Chauffe-eau Solaire thermique
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Quel est le principe ?

 

Un chauffe-eau solaire est composé de 2 éléments principaux les "capteurs" solaires et le "ballon" de stockage.

Les "capteurs" sont posés dehors et permettent de capter la chaleur du rayonnement solaire afin de chauffer l'eau (Ils ne doivent pas être confondus avec les panneaux "photovoltaïques" qui transforment la lumière en électricité).

fonctionnement du capteur solaire fonctionnement du ballon

Le "ballon" est installé à l'intérieur de la maison. Il sert à stocker l'eau chauffée par les capteurs.
Ces deux éléments sont reliés par un circuit hydraulique.
Il ne faut pas oublier qu'un chauffe-eau solaire n'est pas entièrement autonome. Pour les jours sans soleil, il faut un chauffe-eau conventionnel comme appoint.

Quel emplacement faut-il réserver ?

D'abord, il faut savoir si vous avez un emplacement convenable pour installer les capteurs solaires.
Cet emplacement de 2 à 6 m2 (suivant les besoins) doit être orienté vers le Sud (du sud-est au sud-ouest) et être libre d'ombres portées par des arbres ou d'autres bâtiments quand le soleil est au plus bas sur l'horizon (en hiver).emplacements des capteurs solaires
Les capteurs peuvent être fixés sur un toit, une terrasse, par terre à côté de la maison ou sur une façade, et inclinés à environ 45° (de 30° à 60°) afin de recevoir le rayonnement solaire au mieux.

Enfin, ils ne doivent pas détériorer l'aspect ou le fonctionnement de la maison. A ce sujet, il n'y a pas de problème d'autorisation pour l'installation d'un chauffe-eau solaire, sauf dans certains sites classés. De toutes façons, il vaut mieux se renseigner à la Mairie de votre commune, si une déclaration de travaux est nécessaire.

Dans le cas d'une construction neuve, il est recommandé de prévoir l'intégration des capteurs dans le toit, ou comme un élément architectural, comme un auvent par exemple. Les capteurs doivent paraître sur les dessins du permis de construire.

Quel type de système choisir ?

Il y a plusieurs types de chauffe-eau solaires, mais certains ne sont pas adaptés au climat de la France à cause du risque de gel. Ainsi il faut un système conçu pour utiliser un fluide antigel afin de transporter la chaleur des capteurs jusqu'au ballon de stockage. L'eau sanitaire est chauffée ensuite par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur à l'intérieur du ballon.
On peut choisir entre trois systèmes différents :

  1. le chauffe-eau solaire "monobloc"
  2. le chauffe-eau solaire à "thermosiphon" à éléments séparés
  3. le chauffe-eau solaire à éléments séparés avec pompe et régulation.

monoblocLe chauffe-eau solaire "monobloc", relie les capteurs et le ballon dans un seul composant. Son fonctionnement est autonome et son installation très simple. En effet, il suffit de brancher l'alimentation de l'eau froide et connecter le départ de l'eau chaude à un robinet.
C'est le chauffe-eau solaire le moins cher et un grand nombre sont utilisés à travers le monde. Les inconvénients sont dus au ballon qui reste dehors avec les capteurs : Les pertes thermiques peuvent être importantes et son intégration architecturale est plus difficile. En France métropolitaine, il est particulièrement adapté à une usage en été.

thermosiphonLe chauffe-eau solaire à "thermosiphon" à éléments séparés.
Thermosiphon veut dire que la circulation de la chaleur passe des capteurs au ballon naturellement sans pompe ou autre dispositif, grâce à les différences de température. Pour ce faire, le ballon doit impérativement être placé plus haut que les capteurs et les circuits hydrauliques doivent être installés dans les règles de l'art afin de faciliter la thermo-circulation.
Le fonctionnement de ce type de chauffe-eau solaire est très simple et les risques de pannes sont faibles. Les coûts sont restreints et les performances, surtout dans les régions ensoleillées (comme le Sud de la France), sont excellentes. 

element separeLe chauffe-eau solaire à éléments séparés avec pompe et régulation.
Ce type de chauffe-eau solaire "à circulation forcée" est adapté à toutes les différentes configurations. Ainsi, le ballon peut être installé dans une cave ou éloigné des capteurs.
Il est plus cher que les systèmes précédents à cause des équipements supplémentaires. En effet, il faut une pompe pour transférer la chaleur des capteurs au ballon, ainsi qu'un système de régulation électronique pour mettre en marche et arrêter la pompe aux moments opportuns. La plupart des fabricants proposent un "groupe de transfert" qui regroupe tous ces équipements annexes.

 

Quelle taille d'installation faut-il ?

Le dimensionnement d'un chauffe-eau solaire pour les besoins d'une famille n'est pas une science exacte. Les familles hollandaises, par exemple, ont une préférence pour les chauffe-eau avec 2 m2 de capteurs et les familles allemandes avec 6 m2. Évidement, le nombre de personnes et le climat local sont importants, mais la taille d'un chauffe-eau solaire dépend aussi bien d'un raisonnement philosophique sur la finalité escomptée.

En Hollande, un chauffe-eau solaire sert surtout pour "préchauffer" l'eau chaude domestique, il est rare d'utiliser l'eau "solaire" sans appoint. Donc, l'installation solaire est dimensionnée pour assurer un rendement optimum et ne pas produire plus qu'il faut, même en été.

En Allemagne, le choix est différent. Une autonomie solaire est recherchée pour les mois d'été et ainsi permettre l'arrêt de la chaudière. Dans ce cas de figure, quand il fait beau en été, le chauffe-eau solaire va produire un surplus d'eau chaude, qui sera forcément perdu en partie.

Personnellement, je préfère ce raisonnement et préconise pour une famille de 3 ou 4 dans le Sud de la France : 4 m2 de capteurs avec un ballon de 300 litres. Dans le Nord : soit 6 m2 avec un ballon de 300 litres ou 4 m2 avec un ballon de 200 litres.
Il se peut que de tels systèmes soient considérés surdimensionnés, car une partie de l'eau chaude produite en été ne sera pas consommée. Cependant, il sera possible de produire 100% des besoins (sans appoint) pendant la moitié de l'année. Ainsi, on peut réellement se dire qu'on utilise de l'eau chaude "solaire".

Combien ça coûte ?

Le coût moyen pour un chauffe-eau solaire avec 4 à 5m2 de capteurs et un ballon de 200 à 300 litres est d'environ 5.000 € à 6.000 € TTC 
Ce prix moyen est hors toute subvention, de crédit impôt ou de réduction du taux de la TVA.

Il faut combien de temps pour amortir l'investissement ?

On termine avec une question piège, sans réponse précise. La productivité (et donc l'amortissement) d'un chauffe-eau solaire est fortement influencée par le climat et la consommation d'eau chaude. En étant absent, on peut économiser de l'électricité ou du gaz, mais l'eau chaude solaire "non consommée" sera perdue à jamais. Ainsi, l'amortissement du chauffe-eau solaire sera directement lié à la consommation d'eau chaude journalière et pendant l'année.

De plus :
L'énergie solaire remplace une énergie conventionnelle et quel sera le prix de l'énergie substituée dans 5 ou 10 ans ?

L'énergie solaire évite l'émission de poussières et de gaz polluants et l'utilisation d'un chauffe-eau solaire pendant une année peut éviter l'émission de la quantité de dioxyde de carbone produite par une voiture roulant 8.000 km. C'est un petit pas en faveur de l'environnement, que tout le monde peut faire.
L'énergie solaire est une source d'énergie locale, son utilisation est une force de développement pour la région.
Ceci dit, une fois le chauffe-eau solaire installé, vous et vos proches serez sûrement gagnants!

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