L’ENERGIE SOLAIRE THERMIQUE .L’énergie solaire thermique p.3 L’ENERGIE SOLAIRE THERMIQUE Le principe consiste à capter le rayonnement solaire et à le stocker dans le cas des

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    pp..11

    LENERGIE SOLAIRE THERMIQUE

    USAGES RESIDENTIEL ET COLLECTIF Ce guide a pour objectif dclairer les collectivits, les entreprises et les particuliers sur lnergie solaire thermique : usages possibles, performances attendues, prconisations et rejets de CO2 vits. La premire partie du guide prsente des informations gnrales et juridiques sur lnergie solaire thermique. La deuxime partie aborde les trois types dinstallations solaires thermiques qui prsentent le plus fort potentiel :

    - en collectif et en individuel pour le prchauffage de leau chaude sanitaire, - en individuel pour le chauffage des habitations, - et enfin pour le chauffage de leau des piscines.

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    pp..22

    SOMMAIRE

    LENERGIE SOLAIRE THERMIQUE 3 Principe de fonctionnement 4 Intrt de lopration 6 Impact environnemental 7 Ressource 7 Aspects rglementaires 8 Conseils de mise en uvre 12

    LE PRECHAUFFAGE DE LEAU CHAUDE SANITAIRE 16 Dfinition de lopration 16 Intrt de lopration : exemple 17 Contexte territorial 17 Aspects conomiques 19

    LE CHAUFFAGE DES HABITATIONS 21 Dfinition de lopration 21 Contexte territorial 22 Aspects conomiques 23

    LE CHAUFFAGE DES PISCINES 23 Dfinition de lopration 23 Intrt de lopration : exemple 24 Contexte territorial 24 Aspects conomiques 25 Conseils de mise en uvre 26

    COMMENT MONTER MON PROJET ? 27 Contacts utiles 28

    Guide de lecture :

    retenir terminologie

    information 1 mise en garde

    rglementation

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    pp..33

    LLEENNEERRGGIIEE SSOOLLAAIIRREE TTHHEERRMMIIQQUUEE

    Le principe consiste capter le rayonnement solaire et le stocker dans le cas des systmes passifs (vranda, serre, faade vitre) ou, s'il s'agit de systme actif, redistribuer cette nergie par le biais d'un fluide caloporteur qui peut tre de l'eau, un liquide antigel ou mme de l'air. L'nergie solaire thermique trouve de nombreuses applications :

    la production deau chaude, le chauffage des maisons, le chauffage de leau des piscines, le schage des rcoltes, la rfrigration par absorption pour les btiments, la production de trs haute temprature.

    Ce guide prsente les trois premires applications qui concernent la production deau chaude (collective ou individuelle), le chauffage des habitations et le chauffage de leau des piscines. Ces trois applications sont celles qui ont le potentiel de dveloppement le plus important.

    1ATTENTION Ne pas confondre les capteurs solaires thermiques et les modules solaires photovoltaques. Un capteur solaire thermique produit, partir du rayonnement solaire, de la chaleur qui est restitue par un fluide caloporteur (de leau glycole gnralement).

    Un module photovoltaque produit directement de llectricit partir de lensoleillement.

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    pp..44

    PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT Les capteurs solaires de type plan sont le plus couramment utiliss. Ils se composent d'un absorbeur situ dans un coffrage isol en face arrire et constitu d'un vitrage en face avant. Cet absorbeur possde une couche slective qui augmente la captation de l'nergie solaire tout en limitant les pertes par rayonnement. Le vitrage quant lui vite le refroidissement de l'absorbeur par le vent et cre un effet de serre qui augmente le rendement du capteur. L'isolation l'arrire du capteur diminue les pertes de chaleur.

    Figure 1 : Un capteur plan vitr

    Un autre type de capteur plus simple et plus conomique est utilis pour le chauffage des piscines. Appel capteur moquette, il est simplement compos dun rseau de tubes noirs accols les uns aux autres.

    Figure 2 : Un capteur moquette

    C'est la surface de l'absorbeur que le rayonnement solaire est converti en chaleur. Un liquide caloporteur circule dans l'absorbeur et vient transmettre sa chaleur via un changeur l'eau sanitaire. De ce fait, le circuit solaire est totalement indpendant du circuit consommateur.

    Photographie 1 : Chauffe-eau solaire individuel (4 m de capteurs)

    Les capteurs plans sont utiliss pour la production d'eau chaude sanitaire sur des habitations ou des installations collectives. Un premier ballon de stockage solaire est gnralement plac en amont d'un deuxime ballon d'appoint (au gaz, fioul ou lectrique). Celui-ci assure le maintien en temprature de consigne de l'eau chaude. Dans le cas d'un btiment neuf, il est possible d'installer un seul ballon qui intgre un deuxime changeur ou une rsistance lectrique.

    Eau rchauffe

    Vitrage

    Entre eau froide Absorbeur

    Sortie eau chaude

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    ure

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    ins

    (%)

    Besoins (kWh) Production (kWh) Couverture solaire (%)

    Figure 3 : Schma de principe d'une installation solaire individuelle

    A RETENIR : Une installation solaire thermique ne couvre jamais 100% les besoins de chaleur (exception fate pour le chauffage de leau des piscines). En effet, compte tenu de la forte variation de lensoleillement entre lt et lhiver, il y aurait une surproduction en t qui ne se justifie pas conomiquement. Voil pourquoi une installation solaire thermique est toujours complte par un appoint (gaz ou lectrique le plus souvent).

    Le graphique ci-contre prsente la variation de lensoleillement sur le plan dun capteur inclin 40 Mont-de-Marsan (chelle de gauche, les barres en jaune). La couverture solaire atteint ici prs de 75% en t tandis quelle nest que de 20% en hiver (chelle de droite, courbe rouge fonc). La chaleur produite par un capteur solaire thermique est fonction de lensoleillement quil reoit, de son positionnement (inclinaison et orientation), de la temprature ambiante et du lieu dimplantation.

    Temprature ballon

    Eau chauffe ou prchauffe

    Dpart Eau chaude sanitaire

    Circulateur

    Entre eau froide

    Circuit primaire Fluide caloporteur

    Temprature sortie capteur

    Rgulation

    Ballon existant d'appoint (ici au gaz mais aussi

    fioul ou lectrique)

    Ballon avec changeur

    intgr

    Vase d'expansion

  • LLnneerrggiiee ssoollaaiirree tthheerrmmiiqquuee

    pp..66

    INTERET DE LOPERATION La chaleur produite par une installation solaire thermique permet de subvenir directement des besoins, contrairement une installation solaire photovoltaque dont la production dlectricit est en totalit injecte sur le rseau lectrique. En cela, une installation solaire thermique est dimensionne pour rpondre des besoins deau chaude sanitaire, de chauffage dune habitation ou de leau dune piscine. Lnergie solaire produite se substitue donc des nergies fossiles, ce qui implique que les rejets de CO2 vits sont importants. La production de chaleur par le biais de capteurs solaires prsente un certain nombre davantages importants :

    la ressource dnergie utilise est renouvelable et gratuite, aucune pnurie ou fluctuation des prix nest craindre ;

    le processus de production de chaleur na aucun impact sur lenvironnement (pas de rejet polluants, pas de dchets, etc.) ;

    quelque soit lnergie substitue (lectricit, fioul ou gaz), linstallation solaire thermique permet dviter dimportants rejets de gaz effet de serre.

    Les diffrentes technologies sont au point ; leurs performances sont testes par un organisme indpendant (le Centre Scientifique et Technique du Btiment CSTB). Les installateurs comptents pour de telles installations peuvent avoir obtenu un agrment Qualisol. La dure de vie dun capteur solaire thermique est de vingt ans et il est courant de voir les fabricants garantir les capteurs pour 10 ans.

    QUE CHOISIR ? Un matre douvrage ou un particulier peut tre amen se poser la question du choix entre une installation solaire thermique ou photovoltaque : Est-il prfrable dinstaller des capteurs solaires thermiques ou un gnrateur photovoltaque sur ma toiture ? A partir du moment o il est possible dimplanter des capteurs solaires sur un site (les contraintes sur le patrimoine culturel sont leves et le site est bien expos lensoleillement), alors le choix dun gnrateur photovoltaque est toujours possible. En effet, il sagit l dune production dlectricit qui nest pas en lien avec loccupation ou les besoins en nergie de ce btiment. Le matre douvrage est alors propritaire dune installation de production dnergie lectrique sur son btiment et il participe la diversification des sources d'approvisionnement nergtique souhaite par la loi de programme fixant les orientations de la politique nergtique en vendant cette lectricit loprateur national. A linverse, une installation solaire thermique couvre une partie des besoins de chaleur dune habitation, pour son chauffage ou pour la production deau chaude sanitaire. Cette installation est donc dimensionne pour les besoins de chaleur de ce btiment et quelques cas de figure ne se prtent pas ses installations. Le matre douvrage contribue beaucoup plus la rduction des gaz effet de serre par le biais dune installation solaire thermique (au minimum trois fois plus que le photovoltaque). Le solaire thermique se substituant en trs large partie aux nergies fossiles, il permet de rduire fortement les missions de gaz effet de serre. Cest une des priorits essentielles inscrites dans la loi de programme