Qu’est-ce qui reproduit le rayonnement thermique du soleil

Chercher ce qui reproduit le rayonnement thermique du soleil mène à deux univers très différents. D’un côté, les laboratoires, où des simulateurs recréent un spectre solaire normalisé pour qualifier des panneaux photovoltaïques, des matériaux ou des pièces automobiles. De l’autre, l’habitat, où l’objectif est de retrouver en hiver la sensation d’une terrasse ensoleillée, sans surchauffer l’air.

Cet article compare les technologies existantes, leurs usages et leurs limites, puis explique comment nous transposons ce principe au chauffage des logements. Vous saurez quoi choisir selon votre objectif réel, tester, mesurer ou chauffer.

Qu’est-ce qui reproduit le rayonnement thermique du soleil

Temps de lecture : ~8 min

1. Ce que l’on appelle rayonnement thermique solaire
2. Qu’est-ce qui reproduit le rayonnement thermique du soleil en laboratoire
3. Simulateur solaire ou lampe infrarouge, la vraie différence
4. Comment choisir un équipement de simulation du rayonnement solaire
5. Acheter un équipement ou confier la campagne à un laboratoire
6. Du banc d’essai au logement, faire entrer la nature à l’intérieur
7. Ce qu’il faut retenir avant de choisir
8. FAQ

Ce que l’on appelle rayonnement thermique solaire

Spectre solaire et notion de charge thermique

Le soleil émet sur une large plage de longueurs d’onde, de l’ultraviolet au visible jusqu’à l’infrarouge. C’est cette dernière part du spectre solaire qui explique l’essentiel de la chaleur ressentie sur la peau ou de l’échauffement d’une façade. Le rayonnement n’a pas besoin d’air pour se propager, il chauffe les corps qu’il rencontre, et ces corps réémettent ensuite une partie de l’énergie selon leur émissivité et leur température de surface. En photovoltaïque, la référence utilisée pour les essais est le spectre AM1.5G, avec une irradiance de 1 000 W/m2 et une température de cellule de 25 °C.

Cette distinction est essentielle avant tout achat. Reproduire le spectre solaire complet, ultraviolet, visible et infrarouge, ne répond pas au même besoin que reproduire la charge thermique, c’est à dire le flux radiatif responsable de l’élévation de température. Un banc d’essai solaire orienté vieillissement accéléré ne se dimensionne pas comme une source infrarouge solaire destinée à mesurer un gradient de température dans une pièce plastique.

Qu’est-ce qui reproduit le rayonnement thermique du soleil en laboratoire

Un simulateur de rayonnement solaire est une source lumineuse artificielle conçue pour approcher l’éclairement spectral du soleil dans des conditions contrôlées et répétables. Sa qualité s’évalue sur trois axes repris par la norme IEC 60904-9, la conformité spectrale, l’uniformité du faisceau et la stabilité temporelle, d’où les classifications de type AAA, ABA ou ABB.

Exemples de simulateurs solaires

Le SUNLAB de l’Université d’Ottawa illustre bien la catégorie recherche, avec un simulateur Oriel Sol3A à faisceau collimaté capable de produire jusqu’à 1,2 fois l’intensité solaire sur une zone uniforme de 30 x 30 cm2. La gamme LS1000 de Solar Light est présentée comme une source lumineuse à spectre solaire complet, avec des spectres de référence Air Mass 0 et Air Mass 1.5.

À l’autre extrémité, les installations haute intensité produisent un flux solaire artificiel concentré. Le centre Synlight du DLR mobilise 149 projecteurs équipés de lampes de cinéma et peut atteindre, faisceaux concentrés, jusqu’à 10 000 fois l’intensité du rayonnement solaire reçu à la surface de la Terre. Ce type de simulateur solaire haute intensité sert au solaire thermodynamique, aux récepteurs, à la production d’hydrogène et de carburants solaires, ainsi qu’aux essais de matériaux réfractaires soumis à de très fortes charges thermiques.

Technologie	Ce qui est reproduit	Usage principal	Point d’attention
Lampe au xénon	Large plage spectrale proche de la lumière solaire	Essais photovoltaïques, vieillissement, qualification	Maintenance de la lampe et dérive dans le temps
Matrice de LED	Spectre ajustable bande par bande	Recherche, cellules tandem, essais spectraux ciblés	Couverture ultraviolette parfois limitée
Halogénures métalliques	Spectre proche du soleil avec forte puissance radiative	Bancs d’essai composants et systèmes	Contrôler l’homogénéité du rayonnement total et infrarouge
Source infrarouge à quartz	Composante thermique du rayonnement solaire	Échauffement, essais thermiques, revêtements	Ne reproduit ni l’ultraviolet ni les effets photochimiques
Simulateur haute intensité	Flux solaire concentré, plusieurs centaines à milliers de soleils	Solaire thermodynamique, thermochimie, aérospatial	Sécurité, blindage et infrastructure lourde

Simulateur solaire ou lampe infrarouge, la vraie différence

Un simulateur solaire cherche à restituer le spectre et l’irradiance du soleil, ce qui conditionne la validité d’une mesure de rendement photovoltaïque ou d’un essai de vieillissement accéléré. Une lampe qui reproduit la chaleur du soleil, elle, vise avant tout l’effet thermique.

Les sources infrarouges à quartz sont employées pour simuler la composante infrarouge responsable de l’échauffement des surfaces exposées, et certains kits commerciaux couvrent une plage comprise entre 700 et 2 400 nm. Le choix se fait donc par l’objectif de mesure, pas par la puissance affichée.

Un simulateur solaire pour essais thermiques complet reproduit ultraviolet, visible et infrarouge ainsi que la charge thermique appliquée à un produit fini, ce qu’une source infrarouge seule ne permet pas.

Comment choisir un équipement de simulation du rayonnement solaire

Avant de comparer des marques, il est plus efficace de cadrer les paramètres d’essai. Voici les critères qui déterminent réellement la pertinence d’un simulateur solaire thermique ou photovoltaïque.

Critères de choix d’un simulateur solaire

• Plage spectrale visée, infrarouge seul, visible et infrarouge, ou spectre solaire complet normalisé.
• Irradiance nécessaire, un soleil pour un essai photovoltaïque standard, plusieurs centaines pour le photovoltaïque à concentration.
• Uniformité du faisceau et stabilité temporelle sur toute la durée de l’exposition.
• Surface utile d’exposition, adaptée à une cellule, un module, une pièce automobile ou un récepteur.
• Faisceau collimaté pour approcher un rayonnement direct, ou éclairage diffus pour une exposition globale.
• Instrumentation associée, radiomètre, mesure de température de surface, étalonnage métrologique et traçabilité des données.

Bon à savoir

Un simulateur ne garantit jamais la même température qu’un ensoleillement naturel. La température atteinte dépend de l’absorption du matériau, de son émissivité, de la convection et du refroidissement mis en place.

Acheter un équipement ou confier la campagne à un laboratoire

Les usages professionnels se répartissent entre le contrôle qualité en production et la recherche ou l’étalonnage. Un fabricant de modules qui mesure plusieurs dizaines de références par jour a intérêt à internaliser un simulateur solaire photovoltaïque.

Une entreprise qui réalise deux campagnes par an sur des pièces volumineuses gagne souvent à passer par une prestation externe, qui absorbe l’investissement initial, la maintenance, la formation des opérateurs et les contraintes d’étalonnage. Des laboratoires proposent des essais sous simulateur reproduisant ultraviolet, visible et infrarouge ainsi que la charge thermique appliquée au produit fini, avec rapport d’essai à la clé.

Pour une validation réglementaire, la question centrale reste la documentation du protocole et la traçabilité des mesures, pas la marque de l’équipement de simulation du rayonnement solaire.

Du banc d’essai au logement, faire entrer la nature à l’intérieur

Les laboratoires cherchent à reproduire le soleil pour éprouver des matériaux. Dans l’habitat, l’enjeu est inverse, il s’agit de retrouver le confort d’un rayonnement naturel sans reproduire son intensité. C’est le principe de nos panneaux à infrarouges lointains, conçus et fabriqués en Bretagne.

Ils émettent dans une plage de 4 à 18 µm, la bande dans laquelle le corps humain et les matériaux de construction absorbent le mieux le rayonnement, ce qui produit une chaleur douce et enveloppante, proche de celle ressentie au soleil, sans assécher ni brasser l’air. La technologie repose sur une peinture semi conductrice minérale à base d’eau, sans composés organiques volatils au delà de 0,1 g/l, recyclable à 95 %.

La différence de dimensionnement parle d’elle même. Là où un convecteur classique se dimensionne autour de 80 à 120 W/m2, nos panneaux se dimensionnent à environ 35 W/m2, soit environ 300 W pour une pièce de 10 m2. Sur le principe de la charge thermique, c’est à dire la restitution directe de l’énergie aux parois et aux corps plutôt qu’à l’air, ce mode de chauffe permet d’économiser de 30 à 40 % d’électricité par rapport à une installation de chauffage électrique conventionnelle à confort équivalent.

Vous pouvez vérifier ce calcul sur votre propre surface avec nos outils de calcul de puissance par surface et de consommation.

Ce positionnement s’appuie sur des éléments vérifiables. Notre technologie fait l’objet du brevet français FR3118388 déposé auprès de l’INPI, le coefficient d’aptitude et de régulation a été approuvé par le CSTB, et les panneaux fonctionnent en très basse tension, en classe III, conformément aux directives européennes basse tension et compatibilité électromagnétique. Ils se pilotent en domotique et s’associent naturellement à une production photovoltaïque en autoconsommation, ce qui referme la boucle entre le rayonnement solaire capté à l’extérieur et la chaleur restituée à l’intérieur. Le fonctionnement complet est décrit sur notre page dédiée au principe de fonctionnement.

À retenir

Les infrarouges lointains, de 4 à 18 µm, ne doivent pas être confondus avec les infrarouges courts des lampes de chantier ou des sources à quartz de laboratoire, dont la longueur d’onde et l’usage sont très différents.

Ce qu’il faut retenir avant de choisir

Si votre besoin est de qualifier un matériau, un vitrage ou un module solaire, orientez vous vers un simulateur de rayonnement solaire dont la classification, l’uniformité et l’étalonnage sont documentés, ou vers un laboratoire disposant d’un protocole établi.

Si votre besoin est de chauffer un logement, un bureau ou un bâtiment public avec une chaleur radiante proche de celle du soleil, la logique change, on ne cherche plus la performance spectrale mais le confort, la sobriété électrique et la sécurité d’usage. Décrivez nous votre surface, votre isolation et votre objectif de confort depuis notre page contact, et découvrez nos gammes sur notre boutique.

FAQ

Peut on louer un simulateur solaire plutôt que l’acheter ?

Cela dépend du fournisseur et du niveau de puissance. Pour les essais ponctuels ou les pièces de grande dimension, il est généralement plus simple de passer par un laboratoire qui facture une campagne d’essai avec rapport, plutôt que de gérer une location, son installation et son étalonnage.

Que signifie la classification AAA d’un simulateur ?

Elle indique le meilleur niveau sur les trois critères évalués, la conformité spectrale, l’uniformité spatiale et la stabilité temporelle du rayonnement. Une classe ABA ou ABB reste suffisante pour de nombreux essais internes moins exigeants.

Un panneau à infrarouges lointains peut il chauffer une pièce entière ?

Oui, à condition de respecter le dimensionnement en fonction de la surface, de la hauteur sous plafond et de l’isolation, et de positionner correctement les panneaux pour que le rayonnement atteigne les parois et les occupants sans obstacle majeur.

Les infrarouges lointains sont ils compatibles avec une installation photovoltaïque ?

Oui, ils fonctionnent en électricité directe et s’accordent avec une production locale ou une offre d’électricité renouvelable, le pilotage domotique permettant de faire coïncider les plages de chauffe avec les périodes de production.

Quelle est la différence entre irradiance et irradiation ?

L’irradiance désigne une puissance reçue par unité de surface, exprimée en W/m2 à un instant donné. L’irradiation correspond à l’énergie cumulée sur une durée, exprimée en Wh/m2, ce qui est utile pour évaluer une exposition ou un vieillissement.