Solaire Diffusion

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Chauffage solaire : Première approche

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Principe de fonctionnement du Chauffage solaire :

Le chauffage solaire fonctionne sur le même principe que les chauffe-eau, la récupération de la chaleur des panneaux étant réalisée par un groupe de transfert ou station solaire piloté(e) par une régulation.

Pour être efficace, nous recommandons d'installer un chauffage 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, il sont a priori satisfaits, mais nous n'avons pas de retour chiffré du résultat obtenu.

Le besoin se faisant sentir l'hiver, quand le soleil est bas dans le ciel, il est important que les panneaux soient inclinés suffisamment, 45° semblant un minimum, et jusqu'à 60° voire 70°, 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. Si votre toit à une faible pente, il est vivement conseillé d'envisager une pose au sol, le long d'un mur ou en jardin. 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, et votre système redémarrera en cas de demande dans la journée.

Pour ce type d'application, voyez aussi nos panneaux horizontaux, qui 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 l'économie globale sur l'énergie est nettement plus faible que dans le cas des chauffe-eau quand on parle en % et dans une maison traditionnelle (pas BBC), le chauffage solaire permet néanmoins d'éviter le démarrage de la chaudière pendant une partie des inter-saisons, et de diminuer leur fonctionnement en hiver.

Pour les habitats en BBC, c'est tout autre chose, le solaire arrive a couvrir dans certaines régions une partie importante des (faibles) besoins durant l'hiver.

Différentes variantes existent :

  • Le chauffage seul : en général, vous disposez déjà d'un chauffe-eau et souhaitez une installation de chauffage simple et séparée. Ce n'est pas forcément la manière la plus judicieuse de tirer profit du solaire, mais des contraintes d'implantation peuvent y conduire.
  • Un système couplé, où l'on enverra le fluide de préférence vers l'utilisateur le plus froid (ballon si l'eau est froide, plancher dès que l'eau sanitaire a été préchauffée). Cela optimise le rendement du système solaire ; si vous avez déjà un ballon solaire, c'est la deuxième solution à retenir.
  • Un système combiné, dans lequel le préparateur d'eau chaude se trouve immergé dans le ballon de chauffage, et se réchauffe donc 'en bain marie'. Cette solution présente l'avantage de stocker l'énergie et de l'utiliser là où elle est nécessaire. Elle est techniquement très intéressante, car on fonctionne 'au plus froid', avec une régulation simple puisque le circuit solaire ne comporte pas de vanne directionnelle. Le schéma suit :
Une idée de dimensionnement : 1m² de panneau pour 10m² de plancher chauffant, c'est bien, il n'en faut pas plus : les derniers panneaux sont ceux qui servent le moins. Donc pour une maison de 100m², 10m² de panneaux pour le chauffage plus 5 pour le chauffe-eau, c'est une approche raisonnable que l'on pourra adapter en fonction de son habitation, de sa région, et de son portefeuille.15m² de panneaux, cela fait 6 de nos panneaux grand modèle. Au prix des panneaux, on peut aller à 8! Mais avec les constructions BBC, le besoin diminue, dans ce cas on peut réduire les surfaces. Pour des calcules plus précis, voyez les onglets 'dimensionnement'.
Pour le ballon de stockage (dans les régions/cas où l'on ne fait pas du chauffage direct dans le plancher), 100m2 de plancher représentent 7 à 10m3 de béton.
La capacité thermique  d'1 m3 de béton est équivalente à celle de 462 litres d'eau.
NB technique, merci à Sylvain Courgeaud qui a pris le temps de rechercher les données et de calculer la valeur :
- Capacité thermique massique du béton : 880 J/(kg.°K), pour l'eau : 4186 J/(kg.°K) d'après l'encyclopedia universalis,
- la masse du béton est de 2.2 kg/l, d'où la capacité volumique du béton : 1936 J/(l.°K) )
- en comparant à l'eau : 1936/4186= 0.462
Avec un ballon de 1000 litres, on a donc 3 à 5 fois moins d'inertie, ce qui veut dire qu'on aura tendance à travailler plus chaud, donc avec un rendement un peu plus bas. Mais dans les régions froides, le plancher demandera toujours de l'énergie donc on n'aura pas le temps de monter en température. Et en demi saison, c'est un avantage de ne pas avoir à démarrer la chaudière (pour commencer, ça fait plaisir de ne plus contribuer aux Amoco Cadiz et autres Erika, et en plus, la chaudière durera plus longtemps !)
Il existe de nombreuses variantes au niveau des ballons : le ballon tampon simple, avec son échangeur solaire, pour commencer. Le ballon solaire stratifié, plus réactif quand on travaille avec une dominante solaire: il retarde dès que possible le fonctionnement de la chaudière. Le ballon tampon à ECS instantanée, idéal pour éviter la problématique de la légionellose. Et finalement le ballon dit combiné ou 'tank in tank', où un ballon d'ECS est immergé dans le, ballon tampon. Chacun a ses avantages, et son prix. Il n'y a pas de meilleure solution, mais des solutions adaptées aux contraintes de l'installation et/ou aux choix et/ou aux enveloppes budgétaires disponibles.
Réguler un chauffage Solaire : Généralement, la partie solaire est très simple à réguler. Par contre, côté chauffage, on doit généralement gérer une vanne 3 voies, voire plusieurs, et des lois d'eau.
Si vous disposez d'un chaudière, la meilleure stratégie est d'insérer un système solaire en économiseur d'énergie :
Voyez aussi nos schémas de principe, dans l'onglet outils, la solution astucieuse de notre ami installateur Alban permet de fonctionner le plus simplement du monde, au plus froid, avec une régulation de base.
Et avec des radiateurs ? En principe, je ne suis pas un fan. Mais les principes ne sont pas forcément tous bons. Le problème, avec des radiateurs, c'est qu'il doivent être plus chauds que le plancher, donc les panneaux solaires thermiques doivent travailler plus haut en température. L'ADEME déconseillait il y a une dizaine d'année ce type de solution, en raison du faible taux de couverture et du coût des installations. Pour le coût, avec nos produits et en auto-installation, cela n'a plus rien à voir. Et quand vous n'êtes pas en phase de construction, pas moyen d'ajouter un plancher chauffant.
Donc, une fois posé le fait que le rendement ne sera pas aussi bon qu'avec un plancher, voici nos conseils :
Prendre des panneaux à revêtement sélectif et les dimensionner comme pour du chauffe-eau solaire, de cette manière, vous utilisez votre ballon tampon ( là, il en faut obligatoirement un pour stocker l'énergie solaire) au maximum. Et si possible utiliser des radiateurs basse température. En demi saison, vous risquez d'avoir un résultat satisfaisant et un démarrage de chaudière décalé dans le temps. Les demandes arrivent, les clients en veulent, ils ont trouvé sur les forums que cela fonctionnait, et sur les forums, on retrouve... nos clients. Probablement ma position de principe n'est donc pas la bonne !

Et des schémas pour quelques unes des configurations fréquentes : c'est ici, avec nos outils de dimensionnement, les modules de formation, logiciels de simulation, etc..

Nos régulations habituelles ne fournissent pas forcément la solution à votre projet de configuration. Allez visiter notre site spécialisé dans la régulation solaire, vous y trouverez les fiches techniques et les manuels et pourrez choisir la régulation qui convient à votre projet : c'est le site www.steca.fr.