Dimensionnement d'un serre solaire

[inviteee5bc46a]

Après renseignements pris ici et ailleurs, je pense inclure une serre dans ma maison. Je me pose une question dont la réponse déterminera sa configuration ; la voici :quel rapport surface vitrée/surface de stockage (sol, murs, plafond) faut-il viser pour obtenir un rendement maximum ?

Prenons un exemple pour comprendre mon problème :
- mettons une serre de 2,5 m par 4, soit 10 m2.
- si je dois favoriser un ratio de l'ordre de 2 ou 3, alors j'oriente ma serre en sorte que ma façade vitrée ( au sud !) ait 4 m, la serre ayant 2,5 m de profondeur
- au contraire, si je dois favoriser un ratio supérieur, alors il vaut peut-être mieux une orientation inverse : 2,5 m de façade vitrée au sud pour 4 m de profondeur ; je bénéficierait alors d'une surface de stockage plus importante au niveau des mus et ma serre ressemblera davantage à un patio qu'à un salon d'hiver ouvert sur l'extérieur (ce qui me rappellera le charme des patios cordouans).

Merci de vos lumières.

PS: je me demande parfois si je n'aurais pas dû plutôt louer les services d'un thermicien que d'un architecte !!!
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[invite4af64531]

Bonjour

Quelques conseils:

-Vitrage vertical de préférence, vitrage horizontal proscrit.
-Contre les surchauffes d'été, prévoir Protection solaire extérieure, arbres à feuille caduque et surventilation de la serre.
-Surface vitrée sud: 2/3 à 3/4 de la surface vitrée totale.

-Le dimensionnement de la surface vitrée pour le chauffage solaire passif, se fait en fonction de la zone climatique et de la latitude.


Et maintenant le plus interessant je pense, valable pour le chauffage solaire passif en gain direct (sans passer par une serre), mais cela donne deja un ordre d'idée.

-Surface vitrée/masse thermique: 1/10 (et oui!)
sachant que la masse thermique:
->ne doit pas obligatoirement recevoir directement les
rayons du soleil (ouf!).
->doit se trouver obligatoirement dans la piéce ou est le vitrage (normal).
->est efficace sur une profondeur de 10 cm. Donc pas la peine d'avoir une dalle de 20 cm d'épaisseur, par contre, du mobilier en terre cuite par exemple, va stocker sur toute sa périphérie, c'est une bonne solution pour arriver au ratio cité plus haut.

Le respect de ce ratio est trés important, pour avoir une bonne efficacité captage/stockage
Par contre, ces chiffres sont à prendre avec des pincettes, je n'ai personnellement jamais éxpérimenté tout ça (mais j'ai eu l'occasion de le voir), et je ne suis qu'un pseudo-thermicien voire un imposteur.

Il s'agit de souvenirs de cours, et si certains contributeurs pouvait confirmer, infirmer, ou developper ce serait une bonne chose.

voila.

[invited24188ba]

Et maintenant le plus interessant je pense, valable pour le chauffage solaire passif en gain direct (sans passer par une serre), mais cela donne deja un ordre d'idée.

-Surface vitrée/masse thermique: 1/10 (et oui!)
sachant que la masse thermique:
->ne doit pas obligatoirement recevoir directement les
rayons du soleil (ouf!).
->doit se trouver obligatoirement dans la piéce ou est le vitrage (normal).
->est efficace sur une profondeur de 10 cm. Donc pas la peine d'avoir une dalle de 20 cm d'épaisseur, par contre, du mobilier en terre cuite par exemple, va stocker sur toute sa périphérie, c'est une bonne solution pour arriver au ratio cité plus haut.

Le respect de ce ratio est trés important, pour avoir une bonne efficacité captage/stockage
Par contre, ces chiffres sont à prendre avec des pincettes, je n'ai personnellement jamais éxpérimenté tout ça (mais j'ai eu l'occasion de le voir), et je ne suis qu'un pseudo-thermicien voire un imposteur.

Meuh non, t'es pas un imposteur, jer75 ! C'est comme la timidité : les vrais timides sont ceux qui ne l'avouent jamais !

Tout ce que tu as dit est conforme à ce que dit Olivier Sidler dans un chouette guide d'aide à la conception:
http://sidler.club.fr/Guid1_95.PDF

Par contre, il y est dit que les vérandas réagissent vraiment différemment du gain direct. Grosso modo, pour un même gain de chauffage, il faut 3 fois plus de surface vitrée en véranda qu'en gain direct. Mais la véranda, bien entendu, apporte un espace chauffé supplémentaire, et une moindre variation thermique dans le reste du logement.

Sidler recommande des vérandas encastrées, et assez profondes. Il y a même une méthode pour calculer les apports, si vous êtes motivés.

Bonne lecture.

[invite4af64531]

Merci pour ce complément d'info seboseb.
"Imposteur", car vu la complexité du sujet, je ne m'estime pas du tout thermicien, malgré la formation que j'ai reçu...

j'ai effectivement eu la chance d'assister à des cours de Sidler, mais je ne les ai pas sous les yeux et je ne retrouvais pas le précieux document dont tu a donné le lien. document qui devrait normalement contenir toutes les réponses et plus encore aux questions que se pose Doubze.
(et qui accessoirement devrait etre une lecture obligatoire pour architectes et ingénieurs)

Sinon, les serres sont effectivement moins efficace que le gain direct, par contre, utilisées et conçues inteligemment, elles permettent une meilleure régulation de la T° intérieure.

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteee5bc46a]

Merci Messieurs pour toutes ces indications.

J'ai parfois du mal à me retrouver dans toutes ces considérations, notamment quand j'entends des discours qui semblent contradictoires ; en effet, un thermicien contacté par mon archi m'assure qu'une serre sera pplus intéressante. Peut-être veut-il dire que, compte-tenu de sa capacité à mieux réguler, le confort sera supérieur et qu'utilisée intelligemment, elle permet une rendement qui justifie l'investissement initial ?
Finalement, et sachant que je bénéficie de 300 jours de soleil en moyenne par an, des baies vitrées avec volets roulants pour limiter les déperditios nocturnes ne seraient-elles pas suffisantes ? Une serre ne m'intéresse pas comme espace chauffé supplémentaire mais uniquement si elle permet un meilleur gain sur le plan du chauffage.

Je me tâte ... D'autant que je vois mon archi ce soir vers 18h !

[inviteee5bc46a]

Je cite Olivier SIDLER d'après le document indiqué par Seboseb :

"A la différence du gain direct, la véranda n’est pas obligée de posséder une fonction régulante. La température peut au contraire y fluctuer puisqu’elle n’est occupée que par intermittence. Ces fluctuations de température vont permettre de stocker et déstocker l’énergie emmagasinée le jour dans les structures et restituée la nuit. Il n’y a en effet pas de stockage (ou de déstockage) d’énergie sans variations de température. La véranda joue un rôle important dans la gestion de chaleur du logement. Combinée avec du gain direct elle va permettre, en jouant sur les déphasages respectifs (une à deux heures pour le gain direct, cinq à huit heures dans certaines conditions pour la véranda) de gérer de façon optimum
les apports solaires, et de répartir leur restitution aux pièces chauffées sur une période beaucoup plus longue et de façon beaucoup plus régulière."

Moralité : la véranda est thermiquement intéressante pour ses qualités de déphasage plus durables que celles du gain direct (c'est à dire baies vitrées).

[invite4af64531]

En gros:

- La serre permet de mieux réguler la température voulue dans le logement, été comme hiver.

- Le gain direct a un meilleur rendement que la serre mais la régulation est moins souple.

Ceci dit, Sidler est un intégriste de la serre. Il a raison, mais la conception me semble plus complexe que du gain direct.

Sans aucun doute, l'idéal etant de concilier les 2.

Sinon Doubze, 300 jours de soleil par an, c'est le sud-est ça? Le 66 peut etre?
Si c'est le cas, ton intention d'optimiser l'apport solaire passif est fort louable, mais, si tu habite dans la plaine, je m'inquiéterais autant voire plus, pour le confort d'été....

[inviteee5bc46a]

Sud-est, oui mais ce sont les Hautes-Alpes (05, Orpierre, petit village à 700 m d'altitude). Pour le confort d'été, un débord de toirure, des ouvrants en partie basse et haute et éventuellement une arrivée d'air via puit canadien devraient faire l'affaire.

Compte-tenu de mon budget, j'opterai pour un serre que si l'avantage est patent. C'est tout l'enjeu de mon questionnement !

[invite4af64531]

Selon Sidler la question ne se pose pas. Serre.
Et ce gars là est une véritable pointure, prends le temps de lire le document cité plus haut avant de faire ton choix.

à mon avis, je me répéte, il faut concilier les deux, mais ne pas faire l'impasse sur la serre, outre les avantages thermiques et la possibilité de réguler été comme hiver. Elle peut etre trés bien intégrée à l'habitation...
Jardin d'hiver, plantes, séchage des vetements, on peut y trouver un tas d'autres avantages.

Autre chose en passant, j'imagine que tu y a pensé, mais on ne sait jamais. Attention au debord de toiture. En général, il faut proscrire, ou limiter les protections solaire en dur. Pour la simple raison que la course du soleil est la meme aux mois d'avril et d'aout...
Donc si tu calcule un debord pour te proteger en aout...tu n'auras pas de soleil en avril...

Voili,voilou...
Vraiment si tu à le temps, lis le document de Sidler, ca devrait eclairer ta lanterne

[invited24188ba]

Selon Sidler la question ne se pose pas. Serre.
Et ce gars là est une véritable pointure, prends le temps de lire le document cité plus haut avant de faire ton choix.

Salut,
Jer75, je ne suis pas certain que Sidler préconiserait la serre systématiquement (même si il aime vraiment ça, y'a qu'a voir sa maison...). Dans son doc, il met aussi en avant l'avantage d'un expace supplémentaire, ce qui n'intéresse pas notre ami Doubze.
La serre ayant un rendement moindre, son intérêt réside dans la meilleure régulation des apports solaires. Or, on peut aussi faire des murs capteurs (type mur Trombe) d'une certaine épaisseur (vitre +lame d'air+15 à 30 cm de brique ou béton), qui diffuseront aussi leur chaleur en décalé par rapport au gain direct. Ils peuvent, par exemple, être situés sous les fenêtres.

Il est admis que leur rendement "dans l'absolu" est moins bon qu'en gain direct et meilleur qu'en serre. J'ai lu (Sidler ? Mazria ? je ne sais plus !) que si un gain direct rapporte 3, un mur Trombe rapporte 2 et une serre 1. Mais ces ratios sont à manipuler avec des pincettes. et (je m'en souviens bien), le doc en question ne faisait pas référence aux vitrages peu émissifs, qui améliorent sans doute l'efficacité des murs trombe en stoppant le rayonnement émis par le mur accumulateur.

Voilà, Doubze... encore une piste à explorer !!! Et dans tous les cas, n'oublie pas qu'une solution ne peut s'évaluer que dans son contexte :
avec une vieille baraque en pierre peu isolée et très inertielle, tu peux blinder la façade sud de baies pour le gain direct;
avec une MOB super isolée sans dalle lourde ni cloisons maçonnées, vas-y DOUUUUCEMENT sur le gain direct et préfère les serres et les murs Trombe. Et encore, évite de les surdimensionner !

Voilou !

[inviteee5bc46a]

J'ai lu le document de Sidler, et même plus d'une fois ! Cependant, et ce que vient de préciser Seboseb sur les rapports gain direct/mur trombe/serre solaire le confirme, il faudrait surement envisagé un mix, mais alors dans quelle proportion ? C'est ce que j'ai du mal à évaluer après lecture de ce document très intéressant. En fouillant à droite et à gauche sur internet ou sur livres, je ne trouve rien de très didactique sur le sujet et il m'est difficile de me lancer sur une option en fonction de ce qui ressemble davantage à des opinions militantes (le doute cartésien habite tout mon être !).

Mon but est de réduire au minimum mes besoins de chauffage en captant au maximum l'énergie solaire, tout en évitant l'effet yoyo thermique et, cerise sur le gâteau, pour un coût intéressant. C'est finalement le rapport coût/efficacité qui m'importe le plus.

Quelques précisions sur ma maison peuvent, peut-être, vous éclairer :
- 100 m2 au sol sur deux niveau (150 m2 en tout environ)
- forme compacte (à peu près carrée), espace tampon au nord au RDC, cage d'escalier au nord
- murs extérieurs en monomur a priori (à moins que je ne trouve une solution isolation extérieure satisfaisante)
- cloisons à forte inertie entre serre et logement (si serre il y a).

La monomur me permettrait-elle de m'affranchir d'une serre si je mets, en plus, des cloisons à forte inertie dans les pièces donnant sur les baies vitrées et des volets roulants sur ces dernières pour limiter les déperditions nocturnes ? Qu'entends-tu précisément, Seboseb, par dalle lourde ?

Le mur-trombe nécéssite-t-il forcément une façade noire ? Quelle épaisseur de lame d'air faut-il ? N'est-il pas plus efficace plus il est haut ?

Merci Jer75 pour les précisions sur le débord de toiture, j'y ferai attention dans tous les cas.

Je vous assaille de question, merci de votre patience et de votre pédagogie !

[invited24188ba]

Salut Doubze, quelques réponses :

- un mur trombe doit être sombre. Le noir est très moche mais c'est le + efficace. Mais d'autres couleurs ont aussi un bon coef d'absoption. Regarde page 15 de ton doc de Sidler pour avoir ces coefs. Après, c'est un nécessaire compromis entre le "beau" et "l'efficace"...

- Par dalle lourde, je pense à une dalle (ou une chape) de béton de 8 à 15 cm ; plus lourde donc que les habituels 4 cm que l'on met sur du plancher chauffant. Sachant que 4 cm de béton, c'est déjà bien mieux qu'un plancher sur solives, question inertie.

- Au niveau du rapport coût/efficacité, je pense que tu peux éliminer la serre si tu ne profites pas de l'espace supplémentaire ainsi créé. Combiner gain direct et murs Trombe assez épais (20 à 30 cm, voire 40 !) est intéressant car le rendement est bon, et le déphasage ne sera pas le même. Tes parois vont restituer la chaleur plus rapidement, et le mur stockeur, lui, mettra plus de temps, et évitera un refroidissement nocturne trop intense, tout comme il aura fortement limité la montée en température de la maison.

Ca c'est le principe théorique. Mais je ne peux pas te donner d'épaisseur idéale : ça dépend de bien trop de paramètres (surface, épaisseur, structure des parois, ensoleillement direct ou non, isolation de la maison, budget...) Peut-être qu'un BE peut faire ça, mais à ma connaissance ce genre de simulation se fait plutôt pour les gros projets, vu que ça demande quand même pas mal de matière grise et de ressources logicielles !

Dernier truc : l'utilisation du verre peu émissif freine les déperditions, mais aussi les apports solaires; Il faut vraiment faire une simulation avec tes données météo (et ton budget !) pour savoir quel vitrage choisir en gain direct Parfois, 8 m2 de DV normal fait aussi bien que 9 ou 10 m2 de DV peu émissif (!), surtout dans les régions ensoleillées (c'est ton cas !). Cette simulation est assez simple, un BE peut te la faire, et je peux même t'en expliquer le principe. Pour le mur Trombe, c'est plus difficile (il faut connaitre le spectre de rayonnement du mur une fois qu'il est chaud... et ce spectre se modifie quand il se refroidit... argh !!!) mais intuitivement j'aurais tendance à privilégier le DV peu émissif systématiquement pour un mur capteur. Bien entendu, je peux me gourer...

[inviteee5bc46a]

Au niveau du rapport coût/efficacité, je pense que tu peux éliminer la serre si tu ne profites pas de l'espace supplémentaire ainsi créé.

Je ne saisis pas bien l'argument, Seboseb. Sachant que l'efficacité thermique prime à mes yeux, la taille de l'espace supplémentaire créé par la serre m'importe peu en définitive. Reprends-moi si j'ai mal compris ce que tu voulais me dire.

La nature de mes murs extérieurs (monomur) joue-t-il un rôle négligeable ou cela peut-il orienter mon choix de prendre une serre ou pas ?

Le gros désavantage du gain direct reste les fortes déperditions nocturnes, je suppose. Les contrecarre-t-on suffisamment avec des volets roulants ? Est-ce que les murs à forte inertie stockent moins d'énergie avec un gain direct que s'ils sont dans une serre ?

Une question au rayon dalle lourde : dois-je prévoir une isolation sous ma dalle lourde, sous le hérisson ou ne pas en mettre pour bénéficier de l'inertie du sol ?

Au jour d'aujourd'hui, je m'orienterais vers un mix : 1 tiers de serre sur ma façade sud et deux tiers de baies vitrées. Cela me permettrais de concilier bon rendement et régulation. Mais rien n'est encore graver dans le marbre !

Encore merci à vous de vos réponses.

[invited24188ba]

Je ne saisis pas bien l'argument, Seboseb. Sachant que l'efficacité thermique prime à mes yeux, la taille de l'espace supplémentaire créé par la serre m'importe peu en définitive. Reprends-moi si j'ai mal compris ce que tu voulais me dire.

Pour être plus clair : si l'efficacité thermique prime, gain direct. Point ! Mais attention : dans ce cas, tu modifies tes plans, tu fais une maison plus petite puisqu'elle n'aura pas de serre. C'est ce que je voulais dire quand je parlais d'espace supplémentaire.

Par contre, si tu ne changes rien à tes plans, et que tu te contentes d'enlever les murs de séparation de la serre et du logement, tu vas avoir un volume chauffé plus important. Et là, la primauté du gain directe n'est pas assurée du tout.

Le gros désavantage du gain direct reste les fortes déperditions nocturnes, je suppose. Les contrecarre-t-on suffisamment avec des volets roulants ?

Si l'on considère les choses sous l'angle du rendement uniquement,il faut simplement faire le bilan entre les apports et les déperditions. Un DV ordinaire plein sud apporte, en Savoie, plus de chaleur qu'il n'en laisse sortir la nuit. C'est valable pour toute la France, mais à des degrés divers. Pour les pays du cercle polaire où il fait nuit tout l'hiver, tu te doutes que ce n'est pas le cas... C'est pour celà que je disais qu'il faut faire un bilan pour comparer les DV simples et les DV peu émissifs : pour chacun d'eux, prendre les apports, enlever les déperditions, et regarder ce qui reste à la fin.

Pour tout bilan, si tu gagnes 2 en perdant 1, c'est pas vraiment un inconvénient ! Des volets roulants améliorent un peu la perf des vitrages (ajout d'un R = 0.4 à 0.5) mais attention, des infiltrations d'air et des ponts thermiques importants peuvent se produire dans les coffres du volet.

De gros rideaux, par contre, éliminent complètement la sensation de paroi froide et stoppent une partie des rayonnements émis par le poele de masse, s'il y en a un.

Est-ce que les murs à forte inertie stockent moins d'énergie avec un gain direct que s'ils sont dans une serre ?

Un même mur, irradié à travers le même type de vitrage par le même soleil, va stocker la même quantité d'énergie... Mais la nuit, dans une serre, il fait plus froid : il va donc destocker plus vite.

Une question au rayon dalle lourde : dois-je prévoir une isolation sous ma dalle lourde, sous le hérisson ou ne pas en mettre pour bénéficier de l'inertie du sol ?

Moi, je suis circonspect sur cette méthode. L'inertie, c'est bien EN PLUS de l'isolation, pas A LA PLACE de l'isolation. La terre sèche isole 20 fois moins que la laine de verre, la terre humide ça doit être encore bien pire. Il est difficile d'obtenir une température de sol confortable avec cette méthode (j'ai testé, j'étais locataire d'une vieille maison en pisé avec le sol non isolé). En été, c'est génial, c'est très frais... et ça prouve bien que ça rafraichit efficacement la maison !

Voilou. Cela dit, ta solution

Au jour d'aujourd'hui, je m'orienterais vers un mix : 1 tiers de serre sur ma façade sud et deux tiers de baies vitrées. Cela me permettrais de concilier bon rendement et régulation. Mais rien n'est encore graver dans le marbre !

n'a rien, mais vraiment rien d'abberrant !!!

[invite90bb2978]

En voilà un beau déterrage de post.

Bonjour à tous,

Je cogite actuellement sur un serre solaire ( 3m x 4m ) à adjoindre à ma facade sud, et dans laquelle j'installerais une cuisine ouvrant vers le séjour. L'idée est simple et séduisante mais si on creuse un peu cela devient vite compliqué si on veut redistribuer la chaleur et la stocker. Les archis consultés sont vite largués...reste le bon sens et la lecture.

Cela étant, je me demandais si il y avait sur le forum un retour de propriétaires sur une serre solaire. On peut aussi se demander si l'évolution technique depuis 2006 ( je pense aux triple vitrages par ex ) n'a pas rendu cette option encore plus interessante mais aussi plus facile à gérer au niveau des surchauffes.

Bref, merci à ceux qui pourront faire avancer ma réflexion.

[invitea5a259ca]

bonjour

je suis en train de réaliser la mienne avec 10 m2 de surface vitrée(triple vitrage Uw 0.8 , g=0.6 ) sud ouest et 2 m2 de velux en toiture Uw = 1.4 g=0.35 pour la clarté et une ventilation haute , le reste en zinc vu la faible pente

je vais doubler les murs(parpaings ) à l'interieur en BTC (j'ai acheté la presse !! et j'en ai prévu 2 tonnes ) et si ça ne suffit pas avec l'inertie de la chape fluide 10 cm sur dalle beton 10 cm sur hourdis beton , j'ai réalisé les carottages pour passage d'air vers un tunnel a galet sous la serre

je précise que la serre est de type encastrée avec deux murs lourds de chaque coté qui serviront avec le sol massif et le doublage BTC de stockage

l'isolation est faite en toiture par 36 cm de fibre de bois (r = 10.35 ) en 3 couches croisées à cause de la surchauffe due au zinc

on devrait avoir terminé en juin /juillet sans le tunnel a galet cet été( avec peut être une simple tonnelle devant pour amortir les grosses chaleurs d'été dans un premier temps )

[herakles]

sans le tunnel a galet cet été( avec peut être une simple tonnelle devant pour amortir les grosses chaleurs d'été dans un premier temps )

Une remarque : si on compte sur la serre pour recharger des tunnels à galets (150m3/h par tunnel , avec de l'air >50°C pendant 3 mois , minimum syndical) , il faut penser à enlever la tonnelle

Mieux vaudrait faire un vrai capteur à air en lieu et place du toit vitré sur la serre , ledit capteur faisant ombrage sur la véranda et ses triple vitrages , pour continuer à occuper la pièce .

Et mettre des stores derrière les vitrages verticaux , avec arrivée d'air neuf entre le store et le vitrage qui ira alimenter ensuite le bas du capteur et de là filer vers le tunnel à galets .

[invite90bb2978]

Salut jim5564,

Tu n'as pas une photo de ta réalisation? Ca m'aiderait à comprendre. Merci

[invitea5a259ca]

merci de vos idées , la tranchée sera pour plus tard et la pergola utile quand même quand on veut profiter de la terrasse devant la serre , une toile rétractable est envisagée
la serre ce sont les 4 baies verticales et le triangulaire et on devine les velux dessus

à droite extension BBC en ossature bois = coin repas , a gauche ancien garage réutilisé en atelier/buanderie

[invite90bb2978]

J'imagine que tes 4 baies vitrées sont au sud? Right?

[invitea5a259ca]

oui en fait tournées un peu sud ouest de 20° ce qui explique mon souci d'ombrage l'été au soleil couchant et ele choix de velux avec isolation renforcée et facteur solaire bas

l'étude thermique réalisée avant la rénovation/extension prenant en compte ces surfaces vitrées et les "nouvelles " autres (10 m2 de plus au sud est ) a donné une estimation de besoins de chauffage réduits à 13 kwh/m2 en associant les apports solaires estimés à 6000 kwh/an et une isolation disons moyenne (vitrages Uw 1.2 Ite Murs 2.8 en + Toiture R de 5 en + , dalle en sous face R de 1.2 en +) en fait toutes les baies nouvelles seront en Uw0.8 les murs neufs en R = 6 (ITE + ouate ds ossature) , ITE 3.75 des murs existants (R= 2 en ITI actuellement) R de dalle (sur vide sanitaire variable de 2 à 4 selon zones (actuellement R= 1 au mieux ) plus les zones tampons isolées soit en ITI soit en ITE +ITI avec des R toujours au moins de 3 dedans et/ou dehors

pas de VMC double flux de prévue une VMC + Ch eau thermodynamique est prévue

le vide sanitaire ouvert au sud est (Hauteur 1.7 m ) sera fermé à terme par structure bois /paille incluant des baies vitrées fixes formant une serre sous la maison de 8 m2 , j'envisage de faire souffler l'air chaud dans le vide sanitaire , et vers une deuxième tranchée à galets