Eau Chaude

  • Eau chaude par capteur solaire toiture ou sol
Panneau Solaire

Capteur solaire pose au sol (Luberon) de marque Thermor. Réalisation Entreprise Guillaume Challet

Eau chaude : Des capteurs thermiques, pour quoi faire ?

Les capteurs solaires thermiques peuvent servir pour le système d’eau chaude sanitaire individuel (Cesi) ou en système combiné pour le chauffage de l’eau et de l’habitat (SSC – Système solaire combiné). La quantité d’énergie fournie par les capteurs va dépendre, entre autres, de la région, de la surface de capteurs ou encore de la  technologie employée.

Comment ça marche ?

Imaginez un tube d’arrosage en plein soleil. L’eau contenue dans le tube est réchauffée par le soleil. Si, en plus, la couleur du tuyau est sombre et qu’il est placé sous une vitre, l’eau est alors brûlante. Le solaire thermique fonctionne sur ce principe. Sauf que l’on remplace le tube d’arrosage par des capteurs thermiques. A ne pas confondre avec les capteurs photovoltaïques qui servent eux à produire de l’électricité.

Les éléments du solaire thermique / les technologies

L’installation de capteurs solaires thermiques varie sensiblement selon que le système servira uniquement à la production d’eau chaude ou à la production combinée d’eau chaude et de chauffage. Voici les principaux éléments que l’on retrouve dans tous les cas.

1 – Les capteurs

Il existe diverses technologies de capteurs. A ce jour les deux technologies les plus employées sont les capteurs plans et les capteurs à tube sous vide.

Les capteurs plans

Les capteurs plans sont composés d’une plaque et de tubes métalliques en cuivre qui constituent l’absorbeur. L’absorbeur reçoit le rayonnement solaire et s’échauffe. Scellé dans un coffre rigide, sa partie supérieure vitrée laisse pénétrer la chaleur et la retient comme dans une serre. A l’intérieur des tubes métalliques, un liquide caloporteur (de l’eau ou un mélange de mono propylène glycol (antigel) et d’inhibiteurs de corrosion) s’échauffe et se dirige vers un ballon de stockage.

De là, l’eau est redistribuée dans les circuits d’eau sanitaire et/ou de chauffage.
A ce jour, les capteurs plans représentent la plus grande part du marché, en particulier pour les installations servant uniquement à l’eau chaude sanitaire.

Avantages / inconvénients :

– Facile à mettre en œuvre, permet une meilleure intégration en toiture
– Moins cher que les capteurs sous vide
– Température de chauffe : 50 à 80 °
– Rendement meilleur l’été

Les capteurs à tubes sous vide

Un capteur solaire sous vide est constitué d’une série de tubes de verre dans lesquels passe un tube collecteur de chaleur. La paroi des tubes est double, comme celle d’une bouteille thermos, et on y fait le vide. A l’intérieur, le tube est recouvert d’une substance qui absorbe les rayons du soleil (nitrure d’aluminium). L’effet thermos obtenu permet d’obtenir un meilleur rendement l’hiver car la chaleur est piégée à l’intérieur du tube.

Avantages / inconvénients :

– Température de chauffe au delà de 100 °C-120° C
– Meilleur rendement l’hiver : les panneaux réagissent mieux à un ensoleillement diffus
– Moins sensible à une exposition imparfaite : les réflecteurs captent la lumière sous des incidences non optimales
– Plus cher à l’achat que les capteurs plans
– Technologie aussi employée pour le froid solaire (en laboratoire)

2 – Le ballon de stockage

Il sert à stocker l’eau chauffée par les capteurs. En règle générale, le système est composé d’un premier ballon dédié à l’eau chaude solaire. Un deuxième ballon d’appoint, soit existant, soit neuf, est raccordé au système pour fournir le complément d’eau chaude par un système de chauffage (traditionnel ou par les énergies renouvelables).

3 – L’échangeur thermique

Le liquide caloporteur après avoir été réchauffé dans les capteurs thermiques passe dans un échangeur en forme de serpentin placé dans le ballon d’eau chaude ou dans un échangeur à plaque placé à l’extérieur du ballon (généralement pour les grosses installations) où il cède ses calories solaires à l’eau sanitaire.

4- Le circuit hydraulique

C’est dans le circuit d’eau primaire que circule le liquide caloporteur. Celui-ci doit être étanchéifié et calorifugé, c’est-à-dire bien isolé pour réduire les déperditions de chaleur.

5 – Le fluide caloporteur

Les panneaux peuvent employer de l’eau ou du glycol comme liquide caloporteur. Le glycol est utilisé pour ses propriétés antigel. Dans certains panneaux, l’air sert de fluide caloporteur.
Systèmes de chauffe-eau solaire :

Le chauffe-eau solaire monobloc. Les capteurs et le ballon sont groupés sur un même châssis rigide et sont placés à l’extérieur. Ce système à l’avantage d’être simple et peu coûteux. Il s’installe généralement sur une terrasse ou dans un jardin mais plus difficilement en toiture fortement inclinée. Son principal inconvénient : les pertes thermiques sont importantes même si le ballon est bien isolé. En outre, son intégration architecturale est plus difficile. Ce système est souvent recommandé pour un usage uniquement en été.

Le chauffe-eau solaire à éléments séparés. Dans ce cas, le ballon est à l’abri dans une pièce de la maison ou dans un bâtiment annexe. Ce système est plus coûteux que le précédent mais il permet d’éviter les pertes thermiques et peut être efficace quasiment toute l’année.

Les modèles les plus couramment employés sont à circulation forcée, c’est-à-dire qu’une pompe électrique (un circulateur) met en mouvement le liquide caloporteur lorsqu’il est plus chaud que l’eau sanitaire du ballon. Un régulateur électronique met en marche et arrête la pompe aux moments opportuns grâce à une sonde de température.

Le modèle à éléments séparés à thermosiphon laisse le liquide circuler librement des capteurs au ballon sans pompe ou autre dispositif, et ce, grâce à la différence de température. Dans ce cas, le ballon doit impérativement être placé plus haut que les capteurs. Les circuits doivent être installés dans les règles de l’art afin de faciliter la thermo-circulation.

Le système solaire combiné (SSC) ou Combi solaire associe chauffage de l’eau sanitaire et chauffage de l’habitat. Dans ce cas, le ballon dispose de deux sorties, l’une pour l’eau chaude sanitaire et l’autre pour le chauffage. Le liquide caloporteur circule le plus souvent dans une dalle au sol, système appelé plancher solaire direct.
L’entretien

Il convient de contrôler régulièrement le niveau de glycol ou d’eau dans le circuit hydraulique pour limiter les risques de perte de circulation.
Le choix de votre système solaire dépend de votre installation actuelle

Les  capteurs solaires  thermiques  préchauffent  ou  chauffent  totalement  l’eau sanitaire.  La  chaudière  prend  le relais  si  la  température  de  l’eau  n’atteint  pas 60° C  (jours  sans  soleil,  hiver).  Ce  système d’appoint à votre chauffe-eau traditionnel est possible avec tous les types d’installations :
Selon votre système existant, chaudière gaz, au fioul, chauffage électrique, l’ancienneté de votre installation, toutes les combinaisons ne sont pas judicieuses ni même possibles.
Un système solaire peut aussi être combiné avec une pompe à chaleur ou avec un système au bois (bûche, granulés, déchiqueté).

Sans appoint : le ballon existant sert d’appoint.
Appoint électrique : il est assuré par une résistance électrique intégrée au ballon solaire.
Appoint hydraulique : il est assuré par un échangeur intégré au ballon solaire et raccordé à la chaudière.
Appoint mixte : double système d’appoint (hydraulique et électrique).
Le dimensionnement de l’installation

La surface de capteurs solaires nécessaire pour assurer  l’eau chaude sanitaire est d’environ 1m²/personne. On compte environ 50 à 60 litres/ personne pour le dimensionnement du ballon de stockage. Il faut aussi tenir compte de la zone géographique. Dans le sud de la France, le rayonnement est de 30 à 50 % plus important que dans le nord de la France. La surface de capteurs sera donc moins importante pour obtenir la même quantité d’énergie solaire.

Et puis si les capteurs solaires thermiques sont non seulement destiné à la fabrication d’eau chaude sanitaire, mais également au chauffage la surface de capteurs va aussi dépendre de la surface d’habitation à chauffer, du nombre d’occupants, de la qualité de l’isolation existante.

Surdimensionner l’installation en ne tenant compte que de l’hiver peut conduire à une surchauffe préjudiciable du matériel. A moins de chauffer une piscine avec le surplus d’eau produit l’été via une boucle de décharge…

L’orientation et l’inclinaison des capteurs ou la présence de masques éventuels (ombres portées) peut avoir plus ou moins d’impact sur le rayonnement solaire reçu par un capteur. Idéalement, le capteur doit être orienté plein sud et incliné à un angle de 45° par rapport à l’horizontale et sans ombre portée. Mais l’inclinaison pour une installation peut varier entre 30 ° et 60 °.

A noter qu’en théorie plus l’installation est située dans le nord de la France, plus les panneaux doivent être inclinés et inversement. Mais le plus souvent, c’est la pente du toit qui détermine l’inclinaison du panneaux.

Savoir combien cela coûte et bien choisir le matériel ? Nous contacter.

  • Eau chaude par chauffe-eau thermodynamique monobloc et bibloc
Chauffe-eau thermodynamique installation

Installation complète d’un Chauffe-eau thermodynamique

Chauffe-eau thermodynamique

Chauffe-eau thermodynamique, détails

Chauffe-eau thermodynamique : écologique et économique

Le chauffe-eau thermodynamique est un ballon d’eau équipé d’une pompe à chaleur intégrée. Son principe de fonctionnement est de récupérer les calories présentes dans l’air pour les transmettre à l’eau du ballon. C’est un chauffe-eau écologique et aussi économique à l’usage !
C’est donc un chauffe-eau qui utilise une énergie gratuite, inépuisable et propre sans rejet de gaz à effet de serre.

L’air aspiré par le ventilateur réchauffe le fluide frigorigène dans l’évaporateur, puis dans le compresseur où sa température augmente encore. Le fluide chaud cède ses calories à l’eau du ballon.
Un appoint électrique se déclenche en cas de besoin (besoin exceptionnel ou température extérieure extrême).
Les performances du chauffe-eau thermodynamique sont inchangées de -5° jusqu’à 35°. Sur cette plage de température, l’eau est chauffée jusqu’à 65°. Le chauffe-eau thermodynamique permet d’alimenter une maison dans laquelle vit une famille jusqu’à six personnes.

Un chauffe-eau économique

Les performances de ces appareils permettent de réaliser des économies importantes. Par exemple, pour 1kW consommée prés de 4kW vont être restitués.

Vous avez la possibilité de choisir parmi deux sortes de chauffe-eaux thermodynamiques : le monobloc et le bi-bloc.

Les bi-blocs disposent d’un ballon d’eau chaude (situé dans la maison) relié à un groupe compresseur (situé à l’extérieur).

Les monoblocs disposent d’une seule unité (à l’intérieur de la maison) dont le compresseur est situé dans la partie supérieure, ce qui occasionne un bruit un peu plus important qu’avec un bi-bloc.

On peut donc dire qu’aujourd’hui le chauffe-eau thermodynamique est la solution économique et écologique pour chauffer votre eau chaude sanitaire.
Nous travaillons avec plusieurs marques susceptibles de répondre à vos besoins.

  • Eau chaude par préparateur d’eau chaude sanitaire à connecter sur une production de chauffage renouvelable

Un préparateur d’eau chaude sanitaire est un ballon de stockage d’eau chaude dédié au réseau sanitaire de l’habitation.

PECS Ballon

PECS Ballon

PECS Schéma

PECS Schéma

PECS

Chaudière de marque ÖkoFen, à granulé de bois produisant chauffage et eau chaude sanitaire.

Qu’est ce que le préparateur d’eau chaude sanitaire ?
A la différence d’un ballon électrique, l’eau dans le ballon est chauffée grâce à un échangeur thermique, alimenté par un équipement de chauffage (pompe à chaleur ou chaudière fonctionnant au gaz, fioul, bois, etc.).
En hiver, votre chaudière ou pompe à chaleur fournit à la fois le chauffage et l’eau chaude pour votre logement. En été, même si votre chauffage est arrêté, vous pouvez continuer d’alimenter votre PECS grâce au mode « ECS » de l’appareil de chauffage. Le préparateur peut aussi être équipé d’une résistance électrique si vous voulez arrêter votre chaudière l’été.
Les avantages d’un préparateur d’eau chaude sanitaire chez vous ?
Fonctionne avec tous types d’énergie (chaudière Fioul, gaz,…ou PAC)
Très économique !
Permet de disposer de grandes quantités d’eau chaude.