Chauffe-eau solaire individuel CESI production eau chaude sanitaire

Temps de lecture: 6 min , Dernière mise à jour: 17/06/2024
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Un capteur solaire thermique (ou capteur héliothermique) est un panneau plat, d'une surface d'un m2 (pour faciliter et optimiser la pose) conçu pour recueillir l'énergie provenant du soleil et la transmettre à un fluide caloporteur. Les panneaux solaires sont les composants de base de la plupart des équipements de production d'énergie solaire. Les capteurs solaires thermiques sont plus rentables économiquement que les panneaux photovoltaïques grâce à leur rendement élevé avoisinant les 80 %.

Le capteur solaire

C'est un dispositif destiné à récupérer une partie de l'énergie du rayonnement solaire pour la convertir en chaleur utilisable pour les besoins d'eau chaude sanitaire ou de complément de chauffage.
Grâce à des capteurs vitrés positionnés le plus souvent sur les toitures, il est possible d'installer un chauffe-eau solaire et/ou un chauffage solaire dans lesquels circule un liquide caloporteur réchauffé par le rayonnement solaire, qui transmet ensuite la chaleur à un ballon d’eau chaude sanitaire et éventuellement à un plancher chauffant basse température.

Énergie idéale en France, ce procédé permet de couvrir environ 60 % à 80 % en moyenne des besoins en eau chaude, ou d'apporter un complément de chauffage.
Un chauffe-eau solaire est composé de 2 éléments principaux les capteurs solaires et un ballon de stockage. Ballon solaire Domusa Teknik BT DUO

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Prévoir un appoint

Un chauffe-eau solaire n'étant pas entièrement autonome, il faut un appoint supplémentaire :

  • Soit le coupler à un chauffe-eau conventionnel pour assurer l’appoint les jours sans rayonnement suffisant (temps pluvieux ou très nuageux), soit électrique, bois, hydraulique, pompe à chaleur, etc.
  • Il faut absolument éviter l'usage des chauffe-eau électriques qui sont des appareils à effet joule très consommateurs d'énergie dont les pertes calorifiques du ballon de stockage d'eau peuvent représenter entre 6 et 15 kW d'énergie primaire par mètres carrés et par an !

Capteur ou panneau solaire ?

La norme ISO 9488 Énergie solaire — Vocabulaire, reprise par le comité européen de normalisation sous la désignation EN ISO 9488, déconseille l'usage du terme « panneau solaire » pour les applications thermiques, afin d'éviter toute confusion avec toutes les applications photovoltaïques, de même, il ne faut pas employer la locution « collecteur solaire » (qui est un anglicisme ou un germanisme) afin d'éviter la confusion avec le collecteur constitué de tubes qui dans de nombreux capteurs solaires, collectent le fluide chauffé à la sortie des ailettes de l'absorbeur montées hydrauliquement en parallèle.

Solaire thermique

L'énergie émise par le soleil et reçue par la terre en une heure pourrait permettre, si elle était récupérée en totalité, de pourvoir aux besoins énergétiques de l'humanité pendant un an.

Solaire thermique Principe de l’énergie solaire thermique :

Suffisant à fournir à lui seul 100 % de l'eau chaude en été, le chauffe-eau solaire individuel (CESI) assure de manière optimale son préchauffage en demi-saison ou le réchauffage de l'eau de piscine. Un système solaire combiné (SSC) peut en plus fournir l'appoint du chauffage de la maison. La technologie actuelle permet d'excellentes performances sous toutes nos latitudes. Tout en assurant confort, indépendance et respect de l'environnement, elle permet des économies de 40 à 60 % par an en moyenne sur la facture de chauffage.

Les solstices d'été et d'hiver

Les solstices sont deux périodes de l’année où le soleil atteint ses positions les plus méridionales et septentrionales par rapport au plan de l’équateur céleste ou terrestre. Sur la sphère céleste il atteint alors sa plus grande déclinaison, positive (+23° 26') ou négative (-23° 26'). À la surface de la Terre, il passe ces jours-là précisément au zénith à midi pour les lieux situés sur les deux tropiques Tropique de cancer au nord, Tropique du Capricorne au sud.


En France, le jour du solstice d’été le plus long de l’année est situé entre le 19 juin et le 24 juin alors que le solstice d’hiver qui marque la plus longue nuit de l’année se situe entre le 19 et 22 décembre.

Solstices d'hiver et d'été. Documentation Picbleu

solstice-ete-hiver-schéma-Picbleu

Les capteurs solaires

Ils peuvent être implantés sur un toit, une terrasse, par terre à côté de la maison ou sur une façade, et inclinés à environ 45° en moyenne (de 30° à 60°) afin de recevoir le maximum de rayonnement solaire.

Idéalement, un capteur plan doit être orienté plein Sud et incliné à un angle perpendiculaire au rayonnement solaire, soit un angle de 50°, par rapport à l'horizontal. Des écarts sensibles sont envisageables parce que les pertes de performance sont souvent faibles. La pose de ces capteurs demande de solides compétences professionnelles car il faut savoir que la température maximale d’un panneau solaire peut monter à 230° un jour d’été, la température de fonctionnement se situant entre 160° à 180° la moyenne s’établissant à 130°.

Il n'y a pas de problème d'autorisation pour l'installation d'un chauffe-eau solaire, sauf dans certains sites classés (où l'on devrait interdire également les hideuses bagnoles polluantes si l'on était logique), il est alors préférable de se renseigner à la Mairie de votre commune pour vérifier si une déclaration de travaux est nécessaire. Pour une construction neuve, il est recommandé de prévoir l'intégration des capteurs dans la toiture dans un détail ou un élément architectural, comme un auvent ou un pan de toit. Les capteurs doivent figurer sur les dessins du permis de construire.

L'emplacement des capteurs

Il est nécessaire de trouver une position convenable pour installer efficacement les capteurs solaires. Cet emplacement de 4 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 en hiver le soleil est au plus bas sur l'horizon (solstice d’hiver).
Ce graphique illustre les valeurs approximatives du rayonnement solaire global parvenant sur une surface horizontale en fonction de la météo. Par temps très couvert, la surface ne reçoit que 200 W/m², voire moins, il faut noter que la diffraction causée par les gouttelettes d’eau lors de précipitations limite le rayonnement solaire. Les niveaux de rayonnement sont élevés lorsque le ciel est dégagé et suivant le mois de l'année.
Ils peuvent atteindre 800 à 1 000 Watts par mètres carré( w/m2). L’irradiance solaire représente la puissance du rayonnement solaire par unité de surface à l’extérieur de l’atmosphère terrestre. Elle s'exprime en W/m². L'irradiation solaire représente l'énergie du rayonnement solaire sur un intervalle de temps déterminé. Elle s'exprime en J/m² et en kWh/m². Un jour de grand soleil estival, l'irradiation peut atteindre des valeurs de l'ordre de 7 kWh/m².



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