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Une technique durable réinventée : le mur Trombe
Ecole de Chancy - © Fcom/Charpente Concept Fcom

Une technique durable réinventée : le mur Trombe

Stéphane Miget |  le 14/01/2014  |  murtrombeArchitectureEnvironnementEuropeAlpes-Maritimes

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Chauffer l’air avec le soleil puis le diffuser dans le bâtiment, tel est le principe du mur Trombe. Un procédé technique en phase avec l’architecture bioclimatique, revisité aujourd’hui pour optimiser son efficacité.

Conçu par le professeur Félix Trombe et l’architecte Jacques Michel au siècle dernier, le mur Trombe revient sur le devant de la scène pour des applications en architecture bioclimatique.

Son principe est des plus simple : un vitrage extérieur placé devant un mur en béton, pour provoquer un effet de serre. Entre les deux, la lame d’air est réchauffée. Des ouvertures sont pratiquées dans les parties basses et hautes du mur de manière à créer une circulation d’air par thermosiphon entre la lame d’air et les locaux à chauffer. L’air chauffé dans la lame d’air pénètre ainsi par les ouvertures supérieures dans les locaux. En chauffant la pièce, il se refroidit au contact de l’air du local et, une fois rafraîchi, revient par les ouvertures inférieures dans la lame d’air pour se réchauffer à nouveau.

Les deux tiers environ de l'énergie sont restitués en transmission directe. Le tiers restant est, lui, restitué en déphasé grâce à l’inertie du mur. En l'absence de rayonnement solaire, le flux convectif s'inverse, ce qui peut provoquer un refroidissement accéléré de la pièce. Pour éviter cela, des clapets à fermeture manuelle ou automatique sont disposés au niveau des ouvertures. Il existe une variante appelée “mur capteur” : de conception plus simple car il n’y a pas de système de ventilation entre le vitrage et le mur. Avec ce principe, l’énergie solaire est transmise par conduction à travers le mur, puis par rayonnement à l'air de la pièce.

Mur absorbant

 

Aujourd’hui, des industriels s’inspirent et revisitent cette technologie. Par exemple, la nouvelle école de Chancy, en Suisse, a été équipée d’une façade solaire (Lucido® de Charpente-Concept), qui se compose d’un vitrage, d’un élément absorbant en bois et d’un mur isolant. La façade utilise l’énergie solaire collectée par le système pour la stocker dans le mur « comme force isolante naturelle », expliquent ses concepteurs.


Mur absorbant
Mur absorbant - © © Charpente-concept

En hiver, cette enveloppe fonctionne selon le même principe qu’une serre. Les rayons du soleil passent à travers le verre et pénètrent dans la structure lamellaire. La chaleur est d’abord absorbée par le bois, puis le mur se réchauffe lentement. Après quatre à douze heures, la chaleur a traversé l’épaisseur du mur et parvient dans la soirée à l’intérieur du bâtiment. Le système agit donc la nuit comme une enveloppe chauffante et isolante. En été, lorsque le soleil est haut, les rayons arrivent sur la façade avec un angle élevé. La majeure partie est réfléchie par le verre solaire. L’énergie restante parvient jusqu’aux chants des lamelles et réchauffe l’air contenu entre le verre et l’absorbeur. L’air ainsi réchauffé est transporté par convection thermique vers l’extérieur.

Capteur à air solaire

 

Autre exemple avec un prototype présenté à l’occasion de Batimat 2013. Baptisé Soléhom®, il a été développé par deux entreprises françaises, Ventilairsec et Elva avec le soutien de l’Institut national de l’énergie solaire (INES) et de la BPI.

Ce procédé combine quatre éléments qui vont permettre de produire de l’énergie solaire, de la stocker et de la distribuer dans l’habitat de façon homogène grâce à une ventilation mécanique par insufflation (VMI®) et une régulation.

Principe du procédé Soléhom.
Principe du procédé Soléhom. - © © Soléhom

Ici, le capteur à air solaire, déclinaison du mur Trombe, comprend une surface vitrée verticale d’une dizaine de mètres carrés, intégrée ou ajoutée à la façade, qui capte et emprisonne le rayonnement solaire tout en participant à l’isolation du bâtiment. L’aire de stockage est installée directement dans le capteur ou dans les combles du bâtiment. Cette option permet d’augmenter considérablement les effets du mur Trombe.

Ainsi en période de chauffe, les calories du capteur sont diffusées dans le bâtiment pendant la journée, mais aussi pendant plusieurs heures après la tombée de la nuit. La VMI®, après filtrage des pollutions extérieures de l’air neuf (particules fines, pollens, etc.), distribue de manière homogène l’air chaud ou rafraîchi dans les différents espaces et pièces du bâtiment. Le système de régulation complète l’installation. Il détermine le besoin en chauffage ou rafraîchissement, et choisit d’activer les fonctions nécessaires pour répondre à l’un ou l’autre, permettant ainsi une gestion autonome des différentes fonctions.

Des simulations ont été réalisées avec l’Ines, sur une surface de 16 m2 de capteurs. Ces dernières ont révélé des rendements intéressants quelle que soit la région : 36 à 80 % de couverture des besoins de chauffage selon le niveau d’isolation et d’étanchéité à l’air de l’habitat à Nice, 22 à 48 % dans la région nantaise et 16 à 34 % en Alsace.

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