Cheminée provençale ou Cheminée solaire : Comment fonctionne-t-elle ?


Une cheminée solaire ou cheminée thermique est un système de refroidissement et de chauffage solaire passif qui régule la température, améliore la ventilation et renforce la sécurité incendie à l’intérieur d’une maison. Elle utilise les éléments environnementaux tels que le rayonnement solaire, la brise fraîche de la nuit et les différences de pression atmosphérique pour ajuster les températures intérieures.

L’utilisation des sources « naturelles » de chauffage, de refroidissement et de ventilation pour créer des conditions confortables à l’intérieur des bâtiments. Ce système exploite les conditions environnementales telles que le rayonnement solaire, la fraîcheur de l’air nocturne et les différences de pression atmosphérique pour ajuster les températures interne d’un bâtiment.

La cheminée provençale

Une cheminée provençale est une structure verticale creuse qui relie les parties intérieures du bâtiment à l’extérieur. Lorsque l’air à l’intérieur de la cheminée se réchauffe et que sa densité diminue, il se déplace vers l’extérieur, laissant un espace vide à l’intérieur. Cela permet à l’air plus froid et à haute densité situé à la base de la cheminée solaire de se déplacer vers l’intérieur de la cheminée et finalement vers l’extérieur du bâtiment. C’est ainsi que se produisent la ventilation et le processus de refroidissement qui s’ensuit.

La taille de la cheminée solaire est importante pour son efficacité ; plus elle est grande, mieux c’est. Idéalement, une cheminée solaire devrait être placée sur le mur orienté vers le soleil. Les cheminées solaires sont généralement des structures hautes et larges construites face au soleil, avec une surface mate de couleur sombre conçue pour absorber le rayonnement solaire. Lorsque la cheminée devient chaude, elle réchauffe l’air qu’elle contient. L’air chaud monte dans la cheminée et est évacué par le haut. Lorsque cet air chaud s’élève, il attire davantage d’air au bas de la cheminée, dans un processus appelé convection. Ce système peut être utilisé pour assurer une ventilation passive dans les bâtiments où la ventilation transversale ou la ventilation par cheminée ne sont pas suffisantes, et où les concepteurs souhaitent éviter d’utiliser une ventilation mécanique consommatrice d’énergie.

Cheminée solaire
Fred the Oyster, CC BY-SA 4.0 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0>, via Wikimedia Commons

Matériaux de construction

Les matériaux utilisés pour la construction d’une cheminée solaire doivent être choisis avec soin car ils influent sur l’efficacité de la structure.

Les matériaux ayant une grande capacité d’absorption de la chaleur sont souhaitables pour la construction des cheminées thermiques, par exemple :

  • Verre teinté
  • Vitrage isolant
  • Briques
  • Métaux

Cheminée solaire ; chauffage, refroidissement et ventilation passifs

Lorsque l’air à l’intérieur de la cheminée thermique se réchauffe sous l’effet de la chaleur du soleil, il est évacué du système. Cela amène l’air plus frais du dessous dans la cheminée, créant ainsi une ventilation à l’intérieur du bâtiment.

L’air frais arrive par les fenêtres placées à un niveau inférieur de la maison ou par un système de tuyaux souterrains. La première solution est plus économique et n’augmente pas le coût total de la construction.

L’efficacité d’une cheminée solaire dépend de son emplacement dans la structure du bâtiment. Elle doit être placée à un endroit du bâtiment qui est naturellement frappé par les rayons du soleil, en particulier le soleil de l’après-midi, qui libère un maximum d’énergie thermique.

Il est important que la cheminée soit isolée du bâtiment lui-même afin que les gains de chaleur ne soient pas transmis aux espaces occupés. La cheminée thermique peut être fermée pendant l’hiver pour garder l’air chaud à l’intérieur du bâtiment et maintenir une température intérieure confortable.

Arrivée d’air frais par un tuyau enterré

Avantages

  • Réduit les coûts énergétiques de 50 %.
  • Permet de sauver des vies en cas d’incendie d’un bâtiment en augmentant le temps d’évacuation.
  • Construction bon marché
  • Faible coût d’entretien
  • La ventilation peut être contrôlée par une ouverture de ventilation réglable.
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