Chauffe-eau solaire : définition

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Qu'est-ce qu'un chauffe-eau solaire ?

Un chauffe-eau solaire est un système de chauffage de l'eau qui exploite l'énergie solaire pour fournir de l'eau chaude pour des usages domestiques ou industriels. Ce système utilise des panneaux solaires thermiques (ou collecteurs solaires), généralement installés sur les toits, pour capter la chaleur du soleil. Cette chaleur est ensuite transférée à l'eau via un fluide caloporteur qui circule dans un circuit fermé, passant par un échangeur de chaleur avant d'arriver dans un réservoir de stockage.

Comment fonctionne un chauffe-eau solaire ?

Le chauffe-eau solaire se compose de plusieurs éléments qui permettent de chauffer et stocker l’eau :

  1. Collecteurs solaires : Les panneaux solaires thermiques absorbent la chaleur du soleil. Il en existe deux principaux types : les collecteurs plans vitrés et les collecteurs à tubes sous vide.
  2. Circuit de fluide caloporteur : Un fluide, souvent un mélange d'eau et d'antigel, circule dans les collecteurs et se réchauffe au contact de la surface chauffée par le soleil.
  3. Échangeur de chaleur : Le fluide chaud passe à travers un échangeur de chaleur, où il transfère son énergie thermique à l'eau contenue dans le réservoir de stockage.
  4. Réservoir de stockage : L'eau chaude est stockée dans un réservoir isolé pour être utilisée quand nécessaire. Ce réservoir peut être équipé d'un dispositif d'appoint (électrique ou au gaz) pour assurer un approvisionnement constant en eau chaude, même par temps nuageux.

Pourquoi installer un chauffe-eau solaire ?

Une chauffe-eau solaire cumule plusieurs avantages : 

  1. Économie d'énergie : Le chauffe-eau solaire permet de réduire considérablement la consommation d'énergie fossile ou électrique, car il utilise une source d'énergie gratuite et renouvelable : le soleil. Cela se traduit par des économies sur les factures d'énergie.
  2. Écologique : En réduisant la dépendance aux énergies fossiles, le chauffe-eau solaire contribue à la diminution des émissions de gaz à effet de serre et autres polluants. C’est une solution écologique qui participe à la lutte contre le réchauffement climatique.
  3. Autonomie et sécurité énergétique : L'utilisation de l'énergie solaire accroît l'autonomie énergétique des utilisateurs et diminue la dépendance aux fournisseurs d'énergie et aux fluctuations des prix de l'énergie.
  4. Durabilité : Les chauffe-eau solaires ont une longue durée de vie, souvent supérieure à 20 ans, avec un entretien minimal. Les matériaux utilisés sont généralement résistants et conçus pour durer.
  5. Incitations financières : Dans de nombreux pays, l'installation de systèmes solaires thermiques bénéficie de subventions, crédits d'impôt ou autres incitations financières qui réduisent le coût initial de l’investissement.

Quelles sont les contraintes d’un chauffe-eau solaire ?

Un chauffe-eau solaire demande cependant plus d'investissement et de planification qu’un ballon d’eau chaude classique : 

  1. Coût initial : L’investissement initial pour un chauffe-eau solaire est généralement plus élevé que pour un chauffe-eau traditionnel. 
  2. Dépendance aux conditions climatiques : Le rendement d’un chauffe-eau solaire dépend fortement de l’ensoleillement. Dans les régions à faible ensoleillement ou durant les périodes nuageuses, le système peut ne pas fournir suffisamment d'eau chaude, nécessitant un système de chauffage d'appoint. Ce cas de figure est prévu dans la quasi totalité des installations (appoint électrique).
  3. Espace : L'installation des panneaux solaires nécessite un espace approprié, généralement sur le toit, ce qui est adapté en maison, en tertiaire ou en petit collectif mais pas en immeuble. 
  4. Entretien et Maintenance : Bien que nécessitant peu d’entretien, les chauffe-eau solaires demandent des vérifications périodiques pour assurer leur bon fonctionnement. Les composants comme le fluide caloporteur peuvent devoir être remplacés tous les 5 à 10 ans.
  5. Complexité de l’Installation : L’installation d’un chauffe-eau solaire est plus complexe que celle d’un chauffe-eau électrique ou à gaz. Elle doit être réalisée par des professionnels qualifiés pour garantir efficacité et sécurité.

Comment dimensionner un chauffe-eau solaire ?

Le dimensionnement d'un chauffe-eau solaire est crucial pour garantir son efficacité et sa rentabilité. Plusieurs facteurs doivent être pris en compte pour déterminer la capacité et la configuration optimales du système. Voici les éléments à prendre en compte : 

1. Évaluer la consommation d’eau chaude quotidienne

2. Calculer la capacité du réservoir. Elle doit correspondre à la consommation quotidienne d'eau chaude. Par exemple :

3. Évaluer l’ensoleillement (durée quotidienne et variabilité saisonnière). Dans les régions avec de fortes variations saisonnières, un dimensionnement pour les mois les moins ensoleillés est recommandé pour garantir un approvisionnement constant. Cependant des ajustements sont faits pour éviter des surchauffes en période estivale.

4. Mesurer ou choisir l’inclinaison et l’orientation des Panneaux (en fonction de l’espace disponible, en général en toiture)

5. Sélectionner les collecteurs solaires

  • Type de collecteur 
    • Collecteurs plans vitrés : Moins coûteux, adaptés aux climats tempérés avec un bon ensoleillement.
    • Collecteurs à tubes sous vide : Plus efficaces, surtout dans les régions froides ou avec un ensoleillement modéré.
  • Surface de collecteurs : en règle générale, on considère environ 1 à 1.5 m² de surface de collecteur pour chaque personne dans le foyer.

6. Choisir les systèmes d’appoint. Un système d’appoint (électrique ou au gaz) peut être nécessaire pour les jours nuageux ou les périodes de forte consommation. Le dimensionnement de ce système doit aussi être pris en compte dans l’évaluation globale.

Enfin, les contraintes budgétaires pourront guider certains choix.

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