Les fenêtres captantes : l’apport solaire direct

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Dans le cas d’une maison passive bioclimatique où les Apports Directs sont privilégiés, pour minimiser les recours aux systèmes photovoltaïques et solaires thermiques, l’emplacement des surfaces vitrées et leurs superficies doivent être définis avec soin.

Elles vont contribuer au chauffage solaire direct de chaque pièce.

Que sont les fenêtres captantes ?

On appelle fenêtres captantes des parois vitrées, conçues spécialement pour admettre l’énergie solaire dans un local.

L’importance de ces fenêtres captantes détermine les apports solaires directs.

Si, pendant une journée ensoleillée d’hiver, le local devient inconfortable à cause d’une surchauffe solaire momentanée, c’est que les fenêtres captantes sont trop importantes par rapport aux déperditions ou que l’inertie thermique intérieure est insuffisante pour absorber la chaleur résultant du captage.

Quelles sont les caractéristiques des fenêtres captantes ?

Dans nos pays tempérés, les procédés à Apports Directs aux bâtiments se caractérisent par de grandes surfaces vitrées au sud pour capter le soleil d’hiver.

On craint souvent que les logements ainsi conçus deviennent le siège de surchauffes au cours des après-midi très ensoleillés.

A juste titre d’ailleurs, puisque l’absence d’une méthode précise pour établir un bilan thermique prévisionnel d’un projet entraîne souvent un surdimensionnement des fenêtres captantes.

Néanmoins, si l’on se base sur l’expérience des pays nordiques, ils nous montrent quelques caractéristiques utilisables :

  • Dans les climats froids avec une moyenne des températures hivernales comprise entre -7° et -1°C, on définit une surface de 0,19 à 0,38 m2 de vitrage au sud par mètre carré de surface de plancher.
  • Dans les climats tempérés avec une moyenne des températures hivernales comprise entre +2° et +7°C, il faut compter une surface de 0,11 à 0,25 m2 de vitrage au sud par mètre carré de surface de plancher.

Avec de telles proportions de vitrages solaires, on peut estimer un captage suffisant pour maintenir une température moyenne de +18° à +21°C pendant la plus grande partie de l’hiver.

Par exemple, à Marseille, à la latitude 43°N, où la température moyenne de janvier est de 5°C, une maison bien isolée a besoin de 18 m2 de vitrage au sud pour une surface de plancher de 100 m2.

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Comment limiter les déperditions ?

Dans une installation à Apports Directs, le captage de l’énergie solaire est absorbé par les murs, le plancher, le plafond, le mobilier et l’ensemble des objets présents dans la pièce, et se transforme immédiatement en chaleur rayonnante.

Bien entendu, vous pouvez éviter les déperditions importantes, notamment en protégeant les ouvertures, grâce à l’épaisseur des façades et en employant des menuiseries en bois.

Des vitrages simples montés sur des menuiseries bois, perdent environ 10 % de chaleur en moins qu’avec des menuiseries métalliques.

Pour le double vitrage, l’écart atteint 20 %.

Si vous employez des menuiseries métalliques pour le côté esthétique et facilité d’entretien, vous devrez veiller à ne les choisir qu’équipées d’une barrière isolante entre les faces interne et externe.

Le vent qui frappe une fenêtre augmentera les déperditions par infiltration dans les joints et les accélérera par convection sur la face externe.

Le verre à la particularité d’admettre de grande quantité de rayonnement mais aussi, par ses propriétés thermiques, de relâcher une déperdition élevée pendant la nuit.

Même dans le cas d’une maison très bien isolée, les deux tiers des pertes ont lieu la nuit par les ouvertures.

L’emploi d’une isolation mobile associée à tous les vitrages la nuit, permet de limiter les pertes de chaleur captées pendant la journée.

Pour être efficace, cette isolation doit fermer de façon étanche.

En conclusion

L’Apport Solaire Direct dans une maison bioclimatique bien isolée et bien pensée, est le plus sûr moyen de faire des économies de chauffage et donc, indirectement, d’investissements sur des systèmes actifs de production d’énergie.


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