L'un des plus grands avantages de l'énergie solaire réside dans le fait que les bâtiments peuvent être conçus dès l'origine pour maximiser la quantité d'énergie captée grâce au soleil. En matière de développement urbain, l'architecture solaire permet même à des communautés entières de renouer avec leurs ressources locales.
Le design solaire passif
La forme la plus simple d'architecture solaire est le design passif. La plupart de ces systèmes nécessitent très peu d'entretien et font appel à un minimum de dispositifs mécaniques. Les principes fondamentaux du design solaire passif reposent sur une bonne compréhension des niveaux d'exposition solaire tout au long de l'année, ainsi que sur une connaissance de base des mouvements naturels de l'énergie, comme la conduction et la convection.
Sustainable Sources, un site d'information spécialisé dans la construction écologique, souligne que le design solaire passif a « démontré sa capacité à produire des bâtiments offrant de faibles coûts énergétiques, une maintenance réduite et un confort supérieur ».
Les systèmes photovoltaïques intégrés au bâti (BIPV)
Les panneaux photovoltaïques agissent comme des capteurs solaires et transforment l'énergie thermique brute en électricité. L'époque des panneaux solaires volumineux fixés sur les toits des habitations touche à sa fin. La dernière génération de panneaux solaires porte le nom de systèmes photovoltaïques intégrés au bâti, ou BIPV (Building Integrated Photovoltaics).
Cette approche de l'architecture solaire fait des panneaux solaires un élément à part entière de l'esthétique du bâtiment. L'énergie solaire peut désormais être produite depuis un store banne ou même les bardeaux du toit. Le Whole Building Design Guide reconnaît que les BIPV permettent de réaliser des économies de matériaux et de coûts électriques, tout en apportant une valeur architecturale et un attrait supplémentaires au bâtiment.
Le gain direct
En raison directe de l'inclinaison de la Terre, le côté sud d'un bâtiment situé dans l'hémisphère nord reçoit toujours le plus de lumière solaire. Par conséquent, les baies vitrées orientées au sud constituent la forme la plus simple de chauffage solaire.
Dans les systèmes à gain direct, l'énergie thermique du soleil est captée par les murs et les planchers mêmes du bâtiment. Des matériaux comme le béton ou des substances comme l'eau sont d'excellents accumulateurs d'énergie thermique. Pendant les heures chaudes de la journée, ces matériaux emmagasinent de l'énergie thermique par conduction ; puis, lorsque l'air se refroidit la nuit, cette énergie est restituée dans l'espace de vie afin de rétablir naturellement un équilibre thermique.
Selon Sustainable Sources, si la moitié aux deux tiers de la surface intérieure totale d'un bâtiment est constituée de matériaux de stockage thermique, le système à gain direct peut exploiter entre 60 et 75 % de l'énergie du soleil.
Le gain indirect
Un système à gain indirect utilise la convection et l'effet de serre pour chauffer et redistribuer l'énergie solaire. Au lieu de laisser la lumière du soleil atteindre directement les surfaces intérieures, l'énergie thermique est interceptée juste au niveau de la baie vitrée orientée au sud.
Un mur d'eau capte alors les rayons solaires, et le processus de convection diffuse l'énergie thermique vers les murs. D'après Sustainable Sources, la température de surface de ces murs d'eau peut facilement dépasser 38 °C (100 °F).
Histoire de l'architecture solaire
Les constructeurs intègrent l'énergie solaire dans leurs créations architecturales depuis des milliers d'années. Les cités grecques antiques, comme Priène, étaient organisées selon un plan orienté vers le sud et exploitaient le chauffage et le refroidissement solaires passifs. Le California Solar Center évoque des témoignages archéologiques du Ve siècle av. J.-C., issus des écrits d'Aristote et de Socrate, qui attestent de la connaissance et du respect qu'avaient les Grecs anciens pour l'architecture solaire.
Les Romains ont perfectionné le modèle grec en recouvrant les fenêtres orientées au sud de panneaux de verre. Vitruve, célèbre écrivain et architecte romain du Ier siècle av. J.-C., a quant à lui élaboré un véritable code de la construction préconisant notamment l'orientation des pièces d'hiver vers le soleil couchant du sud-ouest.
Source : https://jardin.98905.com/building-remodeling/architecture/1007032493.html