Installation solaire - Luc Pieman

Il existe deux manières d’exploiter l’énergie solaire via des panneaux ; soit via des cellules photovoltaïques[1], soit en chauffant directement un liquide. Je ne parlerai ici que des panneaux solaires thermiques qui permettent donc d’apporter de l’énergie via un circuit de canalisations soit vers une installation de chauffage soit vers un boiler pour (pré)chauffer notre eau sanitaire.

Disposant à la maison d’un chauffage par le sol (fonctionnant donc à basse température), j’avais imaginé au départ ‘gonfler’ mon installation solaire pour non seulement préchauffer mon eau sanitaire[2] mais également pour préchauffer mon chauffage par le sol. J’ai vite abandonné cette idée au vu des prix d’une telle installation, des changements que cela impliquait dans mon installation existante et il faut être honnête au vu de l’éventuelle rentabilité d’un tel système en sachant que mon chauffage par le sol ne tourne que de novembre à fin mars et donc que l’ensoleillement en ces périodes de l’année n’est pas du tout garanti.

Le principe de base est très simple ; un liquide (en général de l’eau à laquelle on a ajouté du glycol (antigel)) circule dans un serpentin qui dans sa partie haute est réchauffé par le soleil (au travers d’un panneau super isolé et dont le fond est noir).

L’eau glycolée ainsi réchauffée va diffuser sa chaleur à l’eau sanitaire au travers du serpentin situé dans le bas du chauffe-eau.

A noter qu’il n’y a donc pas de contact entre l’eau réchauffée par le panneau et l’eau sanitaire.

Les panneaux forment l’élément le plus visible de l’ensemble et il est clair que c’est de leurs qualités physiques que dépendront les performances. Ils sont composés d’un bac très bien isolé parcouru par un long serpentin dans lequel coule l’eau glycolée. Le bac est hermétiquement fermé par une vitre au travers de laquelle pénètrent les rayons UV et la lumière du soleil.

Le serpentin, léché par les rayons solaires se réchauffe ainsi et transmet cette énergie à l’eau.

Celle-ci retourne alors vers le boiler dans lequel elle transmet la chaleur emmagasinée à l’eau sanitaire. En général, le liquide réchauffant est propulsé par un circulateur électrique (sorte de petite pompe) dont la vitesse peut varier en fonction de l’apport solaire.

Interviennent alors les systèmes de régulation. En effet, il ne sert à rien de faire tourner le circulateur si la t° dans le circuit solaire est inférieure à la t° de l’eau sanitaire (au contraire, on refroidirait celle-ci !).

Via des sondes placées judicieusement en différents endroits de l’installation, c’est donc la régulation qui va piloter tout votre système solaire. Pour éviter les pertes et maximiser au mieux l’apport solaire, vous aurez donc compris qu’il est très important de choisir une régulation relativement sophistiquée. (voir plus loin)

-éventuellement les t° de départ et d’arrivée du circuit solaire (pour calculer la production en Kwh des panneaux)

En terme simple ; le système se met en route si l’apport solaire est suffisant pour réchauffer le bas du chauffe-eau donc si t-sol > t-bas[3].

Le système s’arrête ; Si t-sol <= t-bas ou Si t-haut > limite maximale de l’eau chaude sanitaire[4]

L’apport solaire n’est pas toujours suffisant (surtout sous nos latitudes et en dehors de l’été) pour réchauffer votre eau sanitaire à t° de consommation (tournant autour des 55°C). Souvent, le système solaire agit comme un préchauffage de l’eau, un appoint étant nécessaire pour permettre à l’eau d’atteindre la t° désirée.

C’est soit votre chaudière fuel ou gaz qui apporteront les calories nécessaires pour amener votre ecs[6] à température, soit une résistance électrique.

Si vous disposez d’une chaudière au gaz directe; votre eau est chauffée à t° directement par la chaudière et ce, à la demande (pas de stockage donc). Votre ballon solaire ne sert donc qu’a préchauffer et à stocker l’eau préchauffée. Un seul serpentin suffit donc dans votre ballon solaire.

Soit vous disposez d’une chaudière gaz ou fuel qui chauffe l’eau et la stocke dans le boiler avant son utilisation. Votre ballon d’appoint doit donc contenir 2 serpentins (un circuit primaire situé dans le bas du ballon qui ‘préchauffe’ votre eau en fonction de l’apport solaire et un circuit secondaire qui apporte l’énergie manquante nécessaire pour chauffer l’eau à température désirée (lorsque le soleil se fait manquant).

Si vous avez une installation existante, on peut aussi choisir de conserver son boiler actuel pour effectuer l’appoint et d’acquérir un boiler à serpentin unique pour l’apport solaire.

Concrêtement, cela signifie, qu’il vous faut suffisamment d’espace pour stocker les 2 boilers mais aussi et surtout une régulation très sophistiquée (et hors de prix) pour contrôler les t° des 2 boilers et éviter un gaspillage d’énergie (voir plus loin ).

Soit vous décidez de faire l’appoint par une résistance électrique (par exemple au tarif bihoraire du courant de nuit). Cela nécessite évidemment une entrée dans votre boiler pour cette résistance.

Une solution pragmatique est de profiter des avantages de plusieurs systèmes en combinant ceux-ci. Installer par exemple un gros boiler à accumulation munis de 2 serpentins (circuits primaire et secondaire) ainsi que d’une résistance électrique (ballon multi-énergie). Cela permet de varier la source d’énergie d’appoint en fonction du prix de celle-ci (fuel, électricité de nuit) et/ou en fonction de la période de l’année (électricité en été pour pouvoir éteindre sa chaudière et fuel en hiver sachant que le corps de la chaudière est de toute manière déjà chaud).

L’obtention des diverses primes va aussi influer sur vos choix. Jusqu’au 31/12/2003, les fournisseurs d’énergie électrique sont obligés de verser une prime substantielle sous certaines conditions si vous installez une résistance électrique pour le chauffage d’appoint. Une fois encore, nous voyons qu’il est primordial d’être au fait de la situation avant de prendre une telle décision d’investissement.

[1] Ces cellules (au silicium pour la plupart) transforment l’énergie solaire en énergie électrique (courant continu). Celui-ci alors être transformé et stocké avant exploitation.

[2] (eau chaude sanitaire ou ecs plus loin dans le texte)

[3] en réalité, nous apprendrons qu’il faut une différence significative de t° afin d’éviter d’éventuelles pertes de charge… (ex : 4°)

[4] en général, 60° pour éviter de se brûler avec l’eau chaude sanitaire

[5] mon installation a été mise en route le 17/09/2003 et depuis, je peux vous certifier qu’au moindre rayon de soleil (même par temps de gel !), le système se met en route après quelques minutes d’ensoleillement.

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