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L'énergie solaire est renouvelable et écologique. Contrairement aux combustibles fossiles, l'énergie lumineuse du Soleil peut être exploitée pratiquement partout sur la terre. Étant gratuite, elle n'est pas à la merci des hausses des prix de l'énergie. Elle est polyvalente de surcroît : elle produit de la chaleur, de la lumière, de l'électricité et de l'énergie mécanique.
L'énergie solaire remplace avantageusement les énergies conventionnelles utilisées pour chauffer ou refroidir les bâtiments. Qui n'a pas ressenti l'effet bienfaisant du Soleil, une journée d'hiver, assis devant une fenêtre faisant face au sud ? Les techniques qui exploitent d'une manière passive l'énergie solaire le font grâce à des plans architecturaux qui misent sur l'emplacement des bâtiments et l'orientation des fenêtres. Elles sont dites passives parce qu'elles n'exigent pas d'appareils spéciaux : l'énergie lumineuse du Soleil est captée par les fenêtres ; pompes et ventilateurs sont utilisés très modérément pour distribuer chaleur ou fraîcheur.
Les techniques passives exploitent d'une part les caractéristiques architecturales des bâtiments, principalement les murs, les fenêtres, les planchers et le toit, et d'autre part les éléments du milieu environnant. Elles captent l'énergie thermique et la conservent sans appareils sophistiqués.
La climatisation passive consiste à minimiser l'énergie thermique du Soleil par diverses techniques d'ombrage (stores, rideaux, toit saillant, plantation d'arbres à des endroits stratégiques, etc.) ou par circulation d'air à l'intérieur des bâtiments. Ces techniques se distinguent par leur simplicité, un coût relativement peu élevé et l'emploi harmonieux des caractéristiques architecturales.
Le chauffage solaire passif fonctionne comme suit : l'énergie lumineuse du Soleil qui pénètre à l'intérieur des pièces par les fenêtres est absorbée par les murs, les planchers et les meubles, puis libérée sous forme de chaleur. Pour exploiter au maximum les bienfaits du Soleil, les fenêtres doivent être en plein sud ; on obtient cependant des résultats acceptables à l'intérieur d'un angle de 30 degrés de part et d'autre du sud. Une fois que la chaleur pénètre à l'intérieur du bâtiment, on utilise plusieurs techniques pour la distribuer. Même au Canada, l'énergie solaire est à ce point puissante qu'il faut souvent faire preuve d'ingéniosité pour prévenir un chauffage excessif.
Pour capter efficacement l'énergie solaire, l'aire des fenêtres doit idéalement représenter environ 8 p. 100 de la surface de plancher. Ce pourcentage semble bien petit, mais il faut se rappeler qu'il est établi par rapport à la superficie des planchers, qui est beaucoup plus grande que la superficie des murs. D'ailleurs, la prévention d'un chauffage excessif pose toujours un défi.
Une fois la chaleur captée, il faut la conserver le plus possible, d'où l'importance d'une bonne isolation. Dans les bâtiments conventionnels, une bonne part de la chaleur s'échappe par les fenêtres, même les fenêtres à double vitrage. C'est pourquoi les bâtiments qui exploitent l'énergie solaire emploient des fenêtres ultra-isolantes. Serties dans un cadre isolant, ces fenêtres sont caractérisées par un triple vitrage scellé avec cales d'espacement isolants ; l'espace entre les panneaux est rempli d'un gaz inerte, et le verre est traité d'un revêtement à faible emissivité. De telles fenêtres peuvent réduire les pertes de chaleur de 50 à 75 p. 100. Conjuguées à un bâtiment dont l'isolation répond à la norme R-2000, les fenêtres éconergétiques permettent de conserver efficacement la chaleur solaire et de réduire au minimum l'emploi d'appareils de chauffage. Il suffit souvent d'un simple ventilateur de plafond ou du ventilateur d'un générateur-pulseur d'air chaud (le brûleur étant bien entendu hors fonction) pour distribuer la chaleur dans les pièces. Une bonne isolation thermique permet à l'énergie solaire de fournir jusqu'à 25 p. 100 de la chaleur requise.
Les matériaux des murs et des planchers aident à prévenir le chauffage excessif et à conserver la chaleur après la tombée du jour. Ils doivent avoir une certaine masse pour absorber l'énergie, prévenir le chauffage excessif durant les heures de grand apport solaire et irradier l'énergie thermique petit à petit après la tombée du jour. Pour les planchers, on utilise de préférence des pierres ou des carreaux de carrière étendus sur un sol fait de mortier d'arasement ; on utilise pour les murs une paroi continue de briques ou une double paroi de placoplâtre. On peut en outre installer, à un endroit central, un foyer fait en maçonnerie. Les briques et les pierres du foyer absorbent l'énergie thermique produite par un feu de bois intense, mais de courte durée, et la libère lentement dans la pièce.
On peut considérablement réduire, voir éliminer, le besoin d'un climatiseur conventionnel : il s'agit, d'une part, d'isoler le bâtiment contre l'air chaud et l'énergie lumineuse du Soleil et, d'autre part, d'évacuer vers l'extérieur, à l'aide d'une ventilation naturelle, l'apport de chaleur attribuable aux appareils ménagers et aux occupants. On peut réduire l'apport thermique du rayonnement solaire grâce à des stores ou des rideaux, fixes ou réglables, à des haies, des arbustes et des arbres plantés à des endroits stratégiques et à des fenêtres dont le verre est spécialement traité. L'ombrage extérieur peut réduire d'un maximum de 90 p. 100 l'apport thermique, tout en laissant filtrer une quantité importante de lumière. On peut aussi améliorer l'isolation, réduire les dimensions des fenêtres et utiliser des matériaux réfléchissants sur le toit et les murs extérieurs. Les architectes doivent aussi porter une attention particulière à la ventilation transversale et à la direction des vents dominants et des brises nocturnes.
La conception architecturale doit exploiter le plus possible la lumière du jour. On entend par lumière du jour non seulement la lumière émise directement par le Soleil, mais aussi la lumière que réfléchit le ciel. Dans les grands édifices commerciaux, la lumière du jour peut réduire considérablement la consommation énergétique et concourir au confort du milieu de travail. Une conception soignée se traduit par une réduction des frais liés à l'éclairage électrique et à la climatisation des pièces éclairées par des lampes incandescentes ou des lampes à décharge. Il faut tenir compte de la configuration de l'espace à éclairer, de l'emplacement, de la forme et des dimensions des ouvertures par lesquelles passent la lumière du jour, de l'emplacement des surfaces intérieures capables de réfléchir la lumière et de l'emplacement des objets mobiles ou fixes, qui offrent une certaine protection contre une lumière envahissante ou l'éblouissement.
Pour de plus amples renseignements sur l'énergie solaire et la conception architecturale, le chauffage solaire passif, les énergies renouvelables et l'énergie photovoltaïque, communiquer avec les organismes suivants :
Société d'énergie solaire du Canada inc. 613 234-4151 courrier électronique : sesci@sympatico.ca Ontario Hydro, Division de l'environnement et du développement durable Jackie Hennessy, 416 592-8487 courrier électronique :jackie.hennessy@hydro.on.ca Kortright Centre for Conservation Energy Theme Coordinator 905 832-2289 courrier électronique : kcc@interlog.com Ministère de l'Environnement et de l'Énergie de l'Ontario 416 325-4000 Ressources naturelles Canada 613 996-6220 courrier électronique : rudy.lubin@nrcan.gc.ca Société canadienne d'hypothèque et de logement Fanis Grammenos 613 748-2321 courrier électronique : fgrammen@cmhc.e-mail.com
courrier électronique :
sesci@sympatico.ca
27 novembre 1997 URL: http://www.newenergy.org/newenergy/sesci/publications/pamphlets/passif.html