Systèmes de chauffage de
l'air par énergie solaire
Table des matières
- Description de la technologie du chauffage de l'air par
énergie solaire
- État de l'industrie
- Le chauffage de l'air par énergie solaire, est-ce
bien pour moi?
- Installation d'un système de chauffage de l'air
par énergie solaire
- Incitatifs
- 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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
-
SolarWall
Conserval Engineering Inc.200 Wildcat Rd.
Toronto (Ontario) M3J 2N5
Téléphone : 416 661‑7057
Site Web : www.solarwall.com
-
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
-
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.
