Énergie solaire : une énergie renouvelable à bien exploiter

En moins d’une heure, la terre reçoit, sur sa surface exposée au soleil, autant d’énergie que n’en consomme l’économie mondiale en toute une année. Le Québec n’est pas en reste, bénéficiant d’un ensoleillement supérieur à celui de plusieurs régions européennes. C’est l’équivalent de l’énergie d’un baril de pétrole qui est reçue annuellement sur chaque mètre carré de surface exposée au soleil. Les bâtiments, qui accaparent le tiers du budget énergétique québécois, sont les mieux placés pour exploiter l'énergie solaire cet imposante source d’énergétique renouvelable. Mais comment bien utiliser cette énergie et éviter de climatiser une serre?

Gérer l'énergie solaire pour un meilleur équilibre entre chauffage et climatisation

Au Québec, en raison de la froideur de l’hiver, on pourrait penser que le chauffage de l’espace accapare l’essentiel de la facture d’énergie d’un bâtiment. Étonnamment, dans bien des cas, c’est plutôt la climatisation qui prend la grande part du gâteau. Il suffit de regarder un immeuble de bureaux moderne pour s’en convaincre. Bien souvent, d’immenses surfaces fenêtrées, comparables à des serres, font face au soleil. Comme chaque mètre carré de fenêtre peut collecter plusieurs centaines de watts d’énergie solaire, une grande fenêtre exposée au soleil équivaut facilement à une plinthe chauffante fonctionnant à pleine puissance. Cela s’ajoute à la chaleur déjà dégagée par les occupants et les divers équipements se trouvant dans l’immeuble. Bref, c’est comme si on climatisait une serre, ou si on allumait simultanément le chauffage et le climatiseur à pleine puissance.

Il y a lieu de se demander si nous mettons suffisamment d’effort pour limiter les gains solaires indésirables dans un bâtiment. Il faut dire qu’il est techniquement et architecturalement moins contraignant de limiter les pertes thermiques puisque le niveau d’isolation et la qualité des fenêtres ont peu d’impact sur l’aspect d’un immeuble. Par contre, il en est autrement quand il s’agit de protéger un bâtiment de la surchauffe solaire.

Comment améliorer l'exploitation de l'énergie solaire ?

La fenestration

D’abord, concevons-nous des édifices trop fenêtrés ? Vue de l’extérieur, une façade complètement vitrée est très esthétique et de l’intérieur, le coup d’œil est tout aussi agréable. Cependant, outre la taille et l’orientation des fenêtres et autres ouvertures, le choix du vitrage a un impact important sur l’efficacité énergétique et sur le confort. Le vitrage simple est à proscrire sous nos latitudes puisqu’il ne présente qu’un potentiel isolant d’environ R-1,5. Un double vitrage haute performance dont la valeur isolante avoisine R-4 est un minimum requis. Idéalement, et plus spécifiquement pour les ouvertures orientées vers le nord, on peut opter pour un vitrage triple dont la résistance thermique peut atteindre R-8.

Occultation solaire

Il est possible d’utiliser des dispositifs d’occultation solaire tels que des toiles intérieures ou des brises soleil. Par contre, contrairement à l’isolant qui « dort » dans le mur, il faut actionner manuellement ou automatiquement le système d’occultation, entretenir ce dernier, le réparer et le remplacer en fin de vie. Dans le cas des brises soleil extérieurs, on ajoute un potentiel supplémentaire de chute de glace accumulée sur les structures. Une solution moins contraignante est l’utilisation de vitrage à faible gain solaire. C’est invisible, durable, sans entretien supplémentaire et sans besoin de manipulation. Par contre, la surchauffe solaire ne s’en trouve que partiellement diminuée et on se prive ainsi d’un potentiel de chauffage solaire l’hiver venu.

La verdure

Les arbres : en plus de dégager de la fraîcheur, les feuilles de l'arbre font office de système d’occultation solaire naturel. Elles sont présentes l’été et disparaissent l’hiver pour laisser passer le soleil. La cime d’un arbre mature peut facilement atteindre le 3^e ou 4^e étage d’un édifice.

Les plantes grimpantes, telles que la vigne, peuvent également faire office de cache soleil, au même titre qu’un arbre, mais avec plus de flexibilité pour les surfaces qu’on désire ombrager.

Il y a en revanche, là encore, un minimum d’entretien à effectuer et l’implantation de végétation peut également devenir une contrainte au plan architectural. Limiter la surchauffe solaire des bâtiments n’est pas aussi facile qu’on pourrait l’espérer. La problématique est bien présente et des efforts doivent être faits dans la recherche de solutions, notamment par la modélisation informatique du gain solaire et le développement d’autres moyens techniques.

Surfaces intérieures

Certains matériaux ont une bonne inertie thermique, c’est-à-dire qu’ils ont la capacité de capter et conserver les apports de chaleur. La pierre, l’argile, le béton, le verre ou encore les bois francs agissent comme des masses thermiques et peuvent réduire les besoins en chauffage pendant la nuit, puisque l’énergie accumulée est redistribuée. C’est une qualité recherchée pour le chauffage, mais c’est un défaut lorsque l’on souhaite rafraichir un espace.

Comment intégrer l'énergie solaire pour rendre un bâtiment durable plus performant ?

Il est difficile de bien exploiter le gain solaire et de trouver le parfait équilibre entre la puissance des systèmes de chauffage et la climatisation. Pour cela, de nombreuses problématiques sont à éluder : Quels mécanismes d’occultation utiliser? Comment bien choisir les fenêtres et leurs orientations? Quelles surfaces intérieures privilégier ?

Une formation sur l'Intégration de l’énergie solaire passive au bâtiment vous permettra d’apprendre comment rendre un bâtiment durable plus performant par l’exploitation de l’énergie solaire, une énergie renouvelable.