Panneaux solaires thermiques : fonctionnement et rendement

Le soleil dif­fuse une éner­gie gra­tuite, renou­ve­lable et propre. Pas besoin d’habiter le sud pour chauf­fer de l’eau ! Chauffe-eau solaire voire même, chauf­fage solaire sont pos­sibles par­tout en France, avec de meilleurs ren­de­ments que l’éner­gie pho­to­vol­taïque. Comme ces der­niers, les pan­neaux solaires ther­miques peuvent être posés en toi­ture ou au sol, avec moins de contrainte sur les masques.

Le chauffe-eau solaire

Le chauffe-eau solaire est inté­res­sant par­tout en France. Il est per­for­mant, rapide à amor­tir et simple à ins­tal­ler. Il peut être connec­té au lave-linge et au lave-vais­selle, pour encore plus d’économies. 

Comment ça marche ?

Comme un tuyau d’arrosage lais­sé au soleil : l’eau devient brû­lante !

Un cap­teur expo­sé au rayon­ne­ment solaire chauffe l’eau addi­tion­née d’anti-gel d’un cir­cuit pri­maire. Ce cir­cuit cède ses calo­ries à l’eau sani­taire conte­nue dans un bal­lon de sto­ckage. Ce sys­tème est tou­jours équi­pé d’un dis­po­si­tif d’appoint qui prend le relais en cas de besoin (en cas d’ensoleillement insuf­fi­sant). Cet appoint peut être une résis­tance élec­trique pla­cée dans le bal­lon solaire, une chau­dière (gaz, fioul, bois) ou un bal­lon élec­trique com­plé­men­taire. Certains bal­lons sont ain­si tri-éner­gie, par exemple : l’hiver l’énergie est solaire /bois et l’été solaire/électricité, tout est auto­ma­tique. 

Où mettre le capteur solaire thermique ?

L’idéal est qu’il soit orien­té plein sud (avec une pente d’environ 45°), déga­gé de tout ombrage, mais les orien­ta­tions sud-est à sud-ouest conviennent aus­si avec une pente de 30 à 60°. Pour une famille de 4 per­sonnes et un chauffe-eau de 200 litres, 4 à 5 m² de cap­teurs peuvent suf­fire.

Les cap­teurs solaires ther­miques peuvent être posés en toi­ture, au sol, en auvent, sur une dépen­dance… Idéalement, le bal­lon est proche des cap­teurs, dans un volume chauf­fé et les cana­li­sa­tions sont calo­ri­fu­gées. 

Différentes solutions techniques

Les plus répan­dues sont à cir­cu­la­tion for­cée (cir­cu­la­teur). Il existe aus­si des chauffe-eau solaires à ther­mo­si­phon (le bal­lon est pla­cé plus haut que les cap­teurs pour per­mettre une cir­cu­la­tion natu­relle du fluide calo­por­teur). Enfin, les chauffe-eau mono­blocs (bal­lon et cap­teur forment un ensemble soli­daire) se placent à l’extérieur. Les cap­teurs d’un chauffe-eau solaire peuvent être plans (les plus répan­dus) ou tubu­laires sous vide. Ces der­niers offrent en géné­ral de meilleurs ren­de­ments.

Quel rendement ?

Le chauffe-eau pour­ra fonc­tion­ner plus de 20 ans. Selon votre région, vous attein­drez une cou­ver­ture solaire annuelle de 50 à 70 % de votre eau chaude sani­taire. Comptez envi­ron 6 000 € pour une ins­tal­la­tion de 4 m² et un bal­lon de 300 litres. L’amortissement est de l’ordre de 7 ans.

Les formalités pour poser un chauffe-eau solaire

Pour une mai­son exis­tante, une simple décla­ra­tion de tra­vaux suf­fit. En cas de site clas­sé à proxi­mi­té, le pro­jet sera sou­mis à l’avis des Architectes des Bâtiments de France. Pour un pro­jet neuf, les cap­teurs seront inté­grés dans la demande de per­mis de construire. Consultez votre ins­tal­la­teur Qualisol (RGE) qui vous conseille­ra sur l’installation la plus adap­tée à vos besoins. 

Système solaire combiné

Comment ça marche ?

Selon le même prin­cipe de fonc­tion­ne­ment que pour l’eau chaude sani­taire, l’énergie solaire peut aus­si cou­vrir une par­tie des besoins de chauf­fage d’un bâti­ment. Le « Système Solaire Combiné » (SSC) per­met de cou­vrir de 30 % à 40 % des besoins annuels selon la région et la taille de l’installation. Il convient aus­si bien aux régions froides et bien enso­leillées qu’à celles où l’on doit chauf­fer long­temps. Le chauf­fage solaire offre éga­le­ment d’intéressantes pers­pec­tives d’économies en inter­sai­son, quelle que soit la loca­li­sa­tion géo­gra­phique .

Chauffe-eau solaire / chauffage solaire : des besoins différents

L’installation doit s’adapter à la varia­bi­li­té des besoins : l’eau chaude (ECS) est uti­li­sée toute l’année, mais ponc­tuel­le­ment au cours de la jour­née, contrai­re­ment au chauf­fage dont les besoins sont plus constants durant la sai­son de chauffe et nuls en été. L’eau chaude d’un chauf­fage solaire est géné­ra­le­ment à basse tem­pé­ra­ture contre 45 à 60 °C pour l’ECS. Et c’est lorsqu’il y a le moins de soleil que l’on en a le plus besoin !

Comment stocker la chaleur des panneaux solaires thermiques ?

L’énergie ther­mique est sto­ckée de deux manières : soit dans un bal­lon tam­pon de 500 à 2 000 litres selon le prin­cipe d’hydro-accumulation, soit direc­te­ment dans la masse d’un plan­cher en béton dans lequel va cir­cu­ler l’eau gly­co­lée (tech­nique du plan­cher solaire direct, PSD®).

Quel mode de diffusion ?

Dans le prin­cipe du PSD®, la dalle béton stocke et dif­fuse len­te­ment la cha­leur grâce à l’inertie du béton. Donc, même en l’absence de soleil, le rayon­ne­ment conti­nue.

Compte tenu de la lour­deur du chan­tier, le PSD® est adap­té aux construc­tions neuves ou aux réfec­tions lourdes.

Dans les autres cas, la dif­fu­sion se fait à par­tir d’un bal­lon de sto­ckage par un plan­cher chauf­fant basse tem­pé­ra­ture, par des murs chauf­fants ou des radia­teurs de pré­fé­rence dimen­sion­nés pour la basse tem­pé­ra­ture.

Dimensionner l’installation solaire

Selon les besoins et l’ensoleillement local, la sur­face de pan­neaux solaires ther­miques oscille entre 7 et 20 m². En France, 1 m² de cap­teur per­met de chauf­fer 6 à 10 mètres car­rés de loge­ment. Pour favo­ri­ser le chauf­fage solaire, les cap­teurs sont idéa­le­ment orien­tés plein sud et incli­nés à 45°, mais les orien­ta­tions sud-est à sud-ouest à une pente de 30 à 60° conviennent aus­si sans qu’il n’y ait de baisse signi­fi­ca­tive de pro­duc­tion.

Un appoint, pour quoi faire ?

L’appoint peut être rac­cor­dé au sys­tème (chau­dières clas­siques bois, gaz, oul, élec­tri­ci­té…) ou être indé­pen­dant (poêle, insert...). Coupler le solaire au bois per­met d’être 100 % éner­gies renou­ve­lables, mais toutes les éner­gies peuvent être uti­li­sées en appoint, l’important, étant que la régu­la­tion du sys­tème donne prio­ri­té au solaire, chaque fois que cette éner­gie est dis­po­nible.

Le coût d’une installation solaire

Pour le chauf­fage solaire dans les régions du sud, d’une mai­son de 110 m², 13 m² de cap­teurs repré­sentent 50 % d’économie en chauf­fage et coûtent de 15 000 à 20 000 €, hors appoint et hors sub­ven­tions.

En France métro­po­li­taine, 1 m² de cap­teurs per­met d’économiser en moyenne 800 kWh par an. Le retour sur inves­tis­se­ment dépend du coût de l’énergie d’appoint, du ren­de­ment de l’installation et du mon­tant de l’investissement. Les cap­teurs ont une lon­gé­vi­té de plus de 30 ans. Les for­ma­li­tés admi­nis­tra­tives sont iden­tiques à celles du chauffe-eau solaire. Consultez votre ins­tal­la­teur Qualisol (RGE) qui vous conseille­ra sur l’installation la plus adap­tée à vos besoins.