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Conseils travaux >> Chauffe-eau solaire

Résumé de l'article ci-dessous : Utiliser l'énergie du soleil pour le chauffage de l'eau, en choisissant des capteurs adaptés (différents choix sont possibles) avec ou sans thermosiphon. Installer un tel chauffe-eau permet de réaliser des économies d'énergie, tout en faisant un geste pour l'environnement.

Auteur : Didier GRIMAUD, société TRAVAUX AND CO, 95270 CHAUMONTEL
téléphone : 0176163116

Publié le : 25/02/2008

Le chauffe-eau solaire

Un tuyau d'arrosage en plein soleil et peu à peu la température s'élève, alors imaginons que le tuyau soit sous une vitre. C'est le principe simple du chauffe-eau solaire.

Principe de fonctionnement :

Le chauffe-eau solaire individuel (CESI) permet de produire de l'eau chaude sanitaire à partir de l'énergie du rayonnement du soleil. Des capteurs solaires thermiques (1) absorbent le rayonnement du soleil qu'ils retiennent et transforment en chaleur. Le circuit primaire (2), étanche et calorifugé, contient un mélange d'eau et d'antigel. Ce liquide chauffe en passant dans les tubes du capteur, et se dirige vers un ballon de stockage. Pour restituer la chaleur, un échangeur thermique (3) cède ses calories à l'eau sanitaire. Le liquide primaire ainsi refroidi repart vers le capteur (4) où il est chauffé à nouveau tant que l'ensoleillement reste efficace. Le ballon solaire (5) est une cuve métallique isolée qui constitue la réserve d'eau sanitaire. L'eau chaude soutirée est remplacée immédiatement par la même quantité d'eau froide du réseau (6), réchauffée à son tour par le liquide du circuit primaire. Dans le schéma ci-dessous, la circulation du liquide primaire est forcée par un circulateur (7) qui fonctionne comme une pompe électrique. Ce dernier est couplé à un régulateur (8) qui compare la température du liquide primaire au niveau des capteurs (9) avec celle de l'eau sanitaire contenue dans le ballon (10). Dès que l'eau du ballon a atteint la bonne température, le régulateur coupe la circulation. Comme une installation basée sur l'énergie du soleil ne peut couvrir 100% des besoins toute l'année, il est nécessaire d'équiper le ballon d'un dispositif d'appoint (12). Cet appoint peut être une résistance électrique ou un couplage avec votre chaudière actuelle.

Chauffe-eau solaire

Un chauffe-eau peut aussi fonctionner " en thermosiphon " sans groupe de transfert. Dans un tel système, le fluide caloporteur réchauffé par le soleil dans les capteurs se dilate et, plus légère, monte naturellement vers le ballon de stockage situé au dessus. Les systèmes en thermosiphon sont généralement moins chers puisqu'ils ne nécessitent aucun dispositif de circulation ou de contrôle, mais l'unité de stockage doit être obligatoirement positionné au-dessus du capteur.

Dimensionnement :

Le dimensionnement d'une installation CESI doit déterminer la surface de capteurs et le volume du ballon de stockage qu'il vous faut. Il dépend avant tout de vos habitudes de consommation. Une personne consomme en moyenne 50 L d'eau chaude à 45° par jour. Il faut ensuite tenir compte de l'ensoleillement disponible selon la situation géographique de l'installation ainsi que de l'inclinaison des capteurs sur le toit. Enfin, cela va de soi, il faut limiter au maximum les ombres qui pourraient masquer les capteurs et en tenir compte dans le calcul du dimensionnement.
Aidez-vous du tableau ci-dessous pour connaître la surface de capteurs adéquate.

Ensoleillement France

Nombre d'occupants 1 ou 2 3 ou 4 5 ou 6 7 ou 8
Volume du ballon (litre) 100 à 200 250 à 300 300 à 400 350 à 550
Zone climatique Surface des capteurs (en m2)
Zone 1 2 à 3 3 à 5,5 4 à 7 5 à 7
Zone 2 2 à 3 2,5 à 4,5 3,5 à 6,5 4,5 à 7
Zone 3 2 à 2,5 2 à 4 3 à 5,5 3,5 à 7
Zone 4 2 à 2,5 2 à 3,5 2,5 à 4,5 3,5 à 6

De manière très simple, retenez qu'il faut compter un peu plus de 1m² de capteurs par personne vivant au foyer pour satisfaire les besoins en eau chaude sanitaire.

Les différents types de capteurs :

Les capteurs solaires peuvent être classés en trois catégories : le capteur plan, le capteur sous vide et les capteurs simplifiés.

Le capteur plan
C'est le capteur le plus couramment utilisé. Il comprend un coffre isolant, à l'intérieur duquel est disposée une feuille métallique noire destinée à absorber l'énergie du soleil. Un fluide caloporteur circule dans des tuyaux, en contact avec cette surface absorbante, et prélève la chaleur reçue du soleil. Le coffre est fermé par une couverture transparente afin de réduire les déperditions thermiques. La plupart des capteurs plans vitrés permettent des gains de température allant jusqu'à 70°C par rapport à la température ambiante et sont de ce fait parfaitement adaptés à la production d'eau chaude sanitaire.
Capteur plan
Le capteur sous vide
Le capteur sous vide est constitué d'une série de tubes de verre sous vide à l'intérieur desquels se trouve un absorbeur avec un circuit hydraulique, qui capte l'énergie du soleil et la transfère au fluide caloporteur. Grâce aux propriétés isolantes du vide, les déperditions de chaleur sont faibles. Ainsi, on peut obtenir des gains de température de 100°C et plus. Ce type de capteur est particulièrement bien adapté aux applications nécessitant des hautes températures.
Capteur sous vide

Les capteurs simplifiés
Les capteurs simplifiés sont généralement constitués d'un absorbeur noir en matière synthétique sans coffre ni couverture transparente. Ils sont particulièrement adaptés aux besoins de chauffage des piscines où l'augmentation de température par rapport à la température ambiante est faible.

Certification :
Attention cependant a bien vérifier que le matériel que vous allez installer répond à la certification CSTBat ou Solar Keymark.
Installateurs :
Adressez-vous à des professionnels de confiance adhérant à la charte QUALISOL, pour obtenir la liste des l'installateurs, consultez le site http://www.qualisol.org

Coût et économies :

Coût d'une installation (complète et posée) : de l'ordre de 1000 euros / m² de capteurs selon les caractéristiques de l'installation. Couverture annuelle des besoins en eau chaude sanitaire : 50 à 70% selon la région. On considère généralement que 1m² de capteurs solaires installés permet d'économiser près de 450kWh/an, soit environ pour 4 m² de capteurs une économie annuelle de 180 euros . Robuste, fiable et conçu pour fonctionner partout en France, le matériel bénéficie en plus d'une garantie du fabricant qui peut aller jusqu'à 10 ans, pour une durée de vie estimée à 25 ans.
Aides et Subventions :
Crédit impôt :
La loi de finance 2006 a augmenté le taux du crédit d'impôt à 50% des dépenses nettes hors main-d'œuvre avec un plafond à 8000 euros pour une personne seule et 16 000 euros pour un couple marié soumis à l'impôt. Info sur ce site.
Aide de l'ANAH :
L' Agence Nationale pour l'Amélioration de l'Habitat propose une subvention en fonction de vos conditions de ressources, pour les propriétaires occupant ou en fonction des loyers, pour les propriétaires bailleurs. Info sur le site http://www.anah.fr.
Aide collectivités territoriales (région, département, commune) :
Adressez-vous à votre mairie ou à votre espace info énergie. Info sur le site de l'ademe. Le total des aides et subventions couvre généralement selon les régions entre 40% et 60% du montant total de votre investissement.
Même si le retour sur investissement est relativement faible, la mise en place d'un CESI est avant tout un geste écologique et citoyen.
En France, le chauffe-eau solaire (CESI) a déjà conquis plus de 27.000 familles, alors pourquoi pas vous ?