Chapitre 8 - Analyse de projets de chauffage solaire passif
2.2.3 Calcul des gains solaires utiles mensuels pendant la saison de chauffage
L’ensoleillement reçu par le bâtiment à travers les fenêtres contribue à la diminution de la demande de chauffage. Cependant, seulement une partie des gains solaires sera utile pour réduire la demande de chauffage. Cette section décrit le calcul des gains solaires et comment le facteur d’utilisation caractérisant la fraction de gains solaires réellement utiles, peut être estimé.
Gains solaires
L’augmentation des gains solaires obtenus dans la confi guration du cas proposé est la somme de deux composantes. La première est attribuable à l’augmentation des gains solaires par la transmission plus importante à travers le vitrage du rayonnement dans le spectre visible. La deuxième est la nouvelle répartition des surfaces de vitrage qui change la quantité totale d’énergie captée par les fenêtres selon leurs différentes orientations. Les gains solaires pour le
i
ème
mois dans le cas de référence,
et dans le cas proposé,
S
sont déterminés par :
(18)
(19) où est le rayonnement incident quotidien total sur une surface verticale ayant une orientation fenêtres d’orientation
n n
pour le mois
i
.
D
l’ombrage des fenêtres d’orientation
, et
,
est un facteur saisonnier caractérisant
n
pour le mois
i
,
A n
est le cœffi cient d’apport de rayonnement solaire global de toutes les fenêtres d’orientation bre d’heures dans le mois
CARS n n
est la surface totale de
(voir équation 12), et
n h,i
est le nom-
i
. La valeur 0,93 est un facteur de correction pour tenir compte du fait que le rayonnement solaire n’est pas perpendiculaire au vitrage.
Le rayonnement solaire incident, , est calculé suivant les méthodes décrites par Duffi e et Beckman (1991) et en utilisant un algorithme similaire à celui décrit dans le modèle RETScreen pour projets de chauffage solaire de l’eau. Le cœffi cient d’ombrage des fenêtres (
D
,
) est choisi parmi deux valeurs (toutes deux introduites par l’utilisateur) selon la saison (été ou hiver). Les saisons sont considérées comme deux périodes de six mois. Quel que soit l’hémisphère, les mois d’été sont ceux où le soleil est le plus haut et l’hiver, ceux où le soleil est le plus bas.
8.20
2. Modèle RETScreen pour projets de chauffage solaire passif
Facteur d’utilisation des gains solaires pendant la saison de chauffage
Le facteur d’utilisation, , est calculé suivant les méthodes du programme
HOT 2000 de Ressources naturelles Canada, initialement développées par Barakat et Sander (1982). Ce facteur, qui varie chaque mois, est déterminé à partir de l’équation suivante :
(20)
Les cœffi cients (
a
,
b
,
c
et
d
) dépendent de l’importance de la masse thermique du bâtiment et des variations tolérables de température à l’intérieur de celui-ci. Dans le programme, des variations de température de l’ordre de 5,5 °C sont considérées comme des valeurs maximales acceptables pour une maison solaire passive.
En fonction du niveau de masse thermique du bâtiment, le Tableau 3 donne les cœffi cients
a
,
b
,
c
et
d
. Le niveau de masse thermique du bâtiment est défi ni par l’utilisateur.
Inertie thermique
Faible
Moyenne
Élevée a
1,156
1,000
1,000
Tableau 3 :
Cœffi cients utilisés dans le calcul du facteur d’utilisation.
b
-0,3479
4,8380
0,2792 c
1,117
4,533
0,245 d
-0,4476
3,6320
0,4230
Le rapport des gains sur la charge (RGC) est déterminé par l’équation (21) :
RGC i
=
S i
HL i
−
IG i
(21) où
S i
est le gain solaire du mois chauffage du mois
i
(équations 18 et 19),
HL i i
(équations 13 et 16), et
IG i
est la demande de
est le gain interne du mois
i
(équation 17).
Le facteur d’utilisation résultant de ces calculs indique quelle proportion des gains solaires admis dans le bâtiment sont réellement utiles pour diminuer la demande de chauffage. Comme les gains solaires sont différents entre le cas de référence et le cas proposé, deux facteurs d’utilisation distincts, et
f
, doivent être calculés.
8.21
