Le solaire thermique, comment ça marche ?
Nous l’avons vu dans notre article « Profitez de l’énergie solaire avec le photovoltaïque », il y a plusieurs manières d’exploiter l’énergie solaire :
- Grâce à des panneaux photovoltaïques qui produisent de l’électricité
- Grâce à des panneaux solaires thermiques pour produire de l’eau chaude
- En capitalisant sur les apports solaires directs pour réchauffer naturellement son logement.
Qu’est-ce que le solaire thermique ?
Capter le rayonnement solaire pour le convertir en chaleur est très simple. Vous en avez déjà fait l’expérience : plus une couleur est sombre plus elle va « retenir » la chaleur. A l’inverse, on sait qu’un mur blanc va « réfléchir » la lumière et sera donc plus frais.
La capacité d’une surface à réfléchir le rayonnement solaire se mesure avec l’albédo. Ce coefficient sans dimension est compris entre 0 (moins réfléchissant) et 1 (plus réfléchissant).
| Albédo | 0 | 0,07 | 0,25 | 0,4 | 0,85 | 1 |
| Matériaux | Corps noir | Océan | Sable | Calcaire | Neige | Miroir parfait |
En exploitant ce principe, on peut utiliser le rayonnement solaire pour produire de la chaleur. C’est ce qu’on appelle un système solaire thermique.
Pour résumer, un système solaire thermique repose sur 4 éléments :
- une couche transparente qui fait effet de serre et piège une partie des rayonnements, permettant ainsi de conserver la chaleur. C’est ce qui se passe dans les vérandas !
- un absorbeur en noir qui améliore la captation du rayonnement solaire (avec un albédo proche de 0)
- un isolant sous les panneaux qui permet de conserver la chaleur.
- un fluide caloporteur va emmagasiner les calories (la chaleur) puis la transmettre à un volume d’eau qui pourra ensuite être utilisé, par exemple dans un circuit de radiateurs.
Pour plus d’informations sur ce procédé, consultez l’encyclopédie énergie.
Comment utiliser le solaire thermique ?
Le solaire thermique permet de :
- chauffer l’eau chaude sanitaire
- chauffer un logement (chauffage central, mur ou plancher chauffant).
A retenir tout de même :
- Un apport d’énergie est indispensable quel que soit le système.
- Limiter la longueur des canalisations et bien les isoler permet d’éviter les pertes.
- Surdimensionner l’installation peut causer des surchauffes.
- Des émetteurs basse température type planchers chauffants ou radiateurs basses températures amélioreront le rendement de l’installation.
Produire de l’eau chaude sanitaire
Pour la production d’eau chaude sanitaire, il existe principalement deux systèmes :
Le Chauffe-eau solaire individuel à éléments séparés
Ce chauffe-eau est adapté à une demande d’eau chaude régulière toute l’année, dans une résidence principale.
Il peut être à :
- Circulation forcée : une pompe électrique (le circulateur) entraîne la circulation du fluide caloporteur, qui est le liquide chauffé par les panneaux ;
- Thermosiphon : la circulation du fluide se fait naturellement et le ballon doit être situé au-dessus des capteurs, par exemple dans les combles de la maison.
Le système à thermosiphon est simple et moins coûteux que celui à circulation forcée, mais ses performances sont réduites en hiver et sa mise en œuvre délicate. L’implantation des éléments demande un vrai savoir-faire.
Le Chauffe-eau solaire individuel optimisé
Ce système minimise les pertes thermiques puisque l’eau stockée dans le ballon est préchauffée par l’énergie solaire.
La chaudière fonctionne quand l’eau a besoin d’un complément de « chauffe » au moment de son prélèvement. Elle alimente également le dispositif de chauffage.
Il doit être réservé à des maisons de moins de 120 m2 ou comprenant une seule salle de bain. Dans ces conditions, ses performances sont équivalentes au chauffe-eau solaire individuel à éléments séparés.
Ce système peut couvrir plus de 70 % des besoins en eau chaude sanitaire dans notre région.
Chauffer sa maison
Pour le chauffage, on parle de système solaire combiné (SSC). C’est une installation solaire thermique qui permet de produire à la fois l’eau chaude sanitaire ET le chauffage d’un logement.
Principe du SSC à hydro-accumulation
Pour anticiper l’absence de soleil, la chaleur produite est stockée un grand ballon d’eau.
Ce dernier alimente le réseau de chauffage et les radiateurs, de préférence basse température, ou plancher chauffant.
L’eau chaude sanitaire est produite dans un ballon immergé dans le ballon tampon ou par un échangeur de chaleur.
Les systèmes actuels sont à la fois performants et compacts, avec un volume de stockage raisonnable, de 500 à 2 000 litres. Il faut disposer d’un local chauffé ou bien isolé suffisamment grand.
Principe du SSC solaire direct
Le fluide caloporteur circule directement dans la dalle du plancher, les murs ou les radiateurs haute ou basse température.
La dalle ou les murs chauffants jouent un double rôle de stockage et d’émetteur de chaleur.
Un circuit de dérivation permet de produire l’eau chaude sanitaire et d’apporter un appoint au solaire.
Dans ce système, les pertes de chaleur sont réduites et le rendement de l’installation solaire est meilleur.
En revanche, la régulation est plus complexe.
Le coût de l’équipement
| Équipement | Chauffe-eau solaire Individuel | Système solaire combiné | |||
| CESI mono-bloc | CESI éléments séparés | CESI optimisé | Système à hydro-accumulation | Système solaire direct | |
| Coût moyen HT, pose incluse | 900 à 1700 €/m² de capteur | 1300 €/m² de capteur | 1100 à 1300 €/m² de capteur | ||
Pour plus d’informations, consultez le guide pratique de l’ADEME.
