l'immeuble.
Un autre point importante à retenir est que la masse thermique doit être isolée de la température extérieure. Dans la négative, la chaleur solaire collectée peut s'écouler rapidement, en particulier lorsque la masse thermique est directement en contact avec l'air extérieur dont la température est inférieure à la température souhaitée .
Même si vous avez simplement un immeuble de bureau conventionnel avec fenêtres orientées au sud, sans masse thermique, vous conservez probablement encore un certain potentiel de chauffage solaire passif (ce qui est souvent appelé solaire trempe). Pour l'utiliser à votre avantage, gardez les fenêtres propres et installez des traitements de fenêtre qui améliorent le chauffage solaire passif, réduisent la perte de chaleur la nuit, et évitent la surchauffe l'été.
L'utilisation d'un mur Trombe est la plus fréquente'approche de gain indirect. La paroi est constituée d'un mur de maçonnerie de 15 à 30 centimètres d'épaisseur sur le côté sudde l'immeuble de bureau. Une couche simple ou double vitrage est montée à environ 1 centimètre en face de la surface du mur. La chaleur solaire est absorbée par la couleur sombre du mur extérieur de surface et stockée dans la masse du mur, où elle rayonne dans l'espace de vie.
Le mur Trombe distribue ou libère de la chaleur dansles bureaux sur une période de plusieurs heures. La chaleur solaire migre à travers la paroi, pour atteindre sa surface arrière dans l'après-midi ou en début de soirée. Lorsque la température intérieure est inférieure à celle de la surface du mur, la chaleur commenceson transfert vers l'intérieur.
La plupart des propriétaires et des constructeurs séparent également les atriums des locaux principaux avec des portes afin que le confort intérieurne soit pas trop affecté par les variations de température du solarium.
De nombreux éléments d'une conception à effet de serre, tels que lest vitrage en pente, qui sont optimisés pour les plantes en croissance, sont contre-productifs dans le cadre d'une exploitation solaire efficace. Liés à l'humidité et à la moisissure, les insectes et la poussière inhérente au jardinage en serre ne sont pas particulièrement compatible avec un espace de vie confortable et sain.