Le chauffe-eau solaire

Le chauffe-eau solaire est un équipement de production d’ECS propre, fiable et économique. Il existe différents types de chauffe-eau solaire selon l’application considérée, le niveau de température qu’ils permettent d’atteindre et la nature de l’élément caloporteur. On va choisir la configuration de l’installation selon plusieurs paramètres comme le lieu d’implantation, la consommation d’ECS, l’orientation, la température extérieur…

Les différentes configurations

Pour comprendre et choisir la configuration la mieux adaptée à vos besoins, nous allons nous intéresser au fonctionnement des différents systèmes. Pour commencer, il existe 3 types de chauffe-eau différents :

- Le chauffe-eau thermosiphon (circulation naturelle)

- Le chauffe-eau à capteur plan (circulation forcée)

- Le chauffe- eau à capteur tubulaire sous-vide (circulation forcée)

1.Le chauffe-eau thermosiphon

Un appareil efficace qui demande très peu de maintenance. Il est adapté au pays chaud et ensoleillé. Vous pouvez consulter cet article consacré au thermosiphon.

 

Chauffe-eau thermosiphon

 

2.Le chauffe-eau à capteur plan

Ce système se compose de capteurs plans vitrés ou non, d’un circuit primaire ou circule un fluide caloporteur, un groupe de transfert avec une pompe de circulation, des organes de sécurité, des sondes de température reliées à un boiter de régulation, un ballon de stockage et un système d’appoint (échangeur tubulaire ou résistance électrique).

Les capteurs non vitrés ne sont pas destinés à la production d’eau chaude sanitaire. On les appels aussi plus communément « capteurs moquettes ». Ils ont une structure assez simple, c’est généralement un réseau de tubes plastiques noirs, le plus souvent en EPDM. Il sont utilisés essentiellement pour le chauffage estival de l’eau des piscines. Ces capteurs ne leurs permettent pas, contrairement aux capteurs vitrés, d’être utilisés en hiver. Ce sont les capteurs solaires les moins performants.

 

Capteur solaire non vitré

Les capteurs plan vitrés sont eux d’une grande efficacité. Ils bénéficient des dernières avancées technologiques dans les domaines de l’optique et de la thermique. Il est généralement constitué d’un absorbeur et d’un échangeur en cuivre, d’un caisson isolé et d’une vitre. L’absorbeur est la surface de captage, c’est une plaque métalliques traitées. Il est muni d’un revêtement sélectif qui lui permet d’absorber une grande partie du spectre solaire sans pour autant avoir une grande émissivité. La vitre est optimisée pour laisser passer une grande partie du rayonnement incident grâce à une couche anti-reflet. Il a également une faible teneur en oxyde de fer. Le coffre est rigide et thermiquement isolé.  Les capteurs vitrés ont des performances qui tendent à se rapprocher de celles des capteurs sous vide. C’est un excellent compromit surtout dans nos régions tempérées ou la mise sous vide ne se justifie sans doute pas.

3.Le chauffe-eau à capteur tubulaire sous-vide

Les capteurs solaires thermiques à tubes sous-vide sont destinés aux pays froids. Il sont composés d’une série de tubes transparents en verre de 5 à 15 cm de diamètre. Dans chaque tube il y a un absorbeur pour capter le rayonnement solaire et un échangeur situé en partie haute pour permettre le transfert de l’énergie thermique à l’eau chaude sanitaire. Les tubes sont mis sous vide pour éviter les déperditions dues aux phénomènes de convection.

 

Capteur solaire tubulaire sous vide

Il existe plusieurs types de tubes sous vide. Nous allons présenter celui qui nous paraît le plus efficace, à savoir le capteur par caloduc. Un caloduc se présente sous la forme d’une enceinte hermétique qui renferme un fluide à la fois en phase gazeuse et en phase liquide. Le caloduc utilise le transfert de calorie par chaleur latente. À l’extrémité du caloduc, le fluide est vaporisé par le rayonnement solaire. Le niveau d’énergie du fluide augmente. Le gaz ainsi formé, moins dense, monte dans la partie haute du caloduc. L’échange thermique se fait au niveau du collecteur. Cette partie à pression atmosphérique nécessite une isolation thermique performante. Le fluide échange de la chaleur avec l’eau sanitaire, il se refroidi et se condense. Le transfert de chaleur est plus efficace lorsque qu’il y a un changement de phase. Le fluide redevenu liquide redescend alors à l’extrémité du caloduc pour subir une nouvelle vaporisation et ainsi recommencer le cycle thermodynamique.

 

Le caloduc

 

Fonctionnement du chauffe-eau solaire

Le fluide caloporteur circule dans le circuit primaire. Ce circuit est sous pression et doit être équipé d’un vase d’expansion. Ce vase n’est pas obligatoire dans le cas du système auto-vidangeable ou le circuit primaire est sous pression atmosphérique. Le soleil transmet l’énergie par rayonnement à l’absorbeur situé à l’intérieur des capteurs, lieu d’échange de calories. La température du fluide caloporteur augmente. La pompe permet au fluide de circuler dans le circuit primaire. La plupart des systèmes proposent des pompes à débit variable. Pour cela, elle est pilotée par un boitier de régulation. Des sondes (positionnées en sortie de capteur et en bas du ballon) indique les températures indispensables au bon fonctionnement de l’installation. Le fluide caloporteur peut alors échanger ses calories avec l’eau contenue dans le réservoir de stockage. Cet échange thermique s’effectue grâce à un échangeur généralement tubulaire situé en partie basse du ballon solaire.

Le soleil est une ressource variable. Il faut installé un appoint pour garantir de l’eau chaude toute l’année. On a le choix d’installé un thermoplongeur électrique ou un échangeur alimenté par une chaudière (bois, gaz ou fioul). Dans nos région tempérée, les système solaire thermique ne couvre malheureusement pas l’ensemble des besoins.

Dimensionnement de l’installation

Le dimensionnement de votre installation est très importante et doit être confié à un professionnel. Elle doit correspondre à vos besoins en eau chaude sanitaire et s’adapté au climat du lieu d’implantation. Une installation convenablement dimensionnée doit permettre de couvrir un maximum de besoins, même en hiver, sans pour autant rencontrer un phénomène de surchauffe en été. Il faut trouver le bon compromit afin d’avoir un bon taux de couverture et cela toute l’année.

Vous pouvez demander un devis gratuitement grâce à notre réseau d’installateur agréé.

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