Mur Trombe : tout comprendre sur ce système solaire passif

Le secteur des Bâtiments et Travaux Publics fait partie des plus importants émetteurs de gaz à effet de serre avec 23 % des émissions françaises et 21 % des émissions mondiales. Dans le contexte du réchauffement climatique, le mur Trombe est un système solaire passif qui se positionne parmi les systèmes de chauffage et de ventilation les plus respectueux de l’environnement. Dans le cadre de la construction de logements ou bâtiments à Énergie Positive (BEPOS) par les ménages ou les architectes, le mur Trombe est de plus en plus prisé. Aujourd'hui, Vattenfall vous explique tout ce qu’il faut savoir sur le mur Trombe.

Qu'est ce qu’un mur Trombe ?

Point d’histoire : à la fin du XIXème siècle, à partir des années 50, le professeur Félix Trombe travaille et teste officiellement le mur Trombe qui — déjà été initié à la fin du 19ème siècle aux États-Unis et lui donne enfin son nom.

Le mur Trombe est un système de chauffage solaire passif (indirect) qui utilise l'énergie du soleil ou le principe de l’effet de serre pour produire de la chaleur sans recours aux systèmes de chauffage traditionnels qui sont plus énergivores.

Comme son nom l’indique, le mur Trombe est un mur conçu pour recevoir les radiations solaires et les accumuler son système avant de les restituer lentement à l'intérieur du bâtiment concerné par l’installation.

Le fonctionnement du mur Trombe selon les saisons

Le mur Trombe ne perd pas son utilité au fil des saisons, bien au contraire. Vattenfall vous explique son fonctionnement en été et en hiver.

Comment fonctionne le mur Trombe en été ?

En période estivale, le mur Trombe garde une utilité avec son fonctionnement inversé voué à limiter la surchauffe des espaces intérieurs. Durant la journée, un système d’occultation est activé sur la surface vitrée afin de réduire l’absorption du rayonnement solaire par le mur massif situé derrière. Parallèlement, les bouches d’aération situées sur la vitre sont ouvertes, cela ventile l’espace intermédiaire entre le vitrage et le mur.

L’air chaud ainsi accumulé est ensuite expulsé à l’extérieur. Cela empêche le mur de trop se réchauffer et contribue à maintenir une température intérieure agréable.

La nuit, lorsque l’air extérieur devient plus frais, les bouches situées dans le mur lui-même sont ouvertes. L’air chaud de la pièce s’échappe alors par les ouvertures supérieures, traverse l’interstice où il se refroidit, puis redescend et réintègre l’espace intérieur par les ouvertures inférieures. Ce phénomène crée une circulation naturelle qui rafraîchit progressivement l’intérieur, en utilisant la fraîcheur nocturne sans recourir à un système de climatisation actif.

Comment fonctionne le mur Trombe en hiver ?

En période hivernale, le mur Trombe joue pleinement son rôle de capteur et de diffuseur de chaleur. Pendant la journée, les rayons du soleil traversent la surface vitrée et viennent chauffer le mur accumulateur placé juste derrière. Ce mur, conçu en matériaux à forte inertie thermique (comme le béton ou la pierre), emmagasine la chaleur. Dans le même temps, l’air contenu entre la vitre et le mur se réchauffe également.

Lorsque les ouvertures situées en haut et en bas du mur sont déverrouillées, un mouvement d’air naturel s’enclenche et l’air chaud monte et pénètre dans la pièce par la bouche supérieure, tandis que l’air plus frais de l’intérieur est aspiré par l’ouverture inférieure. En circulant ainsi dans l’interstice, l’air se réchauffe avant d’être redistribué dans l’espace intérieur.

À la tombée de la nuit, les ouvertures sont refermées pour éviter toute déperdition thermique. Le mur, chargé de chaleur durant la journée, continue alors à restituer progressivement cette énergie vers l’intérieur par conduction afin de maintenir un confort thermique, même pendant les heures les plus froides.

Comment optimiser l’utilisation d’un mur Trombe

Ci- dessous, les conditions à respecter pour optimiser l’installation et le fonctionnement du mur Trombe.

• Opter pour une orientation plein sud (surtout dans l’hémisphère nord) afin de maximiser la captation du rayonnement solaire en hiver.

• Prendre soin de l’inclinaison ou verticalité : un vitrage vertical est généralement le plus efficace pour les murs Trombe dans les zones tempérées.

• Utiliser un vitrage performant. Par exemple, du verre simple ou double avec un traitement anti-reflet favorise l’effet de serre et limite à la fois les pertes de chaleur.

• Peindre le mur accumulateur avec une couleur sombre. Les couleurs foncées comme le noir améliorent l’absorption de la chaleur solaire.

• Choisir des matériaux à forte inertie thermique comme le béton, la pierre ou la brique pleine pour bien stocker la chaleur ou garder la fraîcheur.

• Penser aux ouvertures hautes et basses dans le mur pour permettre la circulation de l’air chaud (thermocirculation) en hiver et ventiler en été.

• Prendre un système d’ouverture/fermeture des bouches automatisé ou manuel pour adapter le fonctionnement du mur aux conditions saisonnières (ouvrir en hiver le jour, fermée la nuit et l’inverse en été).

• Prévoir un système d’occultation ou un auvent pour éviter la surchauffe en été.

• Isoler thermiquement l’arrière du mur. Une bonne isolation du mur côté intérieur réduit les pertes et améliore l’efficacité du stockage thermique.

• Entretenir régulièrement le vitrage et les bouches d’aération pour assurer une bonne transmission solaire et un flux d’air efficace.

Les avantages du mur Trombe

Tout d’abord, le mur Trombe fonctionne sans électricité ni carburant, il utilise uniquement l’énergie solaire, ce qui en fait un système écologique. Dans le même registre, il réduit les besoins en énergie et diminue ainsi les émissions de CO₂ sur le long terme.

De plus, même si son installation peut s'avérer coûteuse, le mur trombe est économique puisqu’il permet de réduire les besoins en chauffage (et en climatisation en été). L’installation parfois onéreuse peut se compenser par le fait que son installation est éligible aux aides de l'État.

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Le mur Trombe participe également à améliorer le confort thermique dans l’habitat. Il régule naturellement la température intérieure, en stockant la chaleur en hiver et en facilitant le rafraîchissement en été, sans recours à un système actif.

Il s’inscrit parfaitement dans une démarche de construction durable, notamment pour les bâtiments à énergie positive (BEPOS), puisqu’il contribue à optimiser la performance énergétique globale du bâtiment. En réduisant les besoins en énergie, il permet d'atteindre plus facilement les exigences de ces nouvelles normes.

Autre avantage non négligeable : sa durabilité. Le mur Trombe est un système simple, avec très peu de composants mécaniques ou électroniques. Cela en fait une solution fiable, avec un risque de panne très limité et une durée de vie plus longue.

Enfin, il est aussi totalement silencieux. C’est un avantage qui ne se retrouve pas forcément dans les systèmes de chauffage ou de ventilation classiques qui sont souvent bruyants.

Les inconvénients du mur Trombe

Même si le mur Trombe est très avantageux, il y a quand même certaines de ses caractéristiques qui peuvent être considérées comme des limites.

D'abord, son efficacité peut varier selon le climat. Il peut être moins performant dans les régions peu ensoleillées ou très nuageuses. De plus, le bâtiment sur lequel le mur Trombe est installé nécessite une position spécifique avec un mur situé face au sud. En cas d’orientation négligée, le rendement du mur Trombe peut diminuer.

Il doit aussi être pensé avec la conception du bâtiment. Si les travaux d’installation du système sont réalisés après la construction, alors des défauts esthétiques peuvent être perçus en façade. Il faut aussi noter que la surchauffe est possible en été. Sans système d’occultation ou de régulation, le mur — s’il ne respecte pas les conditions citées plus haut — peut provoquer des excès de chaleur.

Ensuite, comme expliqué précédemment, le mur Trombe est économique sur le long terme mais son investissement de départ peut être plus élevé qu’un mur standard. Enfin, il nécessite une gestion saisonnière qui comprend l’ouverture et la fermeture des bouches d’aération selon les saisons, sauf en cas d’automatisation.

Ce qu’il faut retenir sur le mur trombe

• Le mur Trombe est un système solaire passif de chauffage et de régulation thermique, qui fonctionne sans électricité ni carburant.

• Il utilise l’énergie solaire pour chauffer l’intérieur d’un bâtiment en hiver et aide à limiter la surchauffe en été.

• Il s’appuie sur des principes simples comme l’inertie thermique, l’orientation, l’isolation et la circulation naturelle de l’air.

• Son installation demande certaines conditions : orientation plein sud, choix de matériaux adaptés, vitrage performant et système de régulation.

• Il présente de nombreux avantages : autonomie, silence, durabilité, économies d’énergie, confort thermique, faible impact environnemental.

• Ses inconvénients incluent un coût d’installation initial plus élevé, une efficacité dépendante du climat et une gestion saisonnière à anticiper.

Bien conçu et bien intégré, le mur Trombe s’inscrit parfaitement dans les projets de construction ou de rénovation durables.