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CONNAÎTRE POUR AGIR
Production d’eau chaude sanitairepar énergie solaire
Guide de conception des installations collectives
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09
ISBN
978
-2-8
6817
-951
-735
€50
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Centre de Valbonne Sophia Antipolis - 500, Route des Lucioles - 06560 VALBONNETéléphone : 04 93 95 79 00 - Télécopie : 04 93 65 31 96
www.ademe.fr
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Cet ouvrage a été réalisé à la demande de l’Agence De l’Environnement et de la Maîtrise
de l’Energie, Electricité de France et Gaz de France, par l’Association ICO, sous la coordina-
tion du Bureau d’Etudes Techniques ADRET.
ONT PARTICIPÉ À SON ÉLABORATION :
➥ Les Bureaux d’Etudes Techniques : ADRET, AFIMEC, HOLISUD, ITF, TCEP
➥ INES Education
➥ L’Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse
➥ La société PNEUMATEX
➥ Le cabinet d’études ALPHEEIS
ALPHEEIS en a assuré la rédaction finale.
COORDINATION ADEME
➥ M. Carré : DER - VALBONNE
➥ F. Coroller : SCPE - Pôle Communication VALBONNE
RÉALISATION
➥ Graphie 4 - VALLAURIS
Imprimé grâce au procédé CTP avec des encres végétalessur papier recyclé certifié Écolabel Européen
© ADEME Editions - 2008 - ISBN 978-2-86817-951-7
L'ADEME EN BREFL'Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie (ADEME) est un établissement public sous la tutelle conjointe desministères de l'Ecologie, de l’Énergie, du Développement durable et de l’Aménagement du territoire et de la Recherche. Elleparticipe à la mise en oeuvre des politiques publiques dans les domaines de l'environnement, de l'énergie et dudéveloppement durable. L'Agence met ses capacités d'expertise et de conseil à disposition des entreprises, des collectivitéslocales, des pouvoirs publics et du grand public et les aide à financer des projets dans cinq domaines (la gestion des déchets,la préservation des sols, l'efficacité énergétique et les énergies renouvelables, la qualité de l'air et la lutte contre le bruit) et àprogresser dans leurs démarches de développement durable.
www.ademe.fr
Crédit photos : ADEME - CUS Habitat - ENERPLAN - TECSOL - Claudia ZERRATE
La France s’est engagée à diviser par 4 ses
émissions de gaz à effet de serre à l’horizon 2050.
Cette ambition confirmée lors du Grenelle de
l’environnement exige de profondément modifier
les fondamentaux économiques et sociaux. L’enjeu
est technologique mais surtout sociétal.
Le secteur du bâtiment est un champ d’action
incontournable pour atteindre cet objectif. Le
recours à l’énergie solaire s’impose comme
nécessité et opportunité. C’est une énergie
inépuisable et particulièrement bien adaptée à la
production d’eau chaude. Garantir dans la durée un
service et des performances de qualité, assurer
des économies réelles aux maîtres d’ouvrage et
aux usagers sont impératifs pour assurer la
pérennité du développement de cette technologie.
C’est pourquoi l’ADEME a voulu éditer un guide de
conception des installations solaires.
Destiné aux bureaux d’études et aux services
techniques des maîtres d’ouvrage, ce guide
propose une démarche simple et concrète basée
sur l’expérience et les bonnes pratiques pour
concevoir, dimensionner, installer et maintenir des
installations solaires collectives de qualité.
Cet ouvrage, réalisé par l’association ICO
regroupant une quarantaine de bureaux d’études,
permettra sans nul doute d’améliorer la
connaissance, les performances et la fiabilité de
ces installations à un moment où elles se
multiplient sur tout le territoire. Il doit aussi
contribuer à sortir la compétence «Solaire
thermique» du cercle des initiés. La satisfaction
des maîtres d’ouvrage et des utilisateurs s’en
trouvera confortée de même que l’avenir de la
filière.
CHANTAL JOUANNO
PRESIDENTE DE L’ADEME
1
PRÉFACE
PRÉFACE............................................................................................................................................................................................................................1
SOMMAIRE GÉNÉRAL................................................................................................................................................................................................2
INTRODUCTION ............................................................................................................................................................................................................5
1. L’EXAMEN D’OPPORTUNITÉ............................................................................................................................................................................7
1.1 LES ÉLÉMENTS FAVORABLES À UNE PRODUCTION D’ECS SOLAIRE ............................................................................................8
1.1.1 Les motivations ................................................................................................................................................................................8
1.1.2 La nature et le profil des consommations d’ECS ..........................................................................................................9
1.1.3 Le potentiel solaire du site ........................................................................................................................................................9
1.1.4 Les possibilités d’implantation des capteurs ................................................................................................................10
1.1.5 Les possibilités d’implantation du stockage ................................................................................................................11
1.1.6 Outil d’aide à la décision ..........................................................................................................................................................11
1.2 LES ORDRES DE GRANDEUR UTILES À CONNAÎTRE ..........................................................................................................................12
1.2.1 Surface de capteurs ....................................................................................................................................................................12
1.2.2 Coût d’investissement ................................................................................................................................................................12
1.2.3 Consommations d’ECS ................................................................................................................................................................12
1.2.4 Environnement................................................................................................................................................................................12
2. L’ÉTUDE DE FAISABILITÉ ................................................................................................................................................................................13
2.1 L’OBJECTIF DE L’ÉTUDE DE FAISABILITÉ ..................................................................................................................................................14
2.2 L’ÉVALUATION FINE DES BESOINS ET DES PROFILS DE CONSOMMATION ............................................................................14
2.2.1 Les besoins d’ECS dans l’ habitat ........................................................................................................................................15
2.2.2 Les besoins ECS dans les hôtels et les centres de vacances ..............................................................................15
2.2.3 Les besoins d’ECS dans les établissements de santé ..............................................................................................16
2.3 LE DIMENSIONNEMENT DE L’INSTALLATION SOLAIRE ....................................................................................................................16
2.3.1 Objectif ................................................................................................................................................................................................16
2.3.2 Critères de décision et contraintes ....................................................................................................................................16
2.3.3 La méthode SOLO ..........................................................................................................................................................................16
2.4 LES ARGUMENTS ÉCONOMIQUES ..............................................................................................................................................................18
2.4.1 Investissement ................................................................................................................................................................................18
2.4.2 Coût d’exploitation et de maintenance............................................................................................................................18
2.4.3 Temps de retour brut ..................................................................................................................................................................19
2.4.4 Coût global actualisé ..................................................................................................................................................................19
2.4.5 Aides à l’investissement ..........................................................................................................................................................19
2.5 LES ARGUMENTS ENVIRONNEMENTAUX................................................................................................................................................20
3. L’ÉTUDE PROJET ..................................................................................................................................................................................................21
3.1 GÉNÉRALITÉS ......................................................................................................................................................................................................22
3.2 SCHÉMAS DE PRINCIPE ..................................................................................................................................................................................23
3.2.1 Le schéma général ......................................................................................................................................................................24
3.2.2 Schémas avec appoints individualisés ............................................................................................................................26
3.3 LES POINTS CLÉS : LES MÉTHODES DE CALCUL ..................................................................................................................................29
3.3.1 Les indicateurs de performance ..........................................................................................................................................29
3.3.2 Influence des principaux paramètres ..............................................................................................................................30
3.3.3 Les logiciels ......................................................................................................................................................................................31
3.4 LES POINTS CLÉS : LES CAPTEURS SOLAIRES ......................................................................................................................................32
3.4.1 L’intégration des capteurs ......................................................................................................................................................32
3.4.2 Le cadre réglementaire et administratif ........................................................................................................................33
3.4.3 La prise en compte des masques et des ombres......................................................................................................34
3.5 LES POINTS CLÉS : LE BALLON DE STOCKAGE......................................................................................................................................36
3.5.1 Fonction du stockage ..................................................................................................................................................................36
3.5.2 Dimensionnement du stockage ............................................................................................................................................36
3.5.3 Critères de choix du ballon de stockage de l’eau sanitaire ................................................................................36
3.5.4 Les installations collectives à appoint individualisé ................................................................................................38
3.6 LES POINTS CLÉS : LE DISPOSITIF DE REMPLISSAGE ........................................................................................................................38
3.6.1 Le choix de l’antigel ....................................................................................................................................................................38
3.6.2 Critères de sélection ....................................................................................................................................................................39
3.6.3 Prescriptions de mise en œuvre et accessoires ..........................................................................................................39
3.7 LES POINTS CLÉS : LA ROBINETTERIE ET LES CANALISATIONS ....................................................................................................40
3.7.1 Dimensionnement des canalisations ................................................................................................................................40
3.7.2 Critères de sélection des tuyauteries ................................................................................................................................41
SOMMAIRE GÉNÉRALG
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SOMMAIRE
2
3.7.3 Prescriptions de mise en œuvre des canalisations ..................................................................................................41
3.7.4 Emploi des tuyauteries en acier noir NFEN 10216 (A49-200) ..........................................................................41
3.7.5 Emploi de tuyauteries en cuivre ..........................................................................................................................................42
3.7.6 Calorifuge ..........................................................................................................................................................................................42
3.7.7 Dimensionnement des vannes et robinets....................................................................................................................43
3.7.8 Critères de sélection des vannes ........................................................................................................................................43
3.8 LES POINTS CLÉS : LES ÉCHANGEURS DE CHALEUR..........................................................................................................................44
3.8.1 Fonction ..............................................................................................................................................................................................44
3.8.2 Dimensionnement ........................................................................................................................................................................44
3.8.3 Prescriptions de mise en œuvre ..........................................................................................................................................44
3.9 LES POINTS CLÉS : LES POMPES ET LES CIRCULATEURS..................................................................................................................45
3.9.1 Fonction ..............................................................................................................................................................................................45
3.9.2 Dimensionnement ........................................................................................................................................................................45
3.9.3 Critères de sélection ....................................................................................................................................................................45
3.9.4 Prescriptions de mise en œuvre et accessoires ..........................................................................................................46
3.9.5 Installations collectives à appoint individualisé ........................................................................................................47
3.9.6 La maîtrise des consommations électriques ................................................................................................................47
3.10 LES POINTS CLÉS : LES PURGES D’AIR ................................................................................................................................................48
3.10.1 Fonction ............................................................................................................................................................................................48
3.10.2 Prescriptions de mise en œuvre........................................................................................................................................48
3.10.3 Installations collectives à appoint individualisé ......................................................................................................49
3.11 LES POINTS CLÉS : LE VASE D’EXPANSION DU CIRCUIT PRIMAIRE ........................................................................................50
3.11.1 Fonction ............................................................................................................................................................................................50
3.11.2 Dimensionnement du vase ..................................................................................................................................................50
3.11.3 Prescriptions de mise en œuvre et accessoires ......................................................................................................52
3.12 LES POINTS CLÉS : L’APPOINT ET LA DISTRIBUTION ....................................................................................................................53
3.12.1 Généralités ....................................................................................................................................................................................53
3.12.2 Points importants ......................................................................................................................................................................53
3.12.3 Circuits secondaires ..................................................................................................................................................................54
3.12.4 Les installations à stockage et appoint individualisé ..........................................................................................56
3.13 LES POINTS CLÉS : LA RÉGULATION ......................................................................................................................................................57
3.13.1 Principes ..........................................................................................................................................................................................57
3.13.2 Les réglages ..................................................................................................................................................................................57
3.14 LES POINTS CLÉS : LA SÉCURITÉ SANITAIRE ......................................................................................................................................59
3.14.1 Généralités ....................................................................................................................................................................................59
3.14.2 Stockage en eau technique..................................................................................................................................................61
3.15 LES POINTS CLÉS : LE RISQUE DE BRÛLURE ......................................................................................................................................62
3.16 LES POINTS CLÉS : L’ÉQUILIBRAGE DES INSTALLATIONS COLLECTIVES INDIVIDUALISÉES............................................63
3.16.1 Principe ............................................................................................................................................................................................63
3.16.2 Les vannes d’équilibrage ......................................................................................................................................................63
3.16.3 Méthodes d’équilibrage..........................................................................................................................................................64
3.17 LES POINTS CLÉS : LA MISE EN SERVICE DE L’INSTALLATION ..................................................................................................66
3.17.1 Principes généraux ....................................................................................................................................................................66
3.17.2 Remplissage ..................................................................................................................................................................................66
3.17.3 Essais hydrauliques....................................................................................................................................................................66
3.17.4 Essais de la régulation ............................................................................................................................................................67
3.17.5 Essais thermiques instantanés ..........................................................................................................................................67
3.18 LES POINTS CLÉS : LA MAINTENANCE ET LE MAINTIEN DES PERFORMANCES ................................................................69
3.18.1 Principes généraux ....................................................................................................................................................................69
3.19 LES POINTS CLÉS : LA RÉCEPTION DE L’INSTALLATION ET LA PRISE EN CHARGE PAR L’EXPLOITANT ..................70
3.19.1 La réception de l’installation ..............................................................................................................................................70
3.19.2 La prise en charge par l’exploitant ..................................................................................................................................71
3.20 LES POINTS CLÉS : LE SUIVI DES PERFORMANCES ........................................................................................................................72
3.20.1 Le suivi X3A....................................................................................................................................................................................72
3.20.2 La garantie de résultats solaires ......................................................................................................................................73
3.20.3 Le contrôle de bon fonctionnement................................................................................................................................75
3.20.4 Instrumentation ..........................................................................................................................................................................75
SOMMAIRE DES ANNEXES ..................................................................................................................................................................................77
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INTRODUCTION
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Avec près de 22 000 m2 installés en 2006, le marché français de l’eau chaude sanitaire
solaire collective s’installe en tête du marché européen, dans une dynamique vertueuse qui
lie croissance et qualité.
Dans un large souci de promouvoir la qualité (efficacité, durabilité, fiabilité) des installations,
l’ADEME, Gaz de France et Electricité de France ont confié à l’association ICO, la rédaction d’un
guide professionnel pour la conception et la mise en œuvre des installations de production
d’eau chaude par l’énergie solaire.
L’objet d’un tel ouvrage est de proposer aux bureaux d’études techniques une méthode
simple et concrète pour concevoir, dimensionner et assurer la maintenance d’une
installation, basée sur l’expérience et les bonnes pratiques.
DIMINUER LES BESOINS, RESTER SIMPLEAvant toute démarche de conception d’une installation de production d’eau chaude sanitaire
par l’énergie solaire, avant toute étude systémique, tout choix de technologie, de matériel,
voire d’objectif de «taux de couverture solaire», il faut s’attacher à l’application d’un principe
primordial et invariant : REDUIRE LES BESOINS.
Cet objectif de réduction des besoins est fondamental. Il doit rester présent dans l’esprit du
concepteur tout au long de son travail. Il doit constituer un point dur, représenter une image
forte d’une ingénierie moderne plus tournée vers des aspirations vertueuses, que vers un
chiffre d’affaire croissant … La justification formelle des choix techniques doit devenir un mode
de fonctionnement moderne : CHASSER L’INCANTATOIRE DES METHODES DE CONCEPTION !
L’adage «le mieux est l’ennemi du bien» est bien illustré dans nos conceptions. Ainsi, même
s’il est toujours légitime d’aller «chercher le dernier kWh», la simplicité est souvent gage de
maintien de la performance dans le temps, de tenue des objectifs. La complexité peut se situer
dans l’analyse, dans l’approche détaillée des besoins et des systèmes et dans la synthèse de
tous ces éléments pour tendre vers des solutions opérationnelles, aisées à maintenir. L’objectif
est bien d’atteindre la performance prévue durant les études à la mise en service et surtout
de la conserver dans la durée de vie de l’installation.
LES RETOURS D’EXPÉRIENCELes retours d’expérience ont permis d’identifier les bonnes pratiques applicables à toutes les
installations, et les écueils à éviter. Ce sont ces bonnes pratiques qui sont présentées dans ce guide.
a) Ce qu’il convient de faire➥ Estimation rigoureuse des besoins
➥ Schéma hydraulique correct
➥ Indépendance production solaire / appoint
➥ Stratification stockage solaire
➥ Dimensionnement confortable des échangeurs de chaleur
➥ Bonne purge d’air des capteurs
➥ Rendre facile la gestion du fluide antigel
➥ Réaliser une mise en route scrupuleuse avec contrôles
➥ Formaliser une maintenance suivie de l’installation et qui rend descomptes
b) Ce qu’il faut éviter➥ Surestimation des besoins
➥ Surdimensionnement
➥ Choix de matériels de qualité médiocre
➥ Mauvaises purges d’air
➥ Mauvaise mise en service
➥ Exploitation peu performante
On a, autant que faire se peut, éliminé les réalisations marginales, en choisissant les solutions
les plus simples à mettre en œuvre selon les règles techniques, la réglementation actuelle et
les évolutions du marché.
Cet ouvrage n’a donc pas pour objectif de se substituer aux règles professionnelles, ni aux
dispositions réglementaires. Il est plus particulièrement destiné aux bureaux d’études, aux
services techniques des maîtres d’ouvrages et des exploitants de chauffage, aux formateurs
qui souhaitent mieux connaître la conception, le dimensionnement, la mise en œuvre des
installations de production d’eau chaude par l’énergie solaire.
Il a été rédigé collégialement par un comité constitué de bureaux d’études, d’associations et
d’organismes institutionnels, en mettant en avant une approche opérationnelle marquée, un
sens du terrain, un côté pratique, et une évolutivité permettant une future mise à jour quand
cela deviendra nécessaire
INTRODUCTION
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INTRODUCTION
CHAPITRE 1
L’EXAMEND’OPPORTUNITÉ
7
Avant de démarrer une phase d’études plus ou moins longue d’une installation de
production d’eau chaude sanitaire par l’énergie solaire, comprenant une étude de
faisabilité et une étude de projet avec ou sans exécution, un bureau d’études doit avoir un
rôle de conseil auprès de la maîtrise d’ouvrage en proposant un examen d’opportunité
ayant pour but de répondre à la question : Est-il opportun d’envisager une production
d’ECS solaire sur ce projet ?
Cette démarche doit être basée, si possible, sur une visite et une analyse
rapide (1h ou 2h) du site envisagé. Elle doit prendre en considération l’ensemble des
éléments suivants :
➥ la motivation du maître d’ouvrage et / ou des utilisateurs
➥ la nature et le profil des consommations d’ECS (hiver et été)
➥ le potentiel solaire du site
➥ les possibilités d’implantation des capteurs (surface, orientation, inclinaison, masques)
➥ les possibilités d’implantation du stockage
La réponse à la question posée sur l’opportunité d’une production d’ECS solaire doit être
simple (oui ou non) et doit dépendre uniquement des critères objectifs listés ci-dessus.
• 1.1 LES ÉLÉMENTS FAVORABLES À UNE PRODUCTION D’ECS SOLAIRE
1.1.1 Les motivationsDès le premier contact, le bureau d’études doit s’assurer des réelles motivations du
maître d’ouvrage.
Les motivations fondées sur le respect de l’environnement et la maîtrise des coûts de
fonctionnement du bâtiment sont positives.
Par contre, il convient d’être prudent lorsque les motivations des maîtres d’ouvrages sont
d’ordre économique et essentiellement fondées sur l’espoir d’une «chasse aux subventions»
permettant de financer tout ou partie de l’installation. Sauf cas particuliers, la recherche de
la rentabilité à terme d’une installation est généralement illusoire en l’absence d’aides ou
de subventions.
De même, les projets portés par une motivation politique (faire un "coup" solaire) peuvent
dans certains cas se révéler contre-productifs, par exemple lorsque le projet est mis en
œuvre sur un bâtiment où les besoins en eau chaude sanitaire sont trop insuffisants ou
irréguliers pour permettre une solution technique cohérente.
L’EXAMEN D’OPPORTUNITÉ 1
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1.1.2 La nature et le profil des consommations d’ECS
Les consommations d’Eau Chaude Sanitaire d’un bâtiment représentent la principale donnée
à analyser.
Pour pouvoir envisager une installation de production d’ECS solaire performante et rentable,
iill ffaauutt aavvooiirr ddeess ccoonnssoommmmaattiioonnss dd’’EECCSS rreellaattiivveemmeenntt iimmppoorrttaanntteess eett ssttaabblleess ttoouutt aauu lloonngg ddee
ll’’aannnnééee..
Si ce n’est pas le cas, les risques sont les suivants :
➥ Inciter le maître d’ouvrage à des dépenses trop importantes en rapport au faible
enjeu
➥ Risquer des détériorations importantes de l’installation dues à des surchauffes en
cas de faibles consommations l’été
Sauf cas particulier (motivation éducative, démonstrative, etc.) en prenant toutes les
précautions de dimensionnement nécessaires, il faut exclure, a priori, les projets suivants :
➥ Bâtiments scolaires non occupés pendant les vacances d’été (sauf éventuellement
les logements de fonction)
➥ Bâtiments sportifs peu utilisés l’été (gymnases, vestiaires de stade, etc.) sauf,
éventuellement s’il y a une piscine à proximité
➥ Bâtiments de bureaux sans restauration
➥ Salles polyvalentes, campings d’été, etc.
Pour appréhender au mieux ce paramètre, le bureau d’études doit, dès cette phase :
➥ Relever les consommations, si possible, dans le cas de l’existant
➥ Évaluer les consommations dans le cas du neuf en se basant sur les ratios donnés
dans le chapitre suivant et en les ajustant en fonction de cas similaires ou
d’utilisations particulières
1.1.3 Le potentiel solaire du site
La quantité d’énergie solaire récupérable dépend de la localisation géographique du projet
et des masques environnants. «Il vaut mieux concevoir une installation de production d’ECS
solaire à Lille en site dégagé qu’à Marseille, cachée derrière un immeuble deux fois plus
haut !!!» : cela est évident, mais il vaut mieux le dire.
Il est donc important pour le bureau d’études de se rendre sur le site pour vérifier les
masques alentours et ainsi évaluer le potentiel énergétique solaire du site.
•••
9
1.1.4 Les possibilités d’implantation des capteursDès la première approche, le bureau d’études, après avoir défini les consommations d’ECS
(volume et profil), devra pré-dimensionner et pré-implanter le champ de capteurs. Pour
cela, il devra vérifier l’absence de masque important et définir les trois paramètres suivants :
➥ l’orientation
➥ l’inclinaison
➥ la surface
Dans l’hémisphère nord, ll’’oorriieennttaattiioonn optimale des capteurs est le SSuudd ; une variation de 60°
Est jusqu’à 60° Ouest n’est pas trop pénalisante.
LL’’iinncclliinnaaiissoonn optimale pour la production annuelle d’ECS est de l’ordre de grandeur de la
latitude du lieu. Une variation de plus ou moins 20° n’est pas trop pénalisante (voir schéma
ci-dessous).
Exemple de représentation de la variation des performances d'une installation de production d'eau chaude solaire(consommation constante toute l'année, climat de Chambéry)
Source : Ines-Education.
LLaa ssuurrffaaccee ddeess ccaapptteeuurrss, à ce stade du projet, peut être prédéfinie sur la base de ratios. A
titre indicatif, des ratios sont donnés à la fin de ce chapitre.
LLeess eemmppllaacceemmeennttss ddiissppoonniibblleess, en toitures, sur terrasses dégagées, au sol….
LLeess mmaassqquueess ssoollaaiirreess : il est possible de réaliser une pré-étude des masques en utilisant le
logiciel CCaarrnnaavvaall disponible gratuitement sur Internet www.incub.net.
L’EXAMEN D’OPPORTUNITÉ 1
10
Attention !!! Les ratiosdonnés habituellement pourdes consommations d’ECScorrespondent à desconsommations maximaleset non à des moyennes. Elles sont en général àutiliser pour ledimensionnement desappoints afin d’assurer lafourniture du service d’eauchaude en l’absence desoleil. Pour ledimensionnement de lapartie solaire d’uneinstallation de productiond’ECS par l’énergie solaire, il faut prendre les ratiosmoyens atteints pendant lesmois d’été. Ils sont, dans lamajorité des cas, inférieursaux ratios à utiliser pour ledimensionnement del’appoint.
1.1.5 Les possibilités d’implantation du stockage
Il faut également pré-dimensionner le stockage solaire dès cette phase, de façon à vérifier
la possibilité d’implantation des ballons solaires. UUnnee pprreemmiièèrree aapppprroocchhee ccoonnssiissttee àà pprréé--
ddiimmeennssiioonnnneerr llee ssttoocckkaaggee ssuurr llaa ccoonnssoommmmaattiioonn mmooyyeennnnee jjoouurrnnaalliièèrree..
Cela permet de prédéfinir le nombre et la taille des ballons et ainsi de vérifier :
➥ la surface du ou des locaux techniques
➥ leur accessibilité (passage de porte, d’escalier, etc.)
➥ leur hauteur
➥ la liaison avec le ou les champs de capteurs
➥ la surcharge admissible par le bâtiment
1.1.6 Outil d’aide à la décision
Le tableau récapitulatif suivant constitue un élément d’aide à la décision et permet de
répondre à la question : Est-il opportun d’envisager une installation de production d’ECS
solaire sur ce projet ?
CCrriittèèrreess
Motivations
Nature et profil des consommations d’ECS
Potentiel solaire du site
Implantation des capteurs
Implantation du stockage
Si tous les voyants sont au vert, il faut proposer sans hésiter une étude de faisabilité au
maître d’ouvrage.
Si au moins 2 voyants sont au rouge, il vaut mieux expliquer que la production d’ECS solaire
n’est pas des plus opportunes sur ce projet et qu’il vaut mieux travailler sur d’autres solutions
plus adaptées.
Si un seul des voyants est rouge, il faut approfondir le sujet et voir, en collaboration avec le
maître d’ouvrage, comment régler le problème décelé. Dans tous les autres cas, il est tout
à fait envisageable de proposer une étude de faisabilité.
•••
11
Pour les installations àappoints individualisés,l’inaccessibilité aux organesde réglage est une conditionde non faisabilité
• 1.2 LES ORDRES DE GRANDEUR UTILES À CONNAÎTRE
1.2.1 Surface de capteursLa surface approximative de capteurs à prendre en compte pour un pré-dimensionnement
est de 1 à 2 m2 de capteurs pour 100 litres de consommation journalière d’ECS.
➥ Plutôt 1 m2 pour 100 l/j à Marseille, orientés plein Sud, inclinés à 45°
➥ Plutôt 2 m2 pour 100 l/j à Lille, orientés au Sud-est, inclinés à 60°
1.2.2 Coût d’investissementEn 2007, le coût d’investissement pour la réalisation d’une installation de production d’ECS
solaire collective pouvait être évalué entre 800 et 1 000 € HT par m2 de capteur solaire.
Il peut varier fortement (voire même sortir de la fourchette annoncée) en fonction du
principe retenu, de la taille de l’installation solaire et de la nature du projet (neuf ou
existant).
1.2.3 Consommations d’ECSPour les projets neufs ou pour les projets existants dans lesquels il est impossible de faire
des relevés, les consommations d’ECS sont établies à partir de ratios. Certains ratios sont
donnés dans le chapitre suivant. Pour une première approche, il convient de minorer les
ratios habituels de consommation d’ECS pris pour dimensionner les installations classiques.
En effet, il est habituel de surdimensionner les installations de production d’ECS classiques,
de manière à garantir le confort, alors qu’en solaire il faut sous-dimensionner, de manière à
privilégier la rentabilité du projet.
1.2.4 EnvironnementLe bilan environnemental d’une installation de production d’ECS solaire est positif puisqu’il
n’y a aucun rejet de CO2 ou de polluants dans l’atmosphère pendant la phase de
fonctionnement de l'installation, et que la consommation électrique des auxiliaires est
faible.
En termes de polluants, les quantités de rejets évités dépendent essentiellement des
installations d’appoint.
En termes de CO2, les rejets évités peuvent varier de 100 à 300 kg de CO2 par m2 de capteur
selon l’énergie d’appoint.
L’EXAMEN D’OPPORTUNITÉ 1
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CHAPITRE 2
13
L’ÉTUDEDE FAISABILITÉ
• 2.1 L’OBJECTIF DE L’ÉTUDE DE FAISABILITÉ
L’étude de faisabilité (ou pré-diagnostic solaire selon la dénomination ADEME) d’une
installation solaire de production d’eau chaude sanitaire a pour objectif de juger de l’intérêt
du projet en fonction de la nature des besoins d’eau chaude (importance et régularité
annuelle), de l’existence de contraintes techniques ou architecturales fortes, à partir :
➥ d’un dimensionnement de l’installation prenant en compte ces différentes
contraintes
➥ de l’évaluation de son coût
➥ des économies prévisionnelles
➥ de l’impact environnemental
• 2.2 L’ÉVALUATION FINE DES BESOINS ET DES PROFILS DE CONSOMMATION
L’analyse des besoins constitue le travail indispensable et préliminaire à l’étude d’une
installation et au choix des appareils de production.
A partir d’une estimation correcte des besoins, les outils de calcul et de dimensionnement
permettent une bonne évaluation des performances prévisionnelles des installations.
La consommation d’eau chaude doit être connue avec le plus de précision possible.
Lorsqu’il s’agit d’un établissement existant, on procédera autant que possible à des
mesures de consommation préalables.
Pour des projets neufs, on pourra utiliser les niveaux de consommation indiqués ci-après.
On notera que pour ce qui concerne la performance future du système solaire, il est
préférable de sous-estimer les consommations, plutôt que de les surestimer. Les
valeurs indiquées sont des consommations unitaires d’eau chaude à 60°C.
La connaissance du profil du puisage sur l’année est également un élément important du
dimensionnement. Le profil du puisage peut être établi, ou plutôt approché selon
différentes méthodes :
➥ la méthode idéale est de mesurer la consommation réelle d’eau chaude. Cette
méthode sera la plus adaptée dans le cadre de rénovations dans le secteur
tertiaire
➥ les profils types basés sur des statistiques de consommations de bâtiments
similaires
Quelques valeurs indicatives de consommation d’ECS dans les bâtiments résidentiels ou
tertiaires caractérisés par des besoins d’eau chaude importants et réguliers sont données
ci-après.
L’ÉTUDE DE FAISABILITÉ 2
14
Attention aux ratios deconsommationscouramment utilisés enplomberie : ils sont, le plussouvent, élevés et ont pourconséquences unsurdimensionnement desinstallations de productionou de distribution d’ECS (cequi donne un sentiment desécurité au BET). En solaire,la sécurité consiste plutôt àsous-évaluer les besoins.
TTyyppee ddee rreessttaauurraanntt RRaappiiddee TTrraaddiittiioonnnneell GGaassttrroonnoommiiqquuee
Litres à 60° C par repas 4 7 11
2.2.1 Les besoins d’ECS dans l’habitat Les consommations d’ECS en logement peuvent varier énormément en fonction de la
localisation géographique et de la nature des occupants.
Les ratios à retenir sont de 25 à 40 litres d’eau à 60°C par jour et par occupant.
NNoommbbrree ddee ppiièècceess 11 22 33 44 55
Conso d’ECS à 60°C (l/j) 40 55 75 95 125
Avec des variations saisonnières suivantes :
(Référence : Méthode ESIM)
2.2.2 Les besoins d’ECS dans les hôtels et les centres de vacances Selon la catégorie d’hôtel, la consommation journalière d’eau chaude est de 70 à 160 litres par
chambre et d’environ 8 à 15 litres d’eau chaude en cuisine, par couvert.
La clientèle devient de plus en plus sensible à la protection de l’environnement et l’installation
d’équipements solaires dans un hôtel contribue à son image. En revanche, l’intérêt des
installations solaires dépend fortement du taux de remplissage de l’établissement.
(Source : ICO/ALPHÉEIS)
TTyyppee hhôôtteell AAvveecc bbuuaannddeerriiee SSaannss bbuuaannddeerriiee
Simulation Plaine Mer/montagne Plaine Mer/montagne
Pas d’étoile 40 50 30 45
1 ★ 45 60 35 50
2 ★ 60 80 50 65
3 ★ 80 110 65 85
4 ★ 85 120 70 95
Consommations journalières en litres d’eau à 60 °C par chambre
Mois Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juil. AAooûûtt SSeepptt. Oct. Nov. Déc.
Coef. 1.15 1.10 1.05 1.10 1.03 1.02 0.91 0.77 0.92 0.95 1.03 1.07
•••
15
En logement social, lavariation estivale peut êtrebeaucoup plus faible. Serenseigner auprès desmaîtres d’ouvrages sur leshabitudes de leurs locatairesou acquéreurs.
2.2.3 Les besoins d’ECS dans les établissements de santé Les consommations d’ECS en établissement de santé (maisons de retraite, cliniques, hôpi-
taux) peuvent varier énormément en fonction de la population et de l’encadrement.
Les ratios à retenir sont :
➥ maisons de retraite, foyers : de 40 à 60 litres d’eau à 60 °C par jour et par occupant
(mais des consommations 2 à 4 fois moindres ont été observées notamment dans
des Maisons pour Personnes Agées Dépendantes lorsque le personnel
d'encadrement est en nombre insuffisant)
➥ cliniques, hôpitaux : de 60 à 90 litres d’eau à 60 °C par jour et par occupant
• 2.3 LE DIMENSIONNEMENT DE L’INSTALLATION SOLAIRE
2.3.1 ObjectifL’objectif est d'effectuer un pré-dimensionnement rapide de l’installation et de tester des
configurations alternatives (types de capteurs, surface du champ, volume des ballons, etc.).
2.3.2 Critères de décision et contraintesLes valeurs données ci-après sont des ordres de grandeur usuels, utiles pour une pré-étude.
Elles seront à affiner en phase projet.
➥ Rentabilité économique de l’investissement (productivité en kWh utiles/m2/an) :
440000 àà 660000 kkWWhh//mm22//aann
➥ Taux de couverture solaire annuel (en %) : ddee 4400 àà 6600 %%
➥ Taux de couverture solaire au mois le plus chaud : 9900 %% mmaaxxiimmuumm
➥ Investissement
➥ Impact environnemental
➥ Surface maximale disponible pour l’implantation des capteurs
➥ Choix d’orientation et d’inclinaison limités pour les capteurs ; prise en compte des
ombrages
➥ Emplacement disponible pour le(s) ballon(s) de stockage
2.3.3 La méthode SOLOAu stade d’une étude de faisabilité, les calculs de pré-dimensionnement peuvent être
réalisés avec la méthode SOLO 2000, qui est la transcription informatique de la ""MMéétthhooddee
mmeennssuueellllee dd''éévvaalluuaattiioonn ddeess ppeerrffoorrmmaanncceess tthheerrmmiiqquueess ddeess iinnssttaallllaattiioonnss ssoollaaiirreess ddee
pprroodduuccttiioonn dd''eeaauu cchhaauuddee ssaanniittaaiirree"" développée par le CSTB avec le soutien de l'ADEME.
L’ÉTUDE DE FAISABILITÉ 2
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Faute d’informations fiables,il convient d’être trèsprudent sur lesconsommations journalièreset sur les taux d’occupation.
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Les stations climatiques disponibles dans SOLO 2000 couvrent l'ensemble du territoire
français européen ainsi que les Départements et Collectivités d’Outre-Mer (DOM-COM).
Le logiciel SOLO 2000 est l'outil de calcul qui a été choisi dans le cadre de la procédure de
"Garantie de Résultats Solaires" (GRS).
Il est téléchargeable gratuitement sur le site internet du CSTB http://software.cstb.fr/
Le logiciel SOLO 2000 n'est pas à proprement parler un logiciel de simulation. Il fait appel
à des données météorologiques (température extérieure, température d'eau froide et
irradiation globale horizontale) disponibles, en valeurs moyennes mensuelles, pour un
grand nombre de stations. Il permet de faire varier, mois par mois, les données relatives aux
besoins d'eau chaude. La description technique des composants utilise des grandeurs
géométriques ou des paramètres tirés d'essais normalisés. Ces données sont disponibles
pour la plupart des produits commercialisés.
DDoonnnnééeess dd''eennttrrééee ::
➥ Type d'installation (système individuel monobloc, chauffe-eau à éléments
séparés : capteurs / échangeur / ballon avec ou sans appoint intégré)
➥ Caractéristiques du stockage (volume, coefficient de déperditions, volume occupé
par l'appoint)
➥ Caractéristiques du capteur solaire (marque, surface, inclinaison, orientation,
masque éventuel)
➥ Caractéristiques du circuit primaire (longueur et isolation des tuyauteries, efficacité
de l'échangeur)
➥ Consommation et température moyenne mensuelle d'eau chaude sanitaire
RRééssuullttaattss en valeurs mensuelles et annuelles (voir § 4.3.1) ::
➥ Besoins thermiques pour le chauffage de l'eau chaude sanitaire (énergie "utile")
➥ Energie solaire utile (à la sortie du ballon solaire)
➥ Taux de couverture des besoins
➥ Productivité en énergie utile
•••
17
La méthode SOLO a étéconçue pour calculer lesperformances desinstallations correspondantaux schémas standards duguide. Elle peut égalementêtre utilisée pour traiter :- les installations collectives
individualisées,- le stockage eau technique.
La production solaire utiled’une installation deproduction d’eau chaudesanitaire dépend de façoncomplexe de différentsparamètres : - les données
météorologiques,- les besoins,- le schéma hydraulique, - le dimensionnement.
Le dimensionnement vise en général à obtenir uncompromis acceptable entre deux objectifs contradictoires : - un taux de couverture
solaire élevé, - une production solaire
élevée.
Énergie solaire utile
• 2.4 LES ARGUMENTS ÉCONOMIQUES
Au stade de l’étude de faisabilité, une évaluation technico-économique doit être réalisée.
Elle doit comporter :
➥ Une estimation du montant des travaux pour la réalisation de l’installation solaire
avec un coût d’objectif global
➥ Une estimation du coût d’étude pour une mission de maîtrise d’œuvre
➥ Une estimation des coûts annuels pour l’entretien et la maintenance des
équipements solaires, ainsi que pour le suivi des performances par un contrôle à
distance (télécontrôle, télémesure…)
➥ Des hypothèses de coût de référence de l’énergie traditionnelle (énergie
substituée ou énergie d’appoint), ainsi que de l'énergie électrique utilisée
consommée par les auxiliaires (pompes, etc.)
➥ La production énergétique annuelle attendue
➥ Le temps de retour brut
➥ Le coût global actualisé sur la durée de vie de l’installation
➥ Une indication sur les aides ou subventions possibles
2.4.1 Investissement L’investissement doit comprendre l’ensemble des coûts relatifs à la conception de
l’installation, aux équipements, à l’achat des dispositifs de comptage et de suivi des
performances des installations, à leur mise en œuvre et à la formation des personnels
d’exploitation et de maintenance, s’ils sont placés sous l’autorité du maître d’ouvrage.
2.4.2 Coût d’exploitation et de maintenanceLe coût d’exploitation est une grandeur difficile à estimer a priori, puisqu’il dépend
largement de la performance de l’installation et des conditions réelles d’utilisation de l’eau
chaude sanitaire (besoins, usages, conditions de soutirage…)
Le coût d’exploitation est calculé à partir du coût de l’énergie utilisée par le système
d’appoint et les équipements auxiliaires (pompes, réchauffeurs…). Il inclut également le
coût des services de maintenance (entretien, réparation ou remplacement de tout ou partie
des équipements de l’installation) et de télécontrôle, ainsi que les coûts liés au personnel
d’exploitation.
L’ÉTUDE DE FAISABILITÉ 2
18
La difficulté consiste àcerner l’évolution dans le temps des coûtsénergétiques. Or personnen’a de certitude dans cedomaine. C’est pourquoi,nous préconisons de réaliser2 ou 3 simulations avec desaugmentations annuelles ducoût de l’énergie de 4%, 8%et 12% par exemple.
Il convient de prévoir unevisite d’entretien régulieravec les professionnels demaintenance :- 1 fois par mois sur le site,- 1 fois par an dans les
logements.
2.4.3 Temps de retour brut
Le temps de retour brut est le temps au bout duquel la somme des économies financières
réalisées par la substitution de l’énergie solaire à l’énergie traditionnelle est égale au
montant des investissements. Il s’exprime en année.
2.4.4 Coût global actualisé
L’analyse en coût global des solutions propose l’évaluation sur un horizon économique
donné, de l’ensemble des coûts initiaux liés à l’investissement et de ceux liés à
l’exploitation : coûts de fonctionnement, coûts de maintenance, frais financiers,
remboursement d’emprunts…, sur une période économique définie. Elle est généralement
utilisée pour affecter un budget à une opération ou pour juger de l’intérêt économique de
propositions diverses.
2.4.5 Aides à l’investissement
En France, plusieurs dispositifs visent à soutenir les projets de développement des énergies
renouvelables.
Dans le cadre des contrats de plan Etat-Régions, l'ADEME a mis en place des mécanismes
d'aide aux études (aide à la décision) ainsi que des modalités d'aide aux travaux (aide à
l'investissement solaire). Le détail des aides peut être consulté sur le site de l’ADEME
www.ademe.fr ou de l’association ENERPLAN www.enerplan.asso.fr/.
Pour les constructions neuves remplissant des critères de performance énergétique
ou comportant des équipements de production d'énergie renouvelable, la loi de
Programme fixant les Orientations de la Politique Energétique du 13 juillet 2005
(loi POPE) autorise le dépassement du coefficient d'occupation des sols dans la
limite de 20% et dans le respect des autres règles du plan local d'urbanisme
www.ecoquartier.developpement-durable.gouv.fr.
•••
19
• 2.5 LES ARGUMENTS ENVIRONNEMENTAUX
La production d’ECS par les énergies traditionnelles (électricité, fioul, gaz) a deux
conséquences principales :
aa)) l’épuisement rapide des ressources, qui nécessite de prévoir dès aujourd’hui des
sources d’énergie alternatives. A titre indicatif, le tableau ci-dessous indique la
date prévue d’épuisement des principales ressources
sources : AIE / OCDE et Energy Watch Group – Uranium Ressources and Nuclear Energy
Selon l’AIE, la consommation annuelle devrait augmenter de 52% d’ici 2030
bb)) l’émission de gaz à effet de serre, de polluants et de déchets radioactifs, dont les
effets touchent à la fois la santé humaine et l’évolution du climat et par
conséquent celle des espèces vivantes. Les installations solaires de production
d’ECS, du fait des kWh économisés, participent à ralentir l’épuisement des
ressources et à réduire les émissions de polluants et déchets. Le tableau
ci-dessous résume les émissions imputables à chaque type d’énergie pour l’usage
d’ECS et permet d’évaluer l’impact environnemental positif d’une installation
solaire :
Sources : ADEME- janvier 2005
(g/kWh) CO2
Déchets radioactifsSO2 NOx
Faibles etmoyens
Forts et trèsforts
Electricité 40 0.05 0.01 0.4 0.17
Fioul
domestique270 - - ND ND
Gaz naturel 205 - - - 0.17
Charbon 342 - - 2.58 0.95
EnergieRéserves prouvées sur la base de la
consommation annuelle en 2007
Uranium 30 à 50 ans
Charbon 220 ans
Pétrole 40 ans
Gaz 65 ans
L’ÉTUDE DE FAISABILITÉ 2
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Il est indispensable que lesconclusions de l’étude defaisabilité ne se limitent pasà un aspect financier maissensibilisent le maîtred’ouvrage d’un point de vueenvironnemental.
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CHAPITRE 3
L’ÉTUDEPROJET
21
L'énergie solaire thermiquerésulte de l'utilisation decapteurs qui transformentl'énergie du rayonnementsolaire en chaleur véhiculéepar de l'eau. Ce principe estutilisé pour fournir, soit del'eau chaude sanitaire(chauffe eau solaire), soitencore pour contribuer auchauffage d'une habitation(Système Solaire Combiné).
Il y a deux filièresprincipales selon le niveaude température du fluidechauffé par les capteurs :
1) La filière moyenne ethaute température : 100°C - 300°C, basée surl’utilisation de capteurs àconcentration. L’énergiethermique fournie peutalors soit être utiliséedirectement, soitéventuellement convertieen énergie mécaniqueet/ou électrique aumoyen de cyclesthermodynamiques.
2) La filière bassetempérature : 30°C -100°C, dont lesprincipales applicationssont : le chauffage des locaux,le rafraîchissement, laproduction d’eau chaudesanitaire ou industrielle,le chauffage de piscines.Les capteursgénéralement utiliséssont des capteurs solairesplans avec ou sanscouverture, ou bien destubes sous vide.
• 3.1 GÉNÉRALITÉS
Une installation de production d’eau chaude sanitaire par l’énergie solaire comporte en
général 5 sous-ensembles :
➥ un circuit primaire solaire généralement rempli de fluide antigel
➥ un circuit secondaire solaire
➥ un stockage solaire
➥ un appoint
➥ une distribution
La réduction des consommations d’énergie, par rapport à une installation classique, dépend
du climat, du lieu d’implantation des capteurs solaires, du dimensionnement et de la
conception du système, ainsi que du choix des composants et de leur maintenance.
Il est donc nécessaire, lors de l’étude d’un projet, de rechercher le meilleur ajustement
économique de la taille des équipements solaires aux besoins à satisfaire, ainsi qu’une
conception optimale des sous-systèmes, de manière à :
➥ optimiser le captage et le stockage de l’énergie solaire
➥ dissocier l’énergie solaire et l’énergie d’appoint, pour conserver à l’énergie
d’appoint un caractère de stricte complémentarité
➥ consommer en priorité l’énergie solaire
➥ limiter la consommation des auxiliaires électriques
➥ raisonner les risques sanitaires (légionella)
➥ rendre l’entretien et la maintenance aisés
L’ÉTUDE PROJET 3
22
• 3.2 SCHÉMAS DE PRINCIPE
Le présent guide ne prétend pas couvrir toutes les configurations possibles et imaginables
résultant des différents modes de raccordement des capteurs et des ballons (circuits
primaires) et des réseaux de distribution de l’eau chaude (circuits secondaires).
Il s’agit d’un choix délibéré qui se justifie par la volonté de promouvoir des solutions
techniques simples, fiables, éprouvées et de dissuader les concepteurs d’installations de
s’aventurer dans des schémas trop complexes.
Dans la suite de ce document, il est proposé un schéma type de circuit primaire solaire avec
stockage centralisé ou avec stockage individualisé (Voir paragraphe : “Le circuit primaire”).
Des schémas de circuits secondaires avec différentes solutions d’appoint sont représentés
dans le paragraphe “L’appoint et la distribution”. Le schéma concernant les installations en
eau technique (systèmes à doubles échangeurs) est présenté dans le paragraphe relatif à la
sécurité sanitaire. Par convention et soucis de simplicité, les organes d’isolement, de purge,
ainsi que les organes de comptage éventuellement nécessaires (GRS, suivi énergétique, …),
ne sont pas représentés sur les schémas.
Forces Faiblesses
Solaire collectif
centralisé
- Solution bien adaptée dans le cas
d’une installation d’ECS collective
déjà existante.
- Stockage de l’ECS centralisé,
libérant de l’espace dans les
logements (placards).
- Gestion centralisée de l’appoint.
- Mesures de performances
facilitées.
- Nécessite un local de stockageadapté.
- Répartition et recouvrement descharges d’eau et d’énergie par legestionnaire; (sauf dans le casparticulier de la vente d’énergierépartie)
- Nécessite une boucle dedistribution d’ECS (maintien entempérature, isolation du circuit,dispositifs anti-brûlures).
Solaire collectif
individualisé
- Individualisation (répartition etrecouvrement) des chargesd’énergie et d’eau liées à laproduction d’ECS.
- Gestion individuelle de l’appoint.
- Pas de boucle de distributiond’ECS.
- Espace requis dans les logements
pour les chauffe-eau individuels.
- Nécessite une procédure
d’équilibrage hydraulique
rigoureuse.
- Surcoût d’investissement
•••
23
3.2.1 Le schéma généralLe schéma général est le schéma collectif centralisé type.
Deux ballons solaires sont représentés à titre indicatif, leur nombre et capacité étant
déterminés par la taille de l’installation, la fonctionnalité et les dimensions du local
technique. De même, le type d’appoint choisi est à définir par le concepteur en fonction du
reste de l’installation.
Il ne faut pas oublier qu’une installation solaire est une partie d’un système global (type
d’énergie de base, mode et niveau d’énergie de production de chaleur, niveau d’énergie de
la distribution, distribution de chaleur, eau chaude sanitaire) et doit être réalisée en
cohérence.
Ainsi, l’appoint pourra être réalisé différemment selon que la production est haute ou basse
température, selon que la puissance est limitée ou non, etc.
Le prix moyen de ce type d’installation est de l’ordre de 800 à 1000 € H.T. le m2 (prix 2007).
NOTA : Il existe quelques applications avec circuit primaire sans fluide antigel et vidangé en
cas de gel. Ces systèmes, a priori réservé aux installations de petite taille, sont encore sans
réel retour d’exploitation.
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(TL3)
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•••
Schém
a général typ
e :installation solaire collective centralisée
La faisabilité de ce typed’installation estconditionnée à l’accessibilitédes organes d’équilibrage,situés en parties communes
3.2.2 Schémas avec appoints individualisésOn peut réaliser un système décentralisé avec appoint individualisé selon l’une des trois
propositions suivantes, qui sont les options les plus crédibles :
➥ stockage individualisé avec appoint intégré
➥ stockage individualisé avec appoint séparé
➥ stockage centralisé et appoint individualisé
Pour une surface de capteurs inférieure à 20 m2 (installations à faible volume de fluide
caloporteur), l’échangeur thermique intermédiaire n’est pas justifié.
Ce schéma peut être traité indifféremment avec des appoints électriques intégrés ou des
appoints hydrauliques.
Le montant de l’investissement élevé est justifié principalement par le prix des ballons et
le bouclage solaire (1 800 à 2 400 € H.T. / m2 de capteur – prix 2007). Le surcoût sera à
pondérer à périmètre technique identique.
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Stockage individualisé avec appoint intégré
Le montant de l’investissement élevé est justifié principalement par le prix des ballons et
le bouclage solaire (1 800 à 2 400 € H.T. / m2 de capteur – prix 2007). Le surcoût sera à
pondérer à périmètre technique identique.
•••
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La faisabilité de ce typed’installation estconditionnée à l’accessibilitédes organes d’équilibrage,situés en parties communes.
La chaudière d’appoint doit être protégée de lapénétration d’eau tropchaude. La températuremaximale admissible enentrée de chaudière est àvérifier auprès du fabricant.
(TL5)
Stockage individualisé avec appoint séparé
Attention : la sécuritésanitaire est délicate àgarantir dans la durée(important réseau àtempérature non contrôléeet à fort risque (légionella)
Il faut prendre lesdispositions de conception,pour protéger la chaudièred’appoint de la pénétrationd’eau trop chaude.La température maximaleadmissible en entrée dechaudière est à vérifierauprès du fabricant.
A périmètre technique identique, le montant de l’investissement est comparable à celui des
systèmes centralisés.
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Stockage individualisé avec appoint individualisé
•••
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Différents indicateursexistent, quimalheureusement ne fontpas l'objet d'une définitionbien précise, notammentquand on utilise des outils decalcul élaborés dans des paysdifférents. Il importe doncd'être vigilant quand oncompare des résultatsobtenus avec des logicielsdifférents.
Quand on compare lesproductivités de différentesinstallations, il faut doncveiller à bien utiliser desdéfinitions équivalentes de la productivité. Dans lesnormes (EN 12975 etprEN12977), la surface deréférence utilisée est lasuperficie d'entrée.
• 3.3 LES POINTS CLÉS : LES MÉTHODES DE CALCUL
3.3.1 Les indicateurs de performanceIl est assez délicat de caractériser les performances de manière simple, compte tenu du
nombre de paramètres qui influent sur les performances d'un système. Certains sont liés au
système lui-même (surface des capteurs, volume du ou des ballon(s) de stockage, taille
des échangeurs, linéaire du réseau hydraulique, etc.), d'autres au site et aux conditions
d'implantation (température extérieure, irradiation sur le capteur) et d'autres enfin à
l'utilisation (besoins de chauffage et d'eau chaude sanitaire).
a) Energie solaire utile
C'est la part des besoins thermiques nets couverte par l'énergie solaire.
b) Taux de couverture des besoins
C'est le ratio entre l'énergie solaire utile et les besoins.
Il est également appelé par abus de langage "fraction solaire"
Attention, certains logiciels calculent le taux de couverture à l'entrée du stockage (cas des
logiciels T-SOL ou Polysun). On obtient alors un chiffre différent du précédent, qui prend
en compte les pertes du stockage.
c) Productivité annuelle
C'est une énergie rapportée à la surface des capteurs. Pour éviter toute ambiguïté, il
faut préciser si on se réfère à :
➥ l'énergie utile
➥ l'énergie sortant des capteurs
➥ l'énergie solaire entrant dans le ballon
➥ ou l'énergie économisée à l'entrée du générateur d'appoint
De même, il faut préciser si la surface prise en compte dans le calcul est la superficie hors-
tout ou la superficie d'entrée des capteurs solaires (valeurs indiquées dans les Avis
Techniques et/ou les certificats correspondants). Le projet de norme 12977 préconise
l'utilisation de la surface d'entrée.
Énergie solaire utile
d) Taux d'économie d'énergie
En fait, les bons critères sont également définis dans le projet de normes prEN 12977 :
➥ LLaa qquuaannttiittéé dd''éénneerrggiiee dd''aappppooiinntt ééccoonnoommiissééee :: c’est la différence entre la
consommation d'énergie d'une installation de référence non solaire fournissant le
même service avec la même énergie, et la consommation d'appoint de
l'installation solaire considérée
➥ et le ratio correspondant appelé TTaauuxx dd''ééccoonnoommiiee dd''éénneerrggiiee : pourcentage
d'économie réalisé par rapport à une installation conventionnelle non solaire qui
fournirait le même service, avec la même énergie d'appoint.
Pour les calculer, il faut donc définir un système de référence non solaire. Et c'est là que
les difficultés commencent :
➥ plus la référence est performante, plus le taux d'économie calculé par rapport à
cette référence diminue
➥ il faut définir des installations de référence pour les différentes énergies, avec les
rendements de génération, les pertes, etc.
➥ pour l'instant, il n'y a pas de consensus au niveau européen sur la définition
des installations de référence
3.3.2 Influence des principaux paramètresLe tableau ci-dessous indique le sens de variation des 2 indicateurs les plus utilisés en
fonction de quelques paramètres essentiels d'une installation d'eau chaude solaire
collective :
➥ llaa pprroodduuccttiivviittéé,, eenn éénneerrggiiee uuttiillee,, rraappppoorrttééee àà llaa ssuurrffaaccee dd''eennttrrééee dduu ccaapptteeuurr ssoollaaiirree
((kkWWhh uuttiilleess//mm22))
➥ llee ttaauuxx ddee ccoouuvveerrttuurree ddeess bbeessooiinnss ((%%))
Plus de détails sur les ordres de grandeur de ces variations sont donnés en AAnnnneexxee..
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Stockage Surfacecapteurs- ……+
Tailleéchangeur
- …….+
Position des capteurs(à une latitude de 45°)
Profil annueldes consommations d'ECS
Volume- …….+
Isolation- …….+
Orientation-45 Sud +45
Inclinaison15° 35° 60°
Maxi enhiver
ConstantesMaxi
en été
Productivité
Taux decouverture
Ratio moyen de dimension-
nement
Egal à laconsom-mation
quotidienne
Auminimum
10 cm
1 m2 decapteurs
pour 50 l destockage
100 W/Kpar m2
de capteursolaire
3.3.3 Les logicielsDifférents outils de calcul, gratuits ou payants, existent sur le marché. La difficulté quant à
leur utilisation réside dans le fait que :
➥ ces outils ne traitent que certains schémas hydrauliques
➥ certains schémas de systèmes commercialisés ne sont traités par aucun outil
➥ les indicateurs calculés ne sont pas les mêmes d'un outil à l'autre, rendant les
comparaisons difficiles et hasardeuses
➥ ces indicateurs sont souvent différents de ceux prévus par les normes NF EN 12976
ou pr EN 12977
Par ailleurs, certains outils bien que détaillés en termes de paramètres saisis et de finesse de
simulation, sont trop sommaires sur des points importants. Par exemple dans Polysun 3.3,
l'utilisateur doit saisir une température d'eau froide constante sur l'année. De ce fait, les
besoins thermiques sont surestimés en été et sous-estimés en hiver, et il en est de même
pour les apports solaires.
Le tableau ci-dessous donne les principales caractéristiques des logiciels les plus courants.
Un tableau comparatif plus détaillé est fourni en Annexe.
•••
31
Nom Prix (€)Temps
de calculIndicateurs Quelques caractéristiques
Solo Gratuit Instantané Energie solaire utileSimple corrélationBouclage non pris en compte
Simsol Gratuit ~ 35 s
Energie solaire utile
Taux de couverture
Productivité
Consommation d'appoint
Visualisation des températures
Bouclage systématique
Difficultés de convergence
Fichiers météo incomplets
Transol 390 ~ 6 min
Energie solaire utile
Taux de couverture
Productivité
Taux d'économie, appelé "fractionsolaire nette"
Version commerciale retravaillée de Simsol(bouclage optionnel, schémassupplémentaires…)
Polysun 3 520 ~ 5 sTaux de couverture à l'entrée du ballon
Productivité"Fausse énergie économisée"
Température d'eau froide constante surl'année
Visualisation des températures
Polysun 4
500 à1500selon
version
~ 50 sTaux de couverture à l'entrée duballonProductivité
Complexe d'utilisation car on peut bâtirn'importe quel schémaVisualisation des températures
T-sol
500 à1280selon
version
~ 3 sTaux de couverture à l'entrée duballonProductivité
Seulement en anglais ou allemandVisualisation des températures
Retscreen Gratuit Instantané Energie solaire utile Non prise en compte des masques
Dès lors que les capteurssous vide permettentd’atteindre des températuressupérieures enfonctionnement et enstagnation, il conviendrad’être particulièrementvigilant au dimensionnementde l’installation et de sesorganes de sécurité, ainsiqu’au choix des composants(vase d’expansion, vannes,soupapes…) et du liquidecaloporteur qui devrontpouvoir supporter sansdétérioration destempératures supérieures à 120 °C.
• 3.4 LES POINTS CLÉS : LES CAPTEURS SOLAIRES
3.4.1 L’intégration des capteursLa conception, la mise en œuvre et le fonctionnement des capteurs solaires nécessitent plus
de soins que les solutions habituelles :
➥ pour assurer une bonne efficacité énergétique des équipements
➥ pour obtenir une qualité esthétique satisfaisante
➥ pour respecter les règlements d’urbanisme
L’harmonie architecturale est un élément important de la réussite de l’intégration des
éléments solaires dans une construction. Si la solution la plus communément retenue a été
jusqu’à ce jour, la mise en œuvre des capteurs solaires de manière indépendante sur
support, sur toiture ou sur terrasses, dans toute l’Europe, les fabricants de matériels, les
architectes et les maîtres d’ouvrages travaillent à perfectionner l’intégration des capteurs
solaires dans les sites.
Les solutions de capteurs intégrés en toitures bien que largement diffusées, ne permettent
pas de répondre à toutes les situations.
Les murs capteurs ne sont véritablement bien adaptés qu’aux installations de chauffage des
locaux.
Il existe deux grandes familles de capteurs solaires thermiques :
➥ Les capteurs plans vitrés ou non vitrés.
➥ Les capteurs sous vide.
La figure suivante présente les variations du rendement instantané en fonction de la
température réduite T* = (Tm-Ta) / G pour plusieurs types de capteurs. (Tm : température
moyenne du fluide, Ta température extérieure, G : irradiation (W/m2))
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3.4.2 Le cadre réglementaire et administratif
Les capteurs solaires participent de l’aspect bâti et architectural des bâtiments. Ils
nécessitent donc une autorisation de construire.
Selon la nature du projet, l’autorisation de construire sera :
➥ Une déclaration de travaux (cerfa n° : 10 073*01) accompagnée d’un plan de
situation, un plan de masse, et une représentation de l’aspect extérieur des
ouvrages.
➥ Un permis de construire (cerfa n° 12 393*01 ou 46-0399) accompagné d’un plan
de situation, un plan de masse, les plans des façades, les plans des niveaux et la
notice paysagère avec insertion.
Ces formulaires ainsi que les règlements d’urbanisme applicables au projet d’installation
solaire s’obtiennent auprès des services de l’urbanisme des mairies.
Pour les applications de production d’eau chaude sanitaire, les pouvoirs publics encouragent
le recours à l'énergie solaire et préconisent des matériels répondant à des exigences de
qualité et de fiabilité, prescrits et installés par des professionnels qualifiés. La qualification
des capteurs solaires thermiques s'effectue à l'heure actuelle, en grande partie au travers
des procédures d'Avis Technique et de certification de conformité à cet Avis Technique, ou
au travers de la certification européenne Solar Keymark.
Dans le cas de la mise en œuvre des capteurs solaires sur des toitures existantes, les
dispositions définies ci-après peuvent s’appliquer moyennant une étude complémentaire
concernant notamment la reconnaissance des éléments porteurs de la charpente, de la
couverture existante, de l’isolant thermique et de l’étanchéité ainsi que l’incidence sur le
cheminement des eaux.
Dans tous les cas, la stabilité du champ de capteurs doit être étudiée en tenant compte du
poids propre des capteurs et des effets dus aux charges climatiques, conformément aux
règles en vigueur :
➥ règles définissant les effets de la neige et du vent sur les constructions (règles NV
65, règles NV 84)
➥ règles pour le calcul et l’exécution des constructions métalliques (règles CM 66)
➥ règles de calcul et de conception des charpentes en bois (règles CB 71)
➥ DTU n° 65.12 "Réalisation des installations de capteurs solaires plans à circulation
de liquide pour le chauffage et la production d'eau chaude sanitaire", Cahier du
CSTB 2204, livraison 285, décembre 1987
•••
33
Le numéro de la parcelle etla section cadastrale sontnécessaires pour repérer quelrèglement sera à respecterconcernant l’intégrationarchitecturale des capteurs.Les dispositions générales duPLU et l’article 11 de la zone(UA, NB…) indiquent lescontraintes à respecter.Dans certains secteurs, desrèglements pluscontraignants existent(ZPPAUP, PRI…). Ils sontégalement disponiblesauprès des services del’urbanisme des mairies.
Certains modèles de calculs(Simsol, Transol, Polysun,Solo…) incorporent despossibilités de saisie d’unprofil de masque lointain,point par point.
3.4.3 La prise en compte des masques et des ombresLe coefficient d’ensoleillement f rend compte de la réduction ou de l’atténuation de
l’éclairement lié à la présence d’ombres portées sur les capteurs. Lorsqu’aucun obstacle
ne porte ombre de façon significative sur les capteurs, le facteur d’ensoleillement est égal
à l’unité.
CCaass 11 :: LLeess oommbbrreess ssoonntt pprriinncciippaalleemmeenntt ccaauussééeess ppaarr ddeess oobbssttaacclleess ééllooiiggnnééss..
La valeur annuelle du coefficient d’ensoleillement f est fonction de la hauteur moyenne sur
l’horizon, des obstacles faisant face aux capteurs solaires.
La courbe suivante a été établie pour des obstacles faisant face aux capteurs ayant une
hauteur constante sur l’horizon. Elle reste applicable aux cas réels, à condition que les
variations de cette hauteur ne soient pas trop importantes.
CCaass 22 :: LLeess oommbbrreess ssoonntt pprriinncciippaalleemmeenntt ccaauussééeess ppaarr uunn oobbssttaaccllee rraapppprroocchhéé rreeccttiilliiggnnee dont
l’arête supérieure est approximativement parallèle à l’arête supérieure des capteurs, et
suffisamment long pour négliger les effets de bord.
C’est le cas, par exemple, des installations collectives avec des rangées de capteurs qui se
portent mutuellement ombre, ou encore dans le cas d’un immeuble portant ombre sur les
capteurs.
Dans ce cas, le coefficient d’ensoleillement est donné dans le tableau ci-dessous, en fonction
de deux angles α et β exprimés en degrés (obstacles infiniment longs et capteurs orientés
au sud).
β α -10 -5 0 5 10 15 20 25 30
0 1 1 1 0,99 0,97 0,92 0,85 0,76 0,6715 1 1 1 0,98 0,95 0,90 0,84 0,75 0,6730 1 0,99 0,97 0,95 0,92 0,88 0,82 0,74 0,6745 0,98 0,97 0,96 0,93 0,90 0,85 0,79 0,72 0,66
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Il est possible de déterminer les angles α et β en fonction des longueurs représentées dans
le schéma suivant :
tg β = [L.h – l.(h-H)] /
[l.L - h.(h-H) ]
tg α = (2h-H) / (L+l)
Lorsque l’obstacle est constitué par une batterie de capteurs situés à la même hauteur et
disposés sous la même inclinaison que les capteurs considérés, le calcul des angles α et β
se simplifie :
tg β = h / l
tg α = h / (L+l)
La distance l entre deux rangées de capteurs peut être obtenue par :
ll//hh == [[((ll // ttgg α)) –– ((ll // ttgg ii))]] //22
Lorsqu’il y a plusieurs rangées de capteurs, les cœfficients f propres à chaque rangée
peuvent être différents. Il y a alors lieu de retenir la moyenne de ces coefficients pondérés
par la surface de chaque rangée.
•••
35
Les critères généraux dechoix d’un ballon sont : les dimensions, l'isolation(épaisseur et matière),l'encombrement (on choisiraun ballon verticalcylindrique), la protectioncontre les légionelles et lacorrosion, la bonnestratification destempératures.
Dans le cas (Exceptionnel !)où le ballon de stockage estplacé à l’extérieur, ilconvient de protégerl’isolant des intempéries etdes attaques par lesrongeurs et les oiseaux. On choisira un matériauisolant non hydrophileprotégé du rayonnementultra violet et des oiseauxpar une protectionmécanique (coquemétallique)
3.5 LES POINTS CLÉS : LE BALLON DE STOCKAGE
3.5.1 Fonction du stockageLe ballon de stockage a pour fonction d’emmagasiner l’énergie solaire captée en vue de
lisser le déphasage entre les apports solaires et l’utilisation de l’énergie. Il est généralement
abrité dans un local technique fermé.
3.5.2 Dimensionnement du stockageaa)) Le dimensionnement du stockage ne peut se faire indépendamment du
dimensionnement de la surface de capteurs et du profil de consommation journalier :
pour une surface donnée de capteurs il existe un optimum de volume de stockage (c’est
à dire donnant une productivité et un taux de couverture maximum)
bb)) Afin d’identifier ce volume de stockage optimum, on réalise plusieurs simulations en
faisant varier le volume de stockage autour de la valeur de pré-dimensionnement
déterminée en opportunité ou faisabilité.
cc)) Le résultat pourra éventuellement être pondéré en fonction d’autres critères tels que les
contraintes d’implantation dans l’existant par exemple.
dd)) Le couple (surface capteur / volume stockage) le plus intéressant technico-
économiquement (performance et investissement) sera retenu.
ee)) La capacité unitaire des ballons est à choisir dans la gamme standard du commerce.
3.5.3 Critères de choix du ballon de stockage de l’eau sanitaireaa)) Revêtement interne de qualité sanitaire (matériaux listés dans les annexes I, II et III de
l’arrêté du 29/05/07 ou bénéficiant d’une Attestation de Conformité Sanitaire (A.C.S.)
si matériau «nouveau»)
bb)) Revêtement interne résistant à 95°C en fonctionnement normal et à la pression
maximum de fonctionnement de l’installation. Il est conseillé de choisir des ballons ayant
une garantie minimum de 5 ans.
cc)) Qualité de l’isolation : celle-ci doit être particulièrement soignée et résister à la
température maximale atteinte par le ballon en fonctionnement.
➥ Il faut prévoir une épaisseur minimum de 10 cm d’isolant ayant un coefficient de
conductibilité thermique l de 0,04 W/m/K. (par exemple : laine de roche ou
équivalent)
➥ Si l’isolation est réalisée sur chantier : vérifier isolation de tous les piquages, et de
la partie inférieure du ballon, isolant bien plaqué sur la paroi du ballon
➥ Protection de l’isolation par jaquette M1 minimum
L’ÉTUDE PROJET 3
36
dd)) Echangeur interne pour les petites installations (= volume du stockage inférieur à
1000 litres avec 1 seul ballon) : les pertes d’efficacité de l’échange thermique sont
compensées par l’économie sur les consommations électriques de la pompe de charge.
Echangeur externe pour les installations plus importantes
ee)) Déflecteur sur arrivée eau froide en partie basse et sur départ eau chaude en partie haute
(évite les zones mortes et favorise la stratification)
ff)) Géométrie du ballon : afin d’optimiser la performance énergétique de l’installation, en
favorisant en permanence la stratification, la forme du ou des ballons devra
impérativement respecter les critères suivants :
➥ Rapport hauteur / diamètre > à 3
➥ Implantation des piquages selon schéma ci-dessous :
•••
37
Bien intégrer la difficultéd’évaluer le tauxd’occupation estival desprojets.
3.5.4 Les installations collectives à appoint individualisé
Le circuit de fluide de ce type d'installation solaire présente des caractéristiques
particulières : niveaux et variations de température et de pression possibles, utilisation de
fluide chimiquement agressif (eau glycolée), etc. Il est donc essentiel que tous les
composants supportent les contraintes liées à ces caractéristiques si on veut éviter les
problèmes ultérieurs.
On prendra donc soin que les matériels choisis respectent toutes les spécifications données
ci-après :
aa)) Le volume du stockage solaire est égal à la somme des volumes des stockages solaires
individuels.
bb)) Le volume d’un ballon de stockage solaire individuel est égal au volume d’eau du ballon
situé en-dessous du système d'appoint (typiquement, ce volume représentera 50 à 65%
du volume total d’un ballon individuel).
cc)) On limite la taille de l'installation de façon que le taux de couverture solaire mensuel
ne dépasse jamais 90%. Ce taux de couverture est calculé pour les conditions
d’ensoleillement les plus favorables (période estivale), une utilisation de l’ECS réduite
(donc des besoins en eau chaude plus faibles) et la température de l’eau froide du réseau
la plus élevée.
dd)) Il ne faut pas surévaluer la consommation prévue, en particulier l'été. En l'absence de
mesures fiables, on devra donc choisir une hypothèse basse pour la consommation de
référence, en particulier en été.
• 3.6 LES POINTS CLÉS : LE DISPOSITIF DE REMPLISSAGE
3.6.1 Le choix de l’antigel
aa)) Caractéristiques de l'antigel : C'est un liquide à base de propylène glycol, et d'inhibiteurs
de corrosion. Les inhibiteurs de corrosion protègent les matériaux métalliques contre la
corrosion et le vieillissement.
bb)) Les solutions utilisées dans les installations solaires sont des mélanges d'eau et d'antigel,
le mélange est dosé pour protéger l’installation contre le risque de gel dû au froid.
cc)) Le remplissage doit être effectué à froid. La pression minimale est adaptée en fonction
de l’installation. (voir : Point clé sur l’expansion).
L’ÉTUDE PROJET 3
38
Dans tout ce guide il est bien question de “liquideantigel constitué d’unesolution aqueuse depropylène glycol et decertains additifs” et non de“propylène glycol pur”.D’une manière générale, leliquide antigel est préconiséou décrit par les fabricantsde capteurs dans l’AvisTechnique correspondant,ainsi que dans la notice mise à la disposition desinstallateurs.
3.6.2 Critères de sélection
Le liquide doit être compatible vis à vis de la corrosion avec les capteurs et les divers
éléments du circuit.
Les installations ne doivent pas être pourvues d'éléments galvanisés sur leur primaire car le
propylène glycol peut dissoudre le zinc.
3.6.3 Prescriptions de mise en œuvre et accessoires
La gestion de l’antigel doit être aisée. Ceci nécessite l’installation d’un bac de rétention
équipé des vannes et de piquages :
➥ Le bac reçoit toutes les vidanges des capteurs
➥ Il est équipé d’une pompe pour le remplissage du circuit
➥ Un manomètre est situé à proximité
➥ Il doit permettre le prélèvement, pour contrôler périodiquement les
caractéristiques du liquide caloporteur. L’exploitant doit changer le liquide dès que
le pH descend en dessous des limites recommandées par le fabricant
Lorsque le liquide caloporteur est exposé à des températures supérieures à 170°C, il subit
un vieillissement précoce. Dans les installations solaires dont les températures de stagnation
se situent au-dessus de 170°C, il est donc recommandé de dimensionner le vase
d'expansion de manière à ce que le liquide caloporteur puisse être évacué des capteurs
avant que cette température ne soit atteinte. (voir paragraphe spécifique à l’expansion).
•••
39
Il faut imposer une livraisondu fluide antigel pré-mélangé sur site. (Proscrirele mélange d’eau et d’antigelsur chantier). Un défautd’homogénéité du mélangepeut en effet, entraîner desrisques de gel en tout débutde fonctionnement del’installation.
Il conviendra également deprendre toutes lesdispositions pour éviter lesmanutentions lourdes.
• 3.7 LES POINTS CLÉS : LA ROBINETTERIE ET LES CANALISATIONS
3.7.1 Dimensionnement des canalisations Les canalisations sont dimensionnées, en fonction des paramètres suivants :
➥ Débits de fluide
➥ Pertes de charge admissibles
➥ Consommations électriques minimales des auxiliaires (Si on diminue le diamètre
des tuyauteries, les pertes de charge augmentent, ce qui entraîne une
augmentation de la hauteur manométrique des pompes et donc une
augmentation de consommation électrique)
aa)) Calcul manuel par la formule approchée :
DDii == 3333,,33 xx ((QQ//((ρ xx π))))11//22
avec : Di = diamètre intérieur (mm)
Q = débit nominal (l/h)
ρ = masse volumique du fluide (kg/m3)
bb)) Utilisation des abaques (Ref : A. Boussicaud : “Le calcul des pertes de charges”- pages
91 et 93, abaque 10, 11, 12. )
AAtttteennttiioonn ::
➥ La perte de charge d'une solution aqueuse de propylène glycol est plus élevée que
celle de l'eau à la même température
➥ Majoration de la perte de charge de la solution antigel pour les tubes acier et
tubes cuivre
Concentration d'antigel (%)Majoration
pour tubes en cuivreMajoration
pour tubes en acier
15 1,08 1,06
20 1,11 1,08
25 1,15 1,10
30 1,19 1,12
35 1,23 1,14
40 1,26 1,16
45 1,3 1,18
Ref : A. Boussicaud - Le calcul des pertes de charges
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3.7.2 Critères de sélection des tuyauteriesa) Eviter le surdimensionnement des canalisations (cause de surcoût et de pertes
thermiques inutiles).
b) Les matériaux employés et les accessoires (joints, raccords…) doivent pouvoir résister au
régime de température des circuits solaires (110 °C au minimum).
c) Une attention particulière est apportée au choix des matériaux afin d'éviter les désordres
électrolytiques (effet de pile).
3.7.3 Prescriptions de mise en œuvre des canalisationsa) Supports de canalisations : Ils doivent être conçus de telle manière qu'ils permettent la
libre dilatation des tuyauteries sans engendrer ni bruit, ni détérioration du tuyau ou de
son calorifuge. Ils sont protégés contre la corrosion.
b) Dispositif de dilatation : Les points fixes, coudes, lyres, compensateurs, doivent être
prévus de manière à éviter tout problème dû aux dilatations.
c) Traversées de parois : Les traversées de parois se font sous fourreaux. Les calorifuges
sont conservés lors de ces traversées, excepté lors du franchissement de parois ayant une
fonction acoustique. Dans ce dernier cas, un résilient est interposé entre tuyauterie et
paroi et le calfeutrement est réalisé avec soin avec le même matériau que la paroi. Toutes
les précautions sont prises afin d'éviter la pénétration d'eau entre paroi et tuyauterie,
notamment lors des traversées de dalle horizontales pouvant être mouillées.
3.7.4 Emploi des tuyauteries en acier noir NF EN 10216 (A 49-200)
a) Conditions d'emploi : Circuits fermés de chauffage en eau traitée contre la corrosion,
non vidangés fréquemment.
b) Conditions de mise en œuvre : Tous les raccordements se font par soudure autogène.
L'emploi de raccords vissés est interdit en partie non accessible et doit être limité à la
notion de démontage des accessoires. Les cintrages sont autorisés pour les diamètres
inférieurs 48,3 - 2,9 (anciennement 40/49). Pour les diamètres supérieurs, seuls les
coudes du commerce de même qualité que les tubes sont admis. Ils doivent avoir un
rayon de courbure égal à 5 d, sauf cas particulier (chaufferie) où ils peuvent être de 3 d.
Toutes les canalisations et leurs supports sont protégés par 2 couches de peinture
antirouille résistant à la chaleur, y compris en parties cachées (en fourreaux, etc.). La
deuxième couche est appliquée après façonnage et mise en place des tuyauteries.
•••
41
En stockage individualisé,imposer le métal du fait deshautes températurespossibles sur le secondairesolaire.Imposer un isolant fibreuxrésistant à hautetempérature, (proscrire toutcalorifuge à base de mousse)pour les mêmes raisons.
3.7.5 Emploi de tuyauteries en cuivreaa)) CCoonnddiittiioonnss dd''eemmppllooii :: le cuivre est autorisé pour toutes les tuyauteries.
bb)) DDééffiinniittiioonn ::
➥ Parcours apparent : cuivre écroui du commerce
➥ Parcours encastré : cuivre recuit bénéficiant d'une garantie de 30 ans
cc)) CCoonnddiittiioonnss ddee mmiissee eenn ooeeuuvvrree ::
➥ Tous les raccordements se font par soudo-brasage
➥ L'emploi de raccords vissés est interdit en partie non accessible et doit être limité
à la notion de démontage des accessoires
➥ Chaque partie encastrée est composée d'un seul et unique tronçon. Il ne doit pas
y avoir de raccord (soudé ou autre) encastré
➥ La pose se fait sous fourreau type électricien (ICT ou de résistance équivalente à
la compression) ou type wicu
➥ Le fourreau type ““CCiinnttrrooppllaasstt”” eesstt iinntteerrddiitt
3.7.6 CalorifugeL'ensemble des tuyauteries véhiculant l'eau chaude ainsi que les coudes, tés, brides,
corps de vannes, nourrices, etc., sont calorifugés, eenn iinnttééggrraanntt uunnee rrééssiissttaannccee aauuxx hhaauutteess
tteemmppéérraattuurreess ppoossssiibblleess ((ppooiinntteess 114400°°CC eett 111100°°CC eenn ccoonnttiinnuu)) ssuurr uunn cciirrccuuiitt ssoollaaiirree, de la
manière suivante :
a) Des prolongateurs d'axe de manœuvre doivent être installés sur les vannes pour
permettre le passage aisé de l'isolant à ce niveau
b) Chaque tuyauterie est calorifugée séparément excepté dans le cas où des tuyauteries
sont voisines, et véhiculent au même moment des fluides à la même température
c) Dimension inférieure 48,3 - 2,9 : Résistance thermique > 0,7 m2.C/W (soit coquille laine
de verre épaisseur 30 mm). Attention : Porter cette valeur à 40 mm en cas de passage
en caniveau extérieur
d) Dimension supérieure ou égale 60,3 - 3,6 : Résistance thermique > 0,95 m2.C/ W (soit
coquille laine de verre épaisseur 40 mm)
Attention : porter cette valeur à 50 mm en cas de passage en caniveau extérieur
e) Il peut être fait usage de matériaux différents type «mousse», à condition que les
performances thermiques de l'isolant soient maintenues et qu’il résiste aux hautes
températures éventuelles du circuit solaire
L’ÉTUDE PROJET 3
42
Il convient de protégerl’isolant des intempéries etdes attaques par lesrongeurs et les oiseaux. On choisira un matériauisolant non hydrophileprotégé du rayonnementultra violet et des oiseauxpar une protectionmécanique (coquemétallique)
3.7.7 Dimensionnement des vannes et robinets Les vannes sont dimensionnées, en fonction :
➥ des débits
➥ de la perte de charge
➥ des caractéristiques des vannes de régulation (Kvs)
3.7.8 Critères de sélection des vannes11)) Absence de risque de corrosion par conception.
22)) Fiabilité.
33)) Pour les organes d’équilibrage,
a) Le dimensionnement doit donner aux organes une bonne autorité afin que
l’équilibrage soit aisé à réaliser.
b) Il faut préférer les marques offrant un service pour être certain que cette opération
sera correctement effectuée (particulièrement l’équilibrage du champ de
capteurs).
44)) La mise en oeuvre de la robinetterie doit être faite en respectant les principes suivants :
a) Isolement possible de chaque appareil risquant d’être démonté.
b) Vidange possible de toute portion du circuit isolable.
c) Vanne de vidange facilement accessible à chaque point bas.
d) Vanne type boisseau sphérique 1/4 tour ou/et vanne papillon.
e) Robinet de réglage sur chaque portion de réseau devant être équipé.
•••
43
Démonter les papillons oumanettes des vannes pouréviter les fermeturespossibles non volontaires quipeuvent détériorer lespompes et les circulateurs.
• 3.8 LES POINTS CLÉS : LES ÉCHANGEURS DE CHALEUR
3.8.1 FonctionLes échangeurs permettent de séparer différents circuits de fluides et d’échanger de la
chaleur entre eux :
➥ Fluide antigel du circuit primaire / circuit secondaire
➥ Eau chaude sanitaire / fluide de chauffage
3.8.2 DimensionnementLes échangeurs à plaques sont dimensionnés en contre courant afin d’optimiser les
pincements.
Il faut prendre en compte les régimes d’eau les plus défavorables sur les circuits primaires
et secondaires.
Un surdimensionnement n’est jamais pénalisant. Cet organe ne doit jamais être sous-
dimensionné sous peine de perte de rendement énergétique global.
3.8.3 Prescriptions de mise en œuvreLes échangeurs sont généralement «à plaques» en acier inox 316L avec joints Nitrile ou
toutes dispositions à adapter pour faire face à la situation spécifique.
Les caractéristiques sont les suivantes :
aa)) Puissance d'échangeur primaire basée sur 600 W/m2 de capteurs plan.
(à adapter si capteur spécifique, par exemple sous vide)
bb)) Côté primaire :
➥ Fluide : fluide antigel alimentaire
➥ Débit : en l/h en fonction des capteurs
➥ Température d’entrée : 40°C
➥ Perte de charge maxi : 2m CE pour diminuer les consommations électriques
cc)) Secondaire :
➥ Fluide : eau chaude sanitaire (adapter facteur d’encrassement)
➥ Débit : en l/h en fonction du primaire
➥ Température d’entrée : 20°C
➥ Perte de charge maxi : 2m CE pour diminuer les consommations électriques
dd)) Tenue en température :
➥ Minimum : -25°C
➥ Maximum : 140 °C
ee)) Résistance à la corrosion due à la dégradation des fluides propylène glycol. (Acidification
du fluide).
L’ÉTUDE PROJET 3
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Un pincement Δt = 2 K estrecommandé.
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• 3.9 LES POINTS CLÉS : LES POMPES ET LES CIRCULATEURS
3.9.1 FonctionLe circulateur pprriimmaaiirree assure le transfert de l’énergie calorifique collectée par les capteurs
solaires vers l’échangeur par la mise en circulation du fluide avec un débit volumique à
adapter à la puissance à véhiculer.
Le circulateur sseeccoonnddaaiirree assure le transfert de l’énergie calorifique fournie par l’échangeur
vers les ballons solaires par la mise en circulation du fluide avec un débit volumique à
adapter à la puissance à véhiculer.
3.9.2 DimensionnementLe dimensionnement des pompes et circulateurs comporte les étapes suivantes :
aa)) Définition de la puissance (P) à transférer et du delta de température nominal de
fonctionnement (DT)
bb)) Calcul du débit massique de fluide nécessaire M = P / (Cp x DT), Cp chaleur massique du
fluide : AAtttteennttiioonn,, CCpp ddeess fflluuiiddeess aannttiiggeellss eesstt iinnfféérriieeuurr de 5 à 8 % au Cp de l’eau, ce qui
conduit à un débit massique plus élevé pour une même puissance.
cc)) Calcul des pertes de charges des réseaux avec les caractéristiques du fluide utilisé
(fluide caloporteur au primaire et eau au secondaire), en vue de définir la hauteur
manométrique nécessaire (HMT). Pour le circuit primaire, le calcul doit prendre en
compte llaa vviissccoossiittéé dduu fflluuiiddee ccaallooppoorrtteeuurr pplluuss éélleevvééee que celle de l’eau.
Le calcul doit être aussi précis que possible en vue d’éviter un surdimension-
nement non maîtrisé générant des consommations électriques inutiles.
A l’issue du calcul, un coefficient de sécurité de l’ordre de 10 à 15% doit être appliqué
pour tenir compte de l’évolution des installations (encrassement des réseaux,
modification équilibrage, vieillissement pompe,…)
dd)) Calcul du débit volumique Q = M / ρ, avec ρ = masse volumique du fluide à la
température considérée.
ee)) Sélection de la pompe donnant un débit volumique Q de fluide avec une hauteur
manométrique HMT.
3.9.3 Critères de sélectionaa)) Sélectionner les circulateurs pour un rreennddeemmeenntt mmaaxxiimmuumm : choisir de préférence le point
de fonctionnement dans la partie centrale de la caractéristique du circulateur, point
optimum de rendement et qui évite le risque de cavitation ou d’échauffement. Si rotor
noyé, choisir les appareils de dernière génération (classement A++)
bb)) Circulateur à plusieurs vitesses : sélectionner en grande vitesse.
cc)) Les composants du circulateur pprriimmaaiirree doivent être compatibles avec le fluide
caloporteur : confirmation à obtenir du fabricant concernant la bonne tteennuuee aauuxx
tteemmppéérraattuurreess eett aauuxx pprreessssiioonnss dduu pprroojjeett.
•••
45
Dimensionnement : Les caractéristiques desfluides, les calculs des pertesde charges et la définition dupoint de fonctionnementsont déterminés pour latempérature moyenne dufluide.
Dimensionnement :Attention, la hauteurmanométrique nécessairepeut être importante etvariable en fonction dufabricant des capteurs.
Le débit volumiquerecommandé est de l’ordrede 40l/h.m2 de capteurssolaires
d) Choix entre circulateur simple et double : La panne des circulateurs solaires ne conduit
pas à une rupture du service, mais à une perte de production solaire. La notion de secours
est donc à considérer différemment. Le choix doit être fait au cas par cas en considérant
les avantages / inconvénients des 2 solutions par rapport aux moyens et attentes du
maître d’ouvrage :
3.9.4 Prescriptions de mise en œuvre et accessoiresaa)) L’élément critique d’un circulateur étant son moteur électrique, une solution
intermédiaire consiste à prévoir la mise à disposition sur site d’un moteur de secours.
bb)) Emplacement des circulateurs dans le schéma hydraulique :
➥ Primaire : en aval de l’échangeur pour protéger le circulateur des températures
élevées
➥ Secondaire : en amont de l’échangeur pour favoriser l’échange dans celui-ci
(échangeur «en pression»)
cc)) Circulateur monté sur support indépendant, poids non repris par les canalisations
dd)) Circulateur installé en respectant les positions de montage du fabricant
ee)) Respecter les longueurs droites à l’aspiration et au refoulement
NF CR 139 32 (Norme E44-204)
ff)) Implantation du circulateur permettant une ventilation suffisante du moteur.
gg)) Prévoir un kit de prise de pression avec manomètre placé en by pass.
Avantages Inconvénients
Circulateur
simpleInvestissement plus faible
En cas de panne du circulateur :perte de production d’énergiesolaire.
La perte est fonction du délaid’approvisionnement et deremplacement de la pompe.
Surcoût sur la maintenance :délai d’intervention del’exploitant doit être raccourci.
Risque de passage en stagnationdes capteurs.
Circulateur
double
Pas de risque d’arrêt de laproduction solaire lié à un défaut sur le circulateur
Surcout d’investissement.
L’ÉTUDE PROJET 3
46
Imposer des pompesbénéficiant d’un classementénergétique, à hautrendement et faibleconsommation :- de classe A pour lescirculateurs- de classe EFF I pour lespompes.
Pour les installations enfluide technique, la pompede décharge des ballonssolaires devra être équipéed’un variateur de vitesseélectronique pourfonctionner à débit variable.Le débit de la pompe seraproportionnel au débit desoutirage de l’ECS.
Les circulateurs avecvariation de vitesseaugmentent les possibilitésde réglage de la régulationdu circuit primaire.
La tenue en température etpression des circulateurspour chauffage courants(120 °C maxi au niveau ducirculateur) n’estgénéralement pas unproblème, sauf danscertaines installations avecdes capteurs sous vide.
3.9.5 Installations collectives à appoint individualiséLes pertes de charge de la boucle de distribution d'une installation solaire en collectif
individualisé sont plus importantes que celles d'une installation solaire collective classique
en raison des boucles et vannes desservant chaque appartement.
Le dimensionnement des pompes et des circulateurs devra être fait en tenant compte de
ces pertes de charges supplémentaires.
3.9.6 La maîtrise des consommations électriquesL’essentiel des consommations électriques provenant des circulateurs, une attention
particulière doit être portée aux points suivants :
aa)) Une conception hydraulique la plus simple possible : limiter le nombre de pompes,
échangeurs intégrés aux ballons sur petites installations, …
bb)) Un dimensionnement correct des installations :
➥ les réseaux seront dimensionnés pour de faibles pertes de charges : 15 mm CE
par m maximum
➥ les accessoires (vannes, filtres,…) seront sélectionnés pour des pertes de charges
minimales
➥ une perte de charges maximale de 2 m CE sera imposée pour la sélection des
échangeurs
cc)) Un dimensionnement précis des pompes : calcul des pertes de charges à réaliser au plus
juste sans surdimensionnement
dd)) Une sélection des pompes pour le rendement maximum : choisir de préférence le point
de fonctionnement dans la partie centrale de la caractéristique du circulateur, point
optimum de rendement.
ee)) Un choix de matériel performant : imposer les pompes bénéficiant d’un classement
énergétique, à haut rendement et faible consommation :
➥ de classe A pour les circulateurs
➥ de classe EFF I pour les pompes
ff)) Dans le cas d’installation en fluide technique, le recours au débit variable sur les pompes
de décharge permettra également de limiter les consommations électriques.
•••
47
• 3.10 LES POINTS CLÉS : LES PURGES D’AIR
3.10.1 FonctionLes purges d’air servent à éliminer l’air contenu dans les circuits hydrauliques des
installations. Une circulation d’eau sans air permet aux installations de fonctionner au débit
nominal, sans problèmes de bruits, de corrosion, de surchauffe localisée, sans dégâts
mécaniques. Il permet également d’éviter d’alimenter en oxygène les bactéries aérobies
éventuellement présentes (formation de boues).
➥ On purge en local technique jusqu’à ce qu’il n’y ait plus d’air
➥ Les purgeurs automatiques sont à proscrire sur les circuits en antigel car sources
de fuites ou de d’absence de purge «par collage»
➥ Les bouteilles de purge du champ de capteurs sont raccordées en local technique
au dispositif de récupération du liquide caloporteur (purge manuelle)
3.10.2 Prescriptions de mise en œuvreUne attention toute particulière est portée sur la purge d’un circuit solaire :
➥ la canalisation de purge est réalisée en tube polyamide type Rilsan 4/5 ou en
cuivre 4/6 jusqu’au local technique
➥ il est nécessaire de maintenir une longueur d’au moins 80 cm de métal entre les
capteurs solaires et les raccords métal/Rilsan pour éviter la contrainte thermique
sur les raccords en cas de surchauffe à 140°C
➥ la canalisation de purge est fixée contre le collecteur, sous le calorifuge
➥ en local technique au dessus du bac collecteur, chaque tube de purge est muni
d’une vanne d’arrêt repérée
➥ il est également préconisé deux purges pour la colonne montante entre le local
technique et le champ de capteurs
➥ les kits fabricants possèdent des purges manuelles sur bouteilles casse-pression
L’ÉTUDE PROJET 3
48
Les points hauts et bas del'installation sontrespectivement pourvus depurgeurs automatiquesisolables par vanne quart detour et de vannes devidange, excepté sur lescircuits avec de l’antigel.
Une purge d’air «sanspurgeur automatique» estun facteur de réussiteimportant du bonfonctionnement du circuitprimaire.
3.10.3 Installations collectives à appoint individualisé
Pour assurer une purge satisfaisante de l’ensemble de l’installation, il convient :
➥ dans les logements : d'éviter au maximum les points hauts, en particulier sur les
branches individualisées, par exemple en plaçant les raccordements entre le circuit
commun et les branches individuelles en plafond
➥ dans les parties communes : de placer des purgeurs sur tous les points hauts
éventuels
•••
49
Les installations solaires encollectif-individualiséprésentent des spécificitésimportantes par rapport auxinstallations collectives. Il estessentiel de porter uneattention particulière aupoint suivant : La complexitédu circuit primaire peutentraîner des difficultés dansla purge de ce circuit. Leschéma des tuyauteries etdes points de purge doit êtreétudié et réalisé en tenantcompte de ces problèmes :un circuit mal purgé netransmet plus d’énergie.
• 3.11 LES POINTS CLÉS : LE VASE D’EXPANSION DU CIRCUIT PRIMAIRE
3.11.1 Fonctionaa)) Permettre la dilatation du fluide caloporteur (antigel) mis en œuvre dans l’installation
lors de sa montée en température (différence importante entre le jour et la nuit).
bb)) Assurer un remplissage complet de l'installation même par très basse température
extérieure et un maintien de la pression dans les capteurs.
cc)) Absorber le fluide contenu dans les capteurs en cas de vaporisation de ce dernier suite à
une surchauffe.
dd)) Permettre aux capteurs de fonctionner de manière convenable.
ee)) Eviter / limiter les appoints de liquide antigel trop répétés.
3.11.2 Dimensionnement du vaseEn fonction de différents volumes et pressions :
aa)) Le volume total Vi de fluide antigel contenu dans l’installation (contenance du circuit
solaire : capteurs, tuyauteries, échangeur, …).
bb)) Le volume Vc de fluide antigel contenu dans les capteurs proprement dits.
L’ÉTUDE PROJET 3
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Le régime extrême detempérature defonctionnement du capteurest : - En hiver : T = -20 °C ou
moins- En stagnation : T = +120 °C
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cc)) La concentration en glycol du fluide antigel dépend de la région (Ttempérature extérieure
minimale) dans laquelle sera mise en place l’installation.
dd)) La température maximale de fonctionnement pouvant être constatée dans l’installation
(en fonctionnement) Tmax.
ee)) La pression relative de vaporisation correspondante Pvap.
ff)) Le lieu d’implantation du vase par rapport au point le plus haut de l’installation H.
gg)) La pression de service maximale dans les capteurs Pep (pression de service).
hh)) La réserve minimale souhaitable de fluide antigel dans l’installation, ce qui limite les
interventions de l’exploitant (cf norme EN 12977).
ii)) La pression de tarage des soupapes Psou, déterminée par rapport à la pression maximale
de service des capteurs (Pep – 10 %).
jj)) La pression minimale au point le plus haut de l'installation Pmin.
kk)) Le volume de contraction Vcon correspond à la diminution de volume de l’eau glycolée
contenue dans l’installation lorsque la température passe de la température ambiante à
T° ext mini.
ll)) Le volume de dilatation Vdil correspond à l'expansion du fluide lorsque la température
passe de la température ambiante à Tmax
➥ CChhooiixx ddee llaa pprreessssiioonn ddee ggoonnffllaaggee iinniittiiaallee dduu vvaassee ((PP00)) ::
Lors de la mise en œuvre du vase sur l’installation, si celui-ci est installé en amont
de la pompe primaire, la pression de pré-gonflage du vase P0 (à vide) sera
déterminée de telle sorte que :
PP00 == HH//1100 ++ PPmmiinn ++ PPvvaapp
Sinon, il faut rajouter à cette pression P0, la pression différentielle de la pompe
➥ PPrreessssiioonn ddee rreemmpplliissssaaggee àà ffrrooiidd ddee ll’’iinnssttaallllaattiioonn ((PP11)) ::
Lors du remplissage de l’installation (à froid), la pression de remplissage P1 sera
définie de telle sorte que le volume de réserve et le volume de contraction soient
introduits dans le vase
PP11 == (( PP00 ** VVnn ++ 11**((VVccoonn ++ VVrree )))) // (( VVnn –– VVccoonn –– VVrree))
➥ PPrreessssiioonn ffiinnaallee ddee ffoonnccttiioonnnneemmeenntt ((PP22)) eenn rrééggiimmee ééttaabbllii ::
Par sécurité et pour éviter tout crachement de soupape, la pression de
fonctionnement P2 ne devra pas dépasser 0,9 x Psou
➥ VVoolluummee nnoommiinnaall dduu vvaassee dd’’eexxppaannssiioonn ::
- Volume utile Vut = volume des capteurs + dilatation + réserve + contraction :
VVuutt == 11,,11 xx VVcc ++ VVddiill ++ VVccoonn ++ VVrree
- Calcul du facteur de pression du vase :
PPff == (( PP22 ++11 )) // ((PP22 –– PP00 ))
- Volume du vase :
VVnn == PPff xx VVuutt
•••
51
Dimensionnement : Dans certaines installationsde grandes dimensions, levolume des vasesd’expansion peut être trèsimportant. Dans ce cas, il estintéressant de recourir à lamise en place d’un groupede maintien de pression àbâche fermée. Ledimensionnement d’un telappareil s’effectue comme unvase d’expansion de facteurde pression égal à 1.Ce système sera un systèmede maintien de pression parcompresseur possédant unesoupape de sécurité côté air,tarée à 0,5 bars en dessousde la soupape du circuitsolaire.
Attention ! Toutes les pressions sontexprimées en pressionrelative.
3.11.3 Prescriptions de mise en œuvre et accessoiresLe vase d’expansion doit préférentiellement être raccordé en amont du circulateur. Si tel
n’est pas le cas, il y a lieu d’en tenir compte dans le choix de la pression de gonflage (ajouter
la hauteur manométrique du circulateur à la pression de gonflage).
Prévoir une vanne d’isolement avec robinet de purge pour les opérations de maintenance
(vérification de la pression à vide).
L’ÉTUDE PROJET 3
52
Critères de choix d’un vase : - Pression d’ouverture
(décollement de lamembrane lors duremplissage).
- Compatibilité au glycol dela membrane ou de lavessie.
- Perméabilité à l’air de lamembrane ou de la vessie(< 10%/an si possible).Les vases à vessie Butylpermettent de répondre àces deux derniers critères.
- Il faut aussi prendre lesmesures nécessaires pourne pas dépasser unetempérature de 70°C dansle vase d'expansion. Onpeut notamment installerun volume intermédiaireentre le vase etl'installation.
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• 3.12 LES POINTS CLÉS : L’APPOINT ET LA DISTRIBUTION
3.12.1 GénéralitésLa mise en place d’une installation de production d’ECS solaire a pour but d’assurer un
préchauffage de l’eau froide sanitaire.
Le complément de chauffage de l’eau sanitaire est alors assuré par une installation
traditionnelle jusqu’à la température de consigne désirée (55 à 60°C selon les cas).
L’appoint est dimensionné pour 100% du besoin.
3.12.2 Points importantsLors de la conception des installations de production d’eau chaude sanitaire solaire, il y a lieu
de garder à l’esprit que :
aa)) La mise en place d’une production solaire ne diminue en rien le dimensionnement de la
production d’ECS d’appoint. En effet, dans l’année (hiver notamment), il n’est pas rare que
le temps soit couvert pendant une longue durée (1 semaine par exemple). Pendant cette
période, la production d’ECS d’appoint doit être capable à elle seule de couvrir l’intégralité
des besoins d’ECS. Son dimensionnement doit donc être effectué comme si l’installation
solaire n’existait pas.
bb)) Pour des raisons de risques sanitaires (développement des légionelles), il est conseillé de
produire l’ECS entre 55 et 60°C et de ne jamais descendre en dessous de 52°C en
n’importe quel point de l’installation, excepté les ballons de préchauffage solaire.
cc)) Dans le courant de l’année, il est fréquent que la température de l’eau dans les ballons
solaires soit très élevée, à cause d’un très bon ensoleillement et de besoins d’eau chaude
plus faibles (congés d’été par exemple ou périodes de mi-saison). Il est donc
indispensable que l’installation soit équipée d’un mitigeur en sortie de production pour
éviter des risques de brûlures aux occupants.
dd)) Afin d’optimiser au mieux la récupération de la ressource solaire, il est possible de
compenser une partie des pertes de la boucle grâce à l’énergie stockée dans les ballons
solaires, plutôt que de mettre en route la production d’ECS d’appoint. Ceci ne peut
s’effectuer que lorsque la température de l’eau sanitaire solaire stockée le permet (> 55°C
par exemple pour un retour de boucle à 52°C). Pour ce faire, le débit de retour de boucle
sera dévoyé pour utiliser en priorité l’eau des ballons solaires puis la production d’appoint
si besoin.
•••
53
Dans les installations dont lasuperficie des capteurs serasupérieure à 20 m2, onprivilégiera une conceptionavec appoint séparé(séparation du dispositifd’appoint et du ballonsolaire).
Attention au raccordementdu retour de boucle enfonction du mode defonctionnement du ballon(brassage et déstratificationdu stock).
3.12.3 Circuits secondaires
L’ÉTUDE PROJET 3
54
Le retour de boucle surballon solaire est possibleen appoint gaz. Il est àproscrire en accumulationheures creuses pour éviterle brassage de l'ensembledu stock.
La contribution du solaire auréchauffage de boucle nedoit être mis en œuvre quelorsque deux conditions sontréunies :
1. Excédent de chaleurdurant une duréesignificative en été afin dene pas mettre en œuvre undispositif inutile.
2. Garantie certaine que lavanne trois voiesd’aiguillage est bienETANCHE. En effet, un défaut d’étanchéitédégradera de manièrecertaine le rendementglobal de captage solaire enintroduisant dans le stock del’eau chaude de retour debouclage.
(TL6)
Pour une installation à appoint électrique, il convient de prévoir des ballons à accumulation.
Les résistances des ballons d’appoint sont alimentées en heures creuses.
Le maintien en température de l’eau distribuée peut être réalisé par :
- un réchauffeur de boucle instantané,
- un ballon à accumulation dédié,
- des traceurs qui réduisent les pertes par 2. Ils sont utilisables sur toutes les installations
sans boucle de recirculation (indépendamment de la nature de l’énergie d’appoint)
•••
55
Le retour de boucle sur lesballons d’appoint est àproscrire en accumulationheures creuses pour éviter lebrassage de l'ensemble dustock.
3.12.4 Les installations à stockage et appoint individualiséCCoonncceeppttiioonn,, aasssseerrvviisssseemmeenntt,, rréégguullaattiioonn,, aavveecc aappppooiinntt éélleeccttrriiqquuee
Il est essentiel dans le cas des installations solaires en collectif individualisé d'avoir des
ballons verticaux, avec le système d'appoint situé en partie médiane des ballons.
La résistance électrique d’appoint des ballons doit être alimentée sur une période nocturne
de 8 heures maximum avec une relance diurne de 2 heures. L’appoint doit pouvoir
fonctionner selon trois modes distincts :
aa)) Mode «Eté» : une gestion temporelle autorise l’alimentation de la résistance électrique
d’appoint sur une période nocturne de 8 heures maximum. La température de consigne
nocturne du thermostat pilotant la résistance d’appoint sera comprise entre 60 et 70°C.
bb)) Mode «Hiver» : une gestion temporelle autorise l’alimentation de la résistance électrique
d’appoint sur une période nocturne de 8 heures maximum, plus une période diurne de
2 heures. Un indicateur de fonctionnement en mode «hiver» peut équiper chaque
logement et être placé de manière visible pour l’usager.
La mise en service ou l’arrêt de ce mode se fait sur une intervention manuelle de
l’utilisateur.
La relance diurne doit se terminer avant les puisages du soir.
La température de consigne diurne du thermostat pilotant la résistance d’appoint ne doit
pas dépasser 60 °C.
cc)) Mode «Marche forcée» : une gestion temporelle commande l’alimentation de la
résistance électrique d’appoint par un relais contacteur, permettant à l’utilisateur de faire
une relance manuelle occasionnelle. Cette relance est effective dès l’enclenchement
manuel, jusqu’à la fin de la période nocturne suivante (24 heures maximum avant de
rebasculer en fonctionnement automatique, sur le mode antérieurement programmé).
Choisir un ballon équipé d’une résistance présentant un flux de réchauffage inférieur à
5 W/cm3, l’entartrage sera ainsi sensiblement plus faible.
Dans le cas d’un abonnement à un tarif bleu option Heures Creuses, la période
d’alimentation de la résistance et de sa régulation sera synchronisée avec les Heures Creuses
tarifaires.
CCoonncceeppttiioonn,, aasssseerrvviisssseemmeenntt,, rréégguullaattiioonn,, aavveecc aappppooiinntt ggaazz
La production d'appoint pourra être :
aa)) intégrée au ballon, sous forme d’un échangeur raccordé à une chaudière, cet échangeur
étant obligatoirement situé au-dessus de l’échangeur solaire,
bb)) par chaudière mixte adaptée, raccordée en série et en aval du ballon solaire. Dans ce
cas, un mitigeur de protection de chaudière est à prévoir dans le cas où l’entrée froide
sanitaire de cette dernière a une température limite définie par le fabricant
(généralement entre 45 et 60°C).
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- La consigne detempérature des appointsindividuels doit êtreidentique pour éviter unerépartition inégalitaire dela production solaire.
• 3.13 LES POINTS CLÉS : LA RÉGULATION
3.13.1 Principes Le principe de base de la régulation d’une installation d’eau chaude collective est simple.
a) Une sonde est située dans les capteurs solaires, une autre dans le bas du ballon d’eau
chaude solaire (au 1/9 de la hauteur de la virole).
b) Dès que le capteur est plus chaud que le ballon solaire de quelques degrés, la pompe de
circulation est mise en service ; dès que les températures s’équilibrent, la pompe s’arrête.
Un simple régulateur différentiel, à réglages séparés pour l'enclenchement et le
déclenchement, suffit pour ces opérations.
Le rôle du dispositif de régulation est de commander le transfert de l’énergie captée,
seulement si la température du fluide caloporteur dans les capteurs est supérieure à celle
de l’eau contenue dans le ballon de stockage.
a) Pour des installations de taille inférieure à 40 m2, à circuits hydrauliques courts (longueur
inférieure à 50 m), et dont les capteurs sont relativement inertes, la régulation de type
différentiel par mesure des températures dans le ballon et les capteurs reste applicable.
b) Pour des opérations de taille plus importante (> 40 m2), on utilise un double différentiel,
avec une sonde supplémentaire située en chaufferie sur la canalisation du fluide primaire
chaud, qui mettra en service le circulateur du circuit secondaire. Ce montage permet un
démarrage en deux étapes. Une première étape où la boucle primaire est mise en
circulation avec homogénéisation des températures dans les capteurs solaires et dans les
canalisations, et une seconde étape où le circuit secondaire est mis en service avec
transfert d’énergie de la boucle primaire à la boucle secondaire.
Dans ces deux solutions, il est impératif d’asservir le fonctionnement du circulateur
secondaire à celui du primaire, afin d’éviter de refroidir le circuit secondaire lorsque le circuit
primaire est à l’arrêt.
Dans les deux cas, il est également intéressant de disposer d’un hystérésis entre
enclenchement (jusqu’à 10°C) et déclenchement (1°C). On obtient à la fois un
fonctionnement plus stable à l’enclenchement et plus optimisé en fin de journée.
3.13.2 Les réglages a) Lorsque l’installation est équipée d’un échangeur extérieur, la mise en circulation de l’eau
sanitaire dans le circuit secondaire de l’échangeur nécessite la mise en œuvre d’un
second circulateur. En général, la régulation de l’installation est assurée par deux
régulateurs différentiels R1 et R2. De manière à tenir compte de l’inertie du circuit
primaire (la quantité de fluide qu’il contient peut être importante), on aura intérêt à
temporiser le fonctionnement du circulateur commandé par le régulateur R1 de manière
à éviter des arrêts et des remises en circulation intempestifs lors du démarrage de
l’installation chaque jour.
•••
57
b) Pour des installations de taille importante, et de manière à éviter les erreurs de mesures
de températures résultant de défaut d’irrigation des batteries de capteurs, il est
envisageable de substituer une sonde d’ensoleillement à la mesure de température dans
le champ de capteurs.
Cette variante peut être justifiée lorsque l’homogénéisation du fluide dans le circuit
primaire est nécessaire compte tenu de la taille de l’installation, mais elle reste
applicable exclusivement aux installations équipées d’un échangeur extérieur aux ballons
de stockage. De plus, elle entraîne généralement une consommation d’énergie
électrique supérieure à celle des installations évoquées précédemment.
Lorsque la valeur de l’ensoleillement S est supérieure au seuil d’enclenchement S1, le
régulateur R1 commande la mise en service du circulateur du circuit primaire.
DDaannss llee ccaass ddeess iinnssttaallllaattiioonnss iinnddiivviidduuaalliissééeess ssaannss éécchhaannggeeuurr
Le circulateur du circuit primaire est piloté en fonction de l’écart entre la température de
sortie de la batterie de capteurs et la température de retour du fluide caloporteur à l'entrée
des capteurs. La mise en route du circulateur s’effectuera lorsque la température sortie
capteur est supérieure de 5 à 10 K à la température de retour, et arrêté lorsque la
température de retour est inférieure de 2 K à la température de sortie.
DDaannss llee ccaass ddeess iinnssttaallllaattiioonnss iinnddiivviidduuaalliissééeess aavveecc éécchhaannggeeuurr
Le circulateur du circuit primaire est piloté en fonction de l’écart entre la température de
sortie de la batterie de capteurs et la température de retour du fluide caloporteur à la sortie
du circuit primaire de l’échangeur.
Le circulateur du circuit primaire est mis en fonctionnement lorsque la température en sortie
du capteur est supérieure de 5 à 10 K à la température de sortie du circuit primaire de
l’échangeur. Il est arrêté lorsque la température de retour est inférieure de 2 K à la
température de sortie.
Le circulateur du circuit secondaire est piloté en fonction de l’écart entre la température du
fluide en sortie des capteurs et la température du retour de boucle du circuit secondaire sous
réserve que le circulateur du circuit primaire soit en fonctionnement.
L’ÉTUDE PROJET
58
Un interrupteurcrépusculaire peut piloter lapompe du circuit primaire.Cette solution présentel’avantage d’une plusgrande fiabilité et d’unmoindre coût que larégulation différentielle.Cependant elle nécessite unréglage précis pouroptimiser le temps defonctionnement du circuitprimaire.La mise en route de lapompe du circuit primaireinterviendra lorsquel’intensité lumineuse estsupérieure à un seuil donné.
3
• 3.14 LES POINTS CLÉS : LA SÉCURITÉ SANITAIRE
3.14.1 GénéralitésLa problématique «légionelles» est liée à des défauts
➥ de conception,
➥ d’entretien et de maintenance.
La problématique est rarement liée à un seul facteur favorisant le développement de la
bactérie Legionella. Ces facteurs sont :
Avant que les «bactéries» ne trouvent les conditions favorables de développement, il est
important de limiter leur introduction dans le système et d’en neutraliser les germes.
Un traitement de type UV peut être un palliatif : Il faut noter l’implication de certains
constructeurs dans ce type de dispositif. Les garanties de résultats et conditions de mise en
œuvre sont en cours de mise au point.
PPrroodduuccttiioonn dd’’EECCSS aavveecc bbaalllloonnss ssoollaaiirreess ((BBaalllloonnss ddee pprréé--cchhaauuffffaaggee aauu sseennss ddee llaa cciirrccuullaaiirree dduu
33 aavvrriill 22000077))
aa)) Le stockage ballons solaires doit être dimensionné pour une consommation
«quotidienne». C’est-à-dire que le volume de stockage doit être renouvelé par tranche de
24 heures, et porté à une température d’au moins 60°C avant distribution.
(Circulaire 3/04/07 : «Ballons permettant un chauffage de l’eau à une température
inférieure à celle de la température de l’eau mise en distribution, quelle que soit
l’énergie utilisée pour assurer cette augmentation de température. Un équipement
complémentaire aux ballons de préchauffage permettra de respecter les prescriptions de
l’arrêté du 30 novembre 2005 avant la mise en distribution de l’eau.»)
bb)) Circulaire 3/04/07 «Lorsque le volume total des équipements de stockage de l’ECS est
supérieur ou égal à 400 litres, la température de l’eau au point de mise en distribution
doit être en permanence au minimum de 55°C ou être porté à un niveau suffisamment
élevé au moins une fois par 24h.»
«Quel que soit le type de production de l’ECS (avec ou sans stockage), lorsque le volume
entre le point de mise en distribution et le point de puisage le plus éloigné est supérieur
à 3 litres, la température de l’eau en circulation doit être au minimum de 50°C en tout
point du système de distribution.»
■ T°EFS > 25°C
■ T°ECS < 60°C au niveau de la production
■ T°ECS < 50°C dans les canalisations
■ Bras morts et zones de stagnation
■ Ballons horizontaux pour leur partiebasse importante
■ Corrosion, entartrage
■ Interconnections avec d’autres réseauxtype ou des réseaux pollués
■ Mitigeur non-conforme (sans clapetsantipollution sur EFS et ECS)
■ Mitigeur collectif avec un long réseau dedistribution à T < 50°C
■ Défauts d’entretien des filtres, desproductions ECS, des traitements d’eau.
•••
59
RRéésseeaauu ddee ddiissttrriibbuuttiioonn EECCSS eett bboouuccllaaggee
➥ Matériaux : les matériaux doivent être adaptés à la qualité de l’eau délivrée
localement.
➥ Calorifugeage : le calorifugeage doit répondre aux exigences thermiques afin de
limiter les déperditions de la boucle d’ECS, et afin d’éviter que l’eau froide ne se
réchauffe, dès son entrée dans le bâtiment.
➥ «Points bas» : tous les réseaux sanitaires doivent être entièrement vidangeables.
➥ Equilibrage : la boucle d’eau chaude sanitaire doit être équilibrée. Cet équilibrage
doit être vérifié, au moins annuellement, par un contrôle du réglage de chaque
organe d’équilibrage.
➥ Toute modification sur le réseau engendre une nouvelle mise au point de
l’équilibrage.
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Conditions de température à respecter
➥ Robinetterie sanitaire : les robinetteries des équipements sanitaires doivent être
conformes aux normes «NF» et conformes aux exigences de sécurité sanitaire
(ACS).
➥ Les robinetteries, notamment pour les douches et baignoires, comporteront un
système de limitation de température.
3.14.2 Stockage en eau techniqueLes installations en eau technique permettent de répondre aux exigences de la réglemen-
tation relative à la prévention des risques sanitaires, notamment en terme de légionellose
s’appliquant aux établissements de santé (Circulaire DGS/SD7A/SD5C-DHOS/E4 n°2002-243
du 22 avril 2002) et aux établissements recevant du public (E.R.P.).
•••
61
• 3.15 LES POINTS CLÉS : LE RISQUE DE BRÛLURE
L’utilisation de l’ECS à une T° > 50°C est susceptible de provoquer des brûlures.
Il faut bien intégrer que les apports solaires ne sont pas maîtrisés et que les ballons solaires
peuvent atteindre des températures supérieures à 60 °C.
La défaillance d’une sonde thermostat peut également être à l’origine d’une surchauffe.
Pour prévenir ces risques, l’alimentation de chaque production d’ECS (ballons solaires et
chauffage complémentaire) doivent comporter des organes de sécurité, composés de :
robinets d’arrêt, ensembles de protection, soupapes de sécurité, robinets de vidange.
Les points hauts en sortie de production d’ECS et des installations d’ECS doivent comporter
des systèmes de purge et de dégazage.
Lieux de puisage T° maximale à ne pas dépasser
Pièces destinées à la toilette 50°C
Autres points de puisage 60°C
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• 3.16 LES POINTS CLÉS : L’ÉQUILIBRAGE DES INSTALLATIONSCOLLECTIVES INDIVIDUALISÉES
L’équilibrage des réseaux hydrauliques est une opération ayant pour but de mettre à
disposition de chaque point d’usage les débits spécifiques nécessaires en fonction de l’usage
prévu.
Cette opération est donc une action essentielle pour le fonctionnement optimal et pérenne
des installations, et doit être prévue dès la conception du réseau. Elle nécessite un calcul
préalable des positions de réglage, la mise en œuvre correcte d’outils convenablement
choisis doit être réalisée selon une méthode clairement définie.
3.16.1 Principe
Le principe le plus répandu pour parvenir à un équilibrage correct des réseaux est de répartir
les débits au sein du réseau en utilisant sur chaque retour de boucle des vannes
d’équilibrage qui permettent de limiter le débit dans les boucles favorisées afin de parvenir
à alimenter en débit suffisant les boucles naturellement défavorisées de part la conception
même du réseau.
L’efficacité de ce type d’opération repose principalement sur la précision des vannes
utilisées, la pérennité de leur réglage, leur emplacement sur le réseau considéré, l’autorité
hydraulique de ces dernières ainsi que la mise en œuvre efficace d’une méthode adéquate
d’équilibrage.
3.16.2 Les vannes d’équilibrageIl existe différents types de vannes d’équilibrage qui se répartissent en deux grandes
catégories :
➥ Les vvaannnneess ssttaattiiqquueess sont les vannes traditionnellement installées sur les réseaux.
Elles permettent de réaliser un équilibrage du réseau pour optimiser le
fonctionnement du réseau dans la configuration nominale définie selon des
besoins estimés a priori
➥ Les vvaannnneess ddyynnaammiiqquueess sont des outils développés plus récemment et qui
permettent, sous réserve d’un choix pertinent et d’un préréglage adéquat, de
moduler l’équilibrage du réseau considéré en fonction de son état de
fonctionnement. Les vannes dynamiques modulent leur degré d’ouverture en
fonction soit de la température du fluide les traversant (commande thermique),
soit en fonction du débit qui les traverse (commande hydraulique).
DDaannss llee ccaass dd’’uunn rréésseeaauu pprriimmaaiirree ssoollaaiirree,, ééttaanntt ddoonnnnéé llee ccaarraaccttèèrree nnoonn mmaaîîttrriisséé
ddee llaa tteemmppéérraattuurree dduu fflluuiiddee,, lleess vvaannnneess ddyynnaammiiqquueess àà ccoommmmaannddee tthheerrmmiiqquuee
ssoonntt àà pprroossccrriirree
•••
63
Le choix des vannesd’équilibrage estessentiellement lié àl’autorité hydraulique qu’ellespeuvent avoir aprèspréréglage vis-à-vis desboucles considérées enfonctionnement nominal.Cette autorité caractérise eneffet l’impact du degréd’ouverture d’une vanne surle comportementhydraulique de la portion deréseau concernée par laditevanne. Ainsi, il convient devérifier que les vannes ontune réelle autorité sur leréseau en présentant undegré d’ouverturesatisfaisant…
La sélection des vannes d’équilibrage doit être faite en considérant les caractéristiques
spécifiques des réseaux solaires. Il doit être vérifié en particulier que l’ensemble des
composants des vannes choisies est de nature à résister aux températures extrêmes des
réseaux primaires solaires.
3.16.3 Méthodes d’équilibrageL’équilibrage peut être réalisé à plusieurs niveaux en fonction de la complexité du réseau,
par exemple :
➥ 1°niveau : équilibrage des logements
➥ 2°niveau : équilibrage des colonnes
➥ 3°niveau : équilibrage de la boucle primaire
Pour chaque niveau d’équilibrage, il faut :
➥ Calculer les pertes de charge des différents circuits en parallèle pour les débits
souhaités
➥ Repérer le circuit ayant la plus grande perte de charge ΔPdéf (circuit défavorisé)
➥ Calculer les pertes de charge à créer sur les autres circuits de façon à ce que tous
les circuits aient la même perte de charge ΔPdéf
➥ A partir du document constructeur de la vanne de réglage, déterminer le nombre
de tours à régler (note de calcul de l’équilibrage hydraulique de l’installation)
Si l'installation est équipée de vannes d'équilibrage permettant la lecture des débits, un
certain nombre de méthodes existent permettant d'équilibrer efficacement les réseaux,
parmi lesquelles peuvent être citées :
a) La méthode itérative (réglage direct des débits) qui consiste en un équilibrage réalisé
pas à pas et une approche exclusivement empirique du fonctionnement du réseau.
Cette méthode semble être la plus simple puisqu’il est possible de régler les circuits
directement au bon débit. Par contre, c'est la méthode la plus longue à mettre en œuvre
et deux à trois techniciens sont nécessaires. Elle consiste :
➥ à repérer le circuit a priori le plus défavorisé et à le considérer comme le circuit de
référence
➥ à effectuer un préréglage approximatif des circuits permettant d'alimenter le
circuit de référence au débit souhaité
➥ à maintenir ce débit grâce à un robinet général ou sur la pompe au fur et à mesure
du réglage des autres circuits directement au débit souhaité
L’ÉTUDE PROJET 3
64
Les documents desconstructeurs de vannes deréglage fournissent la pertede charge totale de l’organede réglage. Lors du calculdes pertes de charge destronçons, il ne faut pascompter d‘organe deréglage sauf pour le circuitdéfavorisé qui sera équipéd’une vanne de réglagegrande ouverte.
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b) La méthode compensée et la méthode proportionnelle qui sont des méthodes basées
sur l’interactivité des réseaux hydrauliques. La méthode proportionnelle consiste à régler
successivement tous les circuits dans la même situation d'irrigation que le circuit le plus
défavorisé. Ce circuit est dit de référence.
c) Les méthodes basées sur l’utilisation d’outils de mesure interconnectés et spécifiquement
développés par les spécialistes de l’équilibrage (méthode informatique).
En fin d'opération d’équilibrage, tous les circuits sont à peu près dans la même situation
(note de calcul de l’équilibrage hydraulique de l’installation et rapport de mesures du
réglage de l’équilibrage du réseau). Les débits peuvent être ajustés en agissant sur la
vanne d'équilibrage générale ou sur le circulateur.
L’équilibrage des circulations entre les différents logements est délicate. Il nécessite
l’utilisation d’outils adaptés et une bonne maîtrise de ces outils.
•••
65
3.17 LES POINTS CLÉS : LA MISE EN SERVICE DE L’INSTALLATION
3.17.1 Principes générauxLa vérification de l’installation est oobblliiggaattooiirree avant la réception.
Les opérations de mise en service doivent être réalisées dans l’ordre suivant :
➥ Vérification de la pprréésseennccee des équipements indispensables à la maintenance (voir
fiche en annexe)
➥ Mise en eau ou rreemmpplliissssaaggee
➥ Epreuve ou eessssaaiiss hhyyddrraauulliiqquueess (étanchéité et épreuve de pression)
➥ Rinçage et chasses (avec de l’eau non traitée, sous pression et ouverture
successive de chacun des points bas de l’installation, jusqu’à obtention d’un
écoulement d’eau claire)
➥ Mise en eau avec traitement éventuel (ou mise sous pression d’un gaz inerte
comme l’azote, en attendant la mise en exploitation définitive de l’installation)
➥ Réglages, équilibrages et vérifications (eessssaaiiss tthheerrmmiiqquueess eett rréégguullaattiioonn)
3.17.2 RemplissageTout remplissage en eau ou antigel doit être accompagné d’un dégazage manuel.
➥ Effectuer plusieurs rinçages de l’installation
➥ Prévoir un dispositif de remplissage adapté (pompe volumétrique par exemple)
➥ Utiliser un compteur volumétrique pour contrôler les volumes introduits dans le
circuit primaire
➥ Utiliser un dispositif d’injection d’antigel prêt à l’emploi
➥ Remplir le circuit en fluide caloporteur
➥ Procéder à la mise en pression du circuit primaire (égale à la hauteur de
l’installation au-dessus du vase d’expansion, augmentée de 0,6 bar)
3.17.3 Essais hydrauliquesCes essais sont à effectuer avant le calorifugeage des tubes.
➥ Contrôle du fonctionnement des dispositifs de protection et de sécurité : vase
d’expansion, soupapes, purgeurs…
➥ Contrôle des raccords et détection de fuites éventuelles
➥ Contrôle de l’équilibrage des réseaux par des mesures de pression au niveau des
vannes d’équilibrage ; éventuellement, par des mesures de températures en
entrée et sortie de chaque série de capteurs
Ces contrôles doivent impérativement faire l’objet d’un rapport d’équilibrage.
L’ÉTUDE PROJET
66
Pour les opérations de miseen service ou de rinçage del’installation, on utilise ledispositif d’injectiond’antigel raccordé à laboucle du circuit primaire.La recharge d’antigel estremplacée par un réservoirrempli d’eau. En aucunefaçon il ne faut raccorder lecircuit primaire au réseaupublic de distribution d’eau.Les fluides caloporteurs àbase d’antigel, tout commel’eau de rinçage, ne peuventêtre déversés dans leségouts, mais doivent êtrecollectés et évacués par unesociété spécialisée.
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3.17.4 Essais de la régulation➥ Se reporter aux préconisations du fabricant
➥ Conserver les tableaux de correspondance des sondes de température entre la
valeur ohmique et la température
3.17.5 Essais thermiques instantanésCes essais doivent être effectués par temps ensoleillé.
➥ mesurer les températures d’entrée et de sortie de chaque branche en parallèle des
capteurs solaires pour vérifier l’équilibrage des circuits
➥ mesurer les écarts de températures aux entrées (T1-T2) et sorties (T3-T4) de
l’échangeur à plaques pour en vérifier le fonctionnement normal. Les deux écarts
doivent être voisins et proches des valeurs ci-dessous
Il y a dysfonctionnement si :
➥ (T1 – T2) supérieur aux valeurs prévues à cause d’un débit primaire trop faible
➥ (T1 – T2) inférieur aux valeurs prévues à cause d’un débit secondaire trop
faible ou d’un échangeur insuffisant / encrassé
En fin de mise en service, un dossier technique regroupant les plans, les schémas de
principes et les notices d’installations et d’entretien des différents matériels doit être établi.
Ce dossier doit inclure les fiches de sécurité des produits utilisés (antigel, produits de
conditionnement, valeurs à maintenir en cas d’appoint d’eau …), qu’il faut également
afficher dans le local technique de l’installation, à côté du dispositif de remplissage en
antigel.
Température retour
circuit de
distribution
Valeur approximative des
écarts vers 12h Temps
Solaire Vrai
20 °C
40 °C
70 °C
6 à 10 °C
4 à 7 °C
2 à 4 °C
•••
67
Dans le cas des installations à appoint individualisé, un procès verbal de mise en service
pour chaque logement doit être laissé à disposition de l’utilisateur consignant les réglages
effectués pour chaque appareil, les analyses d’eau effectuées initialement (appoint brut
et eau traitée), les analyses de contrôle à réaliser (type d’analyses et fréquence).
Lors de cette phase, il est souhaitable :
➥ de vérifier que la commande de l’appoint est bien verrouillée
➥ de contrôler la conformité des réglages de température de consigne des ballons à
appoint intégré. Pour cela, il faudrait réaliser des mesures de température en
sortie de ballons, si possible, avant que ceux-ci soient alimentés par la boucle
solaire. La température doit être a minima supérieure à 55°C
Pour rappeler au client le rôle de l’appoint et lui transmettre les consignes d’exploitation et
d’entretien, uunnee mmiissee eenn mmaaiinn ddee ll’’iinnssttaallllaattiioonn eesstt rreeccoommmmaannddééee.
A la suite de cette information, une notice d’utilisation lui sera remise précisant :
➥ le fonctionnement de la régulation
➥ l’utilisation des chauffages d’appoint
➥ l’interdiction d’intervenir directement sur les organes de réglages
➥ la nécessité de faire les premiers soutirages avec précaution, au retour d’une
absence prolongée (pendant les périodes d’absence prolongées, l’installation
solaire collective restant en service, l’eau contenue dans le réservoir individuel
peut être très chaude)
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3.18 LES POINTS CLÉS : LA MAINTENANCE ET LE MAINTIEN DES PERFORMANCES
3.18.1 Principes généraux
Il ne suffit pas qu’une installation soit bien conçue pour qu’elle donne pleine et entière
satisfaction.
Encore faut-il que cette conception tienne compte des besoins ultérieurs des équipes de
maintenance qui auront pour mission de maintenir les installations dans des conditions de
fonctionnement optimales afin que la performance soit durable.
Les principales opérations de maintenance courante d’une installation solaire sont reprises
ci-dessous :
➥ Contrôle de la pression d’eau (glycolée ou pas) dans le circuit solaire et appoints
si besoin
➥ Vérifier les caractéristiques (ph ou densité) du fluide antigel et le remplacer en
totalité si besoin
➥ Vérifier le fonctionnement des circulateurs et notamment de leurs débits respectifs
➥ Contrôler la pression de gonflage du ou des vases d’expansion
➥ Nettoyage éventuel des surfaces de capteurs
➥ Purges manuelles en points hauts
➥ Vérifications visuelles des fuites éventuelles sur le circuit solaire
(purgeurs, BS, etc.)
➥ Contrôler le fonctionnement de la chaîne de régulation et des asservissements
➥ Vérifier les organes de comptage, sondes, etc.
➥ Chasses en partie basse des ballons (si stockage sanitaire)
➥ Equilibrage hydraulique des champs de capteurs entre-eux
➥ Démontage / nettoyage des échangeurs à plaques
➥ Vérifier le niveau d’entartrage des ballons (si stockage en eau sanitaire)
➥ Contrôler le fonctionnement des soupapes
➥ Maintenance courante…
•••
69
Chaque installation doit fairel’objet au moins d'un contratd’entretien de type P2portant au minimum sur lesinstallations de productiond'eau chaude solaire etexclusivement solaire etassorti d'une clause degarantie de résultats quiprendra effet à la date deréception des travaux.
3.19 LES POINTS CLÉS : LA RÉCEPTION DE L’INSTALLATION ET LA PRISEEN CHARGE PAR L’EXPLOITANT
3.19.1 La réception de l’installationLa réception des travaux marque le transfert de propriété des installations de l’entreprise au
maître d’ouvrage. Celui-ci accepte l’ouvrage avec ou sans réserves.
Ceci signifie que pour prononcer la réception, l’installation doit non seulement être réalisée
conformément au cahier des charges
réception visuelle : l’ensemble du matériel est en place, monté et raccordé
correctement, non dégradé, de marque et de type conformes au cahier des
charges).
Mais doit également donner lieu à une
réception fonctionnelle : l’installation doit être réglée et fonctionner de manière
à assurer le service pour lequel elle a été conçue.
Pour cela les opérations préalables à la réception doivent intervenir après réglage et
réalisation de l’ensemble des essais par l’entreprise titulaire du marché et fourniture du
Dossier des Ouvrages Exécutés.
Le maître d’œuvre, B.E.T. chargé d’effectuer la réception devra donc prévoir à la fois la
réception du matériel mais également la réception fonctionnelle.
Il pourra utilement s’appuyer sur un listing préalablement établi, type «check liste»,
comportant :
➥ L’ensemble du matériel avec références et caractéristiques du CCTP pour contrôle
de la réalisation des travaux conformes au CCTP
➥ Pour la réception fonctionnelle :
• L’ensemble des points de contrôle et mesures à réaliser, avec les valeurs de
référence du CCTP, de sorte à visualiser immédiatement les points de non
fonctionnement
• Les consignes et les paramètres de réglage initiaux, de la régulation, sont à
comparer aux consignes des régulateurs pour vérifier leur bon paramétrage et
aux valeurs relevées sur les contrôleurs et/ou mesureurs
• Les tests de sécurité à réaliser
• Pour les installations collectives individualisées, un rapport d’équilibrage doit
impérativement être remis
L’ÉTUDE PROJET 3
70
L’épreuve d’étanchéité del’installation doit s’opérer àla pression normaled’utilisation. Lors de lapremière montée entempérature, il y a lieu desurveiller la montée enpression ainsi que lefonctionnement desdispositifs de protection etde sécurité.
On vérifie que tous lesappareils ne subissent pasde détérioration et qu’ils nese déplacent pas sur leurssupports, que les dilatationsse font sans bruit et sansdonner lieu à desdéformations anormales.
3.19.2 La prise en charge par l’exploitantIl est très important que l’exploitant qui devra assurer la maintenance et la conduite des
installations soit désigné lors de la réception de l’installation pour assurer une prise en
charge immédiate de celle-ci.
En effet, si l’entreprise qui réalise doit, dans le cadre de la garantie de parfait achèvement,
assurer les interventions de dépannage la première année, elle n’a pas à assurer les
opérations de maintenance courante et la conduite, qui sont de la responsabilité du maître
d’ouvrage.
L’exploitant doit être convoqué et être présent le jour de la réception.
Un D.O.E. complet devra lui être remis comprenant la notice d’exploitation et
d’entretien de l’ensemble de l’installation.
Celle-ci comprendra la description générale des installations, le principe de fonctionnement
des systèmes de régulation et d’automatisme, l’analyse fonctionnelle, les paramétrages
initiaux, les opérations périodiques d’entretien, les opérations de dépannage, sous forme de
tableau.
•••
71
• 3.20 LES POINTS CLÉS : LE SUIVI DES PERFORMANCES
3.20.1 Le suivi X3AUne étude menée en 2006, pour le compte de l’ADEME, EDF et GDF, a permis de constater
que 15% seulement des installations solaires collectives de production d’ECS mises en place
entre 2000 et 2006, dans le cadre du Plan Soleil, étaient instrumentées sur une base
suffisamment détaillée (dans le cadre d’un dispositif GRS). Il s’ensuit un manque de retours
d’expériences et d’information sur la production effective de ces installations, préjudiciable
à la prise en compte correcte de cette filière dans les statistiques énergétiques annuelles.
Sur la proportion d’opérations instrumentées, les niveaux de production atteints
présentaient une grande variabilité, montrant ainsi la nécessité d’une amélioration du
niveau de qualité de ces installations et de l’attention à porter sur les nouvelles opérations
pour atteindre les objectifs énergétiques prévus à l’horizon 2020.
Dans cette optique et dans le souci de promouvoir la qualité (efficacité, durabilité, fiabilité)
de l’application production d’eau chaude sanitaire, il apparaît maintenant nécessaire
d’assurer la publication effective des résultats énergétiques des installations solaires
collectives de production d’ECS aidées : mesure régulière des productions réelles par site,
recueil/ traitement et affichage sur site internet spécialisé, cumuls à l'échelle régionale et
nationale.
Ceci passe par la mise en place systématique sur ces installations d’un dispositif
d’instrumentation, comptage et suivi énergétique, obligeant les maîtres d’ouvrage à
transmettre périodiquement, pendant 3 années au moins, les données mesurées de
production solaire utile, de consommation d’appoint et de consommation des
auxiliaires.
L’Observatoire Solaire Thermique ainsi créé et alimenté aura pour vocation de recueillir,
exploiter et afficher des données basiques de fonctionnement collectées sur les installations
solaires subventionnées.
En complément et en valorisation des données collectées avec ce dispositif nécessaire, les
maîtres d’ouvrage peuvent ressentir le besoin de recourir à des outils visant le contrôle du
fonctionnement de leurs installations comme la Garantie de Résultats Solaires ou le Contrôle
de Bon Fonctionnement évoqués ci-après. Ce sont des prestations commerciales proposées
aux maîtres d’ouvrage par des prestataires spécialisés.
Les aides de l’ADEME sont conditionnées par la mise en place de cette procédure.
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3.20.2 La garantie de résultats solairesLa Garantie de Résultats Solaires (GRS) s’applique aux installations solaires collectives ou
individualisées à appoint intégré ou séparé. C’est un engagement de l’ensemble des
opérateurs qui participent à la mise en place d’une installation solaire : le bureau d’études,
l’installateur, le fabricant de capteurs solaires et l’entreprise en charge de l’entretien, sur la
production énergétique annuelle de l’installation.
La GRS consiste à garantir qu'une valeur réelle mesurée est conforme à la valeur théorique
attendue, calculée à partir des besoins réels, en intégrant un coefficient de sécurité. Si on
raisonne en énergie solaire utile, la valeur mesurée doit être supérieure ou égale à la valeur
théorique. Si on raisonne en consommation d'énergie d'appoint, la valeur mesurée doit être
inférieure ou égale à la valeur théorique.
Deux niveaux de garantie sont possibles selon la valeur du coefficient de sécurité :
a) La GRS de base (80 %)
b) La GRS optionnelle (90 %)
Pour le secteur privé, la GRS repose sur l’établissement d’un contrat signé avant la
réalisation de l’installation solaire, par lequel le Garant (Groupement d’entreprises
conjointes) s’engage vis-à-vis du maître d’ouvrage, à ce que l’installation fournisse une
quantité d'énergie solaire annuelle en fonction de la consommation d’eau chaude.
•••
73
Les maîtres d’ouvragepublics, lorsqu’ils lesouhaitent, définissent laGRS comme l’un de leursbesoins à satisfaire. À cetitre, ils l’imposent à leurscocontractants, de façonsolidaire entre eux dans lesDCE d’attribution des marchésde maîtrise d’œuvre puis defourniture et d’installationainsi que de maintenancedes équipements.
Pour le secteur public, les clauses contractuelles sont précisées par le Cahier des Clauses
Techniques Particulières (CCTP) et par celui des Clauses Administratives Particulières (CCAP).
Le principe et les engagements du Garant vis-à-vis du maître d’ouvrage restent les mêmes.
La période de GRS débute au terme de la première année de fonctionnement (année
probatoire), lorsque le fonctionnement de l’installation est jugé satisfaisant par les parties
contractantes. Elle est actuellement de 5 ans.
Pendant cette période de cinq années consécutives, la production réelle de l’installation doit
être égale a minima au seuil de production fixé par le contrat.
Grâce aux mesures réalisées sur site (consommation d’eau chaude en moyenne mensuelle,
température d’eau froide et d’eau chaude), la valeur de la pprroodduuccttiioonn ssoollaaiirree mmeennssuueellllee
pprréévviissiibbllee est recalculée chaque mois en distinguant d’une part la période de vérification de
la période de confirmation, et d’autre part la valeur de la consommation d’eau chaude réelle
CJM par rapport à la valeur prévisionnelle CCJJMMrreeff.
➥ En période de vérification, la valeur de l’ensoleillement réel recueillie auprès de lastation météorologique la plus proche est retenue
➥ En période de confirmation, l’ensoleillement retenu est la valeur moyennetrentenaire utilisée lors de l’étude de dimensionnement
➥ On distingue trois cas pour la consommation d’eau chaude réelle :
- Si CCJJMM eesstt ssuuppéérriieeuurree oouu ééggaallee àà CCJJMMrreeff, l’énergie mensuelle prévisible EEPPMM est
calculée pour la consommation de référence
- Si CCJJMM eesstt ccoommpprriissee eennttrree 5500%% eett 110000%% ddee CCJJMMrreeff, la production prévue EEPPMM est
recalculée à partir de la consommation réelle CCJJMM
- Si CJM est inférieure à 50% de CJMref, le mois est neutralisé et n’est pas pris
en compte pour le cumul de l’énergie produite et de l’énergie garantie sur la
période de référence
DDaannss llee ccaass ddeess iinnssttaallllaattiioonnss ssoollaaiirreess ccoolllleeccttiivveess àà aappppooiinntt iinnddiivviidduuaalliisséé, la mesure de la
consommation d’eau chaude réelle par logement CCJJMM étant économiquement «irrréaliste»,
oonn aapppplliiqquuee uunn aabbaatttteemmeenntt ddee 5500 %% à la consommation journalière de référence,
La pprroodduuccttiioonn ssoollaaiirree mmeennssuueellllee ggaarraannttiiee EEGGMM est définie à partir de la production mensuelle
prévisible EEPPMM, suivant les règles suivantes :
EEGGMM == XX %% de EEPPMM
L’ÉTUDE PROJET 3
74
Si le maître d’ouvrage publicprévoit d’attribuer unmarché public de fourniture(FCS), l’obligation degarantie figurera dans lesdocuments du marché leliant au fournisseur.
Si le maître d’ouvrageprévoit d’attribuer unmarché de travaux danslequel seul le titulaire est liécontractuellement avec lefournisseur, il convient deprévoir, dans le marché detravaux, que le titulaire estredevable de la garantietant au titre de la fournitureque de l’installation deséquipements. À charge pourlui de se retourner contre lefournisseur, sans que cetteaction n’affecte de quelquefaçon que ce soit la garantiedue par l’installateur aumaître d’ouvrage.
Si l’exploitant est différentde l’installateur, il rejoint legroupement après réceptionde l’installation.
Deux niveaux de GRS sont possibles selon la valeur du coefficient de sécurité :
➥ La GGRRSS ddee bbaassee qui correspond à un coefficient de sécurité XX == 00,,88
➥ La GGRRSS ooppttiioonnnneellllee qui correspond à un coefficient de sécurité XX == 00,,99
LLaa pprroodduuccttiioonn ssoollaaiirree ggaarraannttiiee aannnnuueellllee EEGGAA est donc déterminée en cumulant les
productions garanties des mois pendant lesquels la consommation CCJJMM est supérieure à 50%
de llaa ccoonnssoommmmaattiioonn jjoouurrnnaalliièèrree ddee rrééfféérreennccee CCJJMMrreeff.
La pprroodduuccttiioonn ssoollaaiirree ggaarraannttiiee ddee rrééfféérreennccee EEGG, qui sera utilisée pour déterminer s’il y a ou
non lieu à dédommagement est déterminée en cumulant les productions annuelles
garanties pendant la ppéérriiooddee ddee rrééfféérreennccee ddee NN aannnnééeess.
La mesure de la quantité d’énergie fournie et de la consommation réelle d’eau chaude
sanitaire s’effectue à l’aide d’un système de comptage faisant partie intégrante de
l’installation.
3.20.3 Le contrôle de bon fonctionnementLe suivi ne donne lieu ni à garantie des performances ni indemnisation en cas de
dysfonctionnement.
La période de CCoonnttrrôôllee ddee BBoonn FFoonnccttiioonnnneemmeenntt débute au terme de la première année de
fonctionnement (année probatoire), lorsque le fonctionnement de l’installation est jugé
satisfaisant aauu tteerrmmee ddee llaa pprrooccéédduurree ddee rréécceeppttiioonn de l’installation.
3.20.4 InstrumentationL'instrumentation décrite est ll''iinnssttrruummeennttaattiioonn mmiinniimmaallee nnéécceessssaaiirree pour le calcul des
performances des systèmes dans le cadre de la GGaarraannttiiee ddee RRééssuullttaattss SSoollaaiirreess.
Elle peut être utilement complétée par des sondes de températures supplémentaires qui
permettront de détecter plus facilement un dysfonctionnement et de porter un diagnostic.
On pourra ainsi ajouter :
➥ des sondes sur la canalisation en sortie des capteurs et sur les canalisations
d’entrée et de sortie des échangeurs de chaleur
➥ des capteurs de contrôle de l’état (Marche/Arrêt) des pompes et circulateurs du
circuit primaire et du circuit secondaire
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L’ÉTUDE PROJET 3
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Garantie de Résultats Solaires : exemple d’instrumentation d’une installation solaire
avec stockage solaire centralisé, appoint centralisé extérieur, bouclage entre
stockages solaire et appoint.
SOMMAIRE DES ANNEXES (SUR CDROM)
11.. Généralités sur le rayonnement solaire
22.. Les différentes phases du montage d’un projet
33.. Elément d’une étude de faisabilité ou pré-diagnostic solaire
44.. Caractéristiques des principaux outils de calcul
55. Comparaison des méthodes de calcul
66.. Influence des paramètres
77.. Le maintien des performances
88.. La protection antipollution
99.. Exemple de procès verbal de réception sur site
1100.. Glossaire
1111.. Références bibliographiques
1122.. La sécurité sanitaire des installations
77
Mode de règlement❐ Au comptant (obligatoire pour toute personne physique ou morale, domiciliée hors du territoire français) :
❐ soit par chèque bancaire ou postal joint à la commande à l’ordre du Régisseur de Recettes de l’ADEME❐ soit par carte bancaire : type de carte ❐ VISA / ❐ EURO-MASTERCARD
N° de carte : | | | | | | | | | | | | | | | | |
date de validité : mois | | | année | | |
Nom, adresse et signature obligatoires du titulaire de la carte : __________________________________________
________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________❐ A réception d’une facture
❐ soit par chèque bancaire ou postal à l’ordre de l’Agent Comptable de l’ADEME❐ soit par virement à l’ordre de l’Agent Comptable de l’ADEME. TP Angers
Code banque 10071 - Code guichet 49000 - N° de compte 00001000206 Clé 07N° IBAN : FR76-1007-1490-0000-0010-0020-607 - BIC : BDFEFRPPXXX
ENERGIES RENOUVELABLES
Réf. Titre Prix unitaire Qté Total €(1)
6257 Systèmes photovoltaïques raccordés au réseau 30 €Nouvelle édition réactualisée novembre 2007
Retrouvez le catalogue complet de toutes les publications ADEME surwww.ademe.fr
rubrique médiathèque / publicationsPour les livraisons en France Métropolitaine, ajouter 4 €Pour les livraisons hors France Métropolitaine, ajouter 8 €
TOTAL GENERAL net
(1) prix nets de taxe (établissement non assujetti à la TVA), exonération accordée par le ministère du budget le 15 juillet 1993
Nom __________________________________________________
Prénom ________________________________________________
Société/organisme _______________________________________
Fonction/service_________________________________________
Adresse ________________________________________________
_______________________________________________________
Code Postal __________________Ville ______________________
Pays ___________________________________________________
Téléphone______________________________________________
Télécopie ______________________________________________
Nom et adresse de livraison si différents ____________________
_______________________________________________________
Nom et adresse de facturation si différents __________________
_______________________________________________________
BON DE COMMANDE à compléter et à retourner par courrier à ADEME Editions - 20, avenue du Grésillé - BP 90406 - 49004 Angers Cedex 01
Objectif :Ce guide s’applique à la réalisation de systèmes photovoltaïquesraccordés au réseau de distribution électrique. Il propose uneméthodologie d’aide à la rédaction de documents de consultation deprojets immobiliers.
Public :Tous les acteurs impliqués dans la réalisation d’un systèmephotovoltaïque raccordé au réseau et intégré à une construction :Maîtres d’ouvrage (particuliers, entreprises, collectivités locales) ; Maîtresd’œuvre (architectes, bureaux d’études) ; Professionnels du bâtiment(Industriels, électriciens, installateurs locaux).
Descriptif : (Nouvelle édition entièrement réactualisée)Ce guide traite principalement des systèmes dont la puissance active estinférieure à 36 kVA (kiloVoltAmpères) raccordés au réseau dedistribution basse tension (BT).La trame de base repose sur la description des éléments propres auxsystèmes photovoltaïques sur lesquels les concepteurs du projet doiventréfléchir et justifier des choix (technologiques, financiers, architecturaux,etc.) pour leurs documents de consultation.Il propose des recommandations qui permettent la réalisation desystèmes photovoltaïques de qualité, intégrés au mieux dans leurenvironnement architectural.
Systèmes photovoltaïquesraccordés au réseau
guide de rédaction du cahier des charges techniquesde consultation à destination des maîtres d'ouvrage
Novembre 2007 - Réf. 6257 21 x 29,7 - 72 pages - Prix : 30 €
Date, signature et cachet de l’entreprise obligatoires
Délégations régionales Adresses Téléphone Télécopie
ALSACE 8, rue Adolphe-Seyboth - 67000 STRASBOURG 03 88 15 46 46 03 88 15 46 47
AQUITAINE 6, quai de Paludate - 33080 BORDEAUX CEDEX 05 56 33 80 00 05 56 33 80 01
AUVERGNE 63, boulevard Berthelot - 63000 CLERMONT-FERRAND 04 73 31 52 80 04 73 31 52 85
BOURGOGNE 10, avenue Foch - Le Mazarin - BP 51562 - 21015 DIJON CEDEX 03 80 76 89 76 03 80 76 89 70
BRETAGNE 33, boulevard Solferino - CS 41 217 - 35012 RENNES CEDEX 02 99 85 87 00 02 99 31 44 06
CENTRE 22, rue d’Alsace-Lorraine - 45058 ORLÉANS CEDEX 1 02 38 24 00 00 02 38 53 74 76
CHAMPAGNE-ARDENNE 116, avenue de Paris - 51038 CHALONS-EN-CHAMPAGNE CEDEX 03 26 69 20 96 03 26 65 07 63
CORSE Parc Sainte-Lucie - Le Laetitia - BP 159 - 20178 AJACCIO CEDEX 1 04 95 10 58 58 04 95 22 03 91
FRANCHE-COMTÉ 25, rue Gambetta - BP 26367 - 25018 BESANÇON CEDEX 6 03 81 25 50 00 03 81 81 87 90
ÎLE-DE-FRANCE 6-8, rue Jean-Jaurès - 92807 PUTEAUX CEDEX 01 49 01 45 47 01 49 00 06 84
LANGUEDOC-ROUSSILLON Résidence Antalya - 119, avenue Jacques-Cartier - 34965 MONTPELLIER CEDEX 2 04 67 99 89 79 04 67 64 30 89
LIMOUSIN 38 ter, avenue de la Libération - BP 20259 - 87007 LIMOGES CEDEX 1 05 55 79 39 34 05 55 77 13 62
LORRAINE 34, avenue André-Malraux - 57000 METZ 03 87 20 02 90 03 87 50 26 48
MIDI-PYRÉNÉES Technoparc Bât. 9 - Rue Jean-Bart - BP 672 - 31319 LABÈGE CEDEX 05 62 24 35 36 05 62 24 34 61
NORD - PAS-DE-CALAIS Centre Tertiaire de l’Arsenal - 20, rue du Prieuré - 59500 DOUAI 03 27 95 89 70 03 27 95 89 71
BASSE-NORMANDIE BP 10210 - 14209 HÉROUVILLE-SAINT-CLAIR CEDEX 02 31 46 81 00 02 31 46 81 01
HAUTE-NORMANDIE « Les Galées du Roi » - 30, rue Gadeau-de-Kerville - 76100 ROUEN 02 35 62 24 42 02 32 81 93 13
PAYS DE LA LOIRE 5, boulevard Vincent Gâche - BP 90302 - 44262 NANTES CEDEX 02 02 40 35 68 00 02 40 35 27 21
PICARDIE 67, avenue d’Italie - Immeuble Apotika - 80094 AMIENS CEDEX 03 03 22 45 18 90 03 22 45 19 47
POITOU-CHARENTES 6, rue de l’Ancienne-Comédie - BP 452 - 86011 POITIERS CEDEX 02 05 49 50 12 12 05 49 41 61 11
PROVENCE - ALPES - CÔTE D’AZUR 2, boulevard de Gabès - BP 139 - 13267 MARSEILLE CEDEX 08 04 91 32 84 44 04 91 32 84 66
RHÔNE-ALPES 10, rue des Émeraudes - 69006 LYON 04 72 83 46 00 04 72 83 46 26
GUADELOUPE Immeuble Café Center - Rue Ferdinand-Forest - 97122 BAIE-MAHAULT 05 90 26 78 05 05 90 26 87 15
GUYANE 28, avenue Léopold-Heder - 97300 CAYENNE 05 94 31 73 60 05 94 30 76 69
MARTINIQUE Zone de Manhity - Four à Chaux Sud - 97232 LE LAMENTIN 05 96 63 51 42 05 96 70 60 76
RÉUNION Parc 2000 - 3, avenue Théodore-Drouhet - BP 380 - 97829 LE PORT CEDEX 02 62 71 11 30 02 62 71 11 31
Représentations dans les Territoires d’Outre-Mer Téléphone Télécopie
NOUVELLE-CALÉDONIE 101, Promenade Roger Laroque, Anse Vata - BP C5 - 98844 NOUMÉA CEDEX 00 687 24 35 18 00 687 24 35 15
POLYNÉSIE FRANÇAISE Rue Dumont d’Urville - BP 115 - 98713 PAPEETE CEDEX 00 689 46 84 55 00 689 46 84 49
SAINT-PIERRE-ET-MIQUELON DAF - BP 4244 - 97500 SAINT-PIERRE-ET-MIQUELON 05 08 41 19 80 05 08 41 19 85
Centre de PARIS - VANVES
27, rue Louis-Vicat
75737 PARIS CEDEX 15
Tél. : 01 47 65 20 00
Fax : 01 46 45 52 36
Centre d’ANGERS
Siège social
20, avenue du Grésillé - BP 90406
49004 ANGERS CEDEX 01
Tél. : 02 41 20 41 20
Fax : 02 41 87 23 50
Centre de VALBONNE
500, route des Lucioles
06560 VALBONNE
Tél. : 04 93 95 79 00
Fax : 04 93 65 31 96
Bureau de BRUXELLES
53, avenue des Arts
1040 BRUXELLES - Belgique
Tél. : 00 322 514 45 56
Fax : 00 322 513 91 70
LES IMPLANTATIONS DE L’ADEME
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Cet ouvrage a été réalisé à la demande de l’Agence De l’Environnement et de la Maîtrise
de l’Energie, Electricité de France et Gaz de France, par l’Association ICO, sous la coordina-
tion du Bureau d’Etudes Techniques ADRET.
ONT PARTICIPÉ À SON ÉLABORATION :
➥ Les Bureaux d’Etudes Techniques : ADRET, AFIMEC, HOLISUD, ITF, TCEP
➥ INES Education
➥ L’Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse
➥ La société PNEUMATEX
➥ Le cabinet d’études ALPHEEIS
ALPHEEIS en a assuré la rédaction finale.
COORDINATION ADEME
➥ M. Carré : DER - VALBONNE
➥ F. Coroller : SCPE - Pôle Communication VALBONNE
RÉALISATION
➥ Graphie 4 - VALLAURIS
Imprimé grâce au procédé CTP avec des encres végétalessur papier recyclé certifié Écolabel Européen
© ADEME Editions - 2008 - ISBN 978-2-86817-951-7
L'ADEME EN BREFL'Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie (ADEME) est un établissement public sous la tutelle conjointe desministères de l'Ecologie, de l’Énergie, du Développement durable et de l’Aménagement du territoire et de la Recherche. Elleparticipe à la mise en oeuvre des politiques publiques dans les domaines de l'environnement, de l'énergie et dudéveloppement durable. L'Agence met ses capacités d'expertise et de conseil à disposition des entreprises, des collectivitéslocales, des pouvoirs publics et du grand public et les aide à financer des projets dans cinq domaines (la gestion des déchets,la préservation des sols, l'efficacité énergétique et les énergies renouvelables, la qualité de l'air et la lutte contre le bruit) et àprogresser dans leurs démarches de développement durable.
www.ademe.fr
Crédit photos : ADEME - CUS Habitat - ENERPLAN - TECSOL - Claudia ZERRATE
CONNAÎTRE POUR AGIR
Production d’eau chaude sanitairepar énergie solaire
Guide de conception des installations collectives
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Centre de Valbonne Sophia Antipolis - 500, Route des Lucioles - 06560 VALBONNETéléphone : 04 93 95 79 00 - Télécopie : 04 93 65 31 96
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