Quand les façades des maisons génèrent de la chaleur

Quand les façades des maisons génèrent de la chaleur

Un projet intéressant sur le chemin des «murs d’énergie» est actuellement en cours à Ober-Ramstadt, dans le sud de la Hesse: sur la façade du bâtiment du fabricant de systèmes de peinture et d’isolation DAW SE, des collecteurs thermique solaires à bandes de nouvelle conception sont testés pour un usage quotidien.

Collecteurs thermique sollaires sur la façade du bâtiment du fabricant de systèmes de peinture et d’isolation DAW SE
Design et production d’énergie en harmonie: Les collecteurs pour façades activés énergétiquement peuvent être combinés avec des profils de façade de Caparol. (Image: DAW SE/Caparol - photographe Karim Donath, Mayence)

Le nom «ArKol» signifie «collecteurs de façades hautement intégrés sur le plan architectural» dans le cadre du projet de recherche financé par le ministère Fédéral de l'Economie et de l'Energie.

Utilisation des façades de maison pour la production de chaleur

Le contexte du projet est l’utilisation de façades de maisons pour la production de chaleur, une étape indispensable sur la voie de la transition énergétique. Les nouveaux collecteurs en bandes pour les façades, offrent un certain nombre d’avantages par rapport à l’utilisation de l’énergie solaire, normalement plus connue sur les surfaces des toits: Par exemple, le profil d’irradiation s’adapte mieux dans le soutien de chauffage des intérieurs au besoin réel d’énergie. C’est particulièrement le cas en hiver, lorsque le soleil est plus bas et que la façade est illuminée à un angle plus favorable que le toit. En conséquence, il est possible de capter davantage de lumière solaire et d'utiliser le rendement pour les besoins de chauffage plus élevés.

Façade ventilée avec les collecteurs solaires en forme d'agrafe
Façade ventilée avec canal de collecte (centre): les collecteurs solaires sont installés simplement en les accrochant dans les profils en forme d'agrafe. (Image: DAW SE/Caparol - photographe Karim Donath, Mayence)

En été, en revanche, le besoin de chaleur est considérablement réduit et se limite essentiellement au chauffage de l’eau. Si l’excédent généré par les capteurs sur le toit ne peut pas être récupéré, les capteurs chauffent fortement et mettent la pression sur le matériel et le fluide solaire. En revanche, les capteurs de façade sont moins sollicités en été en raison du rayonnement solaire plus faible sur le mur que sur le toit, ce qui permet une durée de vie prolongée.

D’autres avantage sont les conditions structurelles dans les zones urbaines: dans de nombreux endroits, il y a beaucoup plus d’espace disponible sur les façades des bâtiments de grande hauteur que sur les toits - qui en outre sont souvent aussi utilisées par des tourelles d’ascenseur et d’autres installations techniques. Ainsi, le potentiel de surface pour la production de chaleur est beaucoup plus élevé que pour des capteurs sur les toits. Les capteurs de façades sont également intéressant pour les planificateurs, les architectes et les constructeurs en ce qui concerne l’Ordonnance sur l’Economie d’Energie (EnEV), par exemple pour les maisons multifamiliales: étant donné que les rendements des énergies renouvelables peuvent être compensés par rapport à l’équilibre énergétique primaire des bâtiments, ces collecteurs permettent d'utiliser des épaisseurs d'isolation thermique plus faibles pour des effets d'isolation équivalents (ce qu’on appelle les «valeurs U»). En outre, les matériaux d’isolation volumineux éliminent l’effet de fissure indésirable.

Façade ventilée avec les collecteurs solaires en forme d'agrafe
Façade ventilée avec canal de collecte (centre) pour l'absorption de la chaleur et des profils en forme d'agrafe pour la fixation des capteurs. (Image: DAW SE/Caparol - photographe Karim Donath, Mayence)

Un large éventail d’options de conception

Les nouvelles choses au sujet du concept du collecteur de bande sont des options variables de conception couplées avec la planification et l’assemblage hydrauliques simplifiés. Contrairement aux collecteurs précédents, ces collecteurs de bandes relativement faciles à monter proposent un choix flexibles en termes de taille, de couleur, d'espacement, de nombre et d’orientation sur la façade. En outre, les joints entre les différents collecteurs contribuent à la conception architecturale de la façade. Ainsi, en plus de la protection contre les intempéries et du «profil» du bâtiment, la dimension de la production d’énergie s’ouvre.

L'équipe projet de recherche
Guidé le projet «ArKol» (de gauche à droite): Johannes Pellkofer, IBK2; Paul Denz, Priedemann Facade Lab; Puttakhun Vongsingha, Priedemann Facade Lab; Dr Thomas Loewenstein, DAW SE; Dr Roland Falk, Centre d’excellence pour l’extension et la façade; Dr Michael Hermann, Fraunhofer ISE; Dr Severin Beucker, Institut Borderstep; Hannes Seifarth, Fraunhofer ISE et Thomas Nunberger, DAW SE (Image: DAW SE/Caparol)

Fonctionnement de la façade énergétique

Dans l’objet de démonstration d’Ober-Ramstadt, les capteurs à bandes fabriqués par Wagner Solar étaient attachés à une sous-structure d’une façade ventilée à l’arrière (VHF) sans hydraulique, compliquée et avec arrangement variable. Une sous-structure appropriée peut être installée sur de nouveaux bâtiments ainsi que sans aucun problème dans le cadre d’une rénovation, et surtout peut également être combinée avec des façades de système composite d’isolation thermique. Les collecteurs en forme de bande eux-mêmes sont alors «secs» reliés à un canal de collecte qui agit simultanément comme un rail d’assemblage. La chaleur générée à l’intérieur du collecteur est transportée sur le côté par des tuyaux de chaleur et transmise au canal de collecte par le point de connexion vissé. Les collecteurs individuels n’ont pas besoin d’une connexion hydraulique simple et flexible dans la manipulation.

Cette solution «Plug and Play» permet d’économiser du temps de construction en réduisant le besoin de coordination des métiers concernés pendant l’exécution. Cela permet également aux constructeurs de façades, peintres et plâtriers de mettre en place de tels systèmes «maison-technique» dans la façade. Comme les capteurs solaires conventionnels, les collecteurs de bandes contiennent également l’isolation thermique et le vitrage avant et emploient des absorbeurs spectraux, avec enduits pour extraire le rayonnement solaire et maintenir des pertes de chaleur basses.

L'équipe projet de recherche «ArKol»
Le projet de recherche «ArKol» est dirigé par le Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE en coopération avec DAW SE, le Priedemann Facade-Lab, le Borderstep Institute for Innovation and Sustainability, le Competence Center for Expansion and Facade, ainsi que l’Institute for Building Construction Chair 2 (IBK2) de l’Université de Stuttgart et est soutenu par le ministère Fédéral de l’Economie et de l’Energie. (Image: DAW SE/Caparol)

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