Fonctionnement d'un chauffe-eau solaire : comment profiter de l'énergie solaire ?

Le chauffage représente la première dépense énergétique d’un foyer. Chauffer le logement et l’eau sanitaire engendre un impact environnemental et budgétaire important. Même avec les heures creuses, une température réduite et des douches courtes plutôt que des bains, un chauffe-eau électrique classique reste un poste important de dépense d’électricité. Différents types de chauffe-eaux permettent d’améliorer les performances énergétiques du logement tout en allégeant la facture. Le chauffe-eau solaire, éligible aux aides gouvernementales comme la prime énergie chauffe eau solaire, exploite l’énergie illimitée et gratuite du soleil pour fournir l’eau chaude sanitaire. Si le fonctionnement de base est commun à tous les modèles, des variations existent suivant que le ballon est séparé ou non des capteurs solaires. Essayons de comprendre comment fonctionne un chauffe-eau solaire pour s’assurer qu’il est bien adapté à votre projet.

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Fonctionnement général : Du soleil à l’eau

Suivant l’emplacement de votre logement, le chauffe-eau solaire est destiné à produire soit l’eau chaude sanitaire, ou à être raccordé à une chaudière pour participer à l’ensemble des besoins en chauffage.

Grâce à des panneaux posés sur le toit ou au sol, l’énergie du soleil est captée et restituée à l’aide d’une pompe dans le circuit de chauffage central ou dans le réseau destiné à l’eau sanitaire. Un échangeur thermique souvent en forme de serpentin permet de transférer cette chaleur à l’eau du ballon. Le ballon stocke durablement l’eau chaude grâce à son isolation. Lorsque la température souhaitée est atteinte, un régulateur interrompt le fonctionnement de la pompe pour assurer le confort d’utilisation. Il la remet en marche dès qu’il détecte une baisse de la température de l’eau ou une utilisation d’eau nécessitant d’en chauffer une quantité nouvelle.

Les principaux éléments pour un fonctionnement performant

Le capteur solaire thermique

Il est parcouru par des tubes qui contiennent un liquide caloporteur. Ce fluide absorbe la chaleur du rayonnement solaire. Il est ensuite dirigé en circuit fermé vers le ballon de stockage pour y échanger sa chaleur.

Le nombre d’occupants du logement, sa situation géographique et son exposition définissent la surface et l’emplacement des capteurs. Si votre installation est destinée à participer au chauffage central, la taille du logement est aussi un facteur important. L’inclinaison des panneaux est adaptée pour optimiser l’absorption du rayonnement solaire. Pour un rendement optimal, elle est d’environ 35° et le capteur gagne à être orienté plein sud.

La puissance du panneau solaire s’exprime en watt-crête ou Wc et en kilowatt-crête ou kWc. On utilise les kWh pour exprimer la consommation du ménage. On estime qu’une puissance de 3 kWc couvre en moyenne une consommation de 3 500 kWh annuelle, mais le potentiel solaire des capteurs dépend de nombreux facteurs. La puissance en watt-crête est toujours indiquée dans des conditions d’utilisation optimales qui ne reflètent peut-être pas celles de votre projet.

Un ballon spécifique

Suivant les contraintes d’installation, il est parfois nécessaire de séparer le ballon des autres composants. Grâce à un système de pompe électrique, on peut placer le ballon loin des capteurs solaires. Le système à thermosiphon est moins cher, mais nécessite que le ballon soit placé en hauteur par rapport aux capteurs, sous le toit par exemple. Cela implique des contraintes dans l’agencement du logement. Le système le plus simple est le monobloc : le ballon est monté au-dessus des capteurs. L’installation est à l’extérieur, souvent au sol. Mais l’eau chaude est conservée moins longtemps avec ce système.

Le ballon solaire est spécifique à ce type de fonctionnement, car il dispose du système d’échangeur de chaleur approprié. Celui-ci résiste aux propriétés hautement corrosives du liquide caloporteur. Il est possible de conserver l’ancien ballon d’eau chaude classique en tant qu’installation de chauffage d’appoint en relais de l’énergie solaire.

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Points forts et points faibles du chauffe-eau solaire

L’énergie solaire

Le principal atout du panneau solaire est son fonctionnement grâce à une source d’énergie inépuisable, non polluante, gratuite, accessible à tous et qui permet de limiter la dépendance du logement aux énergies fossiles.

Un investissement rentabilisé

En plus d’exploiter une énergie gratuite, le chauffe-eau solaire présente une durabilité plus longue que celle d’un chauffe-eau traditionnel. C’est un investissement à long terme dans une installation prévue pour durer. Grâce à l’énergie solaire, vous pouvez réaliser près de 60 % d’économies sur l’énergie liée au chauffage. De plus, il apporte une plus-value non négligeable à votre bien immobilier pour de potentiels acheteurs.

Un entretien léger

Un contrat de maintenance permet souvent de s’assurer d’un entretien optimal sans contraintes. L’installation est contrôlée en moyenne tous les 3 ans. Au bout d’une dizaine d’années, il est possible de devoir changer le liquide caloporteur. Pensez à vérifier que vos panneaux ne sont pas occultés par des nids d’oiseaux par exemple.

Une autonomie limitée

Vous devez disposer d’un chauffage d’appoint. Un chauffe-eau solaire couvre la plupart des besoins en eau chaude sanitaire, mais son fonctionnement reste tributaire des variations d’ensoleillement. Par temps couvert prolongé, la production peut s’avérer insuffisante, car le liquide caloporteur ne peut stocker l’énergie nécessaire. Suivant que votre logement est au nord ou au sud de la France, vous pouvez couvrir 40 à 75 % de vos besoins avec de grandes disparités dans la quantité d’énergie captée durant l’été et l’hiver.

C’est pour cette raison qu’il y a une résistance électrique à la sortie du ballon, voire une chaudière d’appoint. Il s’agit d’un système de chauffage d’appoint où l’électricité prend le relais de l’énergie solaire. Au cours de la nuit, il se déclenche pour produire une quantité d’eau chaude suffisante pour répondre aux besoins du début de journée.

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