Terra Eco : solaire photovoltaique, solaire thermique, pompe à chaleur, chauffage bois et granulés, récupération et économie d’eau

Face au contexte énergétique actuel et à l’impact de la consommation d’énergie fossile sur le changement climatique, l’énergie solaire thermique fait partie des solutions fiables et durables vous permettant de répondre à vos besoins quotidiens sans compromis sur le confort :
> en participant, par une démarche citoyenne et responsable, à la protection de l’environnement,
> en allégeant votre facture d’énergie et en limitant votre dépendance aux aléas du coût des énergies fossiles.
Economique, écologique et disponible partout en France, l’énergie solaire permet de couvrir jusqu’à 70% des besoins annuels en production d’eau chaude sanitaire (chauffe-eau solaire individuel : CESI) et/ou de chauffage d’une famille.

SOMMAIRE

► SE POSER LES BONNES QUESTIONS
► ÉVALUER SES BESOINS EN EAU CHAUDE
► CONNAITRE LES TECHNIQUES DISPONIBLES
► IMAGINER SON INSTALLATION
► INSTALLER SOI MÊME (AUTO CONSTRUCTION) OU FAIRE INSTALLER

► SE POSER LES BONNES QUESTIONS

Voici quelques questions à vous poser pour mieux cerner vos besoins et ce que vous pouvez attendre d’un chauffe-eau solaire :

• Est-ce qu’à partir de l’énergie solaire, je souhaite chauffer mon eau sanitaire ou ma maison? Selon le service à rendre, entre eau chaude et chauffage, les systèmes fonctionnant à _ l’énergie solaire sont différents, par les besoins couverts et leur coût. Dans tous les cas, avant d’installer un système de chauffage fonctionnant à partir de sources d’énergie renouvelable (bois, pompe à chaleur ou solaire), privilégiez les investissements qui limiteront fortement les besoins en chauffage (ex : isolation de la toiture et des murs, vitrages spécifiques). Le chauffage solaire ou système solaire combiné ne fait pas l’objet de ce guide. • Suis-je autonome avec un chauffe-eau solaire? Le chauffe-eau solaire ne peut pas couvrir la totalité de vos besoins sur l’année, même dans le sud de la France (jusqu’à 70-80 % au plus). En effet, la durée d’ensoleillement, la course du soleil et l’intensité de son rayonnement en hiver, rendent nécessaire une énergie d’appoint.

• Quelle est ma consommation d’eau chaude sanitaire (aujourd’hui, demain)?
> Pour quoi et comment je consomme de l’eau chaude?
> Combien de personnes vivent en permanence dans l’habitation?
> Mes besoins risquent-ils d’évoluer durablement?

• Quelle est mon installation actuelle?
> Quel est mon système de chauffage de l’eau actuel?
> Quel est l’âge de mon installation et quel est son impact sur l’environnement?
> Quel est son coût annuel de fonctionnement? Comment ce coût va-t-il évoluer demain?

• Quelles sont mes motivations et mes attentes pour de l’eau sanitaire produite par un chauffe-eau solaire?
> Quelle utilisation? Devrais-je alimenter un lave-linge, un lave-vaisselle?
> Est-ce que je veux couvrir le maximum de mes besoins sur l’année ou une installation au meilleur rapport performance/coût?
> Ma priorité : rentabilité ou économies d’énergie?

► ÉVALUER SES BESOINS EN EAU CHAUDE

Objectif

Après ce premier questionnement et pour démarrer, il vous faut estimer votre consommation d’eau chaude sanitaire journalière. Elle déterminera les dimensions de votre système solaire, à savoir le volume du ballon de stockage puis la surface de capteurs nécessaires.

Évaluer sa consommation

Pour un usage domestique, les besoins en eau chaude sanitaire à 60°C, s’élèvent en moyenne à 30-40 litres par jour* et par personne : ils correspondent à un usage « normal » de l’eau (douche, évier etc.) mais visez plutôt l’usage « modéré » d’eau chaude en utilisant des dispositifs d’économie d’eau (mousseur, stop douche…). Appuyez-vous bien sur ce ratio pour ne pas surdimensionner votre installation.

A noter :
> Si vous prenez des bains, votre ratio augmente ! Un bain « normal » consomme deux fois plus d’eau chaude qu’une douche : il fuat alors compter 40-50 litres par jour et par personne.
> Si vos besoins sont plus importants très ponctuellement, n’intégrez pas ces consommations exceptionnelles.
> Si vous décidez d’alimenter votre lave-linge et lave-vaisselle avec de l’eau chaude solaire, pensez à ajouter leur consommation à votre ratio de base. Pour la connaitre, consultez l’étiquette énergie de vos machines. Dans tous les cas, privilégiez le choix d’équipements performants. (pour trouver les plus économes : www.guide-topten.com).

► CONNAITRE LES TECHNIQUES DISPONIBLES

Les techniques de production d’eau chaude sanitaire solaire

Avant d’aller plus loin dans la construction de votre projet, il convient de connaitre les différents types de chauffe-eau solaire.

Les monoblocs (ou autostockeurs)

Parcourus par un mélange antigel, le capteur et le ballon ne forment qu’un seul ensemble posé sur le toit ou au sol.

Installations à éléments séparés

La majorité des installations réalisées en France sont dites « à éléments séparés ». Un circuit « solaire » est relié au (x) capteur(s). Un fluide caloporteur, (mélange d’antigel et d’eau) est chauffé dans les capteurs puis mis en circulation dans le circuit « solaire » jusqu’au ballon. Il libère alors sa chaleur à l’eau stockée dans le ballon par l’intermédiaire d’un échangeur. On distingue deux variantes d’installation à éléments séparés :
> Les chauffe-eau à circulation naturelle
> Les chauffe eau à circulation forcée

• Chauffe-eau à éléments séparés, en circulation naturelle par « thermosiphon » ou à convection naturelle

Le fluide chauffé dans les capteurs circule naturellement sans pompe ni régulation vers le ballon situé plus haut que les capteurs.

• Chauffe-eau à éléments séparés et à circulation forcée

Système le plus répandu, le fluide est mis en circulation par un « circulateur ». Il est régulé et s’active quand la température du fluide dans les capteurs est supérieure à celle du ballon solaire.

A noter : il existe également des systèmes à régulation forcée auto-vidangeables Les capteurs de ces systèmes sont parcourus par de l’eau sans antigel. En cas de gel, l’installation se vidange automatiquement. Attention, une étude de faisabilité est conseillée !

Les techniques de production d’énergie d’appoint

L’énergie solaire à elle seule ne peut couvrir la totalité des besoins d’une famille, une autre énergie, dite « d’appoint » est nécessaire pour obtenir le même confort qu’une installation traditionnelle et ceci tout au long de l’année. Ci après, les différents types d’appoint.

• Appoint séparé

On doit disposer de deux ballons : l’eau contenue dans le premier est chauffée par les capteurs solaires et le deuxième complète l’apport de chaleur nécessaire à l’eau "solaire".

A noter : L’appoint de chauffage de l’eau "solaire" peut se faire par un chauffe-eau instantané à gaz capable de moduler son débit de gaz. Dans ce cas, il n’y a pas de deuxième ballon. Cela est possible avec les chaudières à modulation de puissance.

• Appoint intégré

L’appoint peut être « intégré » au ballon solaire. Il n’y a alors qu’un seul ballon appelé « multi-énergies ». Un échangeur hydraulique raccordé à la chaudière ou à une pompe à chaleur ou une résistance, situé en haut du ballon (à moitié ou aux 2/3) ne chauffe que la partie haute où l’eau est plus chaude. L’échangeur solaire est situé en partie basse.

• Appoint mixte

Pour un appoint mixte, séparé ou intégré, il existe deux types de production d’énergie d’appoint, en général électrique et hydraulique via une chaudière.

► IMAGINER SON INSTALLATION

L’inclinaison optimale est 45°. Plus le capteur est incliné (60° par exemple préconisés pour le chauffage), plus la production est favorisée en hiver, et vice-versa en été. Il est conseillé, si possible, d’implanter les capteurs selon la pente de la toiture afin de limiter la prise au vent et l’impact visuel. Les éléments de votre bâtiment (cheminées, toiture surélevée) ou de son environnement présent et futur (arbres, bâtiment) peuvent créer des ombres portées sur les capteurs. À éviter ! Egalement, ne placez pas les capteurs à proximité d’une cheminée pour éviter de les salir par des traces de suie. L’orientation la plus favorable pour les capteurs est le Sud, mais on peut facilement accepter une plage entre sud-est et sud-ouest. Orientation au nord à proscrire, plein est ou plein ouest déconseillée.

Étudiez le type d’installation actuelle et son état. Vous pouvez en effet installer un chauffe-eau solaire sans changer votre installation existante. Appoint.
Il dépend essentiellement de votre installation existante (on peut en effet installer du solaire en conservant son installation existante), mais si elle est ancienne et/ou en mauvais état et que vous envisagiez son remplacement, votre choix sera plus ouvert (voir partie 3) Ballon
> Type de ballon solaire : préférer un ballon vertical
> Localisation du ballon : les ballons solaires et d’appoint doivent être aussi proches que possible, le ballon doit être situé dans un endroit suffisamment accessible pour sa maintenance.
> Volume du ballon :
- On choisira un volume de ballon solaire qui soit égal à la consommation journalière d’eau chaude sanitaire.
- Dans le cas d’un ballon multi-énergie (appoint intégré voir partie 3), on pourra choisir un volume de base de 1.5 fois cette consommation. Capteurs
Plus vous augmentez la surface de capteurs, plus vous augmenterez votre autonomie sur l’année (couverture des besoins jusqu’à 70 % en PACA) mais plus la productivité solaire des capteurs sera faible (en kWh d’énergie utile produite/m2). Faites votre choix en connaissance de cause : une plus grande autonomie sur l’année ou une meilleure performance. D’une manière générale, les installations solaires sont actuellement surdimensionnées privilégiant le taux de couverture à la productivité.

A noter : Si vous faites construire, adaptez votre bâtiment à votre projet thermique afin d’obtenir une installation performante et bien intégrée sur le plan architectural. Vous pouvez aller encore plus loin en adoptant une conception bioclimatique de l’habitat où les choix sont guidés par l’environnement physique et climatique : optimiser les apports solaires gratuits en hiver, limiter les apports solaires en été pour un « confort d’été », se protéger du vent en hiver… Faites appel à un architecte compétent en bioclimatique ou soyez exigeant auprès de votre constructeur. Vous pouvez prendre conseil auprès d’un Espace Info Énergie.

Identifier les types de pose pour mes capteurs solaires

• Montage en toiture

Ce type de montage nécessite d’appréhender les contraites du travail en hauteur compte tenu de l’installation des capteurs en toiture

• Montage en façade

• Montage au sol

• Montage sur dépendance

A noter : L’esthétique est une donnée subjective mais elle peut conditionner l’accord sur votre projet par les autorités compétentes. Alors faites vous conseiller ! Pour faire un projet qui corresponde à vos attentes esthétiques, vous pouvez agir sur plusieurs paramètres : le type de pose des capteurs parmi les possibilités décrites dans le tableau ci-joint, le traitement des tuyauteries en extérieur et en intérieur et leur passage à l’intérieur du bâtiment et à travers les pièces et étages, le choix des capteurs (supports de couleurs différentes, aspect mat par vitrage antireflet). Enfin si vous craignez que cela déplaise à vos voisins, parlez leur de votre projet et peut-être se lanceront-ils eux aussi !

Mieux connaitre les équipements

Cette partie doit vous aider à mieux connaitre les caractéristiques des équipements composant d’une installation solaire… Tout simplement pour poser les bonnes questions à votre installateur et mieux choisir.

• Les capteurs

On distingue plusieurs types de capteurs solaires : > Les capteurs plans non vitrés ou souples : simples et peu onéreux, ils sont bien adaptés pour le chauffage de l’eau d’une piscine. > Les capteurs plans vitrés : les plus répandus aujourd’hui. Ils sont d’une technologie plus ancienne et moins facile à mettre en œuvre. > Les capteurs sous vide : plus performants mais plus onéreux, particulièrement adaptés pour une utilisation à des zones moins ensoleillées et pour des orientations non idéales.

Performances

Le rendement d’un capteur solaire est caractérisé par les coefficients de conversion optique (B) et de déperditions thermiques (K). Ce rendement est d’autant plus élevé que le coefficient "B" est grand et le coefficient "K" petit. En général, 0,7 < B < 0,8 et 4 < K < 10 W/m2/°C. Ces caractéristiques figurent dans les avis techniques et les notices des capteurs, demandez-les.
Attention, les performances d’un capteur dépendent de l’irradiation solaire, elles sont donc influencées par l’environnement extérieur.

Durabilité

La durée de vie des capteurs dépasse 20 ans. Cette durée de vie est conditionnée par le bon dimensionnement des équipements, la qualité de leur mise en œuvre et de leur maintenance. Demandez leur durée de garantie, qui peut atteindre 10 ans chez certains fabricants !

Résistance

Les capteurs sont normalement prévus pour résister :
> à la grêle
> à la foudre dans le cadre des dispositifs de protection du bâtiment
> aux vents violents par l’intermédiaire de leur système d’accroche.
Vous devez suivre les prescriptions règlementaires et celles du fabricant.

• Le ballon

Les différents types de ballons :
> Les ballons horizontaux : à éviter lorsque cela est possible (performances très inférieures aux ballons verticaux).
> Les ballons verticaux : les plus répandus (meilleures performances). > Les ballons muraux : horizontaux ou verticaux : peu utilisés.

Performances

Préférez des ballons qui favorisent la stratification* de l’eau car le rendement est meilleur, l’eau chaude étant disponible plus rapidement et un appoint bien placé fonctionnant le moins possible. Pour un volume identique, un ballon qui est plus haut et plus étroit aura une meilleure stratification. Mais attention au coût de ballon à stratification.
Préférez également, pour des performances optimisées, des ballons bien isolés. Ces performances intrinsèques peuvent diminuer au cours du temps avec la formation de tartre, qui n’abime pas le ballon mais qui diminue l’efficacité de l’appoint. Favorisez alors les échangeurs émaillés et lisses sur lesquels le tartre se dépose moins facilement

Durabilité

Demandez conseil aux installateurs. La durée de garantie du ballon assurée par le fabricant peut être une bonne indication (entre 1 an et 10 ans suivant les marques). Le principal facteur intervenant sur la durée de vie du ballon est la corrosion. Les ballons en acier inoxydable, thermovitrifiés ou émaillés (simple ou double) sont faits pour limiter ce phénomène, d’autant plus s’ils sont munis d’anode de protection et qu’ils sont bien entretenus.

S’y retrouver dans les certification, les normes et les avis techniques.

• Les normes

_Il existe des normes européennes de test des matériels solaires :
> l’EN 12975-1 et EN 12975-2, pour les seuls capteurs solaires
> l’EN 12976-1 et 12976-2, pour les systèmes solaires thermiques complet
Elles spécifient notamment les exigences de durabilité, de fiabilité et de sécurité et les méthodes d’essai permettant de déterminer leur résistance et leurs performances thermiques. Elles ne sont pas harmonisées ce qui signifie que les produits testés selon ces normes ne peuvent faire l’objet d’un marquage CE.

• L’avis technique

L’avis technique est destiné à fournir, une opinion (celle du CSTB pour la France) sur le chauffe eau solaire. Il indique notamment dans quelles mesures le produit :
> satisfait à la réglementation en vigueur,
> est apte à l’emploi en œuvre,
> dispose d’une durabilité en service.
L’avis techniques est un document d’information. Il n’est pas obligatoire et n’a aucun caractère réglementaire particulier.
L’avis technique intègre les résultats des essais réalisés selon les normes évoquées ci-dessus pour les capteurs solaires et les systèmes complets. Ils n’ont pas de portée juridique mais constituent une information sur le produit.

• La certification

La certification européenne Solar Keymark, parue en 2003, atteste de la conformité aux normes européennes applicables aux produits solaires.

► INSTALLER SOI MÊME (AUTO CONSTRUCTION) OU FAIRE INSTALLER

Installer soi-même ( Auto construction)

L’installation d’un chauffe-eau solaire nécessite des compétences multiples :
> Plomberie – chauffage : pour la pose des circuits hydrauliques, des différents équipements de l’installation et le raccordement au réseau de la maison.
> Électricité : pour la pose de la régulation.
> Couverture (éventuellement) : pour la pose des capteurs intégrés à la toiture et le passage des tuyauteries à l’intérieur de l’habitation garantissant une étanchéité.
L’auto constructeur devra s’assurer qu’il possédé bien de telles compétences pour envisager d’entreprendre l’installation d’un chauffe au solaire. Pour les bricoleurs avertis qui hésitent un peu, une solution intermédiaire consiste à faire appel à certaines associations qui proposent, un accompagnement technique à l’installation.
Attention toutefois, il faut avoir à l’esprit que dans le cadre de l’auto construction (y compris avec assistance technique), vous ne bénéficierez pas du crédit d’impôt, ni des aides locales. Pour les bons bricoleurs, même sans le crédit d’impôt et les aides, l’auto construction peut toutefois avoir une pertinence économique. Egalement, vous n’avez pas à avancer l’argent du crédit d’impôt.
Pour les non initiés, un professionnel disposant de ces compétences saura vous conseiller et réaliser votre installation.

Faire installer