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Les capteurs solaires thermiques peuvent produire entre 60 et 100 % des besoins en eau chaude solaire et jusqu’à 65 % des besoins en chauffage d’une maison individuelle.

CESI – SSC, quelle différence ?

Les capteurs solaires thermiques peuvent servir pour le système d’eau chaude sanitaire individuel (Cesi) ou en système combiné pour le chauffage de l’eau et de l’habitat (SSC – Système solaire combiné). La quantité d’énergie fournie par les capteurs va dépendre, entre autres, de la région, de la surface de capteurs ou encore de la  technologie employée.

Comment ça marche ?

Imaginez un tube d’arrosage en plein soleil. L’eau contenue dans le tube est réchauffée par le soleil. Si, en plus, la couleur du tuyau est sombre et qu’il est placé sous une vitre, l’eau est alors brûlante. Le solaire thermique fonctionne sur ce principe. Sauf que l’on remplace le tube d’arrosage par des capteurs thermiques. A ne pas confondre avec les capteurs photovoltaïques qui servent eux à produire de l’électricité.

Les éléments du solaire thermique / les technologies

L’installation de capteurs solaires thermiques varie sensiblement selon que le système servira uniquement à la production d’eau chaude ou à la production combinée d’eau chaude et de chauffage. Voici les principaux éléments que l’on retrouve dans tous les cas.

1 – Les capteurs

Il existe diverses technologies de capteurs. A ce jour les deux technologies les plus employées sont les capteurs plans et les capteurs à tube sous vide.

 

Les capteurs plans

Les capteurs plans sont composés d’une plaque et de tubes métalliques en cuivre qui constituent l’absorbeur. L’absorbeur reçoit le rayonnement solaire et s’échauffe. Scellé dans un coffre rigide, sa partie supérieure vitrée laisse pénétrer la chaleur et la retient comme dans une serre. À l’intérieur des tubes métalliques, un liquide caloporteur [de l’eau ou un mélange de monopropylène glycol (antigel) et d’inhibiteurs de corrosion] s’échauffe et se dirige vers un ballon de stockage. De là, l’eau est redistribuée dans les circuits d’eau sanitaire et/ou de chauffage. A ce jour, les capteurs plans représentent la plus grande part du marché, en particulier pour les installations servant uniquement à l’eau chaude sanitaire.

Avantages / inconvénients :

  • Facile à mettre en œuvre, permet une meilleure intégration en toiture
  •  Moins cher que les capteurs sous vide
  •  Température de chauffe : 50 à 80 °
  • Rendement meilleur l’été

 

Les capteurs à tubes sous vide :

Uimage004n capteur solaire sous vide est constitué d’une série de tubes de verre dans lesquels passe un tube collecteur de chaleur. La paroi des tubes est double, comme celle d’une bouteille thermos, et on y fait le vide. A l’intérieur, le tube est recouvert d’une substance qui absorbe les rayons du soleil (nitrure d’aluminium). L’effet thermos obtenu permet d’obtenir un meilleur rendement l’hiver car la chaleur est piégée à l’intérieur du tube.
Avantages / inconvénients

  •  Température de chauffe au delà de 100 °C-120° C
  •  Meilleur rendement l’hiver : les panneaux réagissent mieux à un ensoleillement diffus
  •  Moins sensible à une exposition imparfaite : les réflecteurs captent la lumière sous des incidences non optimales
  •  Plus cher à l’achat que les capteurs plans
  •   technologie aussi employée pour le froid solaire (en laboratoire)

2 – Le ballon de stockage

Il sert à stocker l’eau chauffée par les capteurs. En règle générale, le système est composé d’un premier ballon dédié à l’eau chaude solaire. Un deuxième ballon d’appoint, soit existant, soit neuf, est raccordé au système pour fournir le complément d’eau chaude par un système de chauffage (traditionnel ou par les énergies renouvelables).

3 – L’échangeur thermique.

Le liquide caloporteur après avoir été réchauffé 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.

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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.

Le choix de votre système solaire dépend de votre installation actuelle. STM sav vous guidera dans ce choix.

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.

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).

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Sans appoint : le ballon existant sert d’appoint.

Appoint électrique : il est assuré par une résistance électrique intégrée au ballon solaire.

Appoint hydraulique : il est assuré par un échangeur intégré au ballon solaire et raccordé à la chaudière.

Appoint mixte : double système d’appoint (hydraulique et électrique).

Les chiffres clés d’une installation

Pour l’eau chaude sanitaire seule d’un foyer moyen de 4 personnes

[facteur de variation entre le nord (N) et le sud (S) de la France]
M² de capteurs : 3 (S) / 5 (N)
Volume en litres du ballon : entre 200 et 350
1 m²  de capteurs équivaut à : 600 kWh (S)
1 m²  de capteurs équivaut à : 300 kWh (N)
Rendement moyen / an nord de la France pour 5m² de capteurs : entre 60 et 75 %
Rendement moyen / an sud de la France pour 3m² de capteurs : 80 à 100 %

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