Fonctionnement chauffe-eau solaire : comment ça marche ?

Le chauffe-eau solaire produit de l’eau chaude grâce à l’énergie solaire. Cet équipement très économique permet de faire des économies d’énergie importantes, surtout s’il est installé de manière optimale.

 

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Le chauffe-eau solaire comprend un capteur solaire, un serpentin ou échangeur de chaleur et un ballon d’eau chaude. Le capteur comprend des tubes remplis de fluide caloporteur qui permet de piéger et de transporter la chaleur. Le ballon sert de réservoir pour le stockage de l’eau.

 

Ainsi, le capteur ou panneau solaire thermique recueille la lumière du soleil et la transforme en chaleur à travers les tubes du capteur. Le liquide caloporteur, composé d’eau et d’antigel à base de glycol, va acheminer cette chaleur jusqu’au ballon d’eau chaude. Là, l’échangeur va la transmettre à l’eau pour la chauffer. Le liquide caloporteur, une fois refroidi, repart vers le capteur où il sera de nouveau chauffé grâce à l’énergie solaire et ainsi de suite. C’est le circuit primaire de chauffage de l’eau.
 

Schéma du fonctionnement des panneaux thermiques

Lorsque vous soutirez l’eau chaude produite dans le ballon, celui-ci est de nouveau alimenté en eau froide par le réseau. Le cycle reprend.

 

La régulation du fluide caloporteur s’effectue au niveau du circulateur. Si la température de l’eau est encore inférieure à celle du fluide caloporteur, le circuit primaire reste activé. En revanche, lorsque la sonde du ballon indique une température supérieure à celle du capteur, le régulateur va couper la circulation du fluide caloporteur.

 

Le chauffe-eau solaire peut servir à la production d’eau chaude ou également assurer le chauffage :

 

• Le chauffe-eau solaire individuel (CESI) assure la production d’eau chaude sanitaire (ECS). Il peut alimenter la salle de bains, la buanderie ou encore la cuisine. Le circuit peut être raccordé à divers appareils électroménagers comme la machine à laver ou le lave-vaisselle.
• Le système solaire combiné (SSC) est un chauffe-eau combiné qui sert à la fois pour la production d’eau chaude et le chauffage. Il peut être raccordé au circuit de chauffage central, à un plancher chauffant et aux radiateurs à eau.

 

💡 Bon à savoir

Il y a aussi le chauffe-eau solaire thermodynamique qui produit à la fois de la chaleur et de l’électricité.
 

Selon le type d’installation et le fonctionnement, on distingue principalement 3 types de chauffe-eau solaire.

 

Le chauffe-eau solaire monobloc

 

Sur ce type de modèle, les capteurs et le ballon d’eau se trouvent au même endroit. Le réservoir se trouve au-dessus du panneau solaire thermique. L’eau chaude étant plus légère que l’eau froide, elle va remonter naturellement à l’intérieur du ballon, tandis que l’eau froide sera chauffée par le serpentin.

 

 

Ce type de chauffe-eau solaire est simple à installer, puisqu’il s’agit d’un seul bloc à mettre en place à un seul endroit. C’est également le modèle le moins cher. En revanche, il est plus exposé aux variations de température selon la météo. En effet, le ballon d’eau se trouve à l’extérieur (sur le toit ou au sol), il est donc soumis aux intempéries comme la pluie et la neige. Il est donc plus adapté aux régions chaudes.

 

Le chauffe-eau solaire à thermosiphon

 

Le fonctionnement de ce chauffe-eau solaire est comparable à celle du modèle monobloc. En effet, le ballon d’eau chaude est également situé au-dessus du panneau solaire. La circulation de l’eau se fait par convection naturelle, avec la partie chaude qui remonte donc automatiquement. 

 

 

Toutefois, à la différence du chauffe-eau monobloc, le modèle à thermosiphon est formé de deux blocs séparés. Il est possible de placer le ballon dans les combles par exemple ou tout autre endroit situé au-dessus du capteur solaire. Cette installation permet de protéger le ballon des intempéries, mais elle reste relativement contraignante. Le ballon doit être en hauteur et pas trop éloigné du capteur.

 

Le chauffe-eau à circulation forcée

 

Avec ce type de chauffe-eau, il est possible d’installer le ballon d’eau chaude n’importe où dans la maison. Vous pouvez par exemple le placer à l’endroit le plus pratique pour capter l’alimentation du réseau ou pour délivrer l’eau chaude dans les pièces concernées.

 

 

Le capteur solaire et le ballon sont donc situés à distance, et le ballon n’est pas forcément placé en hauteur par rapport au capteur. La circulation du fluide caloporteur est assurée par une pompe électrique. C’est pour cette raison que ce type de pompe à chaleur est dit « à circulation forcée ». C’est le modèle le plus esthétique et le plus confortable à l’utilisation, mais également la plus complexe et la plus chère à installer.

 

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Les chauffe-eau solaires sont équipés d’un capteur et d’un ballon. Ce capteur comporte généralement une plaque opaque pour recueillir les rayons du soleil et des tubes où la chaleur est utilisée pour chauffer le liquide caloporteur.

 

On retrouve différents types de capteurs thermiques :

 

• Les capteurs à plan vitré, qui comportent une surface en verre au-dessus du capteur opaque. Le vitre permet à la fois de protéger le dispositif et d’optimiser la capture du rayonnement solaire ;
• Les capteurs plans opaques : sans vitre protecteur, ces panneaux sont constitués de tubes opaques, qui sont parfois fabriqués dans du plastique. Ils sont donc moins durables que les modèles à plan vitré ;
• Les capteurs à tubes sous vide : dans ce type de panneau thermique, les tubes à fluide caloporteur sont installés sous vide pour une isolation maximale. Cela permet d’optimiser la chaleur disponible pour chauffer l’eau.

Le chauffe-eau solaire peut être installé sur le toit ou au sol. Idéalement, il doit être orienté plein sud, avec une inclinaison de 45° environ. Il convient d’éviter tout ombrage, qu’il s’agisse de végétaux (arbres ou plantes grimpantes) ou d’autres bâtiments. Si l’installation sur la toiture n’est pas possible, vous pouvez envisager de fixer le chauffe-eau au sol, à un endroit dégagé et dans la bonne orientation.

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Il faut généralement une surface de 3 à 5 m² pour installer le capteur solaire thermique. Plus l’ensoleillement est important, moins vous avez besoin d’espace. Ainsi, dans le sud de la France et au bord de la Méditerranée, un emplacement de 3 m² peut suffire pour installer un chauffe-eau solaire. En revanche, dans les régions du nord, il faut une surface plus étendue pour bénéficier d’une énergie solaire suffisante.

 

L’installation d’un chauffe-eau solaire doit être effectuée par un spécialiste. Il convient de choisir un artisan reconnu garant de l’environnement (RGE). Cette certification constitue à la fois un gage de compétences et une condition indispensable pour bénéficier des aides disponibles pour la mise en place d’un chauffe-eau solaire.
 

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Le chauffe-eau solaire présente de nombreux avantages :

 

• C’est économique : l’utilisation d’un chauffe-eau solaire permet de réaliser jusqu’à 75% d’économies sur votre facture d’énergie ;
• C’est un système de chauffage écologique : au quotidien, il utilise la lumière du soleil qui est une énergie renouvelable et gratuite. Le bilan carbone d’un chauffe-eau solaire se limite aux impacts de la fabrication de l’appareil qui sont rapidement compensés par son mode de fonctionnement présentant une excellente performance énergétique ;
• C’est durable : s’il est bien entretenu, la durée de vie du panneau solaire dépasse facilement 20 ans ;
• Il existe des aides : même si le prix d’un chauffe-eau solaire reste élevé, les aides disponibles actuellement permettent d’alléger les charges financières liées à son installation. Les ménages peuvent notamment bénéficier d’une prime octroyée par l’État et de la prime Effy. Ces deux aides sont cumulables.

Malgré ses bénéfices, le chauffe-eau solaire présente quand même un inconvénient : il ne peut pas assurer le chauffage et la production d’eau chaude toute l’année. Tributaire du climat, il produit moins de chaleur pendant l’hiver où le soleil est moins présent. Il est donc indispensable de mettre en place un système de chauffage d’appoint pour prendre le relais lorsque cela est nécessaire.

Vous avez le choix entre plusieurs solutions pour pallier une insuffisance au niveau du chauffage solaire, notamment :

 

• L’utilisation d’un chauffe-eau électrique permet d’avoir rapidement de l’eau chaude en toutes saisons. Toutefois, l’usage d’un appareil de ce type va faire grimper la facture d’électricité. 

 

• Pour le chauffage d’appoint, vous avez les radiateurs électriques (radiateurs soufflants, les radiateurs à bain d’huile et les convecteurs électriques mobiles). Il y a également les chauffages d’appoint utilisant les énergies fossiles : chauffage d’appoint au gaz ou au pétrole à brûler. Le prix de ces appareils n’est pas élevé, mais ils sont énergivores et reviennent donc chers à l’utilisation.

 

• La chaudière : cet équipement coûte cher à l’installation, mais présente de nombreux bénéfices. La chaudière à bois (alimentée aux bûches ou aux granulés) utilise un combustible écologique et pas cher. De plus, elle permet à la fois d’alimenter le réseau de chauffage et de produire de l’eau chaude sanitaire. Enfin, il existe des aides pour l’acquisition d’une chaudière à bois, ainsi que pour l’installation d’une chaudière à gaz à condensation.

 

Le prix moyen d’un chauffe-eau solaire va de entre 6 000 et 8 000 €.

 

 Il s’agit donc d’un investissement important, mais les bénéfices sont nombreux. D’ailleurs, plusieurs aides permettent d’alléger le budget que vous devez préparer pour votre projet :

 

 

✔️ MaPrimeRénov' : cette prime contribue au financement des travaux de rénovation visant à améliorer les performances thermiques et énergétiques d’un logement. L’installation d’un chauffe-eau solaire et celle d’un système solaire combiné sont éligibles à cette aide. Elle peut atteindre 2 000€ pour les ménages aux revenus intermédiaires , 3 000€ pour les ménages modestes et 4 000€ pour les foyers très modestes 

 

✔️ La prime Effy qui varie de 97€ à 108€ selon les revenus du demandeur

 

✔️ La TVA réduite à 5,5 % au lieu de 20 %, à condition de confier l’installation du chauffe-eau solaire à un technicien qualifié RGE

 

✔️ L’éco-prêt à taux zéro ou éco PTZ : cet emprunt permet de financer les travaux sans entamer votre épargne. Vous pouvez emprunter jusqu’à 15 000 € remboursables sur 20 ans si vous envisagez un seul type de travaux, c’est-à-dire uniquement l’installation du chauffe-eau. En revanche, si vous allez réaliser plusieurs travaux, il est possible d’obtenir un montant supérieur.

 L’entretien de cet équipement doit être confié à un professionnel RGE. Il va effectuer une inspection annuelle afin de vérifier le bon fonctionnement du chauffe-eau solaire : pression du fluide caloporteur, isolation des tuyaux, état des capteurs, état du ballon de stockage, etc.

 

Vous pouvez également nettoyer le chauffe-eau une ou deux fois par an. Il suffit de frotter doucement le plan vitré à l’aide d’un chiffon doux mouillé à l’eau savonneuse (savon doux et eau déminéralisée de préférence). Cela permet d’enlever les couches de poussière qui entravent le passage des rayons solaires vers les capteurs.

 

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