Le chauffe-eau solaire est un dispositif de chauffage de l’eau sanitaire, qui peut remplacer ou compléter le cumulus électrique et les autres systèmes d’énergie pour l’eau chaude sanitaire (gaz naturel, fuel, GPL, …) afin de procurer aux foyers une économie importante sur leur facture énergétique concernant leurs besoins en eau chaude sanitaire.
En Europe occidentale, un chauffe-eau solaire permet de réaliser environ deux tiers (66%) d’économie sur les besoins en eau chaude, qu’il s’agisse de maisons individuelles (chauffe-eau solaire individuel (CESI)) ou de structures collectives (chauffe-eau solaire collectif (CSC)). Cela correspond au taux de couverture solaire, c’est-à -dire le rapport entre l’énergie fournie par la partie solaire d’une installation et la fourniture totale de l’installation.
L’investissement dans un chauffe-eau solaire est lié à la fois à la fiscalité, aux économies générées dans les foyers et à l’urbanisme ; de même que la plupart des systèmes de production d’énergie renouvelable, le chauffe-eau solaire est un investissement qui s’inscrit dans une gestion de patrimoine dite de bon père de famille.
C’est également un système permettant de lutter efficacement pour limiter les émissions de gaz à effet de serre ou la production de déchets nucléaires, ce qui contribue à la sauvegarde de l’environnement de notre planète.
Capter l’énergie solaire
Le capteur solaire (1) comprend :
- une plaque et des tubes métalliques noirs. Ils constituent l’absorbeur. C’est le cœur du « système solaire », qui reçoit le rayonnement solaire et s’échauffe;
- un coffre rigide et thermiquement isolé entourant l’absorbeur. Sa partie supérieure, vitrée, laisse pénétrer le soleil et retient la chaleur comme une petite serre.
L’ensemble est en général placé sur un toit.
Transporter la chaleur
C’est le rôle du circuit primaire (2).
Etanche et calorifugé, il contient de l’eau additionnée d’antigel. Ce liquide s’échauffe en passant dans les tubes du capteur, et se dirige vers un ballon de stockage.
Restituer la chaleur
Là, grâce à un échangeur thermique (serpentin), il cède ses calories solaires à l’eau sanitaire (3).
Le liquide primaire, refroidi, repart vers le capteur (4), où il est chauffé à nouveau tant que l’ensoleillement reste efficace.
Stocker l’eau chaude
Le ballon solaire (5) est une cuve métallique bien isolée. Il 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.
Faire circuler le liquide primaire
La circulation du liquide peut être naturelle ou forcée :
- dans le premier cas, le liquide caloporteur circule grâce à sa différence de densité avec l’eau du ballon. Tant qu’il est plus chaud, donc moins dense qu’elle, il s’élève naturellement par thermorégulatrice. Le ballon doit être placé plus haut que les capteurs. Sur ce principe sont conçus les chauffe-eau solaires « en thermosiphon« ;
- dans le second cas, une petite pompe électrique, le circulateur (7), met en mouvement le liquide caloporteur quand il est plus chaud que l’eau sanitaire du ballon. Son fonctionnement est commandé par un dispositif de régulation (8) jouant sur les différences de températures : si la sonde du ballon (10) est plus chaude que celle du capteur (9), la régulation coupe le circulateur. Sinon, le circulateur est remis en route et le liquide primaire réchauffe l’eau sanitaire du ballon.
Pallier l’insuffisance d’ensoleillement
Partout en métropole, on doit faire face à des périodes défavorables (hiver, demi-saison, longue période de mauvais temps). L’énergie solaire ne peut alors assurer la totalité de la production d’eau chaude. Aussi, le ballon est équipé d’un dispositif d’appoint qui prend le relais en cas de besoin, et reconstitue le stock d’eau chaude. Il peut s’agir :
- d’une résistance (appoint électrique), souvent placée à mi-hauteur du ballon solaire ;
- d’un serpentin (11) (appoint hydraulique) raccordé à une chaudière (12) (gaz, fioul, bois) située en aval du ballon.
Un second ballon pourvu d’un réchauffeur électrique peut également servir d’appoint.
Le chauffe-eau solaire monobloc
Capteur et ballon sont groupés sur un même châssis rigide et placés à l’extérieur. C’est un système simple et peu coûteux. Mais le ballon se refroidit plus rapidement, même s’il est bien isolé. Il peut servir à préchauffer l’eau qui alimente un équipement classique existant.
Ce chauffe-eau est compact et bien adapté à la pose sur supports inclinés, en toiture-terrasse. Il se prête moins bien à la fixation sur un toit en pente.
Système VORMANN
Le chauffe-eau solaire à éléments séparés
Le ballon est à l’abri dans une pièce de la maison ou une construction attenante. Intégré ou non au ballon solaire, l’appoint complète le chauffage de l’eau sanitaire quand c’est nécessaire. Ce type de chauffe-eau solaire est plus coûteux que le précédent.
Les modèles les plus nombreux et les plus courants sont à circulation forcée (voir le schéma du chapitre « comment ça marche »).
Les modèles en thermosiphon n’ont besoin ni de circulateur, ni de régulation. Ils sont donc plus « rustiques ». Toutefois, si le principe est simple, la mise en œuvre est délicate. Le fonctionnement du thermosiphon impose que le ballon soit fixé plus haut que le capteur solaire, par exemple dans les combles. L’implantation des éléments du système demande donc un travail de conception et un bon savoir-faire.
Système solaire CHAPPEE
Quelques critères pour bien choisir
Vous allez faire construire votre résidence permanente et vous voulez bénéficier de l’eau chaude solaire toute l’année…
Alors, retenez de préférence un chauffe-eau solaire à éléments séparés…
- Si votre ballon solaire peut être installé plus haut que le niveau supérieur des capteurs, vous pouvez opter pour un CESI en thermosiphon (l’appoint, dissocié du ballon solaire, sera placé en aval de celui-ci).
- Sinon, vous devez choisir un chauffe-eau à circulation forcée (au choix, l’appoint sera incorporé au ballon solaire* ou assuré en aval de celui-ci).
Votre résidence permanente comporte déjà un équipement d’eau chaude…
Vous pouvez choisir un chauffe-eau solaire pour alléger votre facture d’énergie conventionnelle.
Vous passez une partie des beaux jours dans votre maison de vacances, et vous souhaitez disposer de plus de confort pour l’eau chaude sanitaire…
Si votre maison n’a pas du tout l’eau chaude, équipez-vous en solaire à moindres frais…
Choisissez un chauffe-eau solaire monobloc (sans appoint incorporé), solution simple et rustique branchée à 100% sur le solaire.
Si vous avez déjà un équipement minimal, conservez-le comme appoint ou en secours…
Installez un chauffe-eau solaire monobloc ; vous gagnez sur les deux tableaux : service et factures d’énergie réduites.
Dans tous les cas, et surtout si vous ne reconnaissez pas votre situation ci-dessus, demandez les conseils avisés d’un professionnel du chauffe-eau solaire individuel.
Faites appel à un installateur Qualisol proche de chez vous.
Il vous proposera des solutions pertinentes, adaptées à votre demande et aux conditions climatiques locales.