Chauffage solaire : Première approche

Principe de fonctionnement du Chauffage solaire :

Le chauffage solaire fonctionne sur le même principe que les chauffe-eau solaires :

• la récupération de la chaleur des panneaux solaires thermiques est réalisée par un groupe de transfert ou station solaire piloté(e) par une régulation.
• le réseau primaire dans lequel circule le fluide caloporteur (souvent du glycol, antigel) est généralement plus dimensionné que celui d'un chauffe-eau solaire car il doit transporter plus d'énergie donc avoir un débit plus important, l'inox ondulé (ou annelé) pré-isolé en monotube ou bitube tend à remplacer le cuivre pour ce type de réseau : il est moins cher et plus facile à mettre en oeuvre, en particulier grâce  à des raccords rapides ne nécessitant aucun outillage particulier.
• L'énergie est généralement stockée dans un ballon tampon, dont le volume est fonction de la surface à chauffer et de la surface de panneaux, entre autres (la dimension des portes peut aussi jouer...). Il en existe de plusieurs types :
  
  • ballons tampon simples si vous ne souhaitez pas faire d'eau chaude solaire, ou alors la faire dans un ballon solaire séparé,
  • ballons combinés, dans lesquels on prépare aussi bien l'eau sanitaire que l'eau de chauffage : ils peuvent être au choix :
    • 'tank in tank' : un ballon d'eau sanitaire baigne 'au bain marie' dans le ballon d'eau de chauffage.
    • ballons à eau chaude instantanée, aussi dits hygiéniques : l'eau sanitaire passe dans un échangeur en serpentin, en acier inoxydable,  qui traverse le ballon de bas en haut. Elle est ainsi chauffée en fonction du besoin.
  • l'un comme l'autre peuvent être à stratification, c'est à dire que l'on installe dans la cuve des accessoires pour limiter au maximum le mélange de l'eau chaude et de l'eau tiède (voire froide, en retour de plancher chauffant par exemple).

Pour avoir une idée du dimensionnement, vous pouvez vous rendre en bas de la page.

Comme vous le constatez, il existe de nombreuses possibilités. Il y a de quoi se perdre dans le choix des éléments, un chauffage est un peu plus compliqué à concevoir qu'un chauffe-eau solaire. Si vous avez un projet, n'hésitez pas à nous appeler - de préférence en deuxième partie d'après-midi -. En 1 heure à 1heure 1/2, on pourra faire le tour des solutions, choisir celle qui conviendrait le mieux à votre projet, et généralement vous fournir un devis détaillé du matériel (sous 24 à 48 heures).

Pratique du chauffage solaire :

Comme pour les chauffe-eau, il faut obligatoirement -sauf cette fois en maison passive- disposer d'un appoint qui fournira l'énergie dont vous avez besoin les jours sans soleil (sauf à disposer d'une réserve de stockage très importante, ce qui est rare car assez onéreux). Ce peut être une chaudière, une PAC, un poêle ou un fourneau bouilleur, voire même dans certains cas de maison BBC quasi-passive (sur ce sujet, voir plus bas), dans lesquels on ne sait pas s'il faudra ou pas un appoint, une simple résistance chauffante au cas où : un peu comme une assurance, elle est prévue pour ne pas servir, sauf en cas d'accident (panne du système de chauffage, tour de reins et plus de bois...).

Pour être efficace, nous recommandons d'installer un chauffage solaire sur des systèmes de plancher chauffant basse température, alternativement avec un mur chauffant: en effet, le besoin de chauffage se faisant dans les périodes les moins ensoleillées et les plus froides, il est plus efficace de faire travailler les panneaux à basse température, donc en réchauffant un plancher ou un mur à moins de 30° au lieu de réchauffer un radiateur à plus de 40°. Néanmoins, certains de nos clients ont monté des chauffages sur des radiateurs basse température, ils sont a priori satisfaits, mais nous n'avons pas de retour chiffré du résultat obtenu.

Un exemple ? Sur mon installation, en fonction depuis 2005 et progressivement modifiée (17m² de panneaux, un ballon sanitaire de 500 l et un ballon tampon de 1000l), hier 28 Janvier 2018, belle journée ensoleillée, la température du ballon d'eau sanitaire est monté de 15° à 53° en partie basse et le ballon tampon -sans puisage- de 20 à 39°. J'étais le 23 Décembre par une journée ensoleillée mais froide à 38° dans le ballon sanitaire et 35° dans le ballon tampon. Pour mémoire, le 21 Décembre, c'est le solstice d'hiver... Données incomplètes car je n'ai pas noté les températures en haut des différents ballons, qui influent sur ce que l'on peut atteindre en bas, mais la tendance est là. Et les radiateurs se mettent à fonctionner par thermosiphon dès que le ballon tampon monte en température, ce qui est particulièrement agréable dans la salle de bain.

Dans une installation existante, le plus simple est de se brancher, comme sur le schéma ci-dessus, en économiseur : ainsi, on n'intervient pas sur la régulation de l'existant, ce qui simplifie énormément l'intégration du système.

Le principe de l'économiseur est simple : dans le schéma précédent, si l'eau qui revient du plancher est plus froide que celle du ballon, on passe dans le ballon tampon, sinon on retourne directement au système de chauffage. Ainsi, on minimise l'énergie à fournir par la PAC.

Les incontournables du chauffage solaire :

Le besoin de chauffage se faisant sentir l'hiver, quand le soleil est bas dans le ciel, il est important que les panneaux soient inclinés suffisamment, 50° semblant un minimum, et jusqu'à 60° voire 70°.

Si votre toit à une faible pente, il est très vivement conseillé d'envisager une pose au sol, le long d'un mur ou en jardin. Si c'est impossible, nous vous recommandons de rester sur une solution de chauffe-eau solaire, qui sera efficace car utilisée toute l'année.

D'où les supports sol que nous avons fait développer spécialement pour cette utilisation, et qui ne se rencontrent avec de tels angles que chez nous apparemment. On peut aussi s'appuyer sur un mur, ou créer un appenti, abri de jardin, avec la bonne pente et la bonne orientation (plein sud).

Une forte inclinaison permet non seulement d'optimiser la collecte d'énergie l'hiver mais aussi de réduire les surchauffes d'été. Concernant les surchauffes, leur principal impact, sur une installation en circulation forcée classique (non auto-vidangeable), est de contribuer au vieillissement du glycol si vous disposez de panneaux à revêtement sélectif, dont la température de stagnation est de l'ordre de 200° : référez-vous à la page concernant le glycol, rubrique Outils. Si vous disposez de panneaux peints, ou de panneaux de faible rendement, la surchauffe est faible, et n'a aucun effet négatif : à 130°, le Glycol est stable, et une température de 130° n'est pas en mesure de créer une dégradation des soudures du panneau, les régulations d'entrée de gamme suffisent.De plus, votre système pourra redémarrer en cas de demande dans la journée.

Pour ce type d'application, et en particulier pour les poses en toiture, voyez aussi nos panneaux 'paysage' appelés généralement horizontaux, qui limitent la prise au vent et permettent une meilleure intégration visuelle : pose en casquette, ou au sol, camouflés par une haie : la hauteur d'un tel champ au sol ne dépasse pas 1 mètre. Bien sûr, on compense en longueur.

Si les détracteurs du solaire indiquent que  l'économie globale sur l'énergie est nettement plus faible en % que dans le cas des chauffe-eau, ils oublient que le chauffage solaire permet d'éviter le démarrage de 'l'appoint' pendant une partie des inter-saisons, et de diminuer son fonctionnement en hiver. Et normalement, un appoint peu utilisée dure plus longtemps. L'allongement de la durée de vie de votre équipement doit aussi entrer dans le calcul du retour sur investissement du chauffage solaire.

Pour les habitats en BBC :

La question dans le BBC est de savoir s'il est utile d'investir dans un système de chauffage. Tant que l'on n'est pas en maison passive, il faut faire quelque chose, la question est quoi.

Lorsqu'on a fait le choix (qui deviendra de plus en plus systématique) du chauffe-eau solaire, on n'est plus forcément très loin du chauffage solaire.

Avec une vanne d'inversion et une vanne thermique, 20 à 25 euro de plus sur la régulation, certainement un panneau de plus, un radiateur dans la salle de bain on a une solution basique.
En y ajoutant un petit ballon tampon et un autre circulateur, encore 45 euros de plus sur la régulation, voire un radiateur de plus, on arrive à un petit chauffage. Une résistance dans le ballon tampon si l'on a un doute ? Un panneau de plus. Avantage de l'autoconstruction : vous pouvez y aller par petites touches. Inconvénient si vous n'habitez pas à proximité : les coûts de livraison.