Solariums en climat froid - partie II

Qui ne rêve pas d’une maison lumineuse laissant entrer les doux et chauds rayons de soleil par une froide journée d’hiver? Le solarium semble être la solution parfaite: lumineux, chauffé par le soleil, permettant la culture en toute saison en plus d’apporter une extension de l’aire habitable. Mais cette solution, contrairement aux agrandissements ou aux vérandas avec moustiquaires, n'est malheureusement pas adaptée au climat froid du Québec. Le premier volet de cette série de deux articles présentait les impressions de trois utilisateurs et propriétaires de solariums. Le deuxième volet présente la vision de la science du bâtiment.

Solarium ou serre?

Depuis un peu plus d’une vingtaine d’années, les solariums gagnent en popularité et en ont séduits plus d’un. D’ailleurs, plusieurs fabricants font l'étalage de solariums à des prix très compétitifs. Tout d'abord, il est important de faire la différence entre le solarium et la serre. Le solarium est un espace de vie vitré permettant un grand ensoleillement. Il n’est pas une serre, mais il peut être utilisé comme tel. Le toit peut être vitré ou non.

Il existe deux grandes catégories de solariums :

1. Le solarium à aire ouverte sur la maison,
2. Le solarium attenant à la maison et fermé par un mur, on y accède par une porte.

On peut distinguer deux grandes catégories de serres :

1. La serre attenante à la maison et fermée par un mur, on y accède par une porte. Cette serre peut aussi faire office de solarium,
2. La serre détachée de la maison et destinée principalement à la culture.

Divers matériaux entrent dans la construction d'un solarium. La structure se compose majoritairement de bois ou d’aluminium. Il va sans dire que le choix des matériaux et la superficie font grandement varier le prix et la durabilité du solarium. Dans le présent article, nous nous intéressons aux solariums. La serre fera l'objet d'un article à venir.

Solarium : les attentes versus la réalité 

Le concept du solarium est tout simplement génial : recevoir les rayons du soleil et la chaleur le jour en plus de diminuer la consommation de chauffage en hiver. Son efficacité a été démontrée à maintes reprises dans les climats modérés, comme en Europe ou encore aux États-Unis. Par contre, c’est une toute autre histoire au Québec!

Premièrement, le solarium doit être exposé au sud. Cela parait évident pour atteindre l’objectif de lumière et de chaleur, mais ce n’est malheureusement pas toujours le cas. Voyons plutôt ce qui se passe à chaque saison dans un climat nordique, comme dans la belle province.

Le solarium en hiver

Le jour : même en hiver, par temps ensoleillé le solarium orienté au sud chauffe beaucoup. Il peut même y avoir une surchauffe! En hiver, le soleil est plus bas. Comme les arbres ont perdus leurs feuilles, les rayons du soleil entrent directement dans le solarium. Même les solariums avec un toit non vitré peuvent sentir l’effet de la surchauffe. Par temps couvert, la température peut malheureusement chuter vraiment bas. Selon la configuration du solarium, il peut être difficile de conserver une température agréable sans un apport de chauffage.

La nuit : en fonction de la masse thermique du solarium (matériaux pouvant stocker la chaleur), la chaleur emmagasinée pendant une journée ensoleillée sera restituée à l’air en début de soirée. À ce moment-là, la température du solarium chutera, à moins d'y avoir installé un système de chauffage.

Au Québec la température peut descendre très bas. La structure du solarium n’est pas isolée et elle comporte de multiples ponts thermiques. Pour ces raisons, le solarium va beaucoup se refroidir. Ceci causera de la condensation sur la surface intérieure du solarium et de l'eau qui s'écoule. En résumé, la chaleur accumulée le jour sera perdue la nuit et le bilan énergétique sera souvent négatif (davantage de pertes que de gains). 

L’expérience de l’expert : le solarium et les courants d'air

L’ingénieur expert en efficacité énergétique chez Écohabitation Denis Boyer habitait une maison équipée d’un solarium. Il est donc un témoin des bénéfices et inconvénients d'avoir une solarium dans sa maison. 

Le solarium 4 saisons à aire ouverte donnant sur le salon et la cuisine était constitué d’une structure en aluminium avec une fenestration (murs et toit) en double vitrage. En hiver, la structure d’aluminium pouvait devenir très froide et parfois du givre apparaissait sur les vitres.

Comme nous a dit Denis Boyer : « J’avais un sofa adossé à la parois vitrée au milieu du solarium. L’hiver j’avais souvent l’impression d’avoir laissé une fenêtre ouverte». Il attribue cette impression au phénomène de convection naturelle. L’air chaud au centre de la pièce montait jusqu’au plafond, se contractait en refroidissant et glissait naturellement le long de la surface vitrée et froide du solarium. Ce phénomène créait un courant d'air considérable et accentuait la sensation d’inconfort. Il se rappelle notamment que ses factures d’électricité étaient salées en hiver.

Le solarium au printemps et à l'automne

Attention à la surchauffe par temps ensoleillé! Des arbres adéquatement placés près d'un solarium plein sud ne peuvent pas protéger du soleil au printemps car leurs feuilles n’ont pas encore poussées, ni à l'automne car leurs feuilles tombent. Ainsi, tout le passage est laissé aux rayons du soleil.

Le solarium en été

En saison estivale, il fait chaud le jour et la nuit. L’utilisation du solarium comme aire de vie devient moins agréable à moins d’avoir recours à la climatisation.

L'idée que le solarium va chauffer l’intérieur du bâtiment et aider à réduire la consommation énergétique ne semble donc pas se concrétiser, du moins pas à Montréal et à plus forte raison dans l’ensemble du Québec. En effet, puisque Montréal se situe à l’extrême sud de la province, des pertes énergétiques encore plus importantes sont à prévoir au nord de la province.

L’expérience de l’expert : un solarium nécessite un entretien constant

Des arbres bien placés améliorent le confort dans le solarium en été, en apportant de l’ombre et en diminuant la surchauffe solaire. Par contre, l’expérience de Denis Boyer en automne fut exigeante : les feuilles tombaient sur le toit vitré et en plus de bloquer la lumière, elles finissaient par pourrir à cause des pluies occasionnelles. Il fallait donc monter sur le toit de temps en temps pour le nettoyer. En hiver, il était aussi important d’élaguer les branches qui pouvaient tomber sur le solarium sous le poids de la neige ou du verglas. Denis Boyer a dit : « On oublie souvent qu’un solarium nécessite un entretien constant ».

Nos recommandations : le gain direct

Pour bénéficier au maximum et efficacement d’un espace ensoleillé, Écohabitation recommande :

• Que l’espace fasse partie intégrante de l’enveloppe thermique du bâtiment,
• D’opter pour un double ou idéalement un triple vitrage pour limiter les pertes de chaleur,
• D’optimiser les apports solaires dans les masses thermiques, il faut que les rayons atteignent la surface la plus grande possible,
• Orienter l’espace vitré au sud si possible.

On peut aussi appliquer les dix commandements de la Maison solaire passive, qui permet un captage direct du soleil, à l’inverse d’un solarium qui lui est un capteur indirect.

L’expérience de l’expert : quel confort thermique et quelle efficacité énergétique pour les solariums ?

Denis Boyer nous a dit : « Les grandes différences de température entre l’hiver et l’été rendaient la vie dure aux joints d’étanchéité entre la structure d’aluminium et le vitrage. Ça coulait à quelques endroits et il fallait réparer rapidement pour éviter des dommages au sol ». Malgré tous les inconvénients : un certain inconfort thermique, les factures d’électricité, l’infiltration d’eau et l’entretien fréquent, le solarium demeurait fort apprécié du propriétaire grâce à l’ambiance extraordinaire qui y régnait. Si vous êtes tout de même tentés par l’installation d’un solarium, voici les recommandations de Denis : opter pour un vitrage triple afin de limiter au maximum la convection et le bilan négatif de radiation, s’assurer de la qualité des joints d’étanchéité, installer une thermopompe pour diminuer les coûts de chauffage l’hiver tout en assurant un confort l’été et utiliser une couleur pâle pour la structure extérieure. 

Pour conclure, il fait soit trop froid ou trop chaud dans les solariums installés au Québec et ce une grande partie de l’année. Mieux vaut éviter de joindre un solarium ou une serre à l’enveloppe thermique du bâtiment. Si c'est de l'espace supplémentaire et de la lumière que vous cherchez, mieux vaut opter pour une extension de bâtiment en bonne et due forme. Si cultiver des plantes vous intéresse, une serre détachée du bâtiment est à privilégier. À ce sujet, nous vous offrons nos conseils dans cet article sur les serres en climat froid.