Systèmes de chauffage solaire

1. Capteur solaire thermique

Un capteur solaire thermique est constitué de différents éléments :

• Un vitrage qui transmet le rayonnement solaire dans le capteur et empêche la chaleur de ressortir du capteur (c'est le phénomène de l'effet de serre).
• Un revêtement sélectif appelé absorbeur qui va absorber le rayonnement solaire et le convertir en chaleur des tubes cuivre en contact avec l'absorbeur dans lesquels circule un fluide caloporteur qui s'y réchauffe, de l'eau ou de l'eau glycolée (protégée contre le gel).
• Une isolation en partie inférieure pour éviter les pertes thermiques à l'arrière du capteur.

Capteur solaire en coupe

2. CESI (Chauffe Eau Solaire Individuel)

Le CESI (Chauffe Eau Solaire Individuel) est un système de chauffage qui permet de produire son eau chaude avec des capteurs solaires. Le soleil ne pourra pas couvrir la totalité des besoins mais une part assez importante, entre 50 et 80% des besoins annuels. Il y a donc nécessité d'une énergie d'appoint qui fournit le complément. Pour le principe de fonctionnement, le fluide caloporteur qui arrive du capteur réchauffe le ballon d'eau chaude par l'intermédiaire d'un échangeur. L'appoint se fait au niveau du ballon soit par une résistance électrique, soit par un deuxième échangeur raccordé à un circuit d'eau chaude d'une chaudière.

Les systèmes solaires de production d'eau chaude sanitaire couvrent 50 à 80 % des besoins annuels d'énergie de production d'eau chaude sanitaire pour les besoins d'habitation.

Le calcul de ce taux de couverture est basé sur un besoin en eau chaude de 50 litres par personne et par jour. Pour le rendement des capteurs on a choisi une toiture inclinée avec un angle d'inclinaison de 40° à 45° et une orientation sud. Si les écarts par rapport aux valeurs d'utilisation ou à l'orientation de la toiture sont importants, il est conseillé d'effectuer une détermination.

La production d'eau chaude sanitaire est l'application la plus courante et économique des installations à capteurs solaires. Les besoins en eau chaude sanitaire constants tout au long de l'année sont facilement combinables avec l'énergie solaire fournie. En été, ces besoins peuvent être entièrement couverts par l'installation solaire. Le chauffage conventionnel doit toutefois pouvoir couvrir les besoins en eau chaude sanitaire indépendamment du réchauffage solaire. Le confort en eau chaude doit en effet pouvoir être garanti également pendant les périodes prolongées de mauvais temps.

Energie fournie par une installation à capteurs solaires par rapport aux besoins annuels d'énergie pour la production d'eau chaude sanitaire

Légende : a Besoin en énergie b Energie fournie par l'installation solaire M Mois Q Chaleur

Source BUDERUS

Chauffe Eau Solaire Individuel

La régulation qui gère le fonctionnement de la pompe de circulation du circuit solaire est une régulation différentielle qui compare la température du capteur à celle du préparateur. Si le capteur est plus chaud que le ballon, la pompe se met en marche, sinon elle s'arrête.

3. SSC ou Système Solaire Combiné

Le SSC (Système Solaire Combiné) est un système qui permet de produire à la fois son eau chaude et de participer au chauffage de la maison.
Pour le principe de fonctionnement, le fluide caloporteur qui arrive du capteur réchauffe un ballon mixte qui comprend à la fois un stockage d'eau chaude sanitaire et un stockage de volume tampon pour le chauffage.

L'installation solaire ne peut dégager de la chaleur que si la température de retour du chauffage est inférieure à la température du capteur solaire.
Les solutions idéales sont des radiateurs à grande surface avec un niveau de température peu élevé ou des chauffages par le sol (plancher chauffant basse température). Avec une détermination appropriée, l'installation solaire couvre de 30 à 40% de l'énergie totale annuelle nécessaire à la production d'eau chaude sanitaire et au chauffage. L'énergie restante est fournie idéalement par une chaudière à condensation ou à basse température.

Energie fournie par une installation à capteurs solaires par rapport aux besoins annuels d'énergie pour la production d'eau chaude sanitaire et de chauffage - Système SSC

Légende : a Besoin en énergie b Energie fournie par l'installation solaire M Mois Q Chaleur

Source BUDERUS

4. Les piscines

Il est également possible de réchauffer une piscine avec des capteurs solaires. Les capteurs sont raccordés à un échangeur à plaques du côté primaire et au circuit de filtration du côté secondaire. Une telle installation peut très bien également se coupler à un préparateur ECS pour faire de l'eau chaude solaire. Il n'est pas possible par contre de maintenir une température de bassin à 28°C toute l'année, le solaire permet de gagner à peu près un mois avant et un mois après de temps de baignade. Il est très fortement recommandé de prévoir en plus du solaire une bâche qui permet d'éviter les pertes thermiques du bassin (en effet la majorité des pertes sont des pertes par évaporation).

Les capteurs solaires thermiques peuvent fournir l'eau chaude nécessaire au réchauffage d'eau de piscine, mais également d'autres capteurs comme des tapis souples et autres équipements adaptés : douches solaires, tapis solaires, ...

Piscine chauffée au solaire