Chauffe eau solaire – Les principes clés

Chauffe-eau solaire : qu’est ce que c’est ?

Un chauffe-eau solaire (CES) est un système de production d’eau chaude sanitaire qui utilise l’énergie solaire thermique.

Son fonctionnement est assez simple.

Déjà, ces panneaux vont capter le rayonnement solaire.

Ensuite, cette énergie captée va chauffer le fluide caloporteur situé derrière le panneau.

Enfin, l’échangeur thermique va acheminer l’eau chaude renouvelable vers le ballon solaire.

Par contre, attention, un « chauffe eau solaire » est différent d’un chauffe-eau thermodynamique (qui est similaire à une pompe à chaleur).

De ce fait, le thermodynamique va capter les calories présentes dans l’air intérieur ou extérieur et se servir de cette chaleur pour chauffer l’eau du ballon. Il peut se coupler avec une installation solaire.

Chauffe-Eau solaire : Intérêt et rendement

Les avantages du chauffe-eau solaire

Nous pouvons citer plusieurs raisons d’installer un chauffe-eau solaire :

• Premièrement, réaliser des économies conséquentes sur sa facture énergétique.
  L’ADEME avance qu’un ballon d’eau chaude solaire relié à des panneaux solaires permet de couvrir 50 à 80% de ses besoins annuels en eau chaude. Par contre, le pourcentage d’autonomie va dépendre de la région dans laquelle on se situe. Mais sachez qu’il y a suffisamment de soleil partout en France pour produire son eau chaude solaire !
• Deuxièmement, limiter son impact sur l’environnement.
  Un tel système est très économe en électricité puisque seul le circulateur en consomme. Donc le chauffe-eau solaire ne rejette pas de CO2. Ainsi, selon l’appoint utilisé, c’est 45% à 70% de rejet de gaz à effet de serre qu’on évite.
• Troisièmement, faire le choix d’une technologie fiable et robuste.
  À condition de bien les utiliser et bien les entretenir, les panneaux solaires affichent une durée de vie supérieure à 25 ans. Chez Dualsun nous les garantissons 10 ans. Pour sa part, le ballon va durer 15 à 20 ans tandis que les sondes de températures, la régulation et le circulateur affichent une durée de vie moyenne de 10 ans.

A quel moment échanger un ballon d’eau chaude contre un chauffe eau solaire ?

Dès qu’on estime payer trop cher son eau chaude (et son chauffage).

Le coût d’utilisation d’un chauffe-eau électrique varie beaucoup en fonction du nombre de personnes dans la maison.

Pour exemple, une famille de 3 personnes va avoir des factures (hors abonnement) de 400 à 500€ par an liées à son ballon d’eau chaude.

Avec un chauffe-eau solaire vous réduisez très fortement cette facture annuelle.

Par contre, les maisons ont parfois déjà un système de chauffage.

Il peut s’agir d’une pompe à chaleur air/eau, d’une chaudière à granulés, d’une chaudière gaz, voire même d’une chaudière au fioul.

Sachez que certains systèmes de chauffages sont compatibles avec un panneau solaire chauffe-eau.

Ce n’est pas le cas des systèmes mentionnés ci-dessus.

Seuls les ballons d’eau chaude qui disposent d’un échangeur solaire situé en bas de ballon sont compatibles avec des panneaux.

Pour les cas cités ci-dessus, il faudra prévoir un système d’appoint intégré hydraulique ou bien un système d’appoint séparé.

Le bon dimensionnement

Il est important de bien dimensionner son installation. D’une part le nombre de capteurs solaires et d’autre part la taille du ballon.

En effet, il n’y a aucun intérêt à mettre trop de panneaux solaires thermiques sur son toit. Pourquoi ?

• Parce que cela entraîne un surcoût inutile
• Car cela peut nuire à la production solaire.
  En fait, c’est uniquement lorsque le panneau est plus chaud que le ballon que l’échange thermique commence.
  D’où l’importance de bien vider le ballon (douches, etc.) pour activer le système !
• Pour éviter la surchauffe du système

De même, il n’y a pas d’intérêt à prévoir un ballon solaire trop grand.

S’il est trop grand, l’eau chaude stockée ne va pas servir.

À ce moment-là, la consommation d’appoint va fonctionner pour maintenir la température de l’eau inusitée, entraînant ainsi des frais d’électricité inutiles.

Pour aller plus loin :

Voici un tableau récapitulatif pour vous aider à bien dimensionner votre système CESI.

ℹ️ Pour information, la consommation d’eau chaude par adulte est estimée à 50 litres par jours, à 40°C.

*A noter que l’équivalent en m² d’un panneau solaire standard est 1.6 m². Source, Ademe

Le rendement thermique

D’une façon générale, on admet que, selon l’endroit où l’on habite, une installation solaire thermique classique produit en moyenne entre 500 et 700 kWh/m²/an (Source Ademe).

Ceci correspond à l’équivalent énergétique de 50 à 70 litres de fioul par m² de panneaux solaires installés par an !

De ce fait, quotidiennement, la production moyenne est comprise entre 2,4 et 3,4 kWh/m² au nord de la France et de 3,4 à 4,4 kWh/m² au sud de la France.

Soulignons cependant que le rendement d’une l’installation solaire thermique va dépendre de l’ensoleillement de sa région, de ses besoins en eau chaude et de l’installation du système.

Combien peut-on économiser ?

Mentionnons que dans le guide “se chauffer mieux et moins cher”, on lit que “le chauffage représente 67% des consommations énergétiques d’un foyer et la production d’eau chaude sanitaire 10%”. 

Donc, les économies à réaliser grâce à l’énergie solaire sont considérables !

Sachez que 50 à 75% des besoins annuels en eau chaude d’une maison peuvent être produits par un chauffe-eau solaire, avis aux amateurs !

C’est autant d’économies sur la facture !

À titre d’exemple, un chauffe-eau solaire moyen peut couvrir les besoins d’eau chaude suivants :

• 50% à Lille
• 56% à Paris
• 66% à Bordeaux
• 75% à Marseille

Par contre, même s’il contribue à diminuer fortement la consommation d’électricité, le CESI ne peut pas subvenir à 100% des besoins.

Dans ce cas là, il faut prévoir un système d’appoint intégré au sein du ballon.

C’est souvent une résistance électrique qui va prendre le relais des panneaux solaires.

Pensez à activer l’option heure pleine/heure creuse auprès de votre fournisseur d’énergie !

Notons que pour atteindre les 90% d’autonomie, certains choisissent de coupler leur système à un ballon thermodynamique.

Quel prix pour un chauffe-eau solaire en 2024 ?

Pour faire simple, disons qu’il peut varier du simple au double selon la configuration choisie.

De plus, selon qu’on habite au nord ou au sud, il n’y aura pas les mêmes besoins en nombre de panneaux.

Prenons le cas d’une famille de 4 personnes, d’un ballon de 200 à 300 litres et 3 à 5 m2 de capteurs thermiques.

Selon une étude de l‘ADEME, l’installation d’un chauffe-eau solaire avec la pose des panneaux thermiques peut se situer entre 3 800 € HT et 5 500 € HT.

Le prix moyen observé pour un chauffe-eau solaire se situe donc autour de 4.650€.

À cela s’ajoutent des aides de l’État !

Les aides de l’Etat pour le chauffe eau solaire

• Le CITE/Ma Prime Rénov’
  Déduction fiscale de 30 % sur l’équipement thermique.
  Le CITE 2019 intègre les coûts de main-d’œuvre pour la pose d’un équipement solaire thermique et hybride.
• TVA réduite à 5,5 %
  Sur le matériel et la main-d’œuvre thermique.
  Il faudra faire appel à un professionnel RGE.
• L’éco-PTZ
  Cumulable avec l’Éco-prêt à taux zéro.
• L’Agence nationale pour l’amélioration de l’habitat (ANAH) propose également des aides pour l’installation d’un chauffe-eau solaire ainsi que l’Agence départementale d’information sur le logement (Adil).

Les différents types de chauffe-eau solaire

Avec des panneaux solaires thermiques ou hybrides ?

Examinons de plus près les deux types de panneaux solaires qui peuvent assurer la production d’eau chaude.

 Les panneaux solaires thermiques ou hybrides: Ils produisent de l’eau chaude. Ils peuvent se déployer selon 2 systèmes :

• Le système CESI (Chauffe Eau Solaire Individuel) quand les panneaux sont reliés à un seul circuit d’eau chaude.
  Celui des douches et lavabos.
• Le système SCC (Système Solaire Combiné).
  En France, le chauffage solaire est également envisageable avec des panneaux reliés aux radiateurs.

Soulignons que les panneaux solaires hybrides vont plus loin.

En effet, ils produisent à la fois de l’eau chaude et à la fois de l’électricité.

Comme dans le premier cas, l’eau chaude va servir aux douches ou au chauffage piscine dans une configuration CESI ou SCC.

En plus de cela, de l’électricité solaire est produite et sert aux besoins en électricité de la maison.

Par exemple, c’est la spécificité des panneaux Dualsun.

Chauffe-eau solaires directs et indirects

Sur les chauffe-eau solaires directs, la circulation d’eau se fait directement.
Concrètement, l’eau sanitaire circule directement à travers les panneaux solaires, mais aussi dans les tuyaux de la maison.

On préconise ces systèmes CESI dans les pays où il ne gèle pas uniquement, là où il n’y a pas besoin de chauffage.

Sur les chauffe-eau solaires indirects, la circulation d’eau chaude se fait de façon indirecte ou bien à l’aide d’un échangeur thermique.

Ces systèmes sont recommandés dans les pays dans lesquels il gèle en hiver.

Pour aller plus loin :

Installation passive ou active

Pour ce qui concerne le transport de l’eau chaude solaire depuis les panneaux vers le lieu du ballon, il va falloir faire circuler le fluide caloporteur.

Il existe 2 façons de faire :

• La circulation par thermosiphon, c’est une installation dite “passive”, car aucune énergie d’appoint n’est nécessaire pour faire tourner le système. Dans cette configuration, le ballon de stockage d’eau chaude se place plus haut que les panneaux solaires. De ce fait, l’eau chauffée va naturellement monter dans le circuit jusqu’au ballon. Quant à l’eau froide, elle va rester dans la partie basse du ballon et descendre vers les panneaux.
• La circulation forcée, c’est une installation dite “active”, car la circulation est forcée à l’aide d’une pompe. Ici, la circulation se fait grâce à une pompe qui va pousser le fluide caloporteur vers le ballon. On parle aussi de circulateur. Le circulateur se situe sur la partie eau froide pour refouler le liquide. Notons qu’il il faudra ici utiliser de l’électricité pour faire tourner le circulateur ce qui entraîne un léger surcoût.

Comment fonctionne un chauffe-eau solaire ?

Les composants d’un CES (Chauffe Eau Solaire)

• Panneaux solaires thermiques ou hybrides. C’est eux qui captent l’énergie du soleil et qui chauffent le liquide caloporteur.
• Tuyaux. C’est le circuit de transport du liquide caloporteur.
• Pompe (ou circulateur). Permet la circulation du liquide caloporteur depuis les panneaux solaires jusqu’au ballon et inversement.
• Ballon de stockage. C’est un ballon solaire plus ou moins grand selon les besoins.
• Échangeur thermique. C’est lui qui va permettre de transférer la chaleur du fluide caloporteur à l’eau chaude sanitaire. Nous le détaillons plus bas.
• Vase d’expansion. Il assure la sécurité de l’installation, car il évite les pressions trop élevées causées par la température de l’eau en absorbant les variations de volume d’eau.
• Régulateur. Il détermine dans quelle mesure le chauffage d’appoint doit s’enclencher pour prendre le relais des panneaux solaires.

Le fonctionnement d’un chauffe-eau solaire

Un chauffe-eau solaire est très simple à faire fonctionner.

La vidéo ci-dessous vous explique très bien son fonctionnement :

L’échangeur thermique

Notons que l’échangeur est invisible, car parfaitement intégré au ballon solaire.

L’échangeur thermique est crucial dans un CES puisque, sans les mélanger, il va permettre de transférer la chaleur entre deux fluides à travers une paroi : le fluide caloporteur d’un côté et l’eau chaude sanitaire de l’autre côté.

Pour favoriser l’échange et limiter les pertes thermiques, l’échangeur thermique doit utiliser les matériaux les plus conducteurs possible.

Pour aller plus loin :

En pratique, c’est la différence de température entre les deux fluides qui va permettre le transfert de chaleur.

Ainsi, dans le ballon, l’échangeur se situer au milieu du ballon.

Le premier fluide va entrer chaud par le haut de l’échangeur et ressortir délesté de ses calories par le bas de l’échangeur.

Le système d’appoint

Parce qu’à lui seul, le chauffe-eau solaire ne permet pas de couvrir 100% des besoins en eau chaude, il faut absolument prévoir un dispositif d’appoint.

À ce moment-là, il faudra utiliser une énergie électrique ou une chaudière pour chauffer l’eau.

Cet appoint est un complément à l’énergie solaire qui est par nature intermittente.

• Appoint électrique intégré
  C’est le système le plus répandu.
  Ici, une résistance électrique est intégrée dans le ballon solaire.
  Elle se met à fonctionner grâce au régulateur quand cela est nécessaire.

• Appoint intégré hydraulique (gaz, bois ou fioul)
  Ce système est intéressant si vous utilisez déjà une chaudière pour vous chauffer.
  À ce moment-là, vous pourrez éventuellement utiliser la chaudière pour servir d’appoint au ballon solaire.
  Il faudra vérifier la compatibilité.
• L’appoint séparé
  C’est une situation que l’on rencontre lorsqu’il existe déjà un cumulus, mais qu’on souhaite le compléter par une installation solaire.
  À ce moment-là, il faut garder le ballon d’origine et acheter un ballon solaire sans appoint intégré.

Pour aller plus loin :

Le monitoring et l’entretien du CES

Sachez qu’il existe des systèmes de monitoring thermique qui vérifient la production d’eau chaude solaire.

C’est par exemple le cas de la T-Box développée par Dualsun.

Ce boîtier permet d’enregistrer, surveiller et optimiser l’ECS solaire.

Autrement, le chauffe-eau solaire est considéré comme un système robuste et fiable.

En effet, une simple vérification tous les 3 ans parait suffisante.

Faites appel à un professionnel pour ce type d’intervention.

Il vérifiera :

• La pression du fluide caloporteur
• L’isolation du circuit hydraulique
• La pompe de circulation si elle est présente.
• Au passage, il pourra nettoyer les panneaux solaires s’ils sont particulièrement sales.

Comment installer un chauffe-eau solaire ?

Peu d’étapes et de démarches sont nécessaires. Il faut :

• Obtenir la déclaration préalable de travaux auprès de votre commune.
• Vérifier l’orientation et l’inclinaison de son toit.
  Pour que le rendement soit optimal, poser les panneaux côté sud, avec une inclinaison de 40 à 50° par rapport à l’horizontale.
• Bien dimensionner le nombre de panneaux dont vous avez besoin ainsi que la taille du ballon associé.

Faire appel à un installateur RGE

Il est important de faire appel à un installateur RGE, non seulement pour s’assurer de la bonne installation du système, mais aussi pour pouvoir bénéficier des aides de l’État.

En effet, un bon installateur saura réaliser le chantier rapidement et sans encombre.

Par ailleurs, il pourra vous proposer un contrat de maintenance solaire sur la durée de vie du système.

Avec un bon installateur solaire vous évitez toutes les arnaques.

Chez DualSun, nous avons développé un réseau d’installateurs au profil d’artisans.

Ils sont rigoureusement sélectionnés et c’est eux que nous recommandons pour nos installations.

Notre application MyDualsun vous permet une mise en relation avec l’un deux à l’issue de votre projet solaire, renseignez-vous !

Notons ici que pour une installation solaire hybride avec production d’électricité en plus, davantage d’étapes sont nécessaires.

Pour aller plus loin :

Fabriquer son Panneau solaire thermique

À l’ère du Do It Yourself, le solaire est aussi concerné !

De nombreux tutos sur YouTube proposent la fabrication d’un panneau solaire maison.

De qualités différentes et sans garanties de résultats, vous pouvez fabriquer un chauffe-eau solaire avec du matériel de récupération !

Yann de Dualsun

Rédacteur expert

Lire ses guides

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