La production d’énergie

D’après l’Agence Internationale de l’Energie (IEA), la consommation énergetique mondiale a augmenté de 2.1% en 2017, soit plus que deux fois le niveau de l’année précédente [2], alors que l\’on est confronté à une diminition des ressources énergétiques fossiles et à un risque majeur concernant l\’avenir de la terre avec le changement climatique dus aux gaz qui créent l’effet de serre. Actuellement les regards se tournent vers, les énergies renouvelables qui avec un engagement des états pour mieux gérer l’énergie sont une voie prometteuse.
I.2.Consommation mondiale d’énergie
L’amélioration du niveau de vie actuel a induit une augmentation intensive de la consommation d’énergie mondiale. D’prés l’agence internationale de l’énergie (IEA, 2017), la consommation énergétique mondiale a augmenté plus que deux fois sur les 40 dernières années passant d\’environ de 4661 Mtep en 1973 à 9384 Mtep en 2015 [3]. En 2015, les énergies fossiles assurent plus de 80 % de ces consommations. Le pétrole est la plus importante source d’énergie la, assurant 31,7 % des besoins mondiaux, suivi par le charbon (28 ,1%) et le gaz (21,6 %). Ces chiffres dévoilent l\’importante la forte dépendance mondiale aux énergies fossiles qui sont responsables des émissions des gaz à effet de serre qui ont aussi augmenté de plus que le double passant de 15 458 Mt équivalent CO2 en 1973 en 32 294 Mt équivalent CO2 en 2015 (IEA, 2017).
Le secteur industriel a représenté 31% de la consommation d’énergie finale en 2015 (figure I.1) devant le secteur tertiaire et le transport qui ont consommé respectivement 31% et 28% [4]. D\’autre part, le bâtiment est responsable de 28% des émissions de gaz à effet serre. Il est classé devant le secteur de transport (22%) et devant le secteur industriel de construction (11%). L’industrie reste le secteur le plus producteur de gaz à effet de serre de 30% (figure I.2).

Figure. I.1. Consommation d’énergie mondiale finale par secteur en 2015
(IEA 2017)

Figure. I.2. Émissions mondiales de CO2 dans les secteurs énergétiques en 2015
(IEA 2017)

Aujourd\’hui, Les filières renouvelables sont en développement exponentiel. Leur influence sur le bilan mondial d’énergie accroît avec temps. En effet en 2015, le pourcentage des énergies renouvelables dans la production mondiale d\’électricité était de 19,3 % contre 78,4 % pour les énergies non renouvelables et uniquement 2,3 % pour le nucléaire [3].
D’après le rapport de référence Renewables 2017 [5], 161 GW d\’énergies renouvelables ont été installées en 2016, pour arriver jusqu\’à environ 2 017 GW. Le

solaire photovoltaïque produit environ 47% de ces capacités additionnelles, suivi de l\’éolien (34%) et l\’hydroélectricité (15,5%).

I.3.Consommation énergétique en Algérie
Le bilan d’énergie national durant l’année 2015 fait état d’une consommation finale totale de 58 millions de Tep avec 40 millions d’habitants contre 17 millions de Tep en 2005 avec 33 millions d’habitants, soit 1,2 tep par an et par habitant [6]. En 2015, (figure I.3) le secteur du ménages et autres apparaît en première position dans le bilan énergétique national, il absorbe 42 % de la consommation d\’énergie finale du pays (dont 32.8% consommé par le sous-secteur résidentiel), avant le secteur du transport qui compte pour 36.5% et le secteur de l’industrie pour 20.8% [7].
En 2016, (figure I.4) la consommation nationale d’énergie a été évaluée de 42.9 millions de TEP. Elle reste fortement influencée par la demande du secteur des ménages et autres (43%) (dont 33.1% consommé par le sous-secteur résidentiel), suivi par le secteur du transport (35%) et enfin le secteur de l’industrie avec une portion de 22% [8].
Par secteur d’activité, l’évolution de la consommation finale en 2016, fait ressortir ce qui :
-Augmentation de la consommation des « Ménages et autres » de 2,4% dont (1,9%) consommé par le sous-secteur résidentiel. cette augmentation est due principalement à la croissance démographique.
– Baisse de la consommation du secteur des « transports » de 2,8% comparativement à l’année précédente à 15,1 M Tep ceci est revient à l’accroissement des prix du gasoil et de l’essence.
– Augmentation de la consommation du secteur industriel environ de 4,8% et qui est due à la croissance de la consommation du secteur matériaux de construction (6,5%).

I.3.1.Consommation du secteur résidentiel
Ce secteur est l’un des secteurs dont la consommation a un effet significatif sur la consommation globale d’énergie. Il représente 30% à 40% de la consommation d’énergie primaire dans la majorité des pays. En Algérie le parc de logement est estimé à 7.748.000154, dont 94 % de maisons individuelles et 6 % de logements collectifs, une moyenne d’occupation de 5.2 personnes par foyer [9]. D’après les statistiques de l’année 2015 (Figure I.5), la consommation finale du secteur résidentiel en Algérie a atteint les 10,5 millions de TEP, les produits gazeux sont prépondérant avec 75 %, suivis par l’électricité avec 18%, en dernier lieu vient les produits issus du pétrole avec 16%.
Les différents types d’énergie dans le secteur résidentiel nous servent dans l\’ensemble à quatre différents usages :
• Le chauffage représente la plus forte consommation environ 46 % de l’énergie domestique.
• L’éclairage et l’électroménager, l’audiovisuels et la climatisation et représentent près de 18%.
• La cuisson représente près de 22%.
• L’eau chaude sanitaire approximativement de 13%.
.
Figure. I.5. Répartition de la consommation du secteur résidentiel par types d\’énergie
pour l\’année 2015 (APRUE 2015)

L’Analyse des consommations énergétiques du secteur résidentiel en Algérie montre que les produits gazeux sont prépondérants. Ces derniers sont responsables des émissions de gaz à effet. C’est pour cette raison que ce secteur occupe le second poste le plus producteur des rejets nationaux de 32 % (figure I.6) [9].

I.4. Politique énergétique nationale
En Algérie, Les prévisions énergétiques établies vers 2030 indiquent que la production d’énergie primaire répondra à peine aux besoins du marché national. Face à ce problème, l’Etat a établi deux programmes qualifiés de «priorité nationale», le premier concerne l’application de mesures d’efficacité énergétique, quant au second, Il s’agit de développer les énergies renouvelables, qui prévoient d’installer une capacité de 22 000 MWà l’horizon 2030 [10].
I.4.1. Programmes sectoriels d’efficacité énergétique
Ce programme permettra d\’ici 2030 d\’économiser 93 Millions de TEP et d\’éviter l\’émission de 200 millions de Tonnes de CO2 [12]. L’objectif du ce programme consiste à réduire graduellement la consommation de l’énergie dans le contexte énergétique national. Il s’intéresse aux secteurs les plus consommateurs en matière d\’énergie. Il s\’agit du secteur du bâtiment, transport et de l\’industrie.
L’introduction de l’efficacité énergétique dans le secteur de bâtiment permettrait de réduire l’utilisation de produits fossiles et de protéger l’environnement, (et de réduire) les émissions de gaz créant l’effet de serre. Ce programme consiste, principalement, en l’exécution des actions suivantes [11]:
– l’amélioration de l’isolation des bâtiments thermiquement- Intégration des installations du chauffe-eau solaire dans les établissements du secteur afin de promouvoir l\’utilisation de l\’eau chaude solaire.
– Généralisation de l’utilisation des lampes à basse consommation d’énergie.
– Introduction de l’utilisation de la climatisation solaire. Ce programme permettra d\’ici 2030 d\’économiser 93 Millions de TEP et d\’éviter l\’émission de 200 Millions de Tonnes de CO2 [12].
I.4.2. Le programme des énergies renouvelables
L\’Algérie dispose d’un potentiel faramineux en énergie renouvelable spécialement le solaire en plus des ressources énergétiques fossiles. Leur exploitation va diversifier la base énergétique et promouvoir le développement durable du pays. C’est pour cela qu’un programme national des énergies renouvelables a été crée, il vise à une puissance d’origine renouvelable de près de 22.000 MWa l’horizon 2030 et porte essentiellement sur le développement du photovoltaïque, de l’éolien, du solaire thermique, en introduisant des filières de la biomasse (valorisation des déchets), de la cogénération et de la géothermie, (figure I.7). Ce programme a connu une réalisation de projets pilotes, parmi lesquels : la centrale électrique hybride (Gaz-solaire) de HassiR’Mel, la centrale photovoltaïque de Ghardaïa et la ferme éolienne d’Adrar [10].

Figure. I.7. Programme algérien des énergies renouvelables par filière à l’horizon 2030[6] I.5. Chauffage solaire dans l’habitat
C’ est un des modes de chauffage les moins couteux et des plus écologiques. Plusieurs systèmes solaires sont utilisés pour produire de l’énergie utile pour l\’habitat. On peut distinguer deux catégories de chauffage solaire, le solaire actif et le solaire passif.
I.5.1. Chauffage solaire passifs
L’intégration de systèmes solaires passifs dans la construction des bâtiments, peut réduire significativement les besoins énergétiques car ces derniers captent, stockent et distribuent la chaleur à travers les constituants du bâtiment tels que les fenêtres et les murs. Les surfaces intérieures de l’édifice sont chauffées par le rayonnement du soleil qui pénètre par les fenêtres. L’utilisation des surfaces foncées et texturées sert à augmenter le taux de l’absorption thermique [12].
Parmi les techniques les plus efficientes de chauffage solaire passif, le dispositif du murs trombe.
Qui est un mur capteur de calories conçu par Félix Trombe et Jacques Miche. Son principe de fonctionnement consiste en l’accumulation du rayonnement du soleil durant la période d’ensoleillement le restitue pendant la nuit en utilisant un bloc de matière à forte inertie (béton, pierre). Ce système repose sur l’effet de serre, grâce à la pose d’un vitrage directement par dessus un simple mur en béton. Parfois ce système est muni d’ouvertures pour permettre le mouvement de l’air chaud en été [13]

Figure I.8. Principe du mur trombe
Les dispositifs passifs du type mur trombe font l’objet de différentes études prouvant leur efficacité. Jaber et Ajib [14] ont prouvé que l’utilisation de mur trombe comme un système de chauffage dans la région méditerranéenne diminue la charge de chauffage de 37% et réduire chaque année 445 kg de l’émission de CO2. F. Stazi et al. [15] dans leur étude ont démontré que le mur solaire est un système efficace dans les climats tempérés, avec une économie d\’énergie de 12,2%. Les travaux de Zrimek et al. [16] a montré que les paramètres géométriques optimaux du mur trombe peuvent être déterminés en fonction du type de logement et les conditions climatiques de la zone géographique.
Un autre système solaire passif a été mis au point par O.A. Barra et T. Constantini, le Barra–Costantini (figure I.9), son principe de fonctionnement est basé sur un capteur à air avec l’ajout d’un absorbeur entre un mur et un vitrage de manière à bénéficier d’une double circulation naturelle. En hiver, l’absorbeur (chauffe) l’air qui remonte naturellement et entre dans des canaux installés dans le toit. Une partie de cette énergie gagnée est directement administrée sous forme d’air chaud alors que l’autre partie est absorbée par le plafond qui va à son tour l’échanger par convection avec l’air de l’habitat après un certain temps. L’avantage de ce dispositif est d’être un régulateur naturel en stockant la chaleur pendant l’ensoleillement pour la céder le soir [17].
Imessad et Belhamel [18] ont étudié les performances énergétiques et la viabilité économique du système Barra–Costantini dans les conditions climatiques de l\’Algérie. Les résultats ont montré que ce système réduit d’une façon significative les besoins de chauffage d’un local de 60% à 70% en respectant les conditions de confort exigées dans l’habitat. Buzzon et Roberto [19] quant à eux, ont aussi montré que ce dispositif de chauffage représente un outil passif fiable pour réduire la consommation d\’énergie dans le chauffage du bâtiment, le seul inconvénient est du coût d’investissement élevé.

Figure I.9. Système Barra-Costantini (B-C)
I.5.2. Chauffage solaire actifs
Les systèmes actifs de chauffage solaire font circuler l’air chauffé au moyen d’un ventilateur ou bien de l’eau chauffée par les capteurs en utilisant une pompe. Ces systèmes utilisent des composants à haut rendement tels que pompes, ventilateurs, thermostats, vannes automatiques et autres dispositifs, et requièrent en général un entretien plus important que les systèmes passifs et de ce fait sont plus coûteux à installer que ces derniers. Parmi les applications les plus courantes de ces systèmes actifs on peut citer le chauffage de l’eau domestique, le chauffage des piscines, la ventilation et chauffage des bâtiments [20]. On distingue deux grandes catégories, le système de chauffage solaire de l’air, et le système de chauffage solaire de l’eau.

I.5.2.1. Système solaire actif à air (mur solaire)
Ce système solaire est généralement intégré aux bâtiments, afin d’optimiser les gains solaires passifs en les transférant vers d’autres zones non exposées au soleil à l’aide d’une pompe à chaleur ou système de ventilation (figure I.10). A l’aide d’un absorbant métallique micro perforé le mur solaire absorbe l’énergie solaire en laissant passer l’air dans une cavité où l\’air circule librement entre un absorbeur et le mur du bâtiment. Des systèmes de ventilation (conventionnels) sont raccordé au mur solaire pour (acheminer) l’air préchauffé jusqu’à au sein du bâtiment [21]. Ce type de système ne demande aucun stockage car les gains solaires sont utilisés dans l’immédiat.
Les résultats expérimentaux réalisés par Reeder [22] et Siebenmorgen et al. [23] montrent que l\’efficacité d’un mur solaire varie de 0 à 33 % (Reeder) et de 23.1 à71.4% (Siebenmorgen). Drück et Hahne [24] ont montré que le diamètre et le pas du trou, le rayonnement solaire, la vitesse d\’aspiration et la vitesse du vent sont des paramètres importants pour optimiser les performances d’un mur solaire.

Figure I.10. Système de chauffage de l’air par énergie solaire active à revêtement perforé
I.5.2.2. Système solaire actif à eau
Dans ces systèmes (figure I.11), des capteurs solaires à eau sont utilisés pour chauffer un fluide caloporteur (l’eau) qui par la suite est pompé vers le réservoir de stockage pour alimenter en énergie thermique la charge pour chauffer de l’eau, ou le chauffage des locaux. Une énergie auxiliaire est prévue en appoint dans le cas où l’énergie solaire est insuffisante pour satisfaire la demande (la charge). Pour le chauffage des locaux, les planchers chauffants ou des radiateurs à basse température [25], [26] sont utilisés comme émetteurs de chaleur.

Figure I.11. Système d’énergie solaire active à eau

Les systèmes actifs de chauffage à eau comprennent essentiellement :
 La captation
Elle s’effectue généralement en utilisant des capteurs thermiques, destinés à absorber la chaleur solaire et à la restituer à un fluide caloporteur qui sera directement utilisée ou à stocker dans la cuve de stockage pour en disposer plus tard.
Le stockage
L’eau chaude venant du capteur est stockée dans une cuve métallique bien isolée, cette dernière maintient l’eau en température jusqu’à ce qu’elle soit utilisée. L’eau chaude soutirée est directement remplacée par la même quantité d’eau froide du réseau
 L’appoint
Le chauffe-eau solaire ne suffit pas toujours pour répondre aux les besoins en eau chaude, donc il est nécessaire d’utiliser une autre source d’énergie (électrique ou chaudière à gaz) comme appoint de chauffage.Cette dernière peut être totalement indépendante de l’installation solaire ou couplée avec le ballon de stockage.
 La régulation
Les installations solaires thermiques (figure I.12) sont commandées et contrôlées par un régulateur solaire qui gère la m arche de la pompe de circulation du circuit solaire (régulation différentielle) et dont le rôle est de comparer à tout moment la température du capteur à celle des parties basse ou médiane du réservoir. Sa fonction est d’arrêter le fonctionnement du circulateur si l’eau du réservoir est la plus chaude, ou de de le remettre en route, quand la température de l’eau du capteur est plus élevée que celle du réservoir, le liquide primaire cède sa chaleur à l’eau sanitaire du ballon [27] [28].

Figure I.12. Régulation du circuit solaire
Système de distribution
Ce système consiste à transférer l’eau chaude emmagasinée dans le ballon vers le bâtiment soit pour le chauffage eau sanitaire ou le chauffage de l’espèce à travers réseau de distribution. La chaleur de chauffage de locaux peut être obtenue par les planchers chauffants ou par des radiateurs à basse température

I.6. Types de chauffe-eau solaires
On peut distinguer deux grands types de chauffe-eau solaire. Pour chacun des types de chauffe-eau solaire, une certaine installation est préconisée.
I.6.1. Chauffe-eau thermosiphon
Dans ce type de chauffe-eau le ballon doit obligatoirement être placé au dessus des capteurs et les circuits hydrauliques sont installés dans les règles de l’art [29] afin de faciliter une circulation naturelle de la chaleur du capteur au ballon sans pompe ou autre dispositif, Les performances de ce procédé sont relativement réduites en hiver, en raison des fortes pertes et du faible rendement. On a deux catégories :
I.6.1.1. Chauffe-eau solaire thermosiphon monobloc
Ce système est conçu d’un ensemble de capteur et ballon solaire (figure I.13), ils fonctionnent de manière autonome, La variation de température obtenue par le fluide échauffé par l’ensoleillement engendre le mouvement du liquide, ce dernier est transféré jusqu’au ballon situé juste au-dessus du capteur. C’est le chauffe-eau solaire le moins coûteux et un grand nombre sont utilisés à travers le monde leurs seul inconvénients sont les déperditions de chaleur importantes et leur intégration architecturale difficile [30]. Ce type de système est utilisé pour produire l’eau chaude pour des maisons individuelles situées souvent en milieu rural.
I.6.1.2.Chauffe-eau solaire thermosiphon à éléments séparés
Le fonctionnement est similaire à celui du chauffe-eau solaire thermosiphon monobloc, hormis que le réservoir de stockage est un élément séparé qui doit nécessairement être placé plus haut que le capteur (figure I.14).

Figure I.13. Thermosiphon monobloc

Figure I.14. Thermosiphon à éléments
séparés

Soteris [31] a montré que le chauffe-eau thermosiphon peut couvrir la totalité des besoins journaliers d\’une famille de 4 personnes en réduisant les émissions du dioxyde de carbone à 70%.
Les résultats expérimentaux réalisés par Magloire et Koffi [32] montrent que l\’efficacité journalière moyenne d’un chauffe-eau thermosiphon avec un échangeur interne est de 50% et la température de l\’eau chaude au sein du ballon peut atteindre de 55 ° C. Karaghouli et al. [33], quant à eux, ont aussi prouvé que la température du ballon de stockage peut atteindre 50 ° C avec une efficacité de 38%.
I.6.2. Chauffe-eau à circulation forcée
Ce type de chauffe-eau solaire s’adapte à toutes les différentes configurations. Dans ce système, la cuve est installée loin des capteurs (figure I.15) ce qui requiert des équipements supplémentaires, une pompe pour transférer la chaleur des capteurs au ballon, et un système de régulation électronique pour contrôler la marche et l’arrêt de la pompe. Ces systèmes sont plus chers que les systèmes thermosiphon et leur performance est néanmoins supérieure [34].
Les traveaux de Hobbi [35] ont prouvé que le chauffe-eau à circulation forcée pourrait fournir 83-97% de la demande d\’eau chaude en été et 30-62% en hiver. Rohit [36] a montré que l\’efficacité du chauffe-eau à circulation forcée est plus grande que celle de chauffe-eau thermosiphon.
Les traveaux de Hobbi [35] ont prouvé que le chauffe-eau à circulation forcée pourrait fournir 83-97% de la demande d\’eau chaude en été et 30-62% en hiver. Rohit [36] a montré que l\’efficacité du chauffe-eau à circulation forcée est plus grande que celle de chauffe-eau thermosiphon.

Figure I.15. Chauffe-eau à circulation forcée

I.7. Les applications du chauffe-eau solaire
Les chauffe-eau solaires sont utilisés pour répondre aux besoins en eau chaude sanitaire et pour le chauffage des locaux.
I.7.1. La production d’eau chaude sanitaire
La production d’eau chaude sanitaire Le chauffe-eau solaire individuel (CESI) est l\’application la plus simple du solaire thermique. Dans ce système (figure I.16), le fluide caloporteur chauffé par les capteurs transmet son énergie calorifique à l’eau sanitaire dans le ballon qui sera stocké et utilisée plus tard. On peut ajouter un système d’appoint complémentaire permet de pallier les insuffisances du rayonnement du soleil comme une résistance électrique ou deuxième échangeur thermique relié à une chaudière traditionnelle au gaz [37].
Le cas des immeubles de logements, les installations solaires adaptées sont les chauffe-eau solaire collectif (CESC), son fonctionnement est similaire à celui d’un chauffe-eau individuel. Cependant, les dimensions, les schémas hydrauliques, et parfois les systèmes de régulation sont différents [38].

Figure I.16. Chauffe-eau solaire individuel
Plusieurs études ont été faites pour étudier la performance de chauffage solaire domestique. Badi [39] démontre que l\’utilisation de chauffage solaire à eau dans toutes les villes d\’Oman peut économiser chaque année une énergie équivalente à l\’énergie annuelle produite par une centrale électrique de 212 MW en réduisant 1.227 millions de tonne d’émissions de co2. Les travaux de Sami [40] ont prouvé que le système de chauffage solaire de l’eau permet d’économisé 46% d\’énergie conventionnelle dans le nord de l’Algérie et 57% dans le sud. Ghorab et al. [41] quant à eux, ont aussi prouvé que le système de chauffage solaire à eau peut couvrir 30,6% de la demande de l’eau chaude sanitaire. Hazami [42] a révélé que l\’utilisation des systèmes de chauffage solaire à eau domestiques est très efficace et rentable en termes d\’économies en Tunisie.

I.7.2. La production de chauffage et d’eau chaude sanitaire
Ce sont des systèmes efficaces, mais plus difficiles à installer qu’un CESI et également plus coûteux. Cette installation solaire fournit simultanément l’eau chaude sanitaire et le chauffage (figure I.17), ont utilisant le même type de capteurs thermiques dans lesquels un fluide caloporteur est chauffé puis transmet la chaleur au système de stockage [43]. Il existe deux genres de systèmes solaires combinés : les systèmes solaires directs qui utilisent l’eau chauffée par les capteurs directement dans la dalle du plancher (plancher solaire direct) et les systèmes l’hydro-accumulation qui utilise l’eau emmagasinée dans la cuve pour alimente le réseau de chauffage chaleur par des radiateurs basse température, ou plancher chauffant.

Figure I.17. Systèmes solaires combinés
Kacan et Ulgen [44], ont révélé que la fraction solaire annuelle du chauffage solaire combiné en Turquie est d’environ de 83% avec une économie d’énergie mensuelle entre 59% et 89%. Les travaux d’Elle auge et al. [45], ont montré que les systèmes solaires combinés au Danemark permettent de couvrir entre 33 % et 50% des besoins de chauffage et d\’eau chaude sanitaire.
Drück et Hahne [24] ont prouvé que l’isolation thermique du ballon de stockage, la capacité d’échangeur de chaleur de la boucle solaire et la taille de chauffage auxiliaire sont des paramètres importantes pour optimiser les performances d’un chauffage solaire combiné.

I.7.3.La production de chauffage des locaux
Le chauffage de locaux à l’aide de capteurs solaires n’est pas encore très développé même si l’évolution des normes d’isolation des bâtiments peut faire de cette cette technologie une technologie plus attractive. Pour chauffer un local par l’énergie solaire thermique des radiateurs conventionnels, ou un plancher chauffant peuvent être utilisés.

I.7.3.1. Plancher solaire
C’est le type de chauffage solaire des locaux (figure I.18) le plus répandu à ce jour. La chaleur du soleil captée par des collecteurs ensuite transmise dans une dalle en maçonnerie (béton) qui emmagasine la chaleur. Le réseau de distribution est un système de canalisations qui répartit la chaleur dans les dalles des différentes pièces selon les besoins. Un système d’appoint supplémentaire est nécessaire pour couvrir la totalité des besoins en chauffage [46], [47]. Ces systèmes sont souvent combinés à des radiateurs dans les pièces telles que la salle de bains.

Figure I.18. Plancher solaire
Menhoudj et al [48] à étudie l’efficacité du système PSD en matière de couverture en besoins de chauffage. Leurs résultats montrent que la couverture solaire s’élève à plus de 67 % et l’utilisation de l’appoint représente presque 27% des besoins en chauffage. Les simulations réalisées par Mokhtari [49] ont montré que l’utilisation de la technique du plancher solaire direct dans un climat Algérien est très prometteuse. Les besoins d’énergie couverts par le solaire sont de 90% environ des besoins totaux du bâtiment. Les travaux de Zhai et al. [50] ont montré que le système de chauffage solaire par plancher pourrait couvrir 56% des besoins en chauffage dans les climats Shanghai (Chine).
I.7.3.2. Radiateurs basse température
Dans ces systèmes (figure I.19) la chaleur produite par les capteurs est stockée dans le ballon de stockage, l’eau de ce dernier alimente le réseau de chauffage qui composé par des radiateurs basse température. Ces radiateurs utilisent de l’eau chauffée à 50°C seulement, au lieu des 70 à 90°C habituels pour un radiateur classique [43]. Le chauffage solaire avec stockage est généralement moins performant que le plancher chauffant. Par contre elle est souvent plus facilement utilisable dans l’habitat existant.

Figure I.19. Chauffage solaire par radiateurs basse température
Henden et al [51], ont étudié les performances des systèmes solaires pour le chauffage.
Deux types de chauffage ont été examinés (radiateur conventionnel et plancher chauffants). En prenant en considération que les collecteurs (associés) aux radiateurs ont un degré d’efficacité largement plus important que celui associe aux planchers chauffants. Les résultats ont démontré que la fraction solaire de deux systèmes n’a pas révélé de différences significatives elle est d’ordre de 1-6%. J.Wallin [52] a relevé que les planchers chauffants offrent un confort thermique supérieur en réduisant la charge du chauffage par rapport aux radiateurs à eau. Alors que certains chercheurs Fielder [53] et Furbo [54] ont montré que l’utilisation du chauffage solaire par radiateur ne soulève pas de problèmes spécifiques concernant le confort des habitants. Les travaux de Marek Brand [55] ont prouvé que le chauffage solaire peuvent être intégrées avec le système de chauffage urbain et chauffer à basse température une maison individuelle construite durant les années 70, en utilisent des radiateurs basse température avec une température d\’alimentation de 50°C.
I.8. L’intégration de systèmes de chauffage solaire dans les habitats
Dans de nombreux pays d’Europe, en Asie et autour de la Méditerranée, on assiste à une forte croissance du marché des installations solaires thermiques pour le chauffage d’eau domestique, contrairement aux systèmes de chauffage de l’espace qui représentent une opportunité croissante dans quelques pays comme l’Autriche, Danemark et Allemagne. L\’intégration de ces systèmes de chauffage dans les nouveaux habitats ne présente pas de difficulté.

L’élément du système solaire tend à les inclure dès le début de la conception des bâtiments. Ces éléments doivent donc être pris en compte comme des composants du bâtiment tel qu’un mur ou une toiture [60]. A ce titre, l\’architecte doit prend en considération la conception de l’habitat (isolation, orientation, les ouvertures et le vitrage), afin de diminuer les besoins du chauffage. Dans ce cas tous les systèmes solaires de chauffage sont envisageables planchers, murs chauffants ou radiateurs.

Dans des habitats existants sans dalle chauffante, l’intégration des systèmes directs comme les plancher chauffants nécessite des travaux importants en rénovation. Ils ne sont intégrables que dans le cas de rénovations lourdes. En effet, Les systèmes à hydro-accumulation restent la seul solution, ils sont relativement simples à installés , si l’on dispose des radiateurs basse température.

Par contre, si l’habitat est équipé de radiateurs conventionnels à haute température . l\’isolation doit être renforcée afin de diminuer le besoin de chauffage. Dans ce cas, Il sera envisagé de diminuer la température des radiateurs et optimiser le chauffage solaire. Ces systèmes solaires de chauffage se composent d’éléments classiques d’une installation de chauffage central.

En effet, l’intégration de ces systèmes consiste à remplacer la chaudière d’un chauffage classique à fluide par une cuve de stockage chauffé par un ensemble de capteurs solaires et les radiateurs classiques existants par des radiateurs surdimensionnés (basse température). Le problème de l\’intégration du système solaire dépend principalement de l\’intégration de capteurs dans le bâtiment, car ce composant indique aux observateurs que le l’habitat est solarisé.

L’intégration doit être étudiée précisément (orientation et inclinaison), pour d’un coté assurer une efficacité énergétique intéressante des équipements et d’autre coté pour obtenir une qualité esthétique satisfaisante tout en respectant les principes d\’urbanisme.