Combien de m² faut-il pour faire de l’Eau Chaude Solaire – CESI ? de l’interaction chauffage – SSC ? Et pour quelle économie/taux de couverture ?
L’intégration verticale du vitrage solaire thermique favorise la production d’énergie sur l’ensemble de l’année et évite la surchauffe du capteur en été.
Eau Chaude Solaire : Pour un usage pavillonnaire, il faut compter, en façade entre 1 et 1,5 m² de vitrages solaire thermique par utilisateur, pour une production efficace d’eau chaude sanitaire généralement proche des 400 kWh/m².an soit un taux de couverture aux alentours des 55 % (base 50l/jour d’eau chaude à 50°C par utilisateur); Taux qui peut être supérieure suivant les conditions d’ensoleillement d’hivers et d’intersaison.
Interaction chauffage : Pour faire de l’interaction chauffage en plus de l’eau chaude sanitaire, il faut prévoir env. 1/10ème des surfaces à chauffer ramenées en surface de façades solaires. Exemple : 15 m² de vitrages solaires thermiques pour 150 m² à chauffer. Le taux de couverture (cad % d’économie d’énergie) varie avec le niveau d’isolation et la température des émetteurs (planchers chauffants, radiateurs,…) et va de 15% pour un bâtiment moyennement isolé (type RT2005) à 60 % pour un bâtiment basse énergie (RT2012), voire au-delà en fonction des caractéristiques du projet. Le vitrage solaire thermique, de par sa faible contenance en fluide caloporteur (0.5 l/m²), permet une très forte réactivité et efficacité énergétique dans les périodes de faible insolation, telles que typiques en hivers.
Pour une évaluation précise des gains énergétique, nous proposons des pré-études gratuites avec édition d’un rapport détaillé indiquant entre autre l’économie annuelle prévisionnelle, le volume de stockage associé ainsi que les valeurs de facteurs solaires cad le pourcentage d’apports passifs – maximum en été et minimum dans les périodes de chauffe.
Les facteurs optiques variables, cad supérieurs à 1, n’étant pas pris en compte dans le noyau de calcul réglementaire, nous proposons aux bureaux d’études pour palier à cette déficience, un modèle de capteur plan équivalent, établi à partir des caractéristiques de notre produit (Mesures EN12975-2). Nous fournissons en parallèle sur les mêmes hypothèses, une simulation dynamique avec édition d’un rapport détaillé, utilisant les caractéristiques attestées du vitrage solaire thermique cad avec facteur optique variable.
Le vitrage solaire thermique comme tous les capteurs solaires thermiques sous label Européen Solarkeymark, fait partie des bases de données des logiciels de simulation dynamique : TSol et Polysun.
Nota : Mettre du solaire thermique en façade, c’est la garantie d’un confort durable et indépendant de l’évolution du coût des énergies fossiles.
Est-ce que les verres sont chauds ? Comment évaluer les apports passifs ?
Comme pour tous les vitrages utilisant une couche tendre isolante, la température de surface du verre intérieur du vitrage solaire thermique tend vers celle de la pièce.
Les apports passifs, ou facteur solaire, sont le cumule des apports directes et réémissions internes. Ils ont été mesurés sur le vitrage solaire thermique par le Fraunhofer ISE avec différentes températures d’eau à l’absorbeur. Ce sont ces mesures, corrélées aux températures maximales journalières à l’absorbeur, obtenues par simulation dynamique, qui nous permettent d’établir les coefficients de facteurs solaires des périodes de chauffe et d’été.
Typiquement l’on obtient env. 20 % de transmission en hivers (apports passifs) et tendant progressivement à se réduire à env. 5%. en été.
Les transferts d’énergies au travers du produit sont influencés par :
- Les circulations d’eau qui sont gérées par la régulation en fonction des écarts de température avec le ballon de stockage. L’énergie interceptée par l’élément capteur est progressivement évacuée pour être stockée afin d’être restituée en fonction des besoins d’eau chaude. En l’absence totale de circulation d’eau durant toute une journée (panne électrique,…) on obtient vers 13h solaire la température maximum de contact, cad celle de la pièce majorée d’env +10°K.
- Sa géométrie singulière : Typiquement les ailettes se font mutuellement de l’ombre en été, alors qu’en hivers le flux solaire traverse pour partie le vitrage. Géométrie qui influence également les mouvements de convection interne.
- Les propriétés de sa composition : Il se comporte à la fois comme barrière radiative et élément d’inertie.
Nota : Intégré à une pièce d’un bâtiment basse énergie ou passif, 4 à 6 m² de vitrages solaires thermiques insolés, tel que typique d’une production d’eau chaude sanitaire dans un pavillon, participent en toute saison à établir une température de confort !
Labélisation ?
Nous avons fait le choix du label européen SolarKeymark. Ce label, obtenu en Octobre 2009 – Certification 11-7S918 F_DIN_CERTCO, est internationalement connu et reconnu. Pour ce faire le vitrage solaire thermique a été testé dans le cadre de la norme EN 12975-2 en extérieur, non intégré et incliné à 45° pendant 8 mois, dont 55 jours à 14MJ/m², soit plus de 100h à 850W/m².
Nota : La reconnaissance de la qualité et performances de notre produit passe, à l’Export, obligatoirement par des labels et normes reconnues cad au moins de portée Européenne.
Rentabilité ?
Hors demande particulière, et sans tenir compte du type d’intégration, de la nature de l’enveloppe ou fonctions que le vitrage solaire thermique remplace, son coût est celui d’un bon capteur solaire thermique, auquel s’ajoute le cas échéant celui de la menuiserie associée.
Du fait que le vitrage solaire thermique forme le clos du bâtiment, les fonctions qu’il assure sont, pour tout ou partie, déjà incluses et budgétées dans chaque projets de façades. Pris comme solution multifonctionnelle il représente un vecteur d’économies par rapport au traitement des fonctions séparées, tant sur le plan matériel que de la main d’œuvre, et garantie un résultat d’ensemble cohérent. Le vitrage solaire thermique amène dans l’acte de construire (isoler, amener de la clarté et la protection solaire) un retour sur investissement (la valorisation du soleil sur les façades) qui sinon n’existerait pas.
Quelle que soit la technologie de capteur solaire thermique, l’investissement apporte généralement une rentabilité de départ d’env. 3%/an à taux progressif grâce à la politique de la BCE et à l’augmentation prévisible du coût des énergies fossiles.
Au-delà des économies énergétiques actives et passives, le vitrage solaire thermique valorise le bâtiment et fait de l’énergie un lux d’usage gratuit !
Nota : L’augmentation du coût des énergies fossiles va nous obliger à changer nos comportements. S’équiper en vitrages solaires thermiques c’est anticiper ces changements pour ne plus en dépendre. Totalement intégré, il représente dans chaque projet un chemin pour faire du solaire à l’insu de son plein grès et de celui des Architecte des Bâtiments de France.
Écobilan /énergie grise ?
Les vitrages solaires thermiques vendus en France sont réalisés à côté de Strasbourg, à partir de fournitures venant de France et d’Allemagne principalement. Tous les composants et déchets sont recyclables et recyclés, avec des filières de revalorisation en place.
Une première évaluation – Dipl.-Ing. Sigrid Vossler, a permis d’établir une valeur de payback énergétique inférieure à 2 ans.
Notre technologie construite sur des process et savoirs faires répandus, est destiné aux fabricants de vitrages isolants (fabrication industrielle, locale et flexible) : il ne tient qu’à eux de la proposer !
Nota : La connaissance de l’impact environnemental d’un produit/étiquetage environnemental est légitime, mais devrait également et surtout concerner les systèmes énergétiques à base d’énergies fossiles.
Le vitrage est-il étanche ?
Comme tous les vitrages vendus en France, l’embuage, cad étanchéité à la pénétration d’humidité, est garanti 10 ans.
Les fabrications de notre partenaire transformateur verrier sont suivies dans le cadre des labels: ISO 9001, CE et CEKAL.
Le vitrage solaire thermique s’inscrit et respecte l’ensemble des suivis et contrôles propres aux vitrages isolants.
Les passages de tuyauterie utilisent une étanchéité dédiée, qui fait l’objet de tests complémentaires (capteur solaire durablement non raccordé).
Le suivi depuis 2005 d’un vitrage solaire thermique respirant (cad non étanche à l’air de construction) tel que pour une intégration en bardage, montre que la condensation n’y est jamais présente. Les convections internes y sont un peu plus importantes et par suite les verres légèrement plus chauds.
Peut-on utiliser le vitrage solaire thermique pour chauffer directement, climatiser ou rafraîchir ?
L’énergie interceptée dans le vitrage est toujours d’abord redirigée vers le ballon de stockage afin d’être restituée sur un autre temps ou autre lieu.
Les climatisations solaires utilisent essentiellement des tubes sous vides ou capteurs plans à double couverture, placés en toiture afin de d’obtenir en été les températures les plus hautes possibles. Ces systèmes sont associés à un appoint énergétique ou Back-up afin de compléter les besoins du système de climatisation. Les surfaces de capteurs solaires nécessaires (env. 1/5 des surfaces à refroidir) ne sont pas toujours disponibles en toiture.
Plusieurs études ont montrées que des températures plus faibles, du fait d’un flux plus faible aux capteurs solaires, tel que disponible dans les façades insolées, mais réparti sur des surfaces plus importantes, permettent d’obtenir un taux de couverture identique.
A toutes les températures et inclinaisons : un kWh solaire est un kWh économisé !
Il est possible grâce à des micros recirculations d’eau externe au stockage, d’influencer la température à l’absorbeur et donc d’interférer sur le sens du transfert de chaleur : Ug positif, nul ou négatif tel que par exemple la nuit ou les jours de mauvais temps.
Dès lors que l’écart de température avec la pièce est maintenu avec un écart significatif, c’est le transfert d’énergie qui peut être influencé.
Les façades solaires thermiques intégrées (BIST : Building Integrated Solar Thermal) montrent ainsi qu’elles sont une des clefs possibles pour réaliser des bâtiments à isolation et protection solaire dynamique cad maîtrisée.
Nota : La climatisation, même solaire, est le concept inutile d’un monde qui refuse d’intégrer son besoin de changement : Concevoir des bâtiments exploitant le soleil sans le subir, accepter de perdre ponctuellement (peut-être) un peu de confort est la seule option de conception véritablement durable. Kyoto, c’est pour aujourd’hui et pour chacun de nous !
Version possible pour toitures ou avant-toits ? En triples vitrages ? dans des coulissants ? ouvrants ? en sur-façade ? capteurs colorés ?
Le vitrage solaire thermique, a été testé et validé incliné à 45° cad tel qu’en toiture, conformément aux préconisations de la norme EN 12975-2. Les facteurs solaires, systématiquement évalués par simulation dynamique, restent quasi identiques à ceux obtenus en verticale : Moyen dans les périodes de chauffe et tendant à devenir faible l’été du fait de l’angle d’incidence du soleil.
A la somme de ces deux éléments nous avons mis en place et expérimenté avec succès à Montreux (CH) une solution d’intégré pour toiture par capots serreurs aluminium.
La construction d’une version triples vitrages est techniquement parfaitement réalisable mais injustifiée au regard de l’isolation thermique réelle du vitrage solaire thermique (cad naturellement dynamique) et des facteurs solaires (également variables) !
Les connecteurs et flexibles fournies avec chaque vitrages équipent dans l’industrie des robots : Réaliser une intégration dans des coulissants ou menuiseries à soufflets est tout à fait possible.
Concernant les ouvrants, l’intégration serait plus difficile mais reste possible dès lors que la fermeture est ralentie par un ferme porte. Quel que soit le mouvement et son amplitude, la distribution hydraulique est de préférence à masquer, par exemple dans un faux plafond.
La pose comme bardage d’une version « respirante » (à perméabilité réduite des colles) est une bonne solution pour obtenir un aspect homogène de la façade tout en en renforçant l’isolation.
La couleur dans les capteurs solaires s’obtient généralement en modifiant la couche antireflets des absorbeurs solaires. Cette modification entraine une augmentation de l’émissivité de l’absorbeur et donc du facteur solaire dans le cas de vitrages.
Notre offre en capteurs solaires colorés porte sur des verres extra blancs trempables avec couche tendre colorée à forte transmission lumineuse. Cette technologie robuste (couche trempable) et performante (TL passe de 92 à 80-85% suivant les couleurs) permet la souplesse industrielle à un coût et des quantités abordables, pour un résultat beaucoup plus réussi.
Nota : Notre offre d’intégration c’est aussi des vitrages sérigraphiés et des stores coulissants sur le même rythme et aspect que nos vitrages, des stores intérieur à lamelle aluminium horizontale pour rediriger la lumière au plafond (daylighting),… mais ce pourrait être demain des leds, des verres électrochromique,… it’s up to you !
Entretien et durée de vie du vitrage solaire thermique ?
Comme pour tout vitrage, il est recommandé d’en nettoyer ses vitres au moins 2 fois par an (DTU 39).
S’agissant de la fonction capteur solaire, l’influence de la pollution sur les couvertures inclinées a déjà fait l’objet d’études et représente, hors cas spécifiques (tempêtes de sable,…) un affaiblissement rapide d’env. 6% la première année, puis qui tend à se stabiliser vers une perte d’env. 10% de transmission au bout de 10 ans. Un traitement photocatalytique type antireflets et salissures, est une option particulièrement efficace en façade.
Les consignes de suivi sont données dans notre documentation technique.
Les points essentiels sont de :
- donner à un professionnel à contrôler au moins une fois par an l’ensemble de l’installation, dont pour partie solaire.
- surveiller les indications de la régulation solaire sur d’éventuelles (rares) mises en défauts.
Il est ici à souligner que les phases de stagnation qui génèrent un vieillissement prématurés du fluide caloporteur tel que typiques en toitures, n’existent pas dans le vitrage solaire thermique lorsque placé en façade.
Une étude Allemande a montré que les installations solaires thermiques, dès lors qu’elles sont bien dimensionnées, réalisées et régulièrement suivies, peuvent sans problème fonctionner efficacement au-delà de 20 ans.
Nous avons depuis 2005 sur la façade Sud d’un Show-room, une première génération de vitrage solaire thermique non raccordée. Le verre intérieur est revêtu d’une couche pyrolytique et de réflecteurs chromiques par bandes. Cette première construction était en termes d’isolation thermique et protection solaire, assez médiocre, comme nos premières mesures l’ont montrées. Par contre, cette construction « rustique » fait la preuve quotidiennement que les vitrages isolants constituent pour les capteurs solaires thermiques un « coffre » extrêmement robuste et endurant.
Nota : Avec l’effet conjugué de la réduction du pouvoir d’achat et la raréfaction des ressources (Voir les « Hors sujets qui participent d’un tout », sous l’onglet « Contact ») nous allons devoir réapprendre à réparer ou reconditionner plutôt qu’à jeter et racheter : Un enjeu auquel nous sommes sensibles, et pour lequel nous pourrons vous proposer les solutions qui vous correspondent !
Délais de livraison ?
Qu’il s’agisse de la fabrication des composants du capteur solaire ou assemblages, l’activité est saisonnière. Raison pour laquelle il faut prévoir au moins 8 semaines sur nos fabrications à dimensions standards et en général 12 sur nos fabrications à façons, compte non tenu des périodes de congés.
En fonction du planning prévisionnel du projet nous confirmons avec nos offres et d’après notre plan de charge le délai réel à prévoir. A réception de commande nous confirmons la semaine de livraison. La date exacte de livraison est annoncée par mail en général une semaine avant.
Avis technique du CSTB ?
A l’issue de validations internes et d’usine, de mesures et test par des laboratoires internationalement reconnus, encore renouvelés avec le centre de RetD Europe du groupe AGC , nous avons en avril 2007, introduit une double demande d’avis technique auprès du CSTB (France) en tant que vitrage isolant et capteur solaire.
Le renouvellement des mesures exigées à cette occasion, s’est avéré particulièrement long. Une des raisons est venue de notre volonté de légèrement modifier la géométrie du système d’étanchéité entourant les tuyauteries afin de la rendre quasi insensible aux erreurs de manutention et stockage, suite à une erreur grossière rencontrée lors d’un essai conduit par le CSTB.
Mi-2011, suite à un changement de partenaire verrier, le CSTB a unilatéralement décidé, bien qu’il n’en est pas le droit, de mettre fin à la double mission de service public confiée, sans aboutir.
Les 2 techniques courantes n’étant pas réunie, elles doivent donc être considérées et réceptionnées de façon distincte :
- Vitrage isolant avec store fixe intégré assurant le clos et couvert, éventuellement également assorti des fonctions: garde-corps, protection phoniques,… Les référentiels qui s’y rapportent lui sont applicables dès lors que revendiqués à la commande.
- Capteur solaire thermique, tel que connu et suivi dans le cadre du référentiel SolarKeymark.
Nota : Une «expertise» faite, sur le même modèle que l’AFSSAPS, de la collusion ostantatoire d’une officine d’Etat monopolistique et d’industriels juges et parties, qui après avoir exigé durant 4 ans moults essais et étudié notre technologie sous toutes ses coutures, décide de classer un dossier sans aboutir, confirme que le bâtiment vie encore au rythme de ses vieux démons mais surtout se trompe d’époque en cherchant son salut dans une omerta qui l’isole du monde !
Existe-t-il d’autres vitrages solaires ?
Le terme « vitrages solaires » est un terme d’usage commun assez imprécis puisque suivant le contexte peut désigner :
- un verre extra blanc, cad avec très peu de fer, afin de maximiser la transmission lumineuse.
- un verre ou vitrage à contrôle solaire, cad jouant dans un vitrage le rôle de protection solaire.
- des vitrages avec cellules photovoltaïques plus ou moins espacées servant de protection solaire ou BIPV architectural.
Dans l’esprit du BIPV architectural cad intégré en vitrages, et en tenant compte de ses limites (rendement inversement proportionnel au % de transparence, facteurs solaires élevés) est né sous l’impulsion de la Sté Robin Sun, le vitrage solaire thermique ou BIST (Building Integrated Solar Thermal), qui est à la fois et à lui seul : Produit et Technologie.
Nota : Un programme de « Recherche » lancé début 2011 et auquel participe le CSTB, travail sur un «un capteur solaire thermique semi-transparent intégré en vitrage». Si la « Recherche » est libre, la commercialisation est attachée à des droits que l’on ne manquera pas de faire respecter !
Comment est pris en compte le vitrage solaire thermique dans le cadre de la RT2012 ?
On entend par Réglementation Thermique 2012 ou RT2012, les dispositions de l’arrêté et décret du 26 Octobre 2010 et documents obligatoires qui s’y rapportent, relatifs à la méthode de calcul Th-BCE 2012 des points : Bbio, Cep et Tic.
Le vitrage solaire thermique, pris comme paroi verticale transparente, y intervient en tant que :
- baie vitrée
- protection solaire, pour laquelle nous fournissons les valeurs des facteurs solaires d’hivers, intersaisons et été,
- façade solaire, ce qui implique, par une étude, via le coefficient AepEnr, de montrer que le vitrage solaire thermique permet de réduire d’au moins 5kWh/m².an le Coefficient d’Energie Primaire (CEP).
Le noyau de calcul Th-BCE 2012 n’acceptant pas pour les capteurs solaires des facteurs optiques supérieurs à 1, nous fournissons pour le calcul réglementaire un modèle de capteur solaire pleine surface équivalent.
Nota : La Réglementation Technocratique 2012, internationalement reconnu uniquement en France, dans la suite des Grenelles de l’Emmerdement et en prélude de la labetisation Certi-Shadocks porté par le référentiel Quali-MesRo(nds), impose, sous peine de prison, la liberté de ne plus en avoir . Cadre référence de la réindustrialisation à la Française, ce re-nouveau du « Merde in France » pourrait également s’imposer comme modèle démocratique à l’Europe, voir au Monde; Les réclamations concernant les cas particuliers seront mises en examen, pendant la garde vue, par la commission licence IV.
Y a-t-il assez de soleil chez nous ?
Nos pré-études gratuites servent à définir dans chaque projet un taux de couverture minimum, cad facilement atteignable, en fonctions des conditions solaires locales : Oui, il y a partout assez de soleil pour s’offrir le droit d’être libre !
Le solaire thermique intégré et dans notre cas multifonctions, permet, pour un coût spécifique généralement quasi nul, d’aller vers des taux de couverture importants : Construire c’est de toute façon prévoir de l’isolation, de la lumière naturelle et des protections solaires. A cette investissement nécessaire, la valorisation du soleil en façade amène une notion d’amortissement qui sinon n’existerait pas.
Au-delà des calculs thermiques et économiques, et afin d’obtenir un ensemble cohérent et performant, nous recommandons nos systèmes solaires associés, dont la conception et le choix sont arrêté en fonction des spécificités du vitrage solaire thermique et des projets.
Nota : Pour accéder aujourd’hui au soleil, peut-être demain à l’eau, il ne vous faudra compter que sur votre clairvoyance et courage, garder en tête d’où l’on vient et où l’on va, afin de contribuer aux changements !
Cette Foire Aux Questions est faite pour vous : N’hésitez pas !
