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Auteur(s): bricoleurdudimanche

Le chauffe eau bi-énergie : solaire et électrique


Le chauffe eau bi-énergie : solaire et électrique

Écologique mais aussi très économique, le chauffe-eau solaire vous permet de réchauffer votre maison tout au long de l’année sans pour autant contribuer au réchauffement de la planète. Contrairement aux idées reçues, ce système fonctionne même dans les régions les plus austères. Avec l’énergie solaire c’est environ 60% de vos besoins en matière de chauffage et d’eau chaude qui seront couverts chaque mois et ce sans dépenser le moindre centime une fois installé.


Le fonctionnement du chauffe-eau solaire

Le fonctionnement d’un chauffe eau solaire est comparable à ce que l’on obtient en laissant un tuyau d’arrosage rempli d’eau en plein soleil : l’eau située dans le tuyau est réchauffée par le rayonnement solaire. Pour reprendre ce principe à plus grande échelle et l’adapter à un usage domestique, le chauffe-eau solaire nécessite toutefois plusieurs éléments.

Les capteurs solaires thermiques, généralement placés sur le toit des habitations, captent les rayons du soleil et en transmettent la chaleur à un fluide caloporteur composé généralement d’eau et de glycol. Il s’agit d’une boite vitrée (vitre prismatique qui retient 95 %des rayons du soleil) isolante produisant un effet de serre. Elle contient des tubes en cuivre, noirs, appelés les absorbeurs. Ce sont eux qui captent les rayons et chauffent le liquide caloporteur.

Ce liquide est ensuite acheminé par un circuit fermé calorifugé vers ballon d’eau chaude situé à l’intérieur de l’habitation.

Le ballon est une cuve métallique parfaitement isolée qui contient la réserve d’eau chaude sanitaire. Dans le ballon de stockage, le caloporteur passe par un échangeur thermique ( un serpentin de tuyau) , où il cède sa chaleur à l’eau sanitaire contenue par le ballon sans toutefois entrer en contact avec elle. Enfin, la cuve sera raccordée d’un côté au réseau d’eau froide pour l’alimenter, et de l’autre au réseau d’eau chaude pour desservir les robinets. Après son passage dans l’échangeur, le fluide caloporteur est acheminé de nouveau vers le capteur solaire pour reprendre le cycle.

Afin de mettre en mouvement le liquide caloporteur dans son circuit, une pompe électrique est nécessaire : le circulateur. La pompe s’active grâce à un dispositif de régulation qui se base sur la température grâce à un thermostat relié à une sonde située dans le ballon et une autre située au niveau des capteurs. Quand la sonde du ballon est plus chaude que celle des capteurs, le circulateur est désactivé par le dispositif de régulation. On évite ainsi de perdre la chaleur du ballon la nuit, ou en hiver s’il est chauffé par un dispositif annexe.

Le liquide caloporteur, peut circuler de deux façons différentes entre les capteurs et le ballon. Avec la circulation naturelle, le liquide circule grâce à sa différence de densité avec l’eau du ballon, plus chaud et moins dense qu’elle, il s’élève naturellement vers les capteurs par thermocirculation. Pour ce faire, les capteurs doivent être placés plus bas que le ballon. Les chauffe-eau qui fonctionnent selon ce principe sont appelés les thermosiphons.

Le chauffe eau : une énergie d’appoint

Par essence les énergies renouvelable sont instables dans le temps : elles sont irrégulières et varient cycliquement dans le temps. Pour l’énergie solaire, le premier cas est caractérisé par l’alternance de jours de pluie et de beau temps, et le second cas par la succession des saisons.

Afin de lisser le premier phénomène, il est courant de surdimensionner quelque peu la contenance du chauffe eau : on stocke ainsi plus d’eau chaude lors des périodes ensoleillées, ce qui permet de tenir quelque temps si des nuages surviennent. Le second phénomène par contre ne peut se contrebalancer aussi simplement, on a donc généralement recours à une énergie d’appoint ( fossile et continue ) pour prendre le relais du soleil quand celui ci n’est pas disponible.

Le cas le plus fréquent est d’utiliser une résistance électrique similaire à celle que l’on peut trouver dans les chauffe eau à accumulation classiques. En cas d’insuffisance des capteurs solaires, le circulateur sera désactivé. Le thermostat couplé à la résistance électrique détectera une température trop basse dans la cuve et fera alors chauffer la résistance électrique pour prendre le relais du solaire.

Bien dimensionner son chauffe eau solaire

En moyenne, une famille Française consomme cinquante litres d’eau à cinquante degrés par jour et par personne. Pour une famille de trois personnes, un chauffe eau de cent cinquante litres est donc suffisant. Pour plus de confort, il peut être nécessaire de surdimensionner quelque peu cette capacité : on évite ainsi de se retrouver en pénurie d’eau chaude en cas de consommation exceptionnelle. Attention cependant car tout sur-dimensionnement aura un impact certain sur la consommation en énergie d’appoint, la rentabilité totale du système sera donc plus faible. En outre, le prix du matériel est proportionnel à la surface de panneaux et à la capacité de stockage du ballon. Il faudra donc déterminer si cotre priorité est de rentabiliser l’installation au plus vite, ou si le confort d’utilisation est prioritaire.

La rentabilité globale du système sera également fortement impactée par la consommation de la famille. En effet, plus la consommation d’eau chaude sera forte, plus vite l’installation sera rentabilisée. D’un point de vue purement financier, le calcul n’est pas forcément avantageux pour un couple sans enfants. A l’opposé, un famille de cinq personnes s’y retrouvera assez vite.

En moyenne, les économies en énergie fossiles réalisées en installant un chauffe eau solaire sont les mêmes quelque soit la latitude ( en France ). L’ensoleillement moyen est bien entendu plus élevé au sud, mais ce phénomène est compensé par la température moyenne de l’eau froide qui est également plus élevée au sud. L’énergie nécessaire pour chauffer l’eau froide est donc inférieure, ce qui (avec un rendement supérieur) donne grosso modo une économie financière équivalente.

Enfin, la température de consigne réglée sur l’énergie d’appoint ( électrique dans notre cas ), à un impact fort sur les économies réalisées grâce à l’énergie solaire. Pour augmenter au maximum les gains et minimiser la consommation électrique, il est important de maintenir une température de consigne assez basse pour la résistance électrique. Il est également souhaitable ce couper complètement l’appoint électrique quand les conditions climatiques le permettent. Attention toutefois à ne pas couper trop vite ou à ne pas mettre une consigne trop basse au risque de créer un terrain favorable au développement des salmonelles. La aussi, tout est affaire de compromis.


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