Le Solaire thermique, une énergie propre.

 Entre 60 et 100% de vos besoins en eau chaude peuvent être produits par des capteurs solaires thermiques.

Et en fonction de votre région, de votre installation et de son dimensionnement, des technologues utilisées, jusqu’à 65 % des besoins en chauffage d’une maison individuelle peuvent être couvert.

A quoi ca sert ?

Tout d’abord, que ce soit pour la distribution d’eau chaude sanitaire ou bien pour le chauffage de l’eau et de l’habitat, les capteurs thermiques solaires (ou solaire thermique) peuvent être utilisés. En fonction de votre région, des technologies utilisées et de la surface des capteurs, vous obtiendrez une qualité d’énergie différente.

Fonctionnement ?

Tout le monde a déjà laisser une bouteille d’eau en plein soleil : elle chauffe au bout d’un moment. Si la bouteille est en plus de couleur sombre et qu’elle est placé sous une vitre, l’eau est alors brûlante. C’est le principe du solaire thermique. Bien entendu les bouteilles d’eau ne sont pas utilisées mais remplacées par des capteurs thermiques. Rien à voir les capteurs photovoltaïques qui produisent de l’électricité.

Les éléments et les technologies

Suivant l’utilisation prévue des capteurs solaires thermiques, l’installation sera différente, selon que vous souhaitez simplement la production d’eau chaude ou bien y ajouter le chauffage.

Les éléments suivants seront de toute façon installés :

1 – Les capteurs

Deux types de capteurs sont fréquemment utilisés actuellement : les capteurs plans et les capteurs à tube sous vide.
Résultat de recherche d'images pour "vaillant"Les capteurs plans
Les capteurs plans utilisent une plaque et des tubes métalliques en cuivre qui forment l’absorbeur. L’absorbeur est chargé du recueil du rayonnement solaire et s’échauffe. Placé dans un coffre rigide, sa partie vitrée sec charge de collecter la chaleur comme dans une serre. A l’intérieur des tubes métalliques, de l’eau ou un mélange de glycol (antigel) s’échauffe et se dirige vers un ballon de stockage. L’eau est ensuite renvoyée dans les circuits d’eau sanitaire et/ou de chauffage.
Aujourd’hui, les capteurs plans sont utilisés dans la plus grande part du marché, principalement pour les installations servant uniquement à l’eau chaude sanitaire.

Les raisons en sont :
– Mise en œuvre simple, bien intégré en toiture
– Moins cher que les capteurs sous vide
– Température de chauffe : 50 à 80 °
– Meilleur rendement l’été
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Les capteurs à tubes sous vide
Un capteur solaire sous vide est fabriqué à partir de tubes de verre dans lesquels passe un tube collecteur de chaleur. La paroi des tubes est double et sous vide.En interne, le tube est recouvert de nitrure d’aluminium qui absorbe les rayons du soleil. L’effet thermos obtenu favorise un meilleur rendement l’hiver, la chaleur étant piégée à l’intérieur du tube.

2 – Le ballon de stockage

Il faut aussi stocker l’eau chauffée comme expliqué ci-dessus. En principe, l’ensemble est composé d’un ballon n°1 pour l’eau chaude solaire. Un deuxième ballon, est présent pour fournir le complément d’eau chaude par un autre système de chauffage.

3 – L’échangeur thermique.

Le liquide après avoir été chauffé dans les capteurs thermiques passe dans un échangeur en forme de serpentin placé dans le ballon d’eau chaude ou dans un échangeur à plaque placé à l’extérieur du ballon (généralement pour les grosses installations) où il cède ses calories solaires à l’eau sanitaire.

4- Le circuit hydraulique

C’est dans le circuit d’eau primaire que circule le liquide caloporteur. Celui-ci doit être étanchéifié et calorifugé, c’est-à-dire bien isolé pour réduire les déperditions de chaleur.

5 – Le fluide caloporteur :

Les panneaux peuvent employer de l’eau ou du glycol comme liquide caloporteur. Le glycol est utilisé pour ses propriétés antigel. Dans certains panneaux, l’air sert de fluide caloporteur.

Systèmes de chauffe-eau solaire :

Le chauffe-eau solaire monobloc. Les capteurs et le ballon sont groupés sur un même châssis rigide et sont placés à l’extérieur. Ce système à l’avantage d’être simple et peu coûteux. Il s’installe généralement sur une terrasse ou dans un jardin mais plus difficilement en toiture fortement inclinée. Son principal inconvénient : les pertes thermiques sont importantes même si le ballon est bien isolé. En outre, son intégration architecturale est plus difficile. Ce système est souvent recommandé pour un usage uniquement en été. Idéal dans les DOM-TOM.

Le chauffe-eau solaire à éléments séparés. Dans ce cas, le ballon est à l’abri dans une pièce de la maison ou dans un bâtiment annexe. Ce système est plus coûteux que le précédent mais il permet d’éviter les pertes thermiques et peut être efficace quasiment toute l’année.

Les modèles les plus couramment employés sont à circulation forcée, c’est-à-dire qu’une pompe électrique (un circulateur) met en mouvement le liquide caloporteur lorsqu’il est plus chaud que l’eau sanitaire du ballon. Un régulateur électronique met en marche et arrête la pompe aux moments opportuns grâce à une sonde de température.

Le modèle à éléments séparés à thermosiphon laisse le liquide circuler librement des capteurs au ballon sans pompe ou autre dispositif, et ce, grâce à la différence de température. Dans ce cas, le ballon doit impérativement être placé plus haut que les capteurs. Les circuits doivent être installés dans les règles de l’art afin de faciliter la thermo-circulation.

Le système solaire combiné (SSC) ou Combi solaire associe chauffage de l’eau sanitaire et chauffage de l’habitat. Dans ce cas, le ballon dispose de deux sorties, l’une pour l’eau chaude sanitaire et l’autre pour le chauffage. Le liquide caloporteur circule le plus souvent dans une dalle au sol, système appelé plancher solaire direct.

L’entretien

Il convient de contrôler régulièrement le niveau de glycol ou d’eau dans le circuit hydraulique pour limiter les risques de perte de circulation.

Le choix de votre système solaire dépend de votre installation actuelle

Les  capteurs solaires  thermiques  préchauffent  ou  chauffent  totalement  l’eau sanitaire.  La  chaudière  prend  le relais  si  la  température  de  l’eau  n’atteint  pas 60° C  (jours  sans  soleil,  hiver).  Ce  système d’appoint à votre chauffe-eau traditionnel est possible avec tous les types d’installations :
Selon votre système existant, chaudière gaz, au fioul, chauffage électrique, l’ancienneté de votre installation, toutes les combinaisons ne sont pas judicieuses ni même possibles.
Un système solaire peut aussi être combiné avec une pompe à chaleur ou avec un système au bois (bûche, granulés, déchiqueté).

Le dimensionnement de l’installation

La surface de capteurs solaires nécessaire pour assurer  l’eau chaude sanitaire est d’environ 1m²/personne. On compte environ 50 à 60 litres/ personne pour le dimensionnement du ballon de stockage mais il faut aussi tenir compte de la zone géographique. Dans le canton de Tessin, le rayonnement est de 30 à 50 % plus important que dans le canton de Neuchâtel. La surface de capteurs sera donc moins importante pour obtenir la même quantité d’énergie solaire.

Et puis si les capteurs solaires thermiques sont non seulement destiné à la fabrication d’eau chaude sanitaire, mais également au chauffage la surface de capteurs va aussi dépendre de la surface d’habitation à chauffer, du nombre d’occupants, de la qualité de l’isolation existante.

Surdimensionner l’installation en ne tenant compte que de l’hiver peut conduire à une surchauffe préjudiciable du matériel. A moins de chauffer une piscine avec le surplus d’eau produit l’été via une boucle de décharge…

L’orientation et l’inclinaison des capteurs ou la présence de masques éventuels (ombres portées) peut avoir plus ou moins d’impact sur le rayonnement solaire reçu par un capteur. Idéalement, le capteur doit être orienté plein sud et incliné à un angle de 45° par rapport à l’horizontale et sans ombre portée. Mais l’inclinaison pour une installation peut varier entre 30 ° et 60 °, explique Wael Elamine, ingénieur solaire au Syndicat des énergies renouvelables.

A noter qu’en théorie plus l’installation est située dans le nord de la France, plus les panneaux doivent être inclinés et inversement. Mais le plus souvent, c’est la pente du toit qui détermine l’inclinaison du panneaux.

Facteurs de qualité et d’efficacité de votre installation

L’orientation et l’inclinaison. Dans l’idéal, les capteurs sont exposés plein sud avec une inclinaison de 50 ° pour capter le maximum de soleil l’hiver. L’inclinaison doit être comprise entre 30 et 60 °. Si ces conditions ne peuvent pas être réunies sur votre toit, peut être faut-il envisager une installation au sol. Il n’est pas conseillé de faire une installation en façade. Une inclinaison à 90 ° permet un moins bon rendement l’hiver.

L’isolation du ballon et de la tuyauterie. Le ballon et la tuyauterie sont ils suffisamment bien isolés pour limiter les déperditions thermiques et garder l’eau chaude le jour suivant. Pour s’en assurer il faut vérifier le facteur de résistance thermique R. Plus il est grand, meilleur est l’isolation. Une bonne résistance thermique permet de conserver l’eau chaude solaire pendant deux jours.

L’échangeur thermique transmet la chaleur du liquide caloporteur à l’eau. L’échangeur thermique doit posséder un coefficient d’échange élevé. Plus le coefficient est élevé meilleur est le rendement. (80 signifiant que 80 % de l’énergie est transférée entre le ballon et le fluide).

Pour toute question sur le sujet ou pour toute installation, Protech Chauffage est spécialiste dans ce domaine.