Etude expérimentale des performances thermiques d’un mur Trombe
Afin de limiter la consommation d’énergie carbonée et les émissions de gaz à effet de serre liées au secteur du bâtiment, les systèmes solaires passifs apparaissent comme une alternative intéressante pour répondre aux besoins de chauffage, de ventilation et de climatisation en permettant d’économiser jusqu’à 30 % d’énergie consommée. Une des techniques passives les plus performantes réside dans l’utilisation de murs Trombe. Leur intégration au bâtiment permet de valoriser le rayonnement solaire en associant deux phénomènes physiques : l’effet de serre à travers un vitrage et l’inertie thermique du mur.
Cette technique, qui a fait ses preuves en saison hivernale en permettant d’économiser jusqu’à 30 % d’énergie consommée, présente des inconvénients en été du fait de la surchauffe qu’elle peut engendrer en captant un maximum d’énergie solaire.
Ce travail porte sur l’étude expérimentale d’un mur Trombe et de son comportement thermique. Pour les besoins de cette étude, une maquette à échelle réduite a été réalisée et installée au sein de notre laboratoire. Elle représente un mur Trombe de type classique intégrant un local de dimensions 1,97 x 1,908 x 1,867 m3. Le mur Trombe est composé de l’extérieur vers l’intérieur d’un vitrage (8 mm d’épaisseur) séparé d’une paroi stockeuse opaque par une lame d’air ventilée d’épaisseur réglable et fixée dans le cadre de cette étude à 19 cm, ce qui correspond au dixième de la hauteur du mur. Afin de favoriser les échanges thermiques convectifs, des ouïes sont installées en parties haute et basse de la paroi stockeuse.
La maquette est construite en ossature bois isolée en polystyrène et la paroi stockeuse est en béton cellulaire d’épaisseur 20 cm peint en noir.
L’éclairement du mur est simulé par une source de lumière artificielle permettant de de contrôler l’ensoleillement et dont le spectre lumineux se rapproche de celui de la lumière solaire.
La maquette est instrumentée afin de suivre les évolutions de température, flux thermique, humidité et vitesse dans différentes zones du système. Au total, 68 thermocouples, 16 fluxmètres, 9 hygromètres et 2 anémomètres sont implantés sur la maquette et reliés à un système d’acquisition de données.
Les premiers résultats expérimentaux obtenus permettent une description du comportement thermo-aéraulique du système mur Trombe et une analyse de ses performances thermiques à travers plusieurs paramètres décrivant les aspects thermo-aérauliques locaux et l’efficacité thermique du système.
Les données expérimentales recueillies doivent également permettre la validation d’un modèle CFD du système mur Trombe.