Systèmes de chauffage de l'air par énergie solaire

Table des matières

  1. Description de la technologie du chauffage de l'air par énergie solaire
  2. État de l'industrie
  3. Le chauffage de l'air par énergie solaire, est-ce bien pour moi?
  4. Installation d'un système de chauffage de l'air par énergie solaire
  5. Incitatifs
  6. Autres sources d'information

Cette fiche d'information s'adresse aux agriculteurs et aux résidents des régions rurales; on y donne de l'information sur les principes du chauffage de l'air par énergie solaire, sur les technologies actuelles et sur la pertinence de l'installation d'un tel système selon les cas.

Description de la technologie du chauffage de l'air par énergie solaire

Les technologies de chauffage de l'air à l'énergie solaire permettent d'exploiter une source d'énergie entièrement gratuite, renouvelable et propre, tout en limitant l'accroissement des dépenses liées aux énergies conventionnelles. Ces systèmes absorbent l'énergie thermique produite par l'ensoleillement direct pour chauffer de l'air qui circule ensuite dans l'ensemble de l'édifice.

Chauffage solaire actif

Les systèmes actifs de chauffage de l'air par énergie solaire, relativement récents, comportent des ventilateurs qui aspirent l'air, le font circuler et l'évacuent. Le revêtement perforé (figure 1) est un capteur solaire plat et nu dans lequel des ventilateurs aspirent l'air par des milliers de petits trous pour lui faire traverser une plaque de métal foncé non vitré qui agit comme absorbeur d'énergie solaire. Cet absorbeur remplace le revêtement extérieur d'un mur; lorsqu'il est exposé à l'ensoleillement direct, il chauffe l'air au moment où celui‑ci pénètre dans l'édifice. Le système de chauffage de l'air par panneau vitré (figure 2) fonctionne selon un principe semblable; il est formé d'un boîtier métallique contenant des tubes métalliques foncés recouverts d'une couche de plexiglass transparent et qui absorbent la chaleur produite par l'ensoleillement direct. L'air frais est aspiré par des ventilateurs dans les tubes où il est chauffé, puis il est envoyé dans le système de ventilation ou directement dans l'espace intérieur.

Revêtement perforé, détail, mode d’installation courant. Avec la permission de Conserval Engineering Inc.

Figure 1. Revêtement perforé, détail, mode d'installation courant. Avec la permission de Conserval Engineering Inc.

En hiver, le soleil se trouve plus bas dans le ciel et le panneau vitré est plus exposé à l'ensoleillement que pendant l'été. Ainsi, pendant la saison chaude, le système ne produit qu'un échauffement minimal; les systèmes actifs peuvent également être équipés de dérivations qui interrompent l'écoulement d'air chauffé pendant l'été.

Panneau solaire vitré. Avec la permission de Cansolair.

Figure 2. Panneau solaire vitré. Avec la permission de Cansolair.

Chauffage solaire passif

Le chauffage solaire passif peut résulter du simple ensoleillement d'un espace par une fenêtre orientée au sud. L'énergie thermique s'accumule alors dans les matériaux situés à l'intérieur de l'édifice. Les capteurs solaires passifs (figure 3 et figure 4) mettent à profit la convection naturelle de l'air chaud pour transférer la chaleur du collecteur solaire à l'édifice. Lorsque l'ensoleillement est suffisant, l'air chaud qui se trouve entre la vitre transparente et l'absorbeur métallique foncé s'échauffe et s'élève. Il pénètre alors dans l'édifice par une fente qui se trouve au sommet du mur. Une autre fente située au pied du mur permet à l'air frais de l'espace intérieur d'entrer dans le capteur solaire et de suivre le même trajet.

Mur capteur solaire passif.

Figure 3. Mur capteur solaire passif.

Lorsque l'ensoleillement devient moins intense, ce type de capteur s'arrête de fonctionner. L'ouverture supérieure doit être munie d'un panneau anti‑retour pour empêcher l'aspiration de l'air chaud de l'édifice dans le capteur solaire. Lorsque le soleil brille, on recueille de la chaleur; la nuit ou par temps sombre, le système cesse de fonctionner.

Un mur solaire passif peut jouer son rôle toute l'année, nuit et jour, sans ventilateur et sans systèmes de commande. Il produit de la chaleur par temps ensoleillé à la fin de l'automne, en hiver et au début du printemps. Il capte de l'énergie thermique pendant les journées claires, même lorsque le soleil n'est pas visible. La nuit, un panneau anti‑retour empêche l'aspiration de l'air chaud de l'édifice vers le capteur. Le mur solaire est entièrement autorégulé, son fonctionnement commence et s'arrête sans aucune intervention humaine (figure 5).

Les matériaux vitrés servant à la fabrication des capteurs solaires doivent être transparents et durables. Choisir ceux qui nécessitent un minimum d'entretien régulier. Le vitrage qui est retenu de façon trop rigide dans le capteur peut se déformer ou se fissurer. Le vitrage ondulé permet une certaine expansion du matériel au niveau des plis.

Le polychlorure de vinyle ondulé (PVC ondulé) est le meilleur matériau vitré pour les murs solaires passifs. Il résiste bien au mauvais temps et ne nécessite aucun entretien. Le plastique ondulé renforcé de fibre de verre nécessite l'application d'une nouvelle couche de Tedlar tous les trois à cinq ans; ce revêtement le protège de la détérioration produite par les rayons ultra‑violets.

Capteur solaire passif sur une grande porte d’atelier.

Figure 4. Capteur solaire passif sur une grande porte d'atelier.

État de l'industrie

Les technologies de chauffage de l'air par l'énergie solaire sont apparues dans les années 1970; à cette époque, elles étaient surtout employées par les agriculteurs qui se servaient de plans distribués gratuitement par le Service de plans du Canada (figure 5).

Au cours des dernières années, le marché des systèmes actifs de chauffage de l'air par énergie solaire a connu une forte croissance et les entreprises canadiennes ont joué un rôle de premier plan dans la fabrication et la distribution des revêtements perforés et des systèmes de panneaux.

Mur solaire passif. Avec la permission du Service de plans du Canada.

Figure 5. Mur solaire passif. Avec la permission du Service de plans du Canada.

Texte

Le chauffage de l'air par énergie solaire, est-ce bien pour moi?

Comme tous les systèmes d'énergie solaire qui sont installés en Ontario, les systèmes de chauffage de l'air par énergie solaire doivent être orientés à moins de 30o du vrai sud de façon à recevoir un ensoleillement maximal. Dans les granges et les bâtiments agricoles où il faut une bonne ventilation, l'installation d'un système de chauffage solaire actif comportant un revêtement métallique perforé permet une circulation d'air extérieur chauffé (figure 6) et donc une meilleure qualité de l'air intérieur. Ce dispositif peut facilement être inclus dans les plans d'un nouvel édifice ou ajouté sur un bâtiment existant où il remplace le revêtement habituel.

Dans les pays plus chauds, le chauffage de l'air à l'énergie solaire peut être mis au service d'opérations plus exigeantes comme le séchage des récoltes. En Ontario, il convient plutôt au préchauffage de l'air pour les granges et autres bâtiments, où il permet de réduire la quantité d'énergie dépensée pour chauffer les locaux. Si l'on exclut les coûts initiaux, le chauffage de l'air à l'énergie solaire ne nécessite qu'un entretien régulier et l'énergie qu'il produit est gratuite. Selon une étude effectuée citée sur le site d'Intégration des énergies renouvelables à la ferme (IeRF), la période de recouvrement d'un système de chauffage de l'air par énergie solaire est de deux à cinq ans.

Installation d'un système de chauffage de l'air par énergie solaire

La façon la plus facile et la moins coûteuse d'installer un tel système est de l'inclure dans les plans d'un nouvel édifice.

L'installation sur un édifice existant nécessite le raccordement de l'espace d'air du capteur du système de chauffage solaire au système de ventilation du bâtiment, une tâche qu'il vaut mieux confier à un entrepreneur professionnel.

Après l'installation, il suffit d'assurer l'entretien régulier des ventilateurs. Le prix d'un tel dispositif est variable : un système muni de simples panneaux peut coûter environ 3 500 $ (installation comprise), alors qu'un système de revêtement perforé peut aller jusqu'à 250 $/m2 (installation comprise).

L'ajout d'un mur solaire passif à un bâtiment isolé existant n'exige que des modifications mineures. Quel que soit le type de chauffage solaire que l'on envisage, le bâtiment doit être bien exposé au sud.

Incitatifs

La province de l'Ontario offre une remise complète de la taxe de vente provinciale sur tous les systèmes commerciaux approuvés de chauffage de l'air à l'énergie solaire achetés et installés avant le 1er janvier 2010.

Pour ce qui est des entreprises commerciales, les gouvernements fédéral et provincial offrent des incitatifs conjoints à l'adoption de systèmes actifs de chauffage de l'air par énergie solaire; les exploitations agricoles peuvent recevoir jusqu'à 50 % du coût total d'un système de chauffage de l'air à l'énergie solaire. Le Programme écoÉNERGIE pour le chauffage renouvelable (fédéral) prévoit un incitatif qui est proportionnel au « facteur de rendement » attribué au système visé, au « taux de l'incitatif » du type de système et à la « surface du capteur » (en m2) qui sera installée, jusqu'à concurrence de 80 000 $. L'Incitatif ontarien pour les systèmes de chauffage solaire thermique (IOSCST) est lié au programme fédéral, et il représente une contrepartie du financement offert par ce dernier. L'Association pour l'amélioration des sols et récoltes de l'Ontario, par l'intermédiaire du Programme de gérance agroenvironnementale Canada‑Ontario, offre de rembourser 30 % des coûts d'un système de chauffage de l'air à l'énergie solaire installé sur une ferme, jusqu'à concurrence de 5 000 $.

Pour le RA 240 Solar Max, un panneau capteur de Cansolair Inc., le montant de l'incitatif serait voisin de 1 300 $ pour un système d'un coût de 3 500 $ après installation, soit environ 36 %. Le prix du SolarWall, un capteur à revêtement perforé de Conserval Engineering Inc., est de 25 300 $ après installation pour une superficie de 100 m2, et l'incitatif se monte à 19 000 $ soit 75 % du total.

Ce ne sont là que des exemples. Il y a des incitatifs pour d'autres fournisseurs de systèmes solaires approuvés dont on peut trouver la liste sur le site www.ecoaction.gc.ca.

Système de chauffage de l’air par énergie solaire active à revêtement perforé. Avec la permission de SolarWall.

Figure 6. Système de chauffage de l'air par énergie solaire active à revêtement perforé. Avec la permission de SolarWall.

Autres sources d'information

Incitatifs pour les exploitations agricoles

Compagnies citées

  1. SolarWall
    Conserval Engineering Inc.200 Wildcat Rd.
    Toronto (Ontario) M3J 2N5
    Téléphone : 416 661‑7057
    Site Web : www.solarwall.com

  2. Exacon Inc. (distributeur de SolarWall aux entreprises agricoles en Ontario)
    254 Thames Rd. E.
    Exeter (Ontario)
    Téléphone : 1 866 335-1431 ou 519 235-1431

  3. Cansolair Inc.
    4 Hill Rd.
    Dildo (Terre-Neuve-et-Labrador) A0B 1P0
    Téléphone : 709 582-3744
    Site Web : www.cansolair.com

Ces compagnies ne sont citées qu'à titre d'exemple. Cette liste ne vise pas à exclure d'autres vendeurs qualifiés offrant ce type de technologie et de service en Ontario. Pour trouver la liste complète des capteurs solaires acceptés, voir www.ecoaction.gc.ca.

Un grand merci à Graham Juneau pour la somme de travail qu'il a consacrée à la rédaction de cette fiche technique.

 

Pour plus de renseignements :
Sans frais : 1 877 424-1300
Local : 519 826-4047
Courriel : ag.info.omafra@ontario.ca
Auteur : Steve Clarke - Ingénieur, énergie et systèmes de récolte /MAAARO; Helmut Spieser - Ingénieur, conditionnement pour les grandes cultures et questions environnementales /MAAARO
Date de création : 02 octobre 2009
Dernière révision : 24 janvier 2011