Production d'eau chaude sanitaire par énergie solaire

Par Jean-Pascal ROCHE - Bet ADRET

Comment concevoir une installation collective de production ECS solaire ?

Le solaire, énergie propre, gratuite et inépuisable, s'avère particulièrement bien adapté à la production d'eau chaude sanitaire. Il faut, cependant, rester très vigilant et ne prescrire des installations solaires d'ECS que sous certaines conditions de faisabilité, de conception technique et de suivi. Ce sont ces conditions favorables ainsi que la démarche à suivre et les points techniques clés garants d'un projet solaire réussi que les concepteurs trouveront ci-après.

Bâtiment avec panneaux solaires intégrés en toiture

1°/ Les éléments favorables

Avant même de commencer à penser à une installation ECS solaire, il faut s'attacher à agir sur les points suivants :
Réduire au minimum les besoins d'ECS et optimiser l'installation de base de production ECS (améliorer les rendements de production et diminuer les pertes de distribution).
Cela doit être un réflexe préalable.

Une fois ces conditions remplies, le concepteur devra s'assurer des 5 points suivants :

  • Les réelles motivations du maître d'ouvrage sont-elles bien fondées sur le respect de l'environnement et la maîtrise des coûts de fonctionnement et non sur une recherche de rentabilité, voire sur une simple "chasse aux subventions" ?
  • La nature et le profil des consommations ECS sont-ils suffisamment importants et stables tout au long de l'année ?
  • Le site à équiper a-t-il un réel potentiel solaire ?
    Vérifier, notamment, les masques proches ou lointains.
  • Y-a-t'il, réellement, la place pour implanter le ou les champs de capteurs solaires ?
    Pour le vérifier, il faudra procéder à un pré-dimensionnement sur une base de 1 à 2 m² de capteurs pour 100 litres de consommations ECS journalière
  • Y-a-t'il réellement la place pour implanter le stockage solaire ? Il faudra trouver un local technique et vérifier sa surface, sa hauteur, son accessibilité et sa surcharge admissible par rapport à un stockage de volume équivalent à la consommation d'ECS moyenne journalière.

2°/ La démarche à suivre

Dans un premier temps, après avoir vérifié ou faite vérifier les points listés ci-avant, le maître d'ouvrage devra adresser une demande écrite de prise en charge d'étude de faisabilité (avec un devis d'honoraires de son maître d'œuvre) à la délégation régionale de l'ADEME.
Après accord de cette dernière, le maître d'œuvre pourra réaliser l'étude de faisabilité (ou pré-diagnostic solaire selon la dénomination de l'ADEME). Cette étude a pour objectif de juger de l'intérêt du projet en fonction de la nature des besoins d'ECS (importance et régularité annuelle) et de l'existence de contraintes techniques ou architecturales. Elle a également pour objectif, en cas de validation de l'ADEME, d'ouvrir les portes des aides ADEME et collectivités locales.
Elle devra intégrer le dimensionnement de la future installation solaire, une évaluation des économies de fonctionnement, une évaluation de l'impact environnemental (notamment en termes de rejet de CO2) et un schéma de principe.

3°/ Les points clés d'une bonne conception

  • Les consommations d'ECS

    Le dimensionnement de l'installation de production ECS solaire va dépendre essentiellement de la bonne estimation des consommations d'ECS. Attention, contrairement aux habitudes de la profession, la sécurité en solaire consiste, plutôt, à sous-évaluer les besoins; un surdimensionnement peut conduire à des surchauffes en été très dommageables pour l'installation.

  • Le schéma de principe hydraulique

    Il doit être le plus simple possible et répondre aux principes suivants :
  • Le fluide qui rentre dans les capteurs doit être le plus froid possible
  • L'eau sanitaire en sortie de ballon solaire doit être la plus chaude possible
  • La production solaire et l'appoint doivent être dissociés

Schéma général type d'une installation solaire collective centralisée

  • Les éléments techniques

    Les éléments suivants sont les principaux constituants d'une installation de production ECS solaire. La qualité de l'installation dépendra, essentiellement, de leur bonne préconisation :
  • les capteurs solaires
  • le stockage
  • les purges d'air du circuit primaire solaire
  • la gestion du fluide antigel dans le circuit primaire solaire
  • le vase d'expansion et la soupape de sécurité
  • l'échangeur de chaleur
  • les circulateurs
  • la régulation

En résumé …

Une installation de production ECS solaire n'est pas compliquée à concevoir ni à réaliser à condition de se placer dans les meilleures conditions possibles (c'est-à-dire avoir vérifié au préalable la faisabilité technique et économique et respecter la démarche ADEME) et à condition de respecter certaines règles simples de dimensionnement et de mise en œuvre.
Il est alors indispensable de soigner la mise en service, la réception et la maintenance des installations afin de garantir le suivi et le maintien des performances dans le temps.

Jean-Pascal ROCHE du Bet ADRET
J.P. ROCHE est ingénieur énergéticien spécialisé dans les concepts HQE®. Il intervient sur le territoire national dans les programmes tertiaire et résidentiel en assistance à Maîtrise d'Ouvrage et maîtrise d'œuvre.
www.adret.net

→ POUR EN SAVOIR PLUS

  • Un guide de conception des installations collectives de la production d'eau chaude sanitaire par énergie solaire vient d'être édité par l'Agence De l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie.
    Cet ouvrage, a été réalisé à la demande de l'ADEME, d'EDF et de GDF par l'association ICO sous la coordination du bureau d'études ADRET. Il est destiné aux bureaux d'études et aux services techniques des maîtres d'ouvrage.
    Il propose une démarche simple et concrète basée sur l'expérience et les bonnes pratiques pour concevoir, dimensionner, installer et maintenir des installations solaires collectives de qualité.
    Vous pouvez vous le procurer au prix de 35 € auprès de l'association ICO ou auprès de l'ADEME sur le site www.ademe.fr/publications en tapant son n° de référence 6259.

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