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Auteur(s)
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François BOUVIER : Ingénieur de l’École Centrale des Arts et Manufactures - Urbaniste SATG (Séminaire et Atelier Tony Garnier) - Ergonome SELF (Société d’Ergonomie de Langue Française) - Enseignant à l’Université de Paris XII
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Lire l’articleINTRODUCTION
Bien avant la crise provoquée par la guerre du Kippour en 1973, certains scientifiques s’étaient préoccupés de l’énergie solaire. Notamment, le professeur Trombe à Mont‐Louis et le professeur Dogniaux à Bruxelles poursuivaient des études sur le rayonnement solaire, sa captation et sa domestication.
L’apport énergétique du rayonnement solaire à la surface de la Terre est essentiel. Non seulement il est la cause directe de la majorité des phénomènes naturels que nous percevons (alternance diurne, température atmosphérique, nébulosité et vent), mais aussi de notre subsistance par le relais de la croissance des plantes et de l’élevage des animaux. Enfin, par l’intermédiaire des transformations séculaires de certains végétaux et animaux, ensuite pétrifiés, l’énergie solaire est la cause première des disponibilités énergétiques fossiles qui ont permis le développement et l’entretien de nos industries et de nos villes. Indépendamment des effets de retard, d’accumulation et de concentration dus à la chaîne alimentaire et aux stocks d’énergie fossile, l’apport énergétique solaire est considérable au regard de la consommation de nos cités : le professeur Duvigneaud écrit que l’apport énergétique solaire dans une ville comme Bruxelles est d’un ordre de grandeur voisin de celui des importations énergétiques humaines (électricité, fuel, charbon, etc.).
La transformation la plus simple que subisse l’énergie solaire à la surface des corps irradiés est sa dégradation en chaleur, à des niveaux de température compatibles avec la vie. Or, le chauffage des locaux d’habitation représente environ 20 à 25 % de la consommation énergétique de nos sociétés occidentales. On comprend l’intérêt porté aux études sur l’énergie solaire et l’essor de la notion d’architecture solaire.
Cette notion, implicitement mise en œuvre dans les constructions ancestrales, prend des formes variées, qui vont de la conception empirique et rustique de formes d’habitat autonome ou bioclimatique, jusqu’au développement de technologies sophistiquées, que l’on plaque sur des formes préexistantes, ou que l’on intègre à la conception architecturale.
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- Version courante de févr. 2010 par Francis MIGUET, Bernard PAULE
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4. Technologie solaire
Les systèmes d’habitat solaire peuvent être décrits par l’association de quatre fonctions : le captage, le stockage, la restitution de l’énergie et la commande-régulation du système. Chacune de ces fonctions peut être remplie concurremment par plusieurs techniques dans un même système ; elles peuvent être confondues dans un même objet. L’isolation thermique (articles Isolation thermique à température ambiante. Bases physiques et Isolation thermique à température ambiante. Propriétés dans le présent traité) est, du fait des faibles rendements atteints, un facteur essentiel de l’héliotechnique ; ce n’en est pas une fonction isolée.
Nous n’étudierons pas ici les technologies solaires dans leur détail, mais nous analyserons les contraintes qu’elles font peser sur les choix architecturaux.
4.1 Techniques solaires et choix architecturaux
Les diverses fonctions ou techniques de la conception solaire n’influent pas également sur la forme des bâtiments. La commande-régulation du système solaire n’oppose pas de contraintes à la conception architecturale, l’isolation non plus, si l’on entend la mise en œuvre des produits plans diminuant les pertes thermiques des murs. En revanche, l’étude globale des pertes thermiques d’un bâtiment, des transferts de chaleur entre ses diverses parties tend à restreindre les choix architecturaux : à volume habité fixé, il est souhaitable de diminuer la surface extérieure d’échange, et cela plus au nord qu’au sud.
L’ensoleillement n’étant pas permanent, la recherche d’une autonomie énergétique de l’habitat, par la mise en œuvre de techniques solaires, impose la possibilité de stocker des calories. L’observation du climat et des phases d’ensoleillement, puis des considérations de coût et d’encombrement conduiront au choix du type de stockage. En effet, il s’agit de pallier le manque de soleil nocturne, puis, selon un risque accepté à définir suivant la probabilité locale d’une série de plusieurs jours nuageux, le manque d’ensoleillement de jour ; on peut enfin envisager de pallier le manque de soleil hivernal, ou son plus faible apport énergétique, par un stockage saisonnier des apports superflus de l’été.
Ces considérations influent directement sur l’organisation des volumes des bâtiments et, par là, sur leur...
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