Cheminée solaire en tant que solution durable pour les maisons – Expertise en batiment

L'utilisation de la cheminée solaire et le concept d'une maison durable ressemblent aux deux faces d'une pièce appelée «vie verte». Le mode de vie écologique est devenu un désir mondial et pour vivre dans le vert, les bâtiments écologiques à haut rendement énergétique jouissent d'une priorité sur le marché immobilier. Pour des raisons évidentes, générer du trafic pour générer de meilleurs revenus dans de nombreux cas. Mais la réalité est légèrement différente.

Comme le dit “Arvind Krishan”, professeur à l'École de planification et d'architecture de New Delhi, qualifier les bâtiments de bâtiments écologiques devient un peu trop commercialisé et tout le monde semble prendre le train en marche. Nous devons prendre conscience qu'un bâtiment n'est pas un équipement à évaluer, mais une architecture – une entité vivante dans laquelle les gens vivent et travaillent. L'architecture est la symbiose entre le matériel et l'immatériel. L’intangible refuse d’être quantifié, mais c’est ce composant qui fait vraiment de l’architecture… La cheminée solaire permet aux maisons écologiques durables de devenir une réalité.

Cheminée solaire dans les maisons

Pour vivre vert, vous devez mettre en place un mode de vie propre et économe en énergie. L'utilisation efficace d'une énergie propre et verte est l'une des conditions préalables à une vie saine. Si nous voulons introduire l'utilisation d'énergie verte propre dans notre vie quotidienne à un coût raisonnable, la construction d'une cheminée solaire est l'une des solutions à l'amiable et judicieuse pour mener à bien cette mission.

Représentation schématique de la cheminée solaire

Selon Jorg Schlaich et al. (2005) (publié dans Conception de systèmes de tours solaires inverses commerciaux – Utilisation des flux de convection induits par le soleil pour la production d’énergie), «une cheminée solaire est une centrale solaire thermique qui utilise une combinaison de collecteur d’air solaire et de tube central de courant ascendant pour générer un flux convectif induit par le soleil, qui entraîne les turbines à pression pour produire de l'électricité. '

Une cheminée solaire est un type de système de chauffage et de refroidissement solaire passif principalement utilisé pour réguler la température d'un bâtiment et pour assurer une ventilation adéquate. Un système de chauffage et de refroidissement solaire passif consiste à utiliser les systèmes de bâtiments existants pour réguler la température interne en utilisant l’énergie solaire sans utiliser de climatiseur.

Un système solaire contribue à l'amélioration de l'efficacité énergétique d'un lieu. Comme un mur Trombe (mur d'un bâtiment ou d'une maison construit du côté hiver, doté d'une couche de verre et d'une grande capacité calorifique. Sa couche interne est séparée par une couche de verre) ou d'un mur solaire. Les cheminées solaires sont les moyens écologiques de mettre en œuvre une conception de bâtiment économe en énergie pour promouvoir un mode de vie écologique.

Fondamentalement, les cheminées solaires sont les conteneurs creux reliant la partie intérieure du bâtiment à sa contrepartie extérieure. C'est un moyen facile et peu coûteux de chauffer et de ventiler un bâtiment. La cheminée solaire fonctionne comme un facteur durable, ce qui renforce la valeur verte de ce bâtiment.

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Les architectes de design durable du monde entier s’efforcent d’améliorer régulièrement l’efficacité énergétique de chaque structure de bâtiment en milieu urbain. La cheminée solaire est leur enfant cérébral. Une cheminée solaire contribue au refroidissement d'une maison par son effet passif. Son design unique et économique attire à la fois les utilisateurs, les architectes et les concepteurs d'intérieur.

Les caractéristiques de conception durable d'une cheminée solaire peuvent aider les gens à réduire leurs factures d'énergie jusqu'à 65%. Cette conception d'une cheminée solaire a également remporté la Citation présidentielle pour la conception durable de «American Institute of Architects».

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Une cheminée solaire est un exemple de système de refroidissement et de chauffage passif alimenté par une application à énergie solaire. Tout d’abord, une cheminée est construite et recouverte d’un matériau noir ou sombre. Il est fait de couleur sombre afin de minimiser la quantité de lumière solaire réfléchie par la cheminée, absorbant plus de chaleur et assurant ainsi un transfert maximal de chaleur à l’intérieur du bâtiment sous forme d’air. De plus, ces cheminées sont généralement placées dans la direction du sud si la maison est au nord.

Une cheminée solaire peut à la fois chauffer et refroidir. Mais les processus sont légèrement différents. Le processus de chauffage est assez simple. Cela fonctionne comme la fonctionnalité d'un mur Trombe.

Cheminée solaire et son procédé de chauffage

Lorsque le rayonnement solaire frappe le côté de la cheminée, l'air à l'intérieur de la cheminée est chauffé. Si les bouches d'aération extérieures supérieures de la cheminée restent fermées, l'air chaud retourne dans l'espace de vie. Ceci fournit un type de chauffage à air convectif. Au fur et à mesure que l'air se refroidit dans la pièce, l'air plus léger a tendance à monter vers la cheminée solaire et à le réchauffer. Ce cycle est répété et le processus de chauffage continue.

Le processus de refroidissement par cheminée solaire est légèrement différent de celui utilisé par un mur Trombe. Deux évents sont construits dans ce cas. Le premier évent est placé au sommet de la cheminée. Le second est positionné dans le sens opposé du bâtiment, créant une ouverture entre le bâtiment et l’air extérieur pour permettre l’intérieur via une entrée d’air facile facilitant la ventilation.

Cheminée solaire et son processus de refroidissement

Lorsque la lumière du soleil frappe la cheminée, l'air à l'intérieur de la cheminée est à nouveau chauffé, mais cette fois, la ventilation est maintenue ouverte afin que l'air chauffé s'échappe. Lorsque le nouveau flux d'air venant de l'extérieur atteint l'intérieur pour combler le vide, il a tendance à créer un «courant d'air» fournissant un flux constant d'air frais et frais dans le bâtiment.

Une cheminée solaire est également appelée cheminée thermique. C'est un moyen scientifique d'améliorer la ventilation naturelle dans un bâtiment. La ventilation est influencée par la convection de l'air chauffée par l'énergie solaire passive. Une description simple de l'énergie solaire est celle d'un puits vertical, qui utilise l'énergie solaire pour améliorer la ventilation d'une cheminée à travers un bâtiment. La cheminée solaire ainsi que les autres caractéristiques écologiques sont devenues un principe de conception durable pour les maisons écologiques modernes.

L'architecte «Rick Harlan Schneider» de iStudio Architecture indique que la cheminée solaire et d'autres améliorations écologiques ont permis des économies d'énergie allant jusqu'à 60%, même avec une addition dans certains cas. L'énergie solaire est utilisée depuis des siècles, en particulier au Moyen-Orient, par les Persans et en Europe par les Romains de l'Antiquité.

La cheminée solaire comprend les éléments de base suivants:

Tour solaire, courant ascendant, cheminée

01. La zone du capteur solaire

Selon Jorg Schlaich et al. (2005) (publié dans Design of Commercial Solar Updraft Tower Systems – Utilisation des flux de convection induits par le soleil pour la production d'électricité), «L'air chaud de la tour solaire est produit par l'effet de serre dans le collecteur d'air. Il s'agit d'un verre ou d'un plastique tendu horizontalement à plusieurs mètres du sol ». En conséquence, cette hauteur du vitrage augmente au voisinage de la base de la tour. Cela conduit à une déviation de l’air vers un mouvement vertical. Ainsi, le sol sous ce toit se réchauffe et l'air commence à circuler vers l'extérieur de la tour.

02. Le puits de ventilation principal

Les caractéristiques physiques telles que l'emplacement, la hauteur, la section transversale et les propriétés thermiques de la structure sont également essentielles.

03. Les ouvertures d'entrée et de sortie d'air

L'emplacement, les dimensions et les aspects aérodynamiques de ces éléments sont également importants.

Cheminée solaire et architecture durable

La cheminée solaire est également appelée cheminée ou cheminée. Il est fréquemment utilisé dans des contextes architecturaux pour diminuer l'énergie utilisée par les systèmes mécaniques. Actuellement, les nouvelles technologies, les principes de la tour bioclimatique et les stratégies de conception traditionnelles sont généralement fusionnés pour créer une nouvelle solution de conception potentiellement performante visant à renforcer la durabilité d'une infrastructure.

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Une cheminée solaire sert à de nombreuses applications, telles que la ventilation d'une maison ou d'un bureau, pour aspirer l'air à l'aide d'un système d'échange de chaleur géothermique, voire pour ventiler une zone spécifique telle que les toilettes à compost.

Une ventilation naturelle peut être fournie en créant des bouches d'aération dans la partie supérieure d'un bâtiment pour permettre à l'air chaud de monter par convection et de s'échapper vers l'extérieur.

En même temps, l’air froid est aspiré par les évents inférieurs. Des arbres sont plantés autour de la périphérie du bâtiment pour fournir de l'ombre et de l'air frais et naturel.

En règle générale, une cheminée solaire doit être plus haute que le niveau du toit et doit être construite sur le mur faisant face à la direction du soleil. L'absorption de la chaleur du soleil peut être augmentée en utilisant une surface vitrée sur le côté du soleil.

Les matériaux absorbant la chaleur sont de préférence utilisés sur le côté opposé de la cheminée. La taille du matériau absorbant la chaleur doit être supérieure au diamètre de la cheminée. Une grande surface permet un échange de chaleur plus efficace avec l'air nécessaire au chauffage par rayonnement solaire. Le chauffage de l'air dans la cheminée améliore la convection et améliore également le flux d'air à travers la cheminée. Les ouvertures des évents dans la cheminée doivent être orientées dans le sens opposé du vent dominant.

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Cheminée solaire Manzanares

Une tour solaire Updraft convertit le rayonnement solaire en électricité de manière naturelle, à haut rendement énergétique, en combinant trois principes:

  • L'effet de serre
  • la tour et
  • les éoliennes

L'air chaud est produit par le rayonnement solaire sous une grande verrière. Cela coule vers une tour au milieu du toit et est tiré vers le haut. Ce courant ascendant entraîne les turbines, qui sont installées à la base de la tour et qui produisent de l’électricité.

Un prototype de 50 000 Wel a été construit à Manzanares. Il était prévu de l'utiliser pendant une période de trois ans, mais heureusement, il a produit de l'électricité pendant sept ans, ce qui prouve la fiabilité de ce nouveau type de système de production d'énergie solaire.

Les avantages d'une cheminée solaire sont les suivants:

  • Le système de refroidissement dans une cheminée solaire peut être inversé pendant les hivers, fournissant un chauffage solaire.
  • Un meilleur contrôle du flux d’air au-dessus d’un bâtiment peut être bien mis en œuvre.
  • Amélioration de la ventilation pendant les étés chauds.
  • Grâce à cette installation de cheminée, un meilleur choix d’entrée d’air, c’est-à-dire du côté sous le vent du bâtiment, est disponible.
  • La ventilation des espaces étroits et petits avec une exposition minimale aux éléments externes est mise en œuvre.
  • L’amélioration des performances de la masse thermique, c’est-à-dire le refroidissement et le stockage au frais, est possible.
  • Meilleur confort thermique, c’est-à-dire un meilleur contrôle du débit d’air, il est facile d’utiliser des courants d’air réduits
Cheminée solaire pour la ventilation

Une cheminée solaire est utile pour la ventilation naturelle et la mise en œuvre de stratégies de refroidissement passif du bâtiment. Cela contribue non seulement à la réduction de la consommation d'énergie, mais également à la réduction des émissions de CO2 les émissions et la pollution. En outre, à plus grande échelle, il contribue à améliorer la durabilité environnementale.



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