Chapitre 8 - Analyse de projets de chauffage solaire passif
2.2.4 Économies d’énergie annuelles en chauffage
Les économies d’énergie en chauffage pour chaque mois sont calculées par l’écart d’énergie nécessaire pour chauffer le bâtiment entre le cas de référence et le cas proposé :
(22)
L’exposant + signifie que si l’une des valeurs entre parenthèses est négative, celle-ci sera fixée arbitrairement à zéro. En effet, si les gains solaires et internes sont plus grands que la demande, il n’y a aucun besoin en chauffage. Les variables qui apparaissent dans l’équation (22) sont issues des équations (13) et (16) à (20).
Les économies d’énergie lors de la saison de chauffage,
∆
q ch
, sont la somme des contributions mensuelles :
(23)
2.3 Calcul des économies d’énergie en climatisation
En améliorant les gains solaires, l’apport de chaleur additionnel peut contribuer à augmenter la demande en climatisation pendant les mois d’été. Pour déterminer les économies annuelles d’énergie réelles, cet effet indésirable doit être évalué. Pour les climats demandant en priorité du chauffage, les pertes de chaleur par conduction à travers les fenêtres en
été sont minimes par rapport aux gains solaires et peuvent être négligées (Miller et coll.,
1998). Ainsi, les besoins additionnels de climatisation sont calculés seulement en fonction de l’augmentation des gains solaires.
Bien que la notion de facteur d’utilisation ait été développée pour le chauffage, cette notion peut être étendue en définissant un facteur d’utilisation modifié représentant pour chaque mois la proportion inutile ou indésirable des gains solaires mensuels reçus pendant la saison de climatisation. Si les points de consigne des thermostats de chauffage et de climatisation sont réglés à la même température, le bâtiment sera toujours soit en mode chauffage soit en mode climatisation (en ne considérant aucune fluctuation de la température intérieure). Dans ce scénario, soit les gains solaires seraient utiles pour réduire la demande de chauffage, soit ils contribueraient à surchauffer le bâtiment et donc, à augmenter la demande de climatisation. Ainsi, la contribution à la demande de climatisation serait égale à un, moins le facteur d’utilisation.
8.22
2. Modèle RETScreen pour projets de chauffage solaire passif
Cependant, les points de consigne des thermostats de chauffage et de climatisation sont différents. Il y a une zone morte, c’est-à-dire une gamme de températures dans laquelle ni chauffage ni climatisation ne sont demandées. Le facteur d’utilisation modifié est alors calculé à partir du point de consigne de climatisation plutôt qu’à partir de celui de chauffage.
Le concept des facteurs d’utilisation en chauffage et en climatisation est illustré à la
Figure 8. La courbe du dessous représente le facteur d’utilisation en chauffage
f
pour un climat typique de l’hémisphère Nord. Lors des mois d’hiver, le facteur d’utilisation en chauffage approche 100 %, signifiant ainsi que presque tous les gains solaires sont utiles et contribuent à réduire la demande de chauffage. Pendant l’été, cette valeur chute à 0 % puisque les besoins en chauffage sont éliminés.
Lors des mois d’hiver, le facteur d’utilisation en climatisation
f
′
atteint les 100 % et indique que la contribution des gains solaires à la demande de climatisation est de 0 %. Comme le facteur d’utilisation en climatisation diminue en été, sa valeur complémentaire augmente jusqu’à approcher 100 %. Donc, presque tous les gains solaires durant l’été contribuent à la demande de climatisation.
L’espace entre les deux courbes représente la zone morte. Le modèle ignore la portion des gains solaires qui ne contribuent ni à réduire la demande de chauffage ni à augmenter la demande de climatisation puisqu’ils ne contribuent aucunement à générer des économies d’énergie.
100 %
90 %
80 %
70 %
60 %
50 %
40 %
30 %
20 %
10 %
0 %
Jan f = Gains solaires utiles réduisant la demande en chauffage
Fév Mars Avr Mai f' = Gains solaires augmentant la demande en climatisation
Juin Juil Août Sep
Figure 8 :
Exemple de facteurs d’utilisation en mode chauffage et en mode climatisation.
Oct Nov Déc
8.23
