De l’évaluation des besoins solaires à l’étude solaire

Par Hervé SEBASTIA - ingénieur thermicien de la société ATLANTIC GUILLOT



Après avoir abordé en Partie 1, les fondamentaux d'une installation solaire thermique collective, l'auteur Hervé SEBASTIA présente ici l'application méthodique de sa démarche – dite Partie 2 du Guide.

  • Installations Solaires Collectives pour l'ECS – Conception (Partie 1)
  • Réponses « Solaire » à la surchauffe et à la légionellose - Partie 1
  • De l'évaluation des besoins solaires à l'étude solaire (Partie 2/1)
  • Exemple de détermination de l'installation solaire d'un hôtel (2/2)
  • La productivité solaire (Partie 2/3)


  • En prenant pour exemple un hôtel de 45 chambres, il met en évidence toutes les facettes et subtilités du dimensionnement d'une installation solaire dans le but d'atteindre une productivité optimale.

    A plusieurs occasions, l'auteur fait référence aux chapitres et encadrés de l'article précédent – Partie 1 -

    La présente chronique traitant plus particulièrement de l'évaluation des besoins solaires à l'étude solaire




    Accès au contenu à jour et téléchargement du Guide de 63 pages

    Guide solaire 2012



    N'hésitez pas à « blogger » et à donner commentaires et appréciation en fin de page et bonne lecture !



    Capteurs solaires



    Avant d'aborder ces chapitres de la partie 2, il faut noter qu'en cas de demande de subventions auprès d'organismes (l'ADEME, la Région, le département, …), une étude solaire sous un logiciel agréé (Méthode SOLO) devra être fournie. Elle servira ensuite de référence pour comparer les performances solaires calculées à celles mesurées.
    Dans tous les cas, il est vivement recommandé de faire réaliser le dimensionnement de l'installation solaire, et l'étude solaire par un bureau d'études spécialisé.





    Le dimensionnement solaire


    Le surdimensionnement est l'ennemi premier d'une installation solaire. Il engendre un surinvestissement, une perte de productivité, et est souvent à l'origine du phénomène de « la surchauffe » (cf. chapitre IV Partie 1

    C'est pourquoi, il est important de bien dissocier le dimensionnement d'une production d'eau chaude sanitaire, de celui d'une installation solaire :

    • Une production d'eau chaude sanitaire est dimensionnée pour satisfaire le jour où les besoins ECS sont les plus importants : on retiendra le besoin maximum ;

    • Une installation solaire est dimensionnée pour satisfaire un besoin moyen journalier – appelé plus communément besoin solaire - qui tient compte de la période où la récupération est la plus forte, et l'occupation la plus faible : on retiendra le besoin minimal.


    A titre d'exemple, en maison de retraite, les besoins ECS journaliers par lit peuvent atteindre 70 litres à 60°C, alors que les besoins solaires sont estimés à 30 litres à 60°C.

    Pour évaluer au mieux le besoin solaire, nous vous conseillons :

    • dans l'existant, de récupérer auprès du maître d'ouvrage les profils de consommation journaliers ou les mesurer au préalable,
    • dans le neuf, de récupérer dans différentes littératures, des ratios ou des profils de consommation selon l'usage du bâtiment
    • de tenir compte de la variation des soutirages sur l'année et des périodes d'inoccupation.


    Afin de mieux appréhender les conséquences du sous ou sur dimensionnement d'une installation solaire, reportez-vous à l'encadré 8.



    Encadré 8 – Conséquences du sous ou sur dimensionnement solaire

    Pour illustrer ce cas de figure, nous reprendrons comme exemple l'installation solaire d'un hôtel 3 étoiles de 45 chambres situé à Lyon qui présente les caractéristiques suivantes :
    . consommation ECS journalière de 3825 litres à 60°C
    . 74 m² brut de capteurs inclinés à 45° plein Sud
    . stockage solaire de 4000 litres

    Sur le schéma 8/1 ci-dessous, le point d'intersection des deux courbes correspond aux besoins journaliers de référence soit 3825 litres qui nous donnent une productivité de 655 kWh/m² utile de surface de capteurs.

    Sur cet hôtel, si la consommation d'eau chaude sanitaire journalière est supérieure, cas d'une installation solaire sous dimensionnée :
    la productivité augmente car la température moyenne du ballon solaire est inférieure, son volume se régénérant plus souvent ;
    le taux de couverture diminue car la surface des capteurs a été dimensionnée pour un besoin journalier inférieur.
    Si la consommation d'eau chaude sanitaire journalière est inférieure, cas d'une installation solaire sur dimensionnée, c'est le phénomène inverse qui se produit avec une productivité qui chute et un taux de couverture qui augmente.

    Variation de la consommation ECS sur la productivité et le  taux de couverture

    Schéma 8/1 – Variation de la consommation ECS sur la productivité et le taux de couverture

    Nota : à consommation ECS journalière constante, la variation de la surface de capteurs nous donnerait des résultats qui ont la même tendance.

    Les résultats obtenus montrent que fixer comme repère ou cible un taux de couverture maximal sans tenir compte de la productivité n'est pas forcément le reflet d'une installation solaire optimisée. Le risque de surdimensionnement est important, et d'autant plus avec des besoins variables sur l'année - le fait de limiter le taux de couverture mensuel dans les études solaires à 85% va dans le bon sens.

    Par expérience, avec des besoins ECS variables sur la saison (en logements collectifs), le taux de couverture annuel d'une installation solaire correctement dimensionnée se situe généralement aux alentours de 40 à 50%. Avec des besoins ECS constants (en maison de retraite), il est plutôt entre 50 et 60%.

    Contrairement à la rénovation, dans le neuf l'estimation des besoins reste un exercice difficile. Il y a plus d'avantages à sous dimensionner l'installation solaire car elle s'amortie plus rapidement. En effet, son investissement est moindre et sa productivité supérieure. Ce sont d'ailleurs les deux principaux critères d'éligibilités à satisfaire pour prétendre à l'obtention de subventions ADEME.





    Tableau de détermination des besoins solaires journaliers à 60°C


    A défaut d'historique de consommations ECS réelles, le tableau VI/1 ci-après indique les ratios que nous utilisons pour déterminer les besoins solaires d'un bâtiment selon l'application.
    Ils vous sont données à titre indicatif, sont basés sur notre retour d'expérience, et recoupés avec les valeurs que nous avons pu trouver dans les différentes « littératures solaires ».

    On pourra aussi se reporter à l'encadré 9 pour un exemple de prédétermination rapide du stockage solaire et de la surface de capteurs en résidentiel collectif



    Tableau de détermination des besoins solaires journaliers

    Tableau VI/1 – Tableau de détermination des besoins solaires journaliers



    Nota :
    L'évaluation du besoin solaire journalier permet de déterminer le volume de stockage solaire. Afin d'assurer un bon dimensionnement et un bon fonctionnement de l'installation, il faut veiller à ce que le ou les ballons solaires respectent bien le ratio moyen suivant :



    50 litres/m² de capteurs au minimum (40 à 60 litres selon la zone climatique)



    Encadré 9 – Prédétermination rapide du stockage solaire et de la surface de capteurs en résidentiel collectif

    Hypothèses : cas d'un bâtiment résidentiel de 19 logements composé de : 1 T2 + 9 T3 + 9 T4

    Prédétermination des besoins solaires …

    Avec un ratio de 55 litres pour un T2, 75 litres pour un T3, et 95 litres pour un T4, les besoins solaires journaliers sont de :
    (1 x 55) + (9 x 75) + (9 x 95) = 1585 litres à 60°C

    Coefficient de variation des besoins solaires journaliers selon les mois de l'année :

    Mois 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12
    Cef. 1.15 1.1 1.05 1.1 1.03 1.02 0.91 0.77 0.92 0.95 1.03 1.07
    Besoins 1823 1744 1664 1744 1633 1617 1442 1220 1458 1506 1633 1696


    Les besoins solaires que nous retiendrons sont ceux qui se situent sur la période estivale, où l'occupation est la plus faible, soient 1220 litres/jour.

    La méthode à retenir nous amène donc prendre environ 80% des besoins solaires journaliers soit : 80% de 1585 ~ 1270 litres à 60°C


    Prédétermination du stockage solaire …

    Il doit correspondre au minimum aux besoins solaires retenus précédemment. Il faudra donc prévoir un ballon solaire de 1500 litres avec une isolation de 100 mm afin de limiter au maximum les déperditions par les parois.


    Estimation rapide avant étude de la surface de capteurs nécessaire …

    Dans une phase de faisabilité, il est nécessaire d'estimer approximativement la surface des capteurs à mettre en place, pour cela, il suffit de procéder de la façon suivante :
    Volume ballon solaire / ratio moyen de 50 l/m² de capteurs = 1500 / 50 = 30 m² de capteurs



    Etude solaire …

    Afin de déterminer exactement la surface et le volume solaire à mettre en place, une étude solaire est nécessaire.

    Elle permettra d'obtenir les valeurs mensuelles et annuelles suivantes :

    - l'énergie totale pour chauffer l'eau jusqu'à la consigne
    - l'énergie « gratuite » apportée par le solaire
    - le taux de couverture
    - la productivité/m² utile de capteurs

    Afin d'éviter tout risque de surchauffe, nous sélectionnons une surface de capteurs pour que le taux de couverture mensuel se situe entre 80 et 85 % maximum.

    Vous trouverez ci-après (Schéma 9/1), l'étude solaire pour ce bâtiment résidentiel de 19 logements situé à Lyon, qui a été réalisée avec le logiciel en ligne de Tecsol (méthode SOLO).

    Etude solaire pour ce bâtiment résidentiel de 19 logements

    La surface d'entrée de capteurs obtenue est de 24 m², soit une surface brute de 27,6 m² pour des capteurs Atlantic Guillot de type Solerio F3-Q (surface légèrement inférieure à l'estimation précédente).

    Le taux de couverture annuel obtenu est de 46,8 % (pour des taux mensuels ne dépassant pas les 85 %) pour une productivité annuelle de 644 kWh par m² utile de capteurs et par an (bien supérieure au minimum exigé par l'ADEME sur cette zone climatique = 400 kWh/m².an).




    Accès au contenu à jour et téléchargement du Guide de 63 pages

    Guide solaire 2012






    Par Hervé SEBASTIA
    Hervé SEBASTIA est expert en chauffage, eau chaude sanitaire, et énergies renouvelables concernant le marché du Collectif. Il est chargé de mission nouveaux marchés collectifs au sein du service marketing de la société ATLANTIC GUILLOT – www. atlantic-guillot.fr






    AUTRES CHRONIQUES d'Hervé SEBASTIA



    Commentaires

    • Patrick
      0
      01/03/2012

      Bonjour Monsieur Sébastia
      j''avais déjà apprécié vos productions ds CFP dans le domaine des chaufferies à condensation
      je vois que dans le domaine de l''ECS solaire vous êtes aussi brillant.
      J''ai de mon coté le plaisir d''animer la production sur l''eformation Xpair. Vous seriez pour nous un renfort de poids!
      Voulez vous que nous en discutions; Philippe Nunes serait aussi enchanté que nous métions nos forces en commun.

      Bien cordialement
      P Delpech


    • kamel
      0
      11/02/2012

      merci pour votre reponse .mais je ne trouve pas le site que vous mentionnez (interclima )? merci de me doner plus de details .


    • kamel
      0
      11/02/2012

      bonsoir

      j'aime bien ce que vous faites et ca m'interesse beaucoup car j'ai des installations chauffage central a realiser pour un client (algerie ) mais je ne trouve pas de partenaire pour une etude, fourniture et installation et le probleme c'est qu'on ne repond pas a mes messages .
      sincerement kamel


    LAISSER UN COMMENTAIRE

    ABONNEZ-VOUS !
    Ce site respecte strictement la réglementation RGPD sur les données personnelles. Pour connaitre et exercer vos droits, vous pouvez consulter notre politique de confidentialité
    Suggestions

    Rénovation énergétique par étapes pour le logement individuel. Rapport d’expertise

    Rénovation énergétique par étapes pour le logement  individuel.  Rapport d’expertise

    Découvrez l'étude qui fait un point concret sur la rénovation « par étapes » des logements et analyse les conditions de réussite à la réalisation de rénovations performantes .


    RE2020 : évolutions, nouveautés et avis d’un bureau d’études référent

    RE2020 : évolutions, nouveautés et avis d’un bureau d’études référent

    La Réglementation Environnementale 2020, reportée à 2021, continue d'inclure nouveautés et évolutions. Nathalie Tchang, directrice BET TRIBU ENERGIE, nous en présente les détails.


    La construction hors site ou la construction industrialisée, le rapport de l’année

    La construction hors site ou la construction industrialisée, le rapport de l’année

    La construction hors site offre un nouvel angle d'action pour construire des bâtiments conformes à la prochaine RE2020 : sobres en énergie, performants et à moindre coût.


    Rafraîchissement naturel des bâtiments, les solutions adiabatiques

    Le rafraîchissement adiabatique se base sur un principe naturel de rafraîchissement dû à l'évaporation de l'eau contenu dans l'air chaud.


    Equipements de bornes de charge pour véhicules électriques dans le multi-résidentiel

    Le marché des véhicules électriques est en pleine expansion, il est donc important d'équiper le multi-résidentiel par des bornes de charge.


    Gestion énergétique des bâtiments tertiaires et multisites

    Découvrez comment optimiser la gestion énergétique des bâtiments tertiaires et multisites avec Hager.


    RE 2020 : le gaz toujours dans la course suite aux nouvelles annonces

    RE 2020 : le gaz toujours dans la course suite aux nouvelles annonces

    La prochaine RE2020 suscite de nombreuses questions concernant le gaz dans les logements neufs. Frédéric Martin, DG de GRDF partage son regard à l'attention des BE.


    La réglementation RE2020 reportée de nouveau

    La réglementation RE2020 reportée de nouveau

    Le Ministère de la Transition écologique vient d'annoncer les derniers ajustements du calendrier lié à la réglementation environnementale, la future RE2020


    58 logements « zéro carbone » à Chanteloup en Brie (77). Retour d’expérience

    58 logements « zéro carbone » à Chanteloup en Brie (77). Retour d’expérience

    Présentation d'une réalisation "zéro carbone" de 58 logements collectifs et individuels à Chanteloup sur Brie. Une réussite !


    Sept organisations professionnelles créent l’Association Française de la Ventilation

    Sept organisations professionnelles créent l’Association Française de la Ventilation

    Découvrons la création et la structuration de l'Association Française de la Ventilation qui a eu lieu ce 27 Janvier 2021.


    Climatisation de confort qui inhibe 99,9% des virus

    Climatisation de confort qui inhibe 99,9% des virus

    Pour bénéficier d'un confort d'été grâce à la climatisation tout en bénéficiant d'un environnement sain et garanti sans virus, Panasonic propose une solution innovante.


    Pour un air sain dans nos habitations, le Livre Blanc de la qualité de l’air

    Pour un air sain dans nos habitations, le Livre Blanc de la qualité de l’air

    La qualité de l'air intérieur est une préoccupation importante des Français. Purifier l'air intérieur via climatisation est une solution efficace pour se prémunir des particules ultrafines.


    Rénovation énergétique en copropriété : Trophées métropolitains CoachCopro 2021

    Rénovation énergétique en copropriété : Trophées métropolitains CoachCopro 2021

    Le mercredi 24 mars 2021 se déroulait la cérémonie virtuelle de remise de prix des Trophées métropolitains CoachCopro 2021.


    Nouvelle mallette pédagogique de la construction durable

    Nouvelle mallette pédagogique de la construction durable

    Le dispositif RexBP est une nouvelle mallette idéale pour partager les expériences entre professionnels de terrain, formateurs et étudiants soucieux de contribuer à la construction durable


    Réseaux de chaleur : accélérer le développement pour répondre aux objectifs réglementaires

    Réseaux de chaleur : accélérer le développement pour répondre aux objectifs réglementaires

    Suivons l'évolution après avoir reçu les aides par le Fonds Chaleur l'impact sur les réseaux de chaleur pour accélérer le développement.