Chauffe-eau solaire à circulation forcée
Le nom de ce type de chauffe-eau solaire provient du fait que la circulation du fluide caloporteur est réalisée par un circulateur ou un bloc hydraulique, piloté par une régulation.
Sommaire
Les deux familles de chauffe-eau solaire à circulation forcée
Il existe deux variantes de chauffe-eau à circulation forcée :
Le chauffe-eau solaire classique, dit aussi à pression, dans lequel le réseau primaire (qui comprend le panneau, la liaison solaire et le ballon) est en permanence rempli de fluide caloporteur antigel.
Quand on parle de chauffe-eau solaire, c’est en général à ce produit qu’on fait référence (sinon il sera précisé thermosiphon, autovidangeable ou drainback).Le chauffe-eau solaire auto-vidangeable, ou ‘drain back’ dans lequel le réseau primaire est partiellement rempli d’air.
Le chauffe-eau à circulation forcée classique
C’est la solution tous terrains. Elle s’adapte à toutes les configurations.
Les avantages :
Il n’y quasiment aucune contrainte spéciale d’installation.
Le ballon peut être positionné idéalement dans l’habitation pour être au plus près des points d’utilisation.
La liaison solaire peut cheminer sans contrainte particulière de pente ou de distance (on pratique sans problème jusqu’à 50 mètre de distance)
Les panneaux peuvent être posés en toiture ou au sol
Par rapport au système auto-vidangeable, il est généralement moins cher (voir plus bas les différences).
Les inconvénients :
Par rapport au thermosiphon, tout comme l’auto-vidangeable, il faut un peu de place pour installer la station solaire et la régulation.
Il ne fonctionne pas en cas de coupure de courant.
Il coûte plus cher qu’un système thermosiphon.
Un circulateur permet au fluide réchauffé dans les panneaux d’aller donner ses calories au ballon lorsqu’il passe dans l’échangeur serpentin.
Une régulation solaire pilote le circulateur et dispose d’une part de fonctions de sécurité qui évite un démarrage intempestif, et d’autre part de fonction accessoires, qui améliorent la durée de vie de l’installation en adaptant le mode de fonctionnement aux conditions. Par exemple la fonction vacances qui refroidit le bas du ballon la nuit pour éviter la surchauffe le lendemain, la fonction ‘protection des capteurs’ qui d’une part empêche les capteurs de monter haut en température et maintient ainsi le système en capacité de redémarrer dans la journée en cas de besoin, et d’autre part protège le fluide caloporteur (eau glycolée) des effets de la surchauffe.
Les régulations sont paramétrables, plus ou moins selon les modèles. On pourra modifier la température de consigne de l’eau chaude sanitaire, différents seuils de température pour ballons et panneaux, le différentiel de température entre panneaux et ballon pour démarrer le circulateur, etc. Tout ces paramètres sont bien sûr préréglés en usine et ces préréglages permettent d’obtenir un fonctionnement très satisfaisant de l’installation.
Le chauffe-eau solaire auto-vidangeable
Il est conçu pour que lorsque la pompe est au repos, la totalité du fluide caloporteur puisse retomber par gravité dans la zone hors gel. Il y a donc dans le circuit un bidon qui récupère une partie du liquide lorsque la pompe est au repos. Celui-ci est remplacé par l’air présent dans le circuit lorsque la pompe démarre.
Cela présente deux avantages :
le fluide caloporteur n’a pas besoin d’être antigel : on peut donc utiliser de l’eau, excellent caloporteur et dont le coût est très inférieur au fluide antigel MPG (mélange d’eau et de Monopropylène glycol passivé, compatible alimentaire). A l’origine de ce choix, les nombreuses surchauffes constatées il y quelques décennies et qui obligeait à remplacer le glycol régulièrement. Les surchauffes sont aujourd’hui largement évitables.
On peut laisser les panneaux solaires monter en température quand le circulateur est au repos, sans risque de détériorer le fluide caloporteur puisque qu’il n’y en a pas dans les capteurs.
Cette solution présente aussi des contraintes :
Le bidon de récupération d’eau contient de l’air lorsque l’eau circule. On entend donc un bruit d’eau qui tombe lors de la journée. L’emplacement du bidon doit être choisi avec soin.
Les stations solaires incluant ces bidons que l’on trouve sur le marché sont d’un prix élevé, et la contenance est généralement de 8 ou 16 litres. Cela peut être insuffisant. C’est la raison pour laquelle nous leur préférons des vases de refroidissement, qui restent à isoler par le client, mais dont la contenance peut être adaptée. Les autres organes de la station sont fournis indépendamment (circulateur, soupape de sécurité, vannes de remplissage), pour une économie substantielle.
Le panneau choisi ne doit pas créer de rétention de fluide (c’est actuellement le cas de tous nos panneaux). Il faut être très méticuleux dans le positionnement des panneaux solaires pour s’assurer qu’ils seront correctement vidangés quand la pompe s’arrête.
Les liaisons inox, très pratiques pour le circuit primaire, doivent entrer directement dans la toiture, pour éviter la rétention d’eau dans les cannelures, qui peuvent se regrouper au redémarrage et boucher l’entrée du panneau. Si ce n’est pas possible, il faudra passer utiliser un tube de cuivre, au moins pour la partie du réseau exposée au gel.
La pénétration dans l’habitation (pour atteindre la zone hors gel) doit se faire sans rétention d’eau, donc en descendant. Ceci est proscrit dans les règles de construction pour éviter les infiltrations d’eau les jours de pluie. La seule exception à cette règle est donc le chauffe-eau auto-vidangeable. Cependant, aucun produit ne garantit « administrativement » cette étanchéité : les produits utilisés et vendus à cette effet ne précisent pas en clair, que l’étanchéité à l’eau n’est pas garantie. Les possibilités d’infiltration d’eau à terme sont gentiment éludées . Ce problème n’est pas forcément rédhibitoire, il faut simplement le gérer.
En cas de consommation d’eau chaude dans la journée, un chauffe-eau solaire auto-vidangeable ne redémarrera pas car la majorité des panneaux est trop chauds. L’envoi de fluide froid dans un panneau brûlant peut poser des problèmes (rupture des soudures). Ces situations sont bien sûr gérées automatiquement par les régulations solaires.