Chauffage solaire et eau chaude solaire

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Le solaire pour l'eau chaude

C'est l'application la plus simple. Tout au long de l'année, le CESI est un système qui assure le préchauffage de l'eau chaude sanitaire et produit 50 à 80% de l'eau chaude sanitaire nécessaire aux besoins de la famille; lavabos, douches et bains, entretien de la maison, usages de la cuisine …

Le chauffe-eau solaire individuel est un équipement désormais très fiable qui fonctionne dans toutes les latitudes du nord au sud de la France.

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CESI à appoint intégré

CESI à appoint intégré

CESI à appoint séparé

CESI à appoint séparé

Cas fréquent en réhabilitation où le ballon (à droite) existe ainsi que la chaudière.

Le CESI comprend :
- Des capteurs solaires implantés dans la plupart des cas en toiture, de dimensions suffisantes, de l'ordre de 4 m² de capteurs pour un pavillon pour couvrir en moyenne 50 % des besoins d'eau chaude sanitaire, orientés préférentiellement vers le sud et avec un minimum d'ombre portée.
Le capteur solaire est composé d'une plaque et de tubes métalliques noirs qui constituent l'absorbeur - c'est le cœur du "système solaire", qui reçoit le rayonnement solaire et s'échauffe - et d'un coffre rigide et thermiquement isolé entourant l'absorbeur dont la partie supérieure vitrée, laisse pénétrer le soleil et retient la chaleur comme une petite serre.

Capteur solaire  en détail

- Un ballon de stockage installé à l'intérieur de la maison ou près des capteurs constitue la réserve d'eau sanitaire.
C'est une cuve métallique bien isolée. L'eau chaude soutirée est remplacée immédiatement par la même quantité d'eau froide du réseau, réchauffée à son tour par le liquide du circuit primaire.

- Une tuyauterie étanche et calorifugée entre capteurs et ballon qui assure la circulation d'un fluide caloporteur : c'est le circuit primaire. Il contient de l'eau additionnée d'antigel. Ce liquide s'échauffe en passant dans les tubes du capteur, et se dirige vers un ballon de stockage.

- Pour compléter le système, on ajoute selon les modèles, un échangeur intégré au ballon (en serpentin, qui cède ses calories solaires à l'eau sanitaire. Le liquide primaire, refroidi, repart vers le capteur, où il est chauffé à nouveau tant que l'ensoleillement reste efficace), une régulation et un circulateur. La circulation du liquide peut être naturelle ou forcée : dans le premier cas, le liquide caloporteur circule grâce à sa différence de densité avec l'eau du ballon. Tant qu'il est plus chaud, donc moins dense qu'elle, il s'élève naturellement par thermorégulation. Le ballon doit être placé plus haut que les capteurs. Sur ce principe sont conçus les chauffe-eau solaires "en thermosiphon"; dans le second cas, une petite pompe électrique, le circulateur, met en mouvement le liquide caloporteur quand il est plus chaud que l'eau sanitaire du ballon. Son fonctionnement est commandé par un dispositif de régulation jouant sur les différences de températures : si la sonde du ballon est plus chaude que celle du capteur, la régulation coupe le circulateur. Sinon, le circulateur est remis en route et le liquide primaire réchauffe l'eau sanitaire du ballon

Afin de pallier les insuffisances d'eau chaude sanitaire (périodes de fortes demandes avec un faible taux d'ensoleillement), on ajoute un dispositif d'appoint qui prend le relais en cas de besoin, et reconstitue le stock d'eau chaude. Il peut s'agir :

  • d'une résistance (appoint électrique), souvent placée à mi-hauteur du ballon solaire
  • d'un serpentin (appoint hydraulique) raccordé à une chaudière (gaz, fioul, bois) située en aval du ballon.

Un second ballon pourvu d'un réchauffeur électrique peut également servir d'appoint.

Dimensionnement d'un chauffe-eau solaire individuel

Le tableau ci-dessous est donné à titre d'exemple. Il indique les m² de capteurs et les volumes des ballons solaires.
Il prend pour base de calcul une consommation journalière par personne de 50 à 60 litres d'eau chaude à 45 °C et une couverture des besoins par le solaire comprise entre 50 et 70 % .
Il ne reste plus qu'à l'adapter en fonction de la « couverture solaire » requise pour votre maison.

Nombre d'occupants

1 ou 2

3 ou 4

5 ou 6

7 ou 8

Volume du ballon solaire¹
(en litre)

100 à 150

100 à 250

250 à 350

350 à 500

Volume total du ballon²
(en litre)

100 à 250

250 à 400

400 à 550

550 à 650

Zones climatiques Surfaces des capteurs (en m²)
Zone 1

2 à 3

3 à 5,5

4 à 7

5 à 7

Zone 2

2 à 3

2,5 à 4,5

3,5 à 6,5

4,5 à 7

Zone 3

2 à 2,5

2 à 4

4 à 5,5

3,5 à 7

Zone 4

2 à 2,5

2 à 3,5

2,5 à 4

3,5 à 6

1 : pour un chauffe-eau solaire à appoint intégré
2 : pour un chauffe-eau solaire à appoint séparé

source CEGIBAT

Dans le cas d'une installation neuve, le schéma à appoint intégré est recommandé avec la source d'énergie complémentaire (fioul, gaz, bois, …) qui sera calculée pour répondre à 100% des besoins.

Dans le cas d'une installation déjà existante, c'est la solution du CESI à appoint séparé qui est retenue. Le chauffe-eau solaire est raccordé en série avec le ballon d'eau chaude existant qui assure l'appoint avec sa propre énergie (gaz, fioul, gaz, bois…).

Guide solaire de sélection

Le choix de votre système solaire dépend de votre installation actuelle.
Vous avez déjà un équipement thermique plus ou moins récent, et vous voulez y inclure un chauffe-eau solaire ?
Sachez que toutes les combinaisons ne sont pas judicieuses, ni même possibles.

Ce tableau guide solaire vous aidera dans votre sélection…

Système de chauffage existant

Chaudière gaz

Chaudière fioul ou bois

Chauffage électrique

Autres chauffages

Eau chaude sanitaire Ballon électrique < 10 ans

CESI sans appoint

> 10 ans

CESI avec appoint électrique
(et suppression du ballon ancien)

Ballon de la chaudière < 10 ans

CESI sans appoint

> 10 ans

CESI avec appoint hydraulique ou mixte

Production gaz instantanée

CESI sans appoint

Pas de ballon

CESI avec appoint hydraulique ou mixte

CESI avec appoint électrique

Source ADEME

Légende :
CESI : chauffe-eau solaire individuel.
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 eau chaude et électrique)


EXEMPLES :
- Vous avez un ballon électrique récent (inf à 10 ans); quelle que soit l'énergie, installez un CESI sans appoint électrique.
- Vous avez un vieux ballon de chaudière (sup à 10 ans), installez un CESI avec appoint hydraulique ou mixte.

Combien ça coûte ?
L'installation tout compris d'un CESI équipé de 4 m² de capteurs et d'un ballon de 300 litres (famille de 4 personnes), coûte environ 5 000 € TTC.

A cela, il faut déduire des aides de l'état et des collectivités (Crédit d'impôt, TVA 5,5%, aides de l'ANAH, des Conseils Généraux et/ou Départementaux, …)

Voyez le chapitre ASPECTS REGLEMENTAIRES

Aides et réductions fiscales

Attention aux conditions d'octroi, au choix et à la qualité du matériel, attention également à la qualité de l'entreprise d'installation. Il faut retenir du matériel certifié CSTBat ou Solar Keymark, et s'orienter vers un installateur signataire de la charte Qualisol.
Aides financières et crédit d'impôt


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