L’énergie solaire thermique

Le chauffe-eau solaire individuel (CESI) est la solution solaire thermique la plus simple à mettre en œuvre. Grâce à un principe fiable, il permet de chauffer une partie de l’eau sanitaire de la maison.

Comment ça marche ?

Un chauffe-eau solaire individuel fonctionne grâce à l’énergie récupérée par les panneaux solaires. L’énergie captée est absorbée par un fluide caloporteur qui restitue la chaleur dans le ballon d’eau chaude. Le ballon stocke l’eau chaude pour la restituer en fonction de l’utilisation. Le chauffe-eau solaire permet ainsi de couvrir au minimum 50 % des besoins en eau chaude sanitaire de la maison, tout en réduisant au moins d’autant la facture.

Principe de fonctionnement

Voici un schéma explicatif du mode de fonctionnement d’un CESI (Chauffe-Eau Solaire Individuel), fonctionnant à l’énergie solaire thermique.

Le chauffe-eau solaire est constitué de 5 éléments principaux :

• Des capteurs thermiques qui reçoivent le rayonnement solaire
• Un circuit primaire pour transporter la chaleur
• Un ballon de stockage d’eau relié aux capteurs
• Une régulation solaire
• Un appoint

Les différents types de capteurs :

• Les moquettes solaires sont les plus simples. Capteurs souples ou «moquettes», ils sont peu coûteux et produisent de l’eau jusqu’à30°C environ. En revanche, ils ne peuvent servir pour l’eau sanitaire que dans les pays chauds;
• Les capteurs plans sont les plus répandus. Particulièrement adaptés à un usage courant, ils produisent de l’eau de 50 à 80°C(90°C pour les capteurs à double vitrage).
• Les capteurs sous vide sont les plus efficaces mais aussi les plus chers. Ils sont composés de tubes sous vide d’air, ce qui améliore l’isolation et réduit les pertes de chaleur. Ils produisent généralement de l’eau de 60 à 85°C (jusqu’à 120°C dans certains cas). Par contre ils sont assez fragiles et, s’ils perdent leur étanchéité, leur rendement chute considérablement.

Remarques : Un capteur de qualité doit être efficace, robuste et résistant (à la grêle, au vent, au froid et à la chaleur), durable et facile à installer.
Les capteurs fréquemment utilisés pour les CESI sont les capteurs plans. Les capteurs sous vide sont préférés pour des climats rigoureux

Deux types de ballon solaire

• Les ballons verticaux sont les plus courants et les plus efficaces.
• Les ballons horizontaux sont bien moins performants. Ils peuvent cependant être nécessaires dans le cas de CESI à thermosiphon,compte tenu des contraintes d’installation.

La durée de vie d’un ballon est très variable. Selon les marques,la garantie peut aller de 1 à 10 ans. Les ballons en acier inoxydable,thermo-vitrifiés ou à double émaillage résistent mieux à la corrosion.Si votre eau est calcaire, choisissez un ballon à échangeur émaillé ou lisse sur lequel le tartre se dépose moins.

Deux bonnes raisons d’en installer

Un équipement fiable et robuste

Le chauffe-eau solaire peut couvrir, selon la région et la taille de l’installation:

• 50 à 80 % des besoins moyens annuels d’eau chaude sanitaire;
• la totalité des besoins à la belle saison, ce qui permet d’éteindre complètement la chaudière en été.

Bien conçus, bien utilisés et régulièrement entretenus, les éléments d’un chauffe-eau solaire individuel ont une durée de vie :

• de 20 à 30 ans pour des capteurs plans de qualité (certains constructeurs les garantissent 10 ans);
• de 15 à 20 ans pour un ballon performant, avec un suivi régulier;
• d’environ 10 ans pour le circulateur, les sondes de température et la régulation.

Un choix écologique

Le chauffe-eau solaire consomme peu d’électricité (uniquement pour le circulateur) et ne rejette pas de CO2, ni de polluant quand il fonctionne. Il diminue les rejets de gaz à effet de serre de 45% à plus de 70%, selon l’appoint utilisé.

L’énergie utilisée pour fabriquer l’équipement est compensée parsa faible consommation quand il fonctionne. Au total, il utilise beaucoup moins d’énergie qu’un ballon électrique ou qu’un chauffe-eau à gaz.

Le matériel constituant un CESI (en particulier les capteurs) esten grande partie recyclable.

Le système solaire combiné (SSC) à des similitudes avec le chauffe-eau solaire : grâce à l’énergie solaire, il vous permet de produire votre eau chaude sanitaire mais il a une particularité, peut également chauffer votre maison, toujours grâce au soleil.

Comment ça marche ?

Le système solaire combiné (SSC) à hydro accumulation (avec stockage de l’eau de chauffage en ballon)
Ce principe est basé sur le stockage de l’eau chaude solaire dans un ballon tampon afin de restituer la chaleur tout au long de la journée.

Il est constitué de 4 principaux éléments :

• Des capteurs thermiques vitrés qui reçoivent le rayonnement solaire et ainsi chauffe le liquide caloporteur.
• Un ballon tampon d’eau de grande capacité (environ 700 l) intégrant l’eau du circuit de chauffage et la production d’eau chaude sanitaire.
• Une chaudière d’appoint raccordée au ballon tampon.
• Un ensemble de régulation.

Le plancher solaire direct (PSD)

Le principe consiste à envoyer directement le fluide caloporteur chauffé par les capteurs solaires dans une dalle béton, sans passer par un échangeur de chaleur ou un stockage tampon, c’est le plancher chauffant qui fait office de réservoir. L’inertie thermique de la dalle permet de restituer, la nuit, la chaleur accumulée le jour. Un ballon autonome assure la production et le stockage d’eau chaude sanitaire. Une chaudière, raccordée au plancher et au ballon permet de compléter les besoins de chauffage et d’eau chaude sanitaire.

Pour utiliser l’énergie solaire, des capteurs doivent être installés sur le toit ou à proximité de la maison. La surface de capteurs doit être adaptée aux besoins en chaleur. Elle dépend donc de la localisation de la maison, de son niveau d’isolation et de sa taille. Il faut compter environ :

• 1 m² de capteurs pour 10 m² chauffés en rénovation
• 0,7 m² de capteur pour 10 m² chauffés pour des maisons RT 2012 ou très bien isolées

Cela équivaut, pour une maison de 140 m² située dans la moyenne en termes d’isolation et de localisation géographique à environ 14 m² de capteurs, et 10 m² si la maison est construite en appli-quant la RT 2012 et nécessite donc peu de chauffage.

Les SSC doivent maîtriser les surchauffes estivales. En été, la chaleur captée étant utilisée uniquement pour chauffer l’eau sanitaire, les capteurs peuvent atteindre des températures très élevées. Il est donc important que l’équipement soit doté d’un dispositif de gestion des surchauffes.

Indépendant, l’appoint pour le chauffage peut être assuré par un insert, un poêle, une chaudière ou une pompe à chaleur qui apportera le complément de chaleur nécessaire en absence de soleil. L’appoint pour l’eau chaude sanitaire est le plus souvent assuré par une résistance électrique. Ce système est suffisant et facile à gérer dans une région bien ensoleillée, pour une maison très bien isolée ou de petite taille, ou pour une résidence secondaire. Couplée au système solaire combiné, la production de chaleur est assurée par une chaudière performante qui prend le relais automatiquement. Cette solution est préférable dans les grandes maisons et les régions à ensoleillement irrégulier. Les économies d’énergie seront d’autant plus importantes que l’appoint est performant et bien réglé.

Les émetteurs de chaleur à basse température sont recommandés pour optimiser le fonctionnement du solaire thermique : radiateurs basse  température,  planchers  ou  murs  chauffants  basse  température…

Le coût d’une installation solaire peut varier largement en fonction de la localisation, du nombre de panneaux et de la composition de la famille. Le retour sur investissement sur 10 ans est compétitif par rapport aux autres énergies. En raison de l’importante durée de vie des capteurs et de l’absence d’inflation, la rentabilité sur 20 ans est une des meilleures.

Un  entretien  régulier  par  un  professionnel  est  gage  de  bon  fonctionnement et de durabilité des équipements. C’est aussi une précaution  utile  pour  éviter  les  pannes.  Si  la  pression  et  la  régulation sont vérifiées régulièrement par l’utilisateur, un contrôle par un professionnel peut être effectué tous les 2 ans. Pour un CESI ou un chauffage solaire, il n’y a pas d’obligation d’entretien sur les capteurs ou le ballon.

La vérification des capteurs est utile annuellement pour contrôler en particulier l’état du fluide caloporteur. Leur nettoyage n’est en revanche pas nécessaire, leurs vitrages sont autonettoyants.

Le nettoyage du ballon est recommandé tous les 3 ans pour éliminer  le  tartre  qui  peut  s’être  déposé  et  qui  diminue  ses  performances.Selon la nature de l’appoint (chaudière au fioul, au gaz, au bois, appoint électrique…), un entretien annuel peut être nécessaire et même obligatoire : ramonage, vérification de la chaudière, détartrage… L’entretien de la partie solaire de l’installation n’engendre pas de surcoût notable.Il existe aujourd’hui des systèmes de contrôle à distance, via des sondes reliées à un boîtier communicant, qui vérifient le fonctionnement de l’installation et signalent d’éventuels problèmes. Certains fabricants proposent des offres de télésuivi de leurs installations solaires thermiques.

Un test simple : Par temps ensoleillé, coupez l’appoint de votre CESI  ou de votre SSC. Si vous n’obtenez plus d’eau chaude,  votre installation solaire présente un dysfonctionnement