MAISON SOLAIRE THERMIQUE : CHAUFFAGE ET ECS SOLAIRE

Réchauffement climatique, hausse du prix du pétrole... Pourquoi ne pas s'équiper avec une solution de chauffage économique et respectueuse de l'Environnement.      Les offres en la matière se sont multipliées, alors c'est le moment de participer à la réduction des gaz à effet de serre et de faire des économies dans le même temps.
L’utilisation du « solaire » pour la production du chauffage est un acte citoyen et permet de plus de préserver les énergies non renouvelables (pétrole, gaz, charbon…) et de les réserver à des emplois spécifiques pour lesquels il n’existe pas encore d’alternative.


L'énergie solaire thermique est la transformation du rayonnement solaire en énergie thermique par des panneaux solaires installés le plus souvent en toiture - auquel cas, ils peuvent assurer la fonction de couverture - inclinés entre 30° et 60°, et de préférence plein sud. Ce système fonctionne été comme hiver, sans influence de la température extérieure, puisqu’il ne dépend que du rayonnement solaire.

Les capteurs solaires thermiques sont conçus pour s’intégrer aux différents styles de construction. Placés sur le toit, ils ressemblent dans ce cas à des fenêtres de grande taille. Pour être encore plus discrets, certains panneaux solaires peuvent être incorporés dans la toiture. Ils remplacent alors une partie de la couverture, tuiles ou autres éléments.

Construisons aujourd'hui pour nos futures générations

Applications du solaire                                                                                              Les applications du solaire thermique, dans le bâtiment consistent à capter la chaleur offerte par le soleil afin de la stocker et de la réutiliser pour des besoins de chauffage et d’eau chaude sanitaire. Ce procédé permet de couvrir environ 50 % en moyenne en France des besoins en eau chaude sanitaire, et d'apporter aussi un complément de chauffage, on parle de SSC (Système Solaire Combiné).

Pour assurer la totalité du chauffage, il faut compléter le chauffage solaire par un système de chauffage d’appoint. Ce système d’appoint peut être mis en place en même temps que les panneaux solaires thermiques dans le cas d’une construction neuve ou conserver le chauffage dans le cas d’une installation dans l’existant.

Avant de se lancer dans l'installation d'un système solaire thermique combiné (SSC), il est préférable de connaître certains éléments techniques et économiques...


Concevoir sa maison en économisant jusqu’à 60% d’énergie pour le chauffage

Les Systèmes solaires combinés sont, en toute logique, extrêmement performants en Hiver dans les régions froides mais bien ensoleillées comme l'Alsace et la région Rhône-Alpes. Pour le reste de la France, la rentabilité est assurée au Printemps et en Automne – période froide et plus ensoleillée que l'Hiver. Entre 8 et 15 m² de panneaux solaires sont nécessaires selon le logement et l’exposition solaire de l’habitation.

Une installation de chauffage solaire thermique se conçoit dès la phase de réalisation des plans de construction

Conception et choix du bon équipement    

La conception et le choix des équipements d’une installation de chauffage solaire dépend de nombreux paramètres: les conditions climatiques où est situé le projet, le type de construction de l’habitat, la surface et le nombre de pièces chauffées, le mode de distribution du chauffage, les attentes en matière de confort, etc.

Le plein sud est bien sûr la meilleure des orientations, mais des capteurs solaires thermiques exposés au sud-est ou au sud-ouest donneront quand même des résultats satisfaisants. La meilleure inclinaison, pour une utilisation sur une année entière, est celle de la latitude de l’endroit où sont installés les capteurs solaires (donc environ 45° en France). Elle sera plutôt de 60° pour une consommation hivernale et de 30° pour une consommation estivale. Toutefois, ce sont souvent les dispositions constructives de l’habitation qui la détermine.

Dans un combi-système (SSC) il y a 2 sources de chaleur (au moins): les panneaux solaires, et l'appoint de chauffage (fioul, gaz, bois, électricité...) qui fourni le complément des besoins. En règle générale, les capteurs solaires doivent fonctionner à une température faible afin d'assurer un bon rendement. La difficulté est de combiner les différentes sources de chaleur dans un système économique et fiable qui extrait un bénéfice maximal de chaque mètre carré de capteur solaire. 

Les panneaux solaires thermiques s’utilisent pour satisfaire deux besoins différents :

Un panneau solaire thermique produit de la chaleur qui peut être utilisée pour chauffer une habitation (on parle alors de chauffage solaire) et/ou pour chauffer l’eau sanitaire d’une maison (chauffe-eau solaire). Ces deux installations ont beaucoup de succès en France depuis quelques années puisqu’elles permettent de subvenir à plus de la moitié des besoins en chauffage et en eau chaude sanitaire d’une habitation.


- Chauffe-eau solaire individuel (CESI)

Dans le cas d'un CESI (Chauffe-eau solaire individuel), le caloporteur transmet sa chaleur à l'eau sanitaire en passant dans un échangeur thermique en forme de spirale. Alors qu'il a cédé sa chaleur, il repart vers les panneaux solaires où il sera de nouveau réchauffé. L'eau chaude sanitaire est stockée dans le ballon auquel on peut adjoindre un dispositif complémentaire (résistance électrique ou deuxième échangeur thermique relié à une chaudière à énergie bois ou traditionnelle au gaz, au fioul) permettant de pallier à un défaut d'ensoleillement. Inversement on peut donc tout à fait installer un CESI en complément d'une installation de chauffage déjà existante!

La pose de 3 à 6 m2 de panneaux solaires permet d’apporter 70% des besoins en eau chaude sanitaire d'une famille de 2 à 6 personnes.

 

Caractéristiques de production d’eau-chaude sanitaire solaire

- Besoins similaires pendant l'année.
- Puisage important pendant des périodes courtes avec des périodes longues sans consommation.
- Entrée d'eau froide à basse température (4 à 20°C suivant la localité et la saison).
- Température de distribution élevée (45 à 60°C).
- Perte d'eau chaude après utilisation. 

- Le système solaire combiné (SSC) ou Combi solaire

Le Système Solaire Combiné (ou chauffage solaire) produit de l’eau chaude sanitaire et du chauffage. Le caloporteur transmet sa chaleur au réseau d'eau de chauffage également stockée dans un ballon et toujours par le biais d'un échangeur thermique. C'est ensuite l'eau de chauffage qui circule dans les terminaux (radiateur basse température, ventilo convecteur, etc.) pour réchauffer l'air ambiant. Le système solaire combiné représente une économie de 30 à 60% des besoins annuels d’énergie pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire. Il doit bien entendu s’intégrer dans une approche énergétique globale de l’habitat.
Pour le chauffage solaire thermique, un chauffage d’appoint s’avère nécessaire pour assurer le complément. Il peut être relié à l’installation solaire (appoint intégré) ou non (appoint séparé).

Le chauffage à appoint intégré est un système de chauffage intégré au système de production de chaleur solaire (pompe à chaleur, poêle hydro. résistance électrique,…), qui viendra automatiquement assurer le relais, en cas de déficience du solaire. La chaleur produite par l’appoint sera directement stockée dans le ballon tampon. Ce type de système offre un grand confort d’utilisation du fait de son automaticité.

Le chauffage d’appoint séparé signifie qu’il se trouve hors du ballon. Le plus souvent, il se traduit en un poêle à bois ou poêle à granulés de bois, ou des convecteurs électriques. La meilleure utilisation reste d’utiliser la majeure partie du temps votre chauffage solaire et de ne se servir de l’appoint de chauffage qu'en cas d’ensoleillement manquant.

Caractéristiques de chauffage solaire

- Variations saisonnières importantes.
- Puisage de chaleur modéré et continu.
- Périodes avec une demande réduite ou nulle (la nuit ou périodes avec des apports solaires passifs).
- Température de distribution faible (30 à 50°C) mais température de retour relativement élevée (25 à 40°C); peu de différence entre l'entrée et la sortie du circuit de distribution.
- Circuit de distribution fermé.

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