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Le chauffe-eau solaire

Principe de fonctionnement : Chauffe-eau solaire, principe de fonctionnement
    Le chauffe-eau solaire est un équipement thermique, composé d'un capteur, le plus souvent installé en toiture, et d'une cuve de stockage. Idéalement exposé plein sud (±45°), le capteur se charge du rayonnement solaire sur le principe de l'effet de serre, et le restitue à un fluide qui circule en boucle à l'intérieur. Ce fluide, le plus souvent de l'eau additionnée d'antigel, va alors céder ses calories à l'eau sanitaire contenue dans le préparateur solaire grâce à un échangeur en serpentin immergé dans la cuve. À la différence d'un capteur photovoltaïque qui produit de l'électricité, le chauffe-eau solaire produit donc de l'eau chaude sanitaire pour la toilette et le ménage. Il existe différents capteurs (plans ou sous vide), différentes énergies pour compléter le chauffage quand le soleil ne suffit pas (électrique ou chaudière), différentes gestions des surchauffes estivales (auto-vidangeable ou inversion de cycle) et même différentes utilisations possibles selon que l'on veut ou pas coupler l'eau chaude avec le chauffage de l'habitation (chauffe-eau solaire individuel ou système solaire combiné). À noter que le transfert de chaleur est optimisé avec un circulateur électrique spécialement adapté aux hautes températures, mais que la convection de part en part, appelée "thermosiphon", est aussi possible en veillant à placer la cuve de stockage plus haute que le capteur.

Si ma maison est exposée 50° ouest et que ma toiture est inclinée de 30° par rapport à l'horizontale, suis-je toujours dans des conditions optimales ? (cf point rouge :)
Alternatives et choix éclairé :
    En construction neuve, à moins d'un gros investissement de production d'énergie renouvelable (éolienne, photovoltaïque), vous ne pourrez pas poser de chauffe-eau électrique sans risquer de dépasser les 50 kW.h/m2/an EP* imposés par la RT2012. Les seules solutions techniques possibles sont :

1) la chaudière biomasse

2) la pompe à chaleur

(1 et 2 couplant chauffage et eau chaude sanitaire)

3) le chauffe-eau thermodynamique

4) le chauffe-eau solaire


Le 1er choix est très judicieux par sa simplicité et l'utilisation d'une énergie renouvelable. Le 2e est sujet à polémiques sur le nombre de pannes possibles, l'espérance de vie des machines, la non-renouvelabilité de l'énergie électrique nécessaire à son fonctionnement et l'adéquation des COP** annoncés avec la réalité mesurée. Même remarque pour le 3e choix qui n'est de surcroît que trop rarement posé avec 2 trous dans le mur (une entrée d'air chaud, une sortie d'air froid). Le chauffe-eau prend alors les calories de la pièce où il est installé et augmente logiquement la consommation de chauffage... La belle affaire !
La meilleure alternative, sans percements, est le couplage à la VMC : La dernière possibilité est d'opter pour un Chauffe-Eau Solaire Individuel (CESI) qui outre sa robustesse présente un intérêt écologique indéniable : pas de dégagement de gaz à effet de serre, une ressource abondante et inépuisable, pas de fluide frigorigène nocif pour l'environnement***. Un CESI n'a pour seul automatisme qu'un circulateur qui se met en route lorsque le capteur ensoleillé est plus chaud que l'eau à réchauffer : pas de compresseur, pas de ventilateur...
La couverture moyenne pour une installation domestique est de 60% des besoins à l'année, le complément étant fait par une résistance électrique ou un appoint thermique par la chaudière.

En conclusion, le chauffe-eau solaire est assurément un investissement d'avenir de par sa simplicité de fonctionnement et son impact écologique.


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* : Seuil annuel de consommation d'énergie "primaire", c'est à dire l'énergie "achetée" pondérée d'un facteur 2,58 pour l'électricité et 1,0 pour le gaz / fioul / bois.

** : Le COP est le coefficient de performance d'un système thermodynamique. Il est égal au rapport de l'énergie dégagée sur l'énergie consommée pour un cycle théorique à 7°C. Les normales saisonnières sont pourtant à Rouen de 4°C de décembre à février, et les dégivrages réguliers du capteur des pompes à chaleur air/eau ne sont pas pris en compte dans le calcul du COP commercial.

*** : Les fluides frigorigènes sont de moins en moins nocifs pour la couche d'ozone mais de plus en plus pour l'effet de serre : le R134a est 1300 fois plus "gaz à effet de serre" que le dioxyde de carbone ; le R508b, 12 300 fois plus...