Tout savoir sur le chauffe-eau solaire individuel

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Un chauffe-eau solaire va permettre de produire tout ou partie de votre eau chaude sanitaire en utilisant l’énergie solaire. Egalement appelée CESI pour Chauffe-Eau Individuel Solaire, c’est une solution économique sur le long terme, le chauffe-eau solaire ayant l’avantage d’utiliser une énergie gratuite et renouvelable. Un système doublement intéressant, tant au niveau de votre facture énergétique que de l’environnement ! Alors, comment un chauffe-eau solaire fonctionne-t’il ? Que faut-il savoir lorsque l’on envisage une telle installation en rénovation ? Quels sont les modèles existants et combien faut-il prévoir ? On fait le point !

Le chauffe-eau solaire individuel

Comment fonctionne un chauffe-eau solaire ?

Pour utiliser l’énergie solaire, il faut en premier lieu la capter. Pour cela on utilise un capteur de chaleur solaire, un panneau solaire thermique généralement positionné sur le toit.

Les capteurs solaires les plus répandus se composent d’une plaque sur laquelle sont fixés de tubes métalliques noirs remplis d’eau, et d’un coffre rigide et isolé, qui entoure le tout. La partie supérieure vitrée, ce qui permet de retenir la chaleur de la même manière qu’une serre.

Il existe également des capteurs solaires composés de tubes de verre renfermant un collecteur de chaleur métallique dans lequel le vide a été fait. Ce type de panneaux solaires thermiques permettent de produire de l’eau à plus haute température que les capteurs solaires classiques.

Une fois captée, la chaleur doit être acheminée par le circuit primaire. Ce circuit étanche et calorifugé contient de l’eau glycolée, un mélange d’eau et d’antigel. C’est ce liquide caloporteur qui va se chauffer en passant dans les tubes du capteur solaire.
Après le transport de la chaleur vient la restitution de celle-ci. Elle s’effectue à l’aide d’un échangeur thermique qui transmet les calories solaires à l’eau sanitaire contenue dans un ballon solaire, une cuve en métal isolée qui va stocker l’eau chaude, comme un ballon classique. Le liquide caloporteur repart alors vers le capteur solaire pour reproduire le même chemin, en boucle. Il sera chauffé tant que le niveau d’ensoleillement est suffisant pour produire une bonne température d’eau sanitaire. 

Lorsque vous utilisez de l’eau chaude, la même quantité d’eau froide est réinjectée dans le ballon, pour être à son tour chauffée par le liquide caloporteur. 

Fonctionnement d'un CESI.

Pour que le liquide caloporteur circule, deux solutions existent : 

  • Une installation en circulation naturelle. Le liquide circule par le phénomène physique d’échange thermique car il est plus chaud que l’eau présente dans le ballon : on parle de thermo circulation. Un procédé possible lorsque le ballon solaire est placé plus haut que les capteurs, donc sur le toit.

  • Une installation en circulation renforcée. Ici, une petite pompe électrique appelée circulateur actionne le dispositif. Elle se met en marche dès que le liquide caloporteur est plus chaud que l’eau présente dans le ballon. Le système se régule en fonction de la température de l’eau et des capteurs.

Le chauffe-eau solaire est toujours accompagné d’un système d’appoint (au gaz, à l’électricité…) qui prend le relai lors des périodes de non ensoleillement.

Ce système d’appoint peut-être votre ballon d’eau chaude existant ou bien être directement intégré au ballon solaire.

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CESI ou SSC ?

Vos panneaux solaires thermiques peuvent également être couplés à votre système de chauffage si celui-ci est hydraulique (pompe à chaleur air-eau, chaudière bois, chaudière gaz…). Lorsque le système permet de produire à la fois l’eau chaude sanitaire et le chauffage, on parle de SSC, pour Système Solaire Combiné. Si votre chaudière est en bout de course, il est intéressant d’envisager une telle installation couplée à une nouvelle chaudière bois pour atteindre l’excellence écologique et faire des économies substantielles !

Fonctionnement d'un système combiné solaire.Fonctionnement d'un système combiné solaire.

Un chauffage solaire peut en effet couvrir jusqu’à 60% des besoins de chauffage d’un logement, en fonction de sa zone géographique d’implantation. Par exemple, un SSC installé en montagne permet de réaliser 70% d’économies d'énergie. Installé dans le Nord de la France, le SSC permettra de faire de plus grandes économies sur la facture que dans le sud, car le besoin en chauffage est plus important.

Les différents modèles de chauffe-eau solaire

Il existe deux modèles de chauffe-eau solaire : celui dit à éléments séparés, et celui en monobloc.

Les chauffe-eau solaires à éléments séparés sont les plus fréquemment installés, du fait de leurs bonnes performances et de leur adaptation à toutes les configurations de maison. Les capteurs sont sur le toit, intégrés à la toiture, ou posés sur châssis dans le jardin, le ballon est à l’intérieur de la maison. Ces modèles utilisent le mode de circulation renforcée.

Le chauffe-eau solaire monobloc, lui, a tous les éléments regroupés : capteurs et ballon sont placés à l’extérieur sur un même châssis. Un système plus simple à mettre en place, moins coûteux, également moins efficace. Il s’agit davantage d’un chauffe-eau d’appoint car le ballon refroidit plus rapidement, et n’est pas équipé d’un système de régulation pour limiter la température de chauffage. De plus, ce modèle est souvent perçu comme inesthétique et ne reçoit pas toujours l’aval de la mairie pour son installation.

Quelles sont les points d’attention lorsque l’on installe un chauffe-eau solaire ?

Pour que votre chauffe-eau solaire fonctionne de façon optimale, deux paramètres sont très importants :  le bon dimensionnement de l’installation et l’orientation des panneaux solaires.
 

Bien dimensionner le système

En premier lieu, l’ensoleillement de votre département et l’exposition de votre maison ainsi que les possibilités d’installation des panneaux solaires va jouer sur la surface de ceux-ci. Sachez que partout en France, on peut profiter d’une production d’eau chaude solaire. Mais du Nord au Sud, la superficie des capteurs sera plus ou moins grande. On peut penser qu’installer une grande surface de capteurs permettra de faire davantage d’économie. Et bien c'est faux ! Cela risquerait de produire l’effet inverse, car une trop grande surface de capteurs entraîne un coût d'achat plus haut, et un risque de surchauffe de vos équipements. En cas de doute, il vaut mieux voir plus petit pour la surface de panneaux solaires.

Le dimensionnement du système dépendra également de votre usage de l’eau sanitaire, et donc du nombre d’occupants de votre logement et de vos habitudes de vie, bains ou douches par exemple. Là aussi, le ballon de stockage de l’eau doit être suffisamment grand pour pourvoir aux besoins du foyer, mais pas surdimensionné au risque d’avoir du mal à chauffer correctement.

Ce sont toutes ces caractéristiques que prendra en compte le professionnel en charge de votre projet pour dimensionner votre CESI, dans l’optique d’atteindre le ratio optimal en termes d’économies d’énergie.

A titre d’exemple :

  • Une famille de 2 adultes et 2 enfants vivant en région parisienne devra avoir une surface de capteurs de 4 à 7 m². Le ballon solaire devra contenir en moyenne 250 litres.

  • Cette même famille vivant dans le sud de la France, à Marseille, aura une surface de capteurs de 2,5 à 4,5m². La capacité en litres du ballon solaire, elle, ne change pas.

Quant au ballon d’appoint (celui qui prendra le relai lorsque l’ensoleillement n’est pas au rendez-vous), il doit avoir le même volume que si vous n’étiez pas équipé d’un CESI.


Bien orienter les capteurs

Là encore c'est au professionnel de vous indiquer le meilleur endroit en fonction de votre habitation. Les capteurs sont généralement installés sur la toiture, mais ce n'est pas une obligation. Ils peuvent être mis sur châssis et posés au sol, ils peuvent également être installés comme un garde-corps d'une terrasse, comme brise-soleil, ou encore sur une façade. 

Dans tous les cas, leur installation doit répondre à des règles strictes : 

  • Une orientation plein sud. Si cette orientation est optimale, les orientations Est, Sud-Est, Sud-Ouest ou Ouest sont également envisageables. Par contre, les orientations Nord, Nord-Ouest et Nord Est sont totalement proscrites.

  • Une inclinaison des capteurs de 45° à 65° par rapport à l’horizontale.


Enfin, les panneaux doivent rester accessibles pour faciliter leur futur entretien.

Installation d’un chauffe-eau solaire : est-ce toujours pertinent ?

Peu importe votre zone géographique, c’est surtout l’orientation de votre maison et les possibilités d’installation des panneaux solaires qui pèseront dans la balance.

Gardez bien à l’esprit qu’il faut quoi qu'il arrive conserver une source d’énergie annexe pour prendre le relais lorsque l’ensoleillement n’est pas au rendez-vous, ce qui suppose parfois un espace suffisant pour deux ballons (ou pour un ballon et une chaudière en cas de SSC).

Si votre ballon actuel a moins de 10 ans, vous pouvez le garder comme ballon d’appoint. Si en revanche votre système est plus ancien ou qu’il présente des signes de faiblesse, il faudra alors opter pour un ballon solaire avec appoint intégré : là encore, faites-vous conseiller par un installateur spécialisé !

Côté entretien, sachez qu’il est recommandé de vérifier la pression du circuit primaire régulièrement. Vous pouvez également demander à un professionnel de vérifier le liquide caloporteur votre chauffe-eau solaire juste avant l’hiver.

Les démarches administratives pour l’installation d’un chauffe-eau solaire

La déclaration de travaux en mairie est obligatoire, car l’installation d’un chauffe-eau solaire va modifier l’aspect de votre toiture ou de votre façade. Une exception cependant :  si vous faites installer vos panneaux solaires sur un châssis de moins de 1,80 m de haut et que votre logement n’est pas situé dans le périmètre d’un site classé, aucune demande particulière n’est nécessaire.

Enfin, en maison neuve, le projet de chauffe-eau solaire doit être inscrit au permis de construire.

Quel est le prix d’un chauffe-eau solaire ?

Tout dépendra de la dimension des capteurs solaires et de la capacité en litres du ballon. Le prix de la pose également sera plus ou moins importante s’il s’agit d’un chauffe-eau solaire monobloc, ou un chauffe-eau solaire à éléments séparés. Comptez en moyenne un prix de 5500 euros HT pour une famille de 4 personnes qui s’équiperait d’un chauffe-eau solaire à éléments séparés, avec une pose sur tuile des capteurs, et un ballon de 250 litres. Pour une pose intégrée à la toiture, il faut ajouter 1000 euros HT au prix d’installation.

PTZ, TVA réduite, MaPrimRenov’ : le chauffe-eau solaire bénéficie bien évidemment de l’arsenal d’aides financières mis en place par le gouvernement pour inciter à la rénovation énergétique.

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Quelles sont les économies réalisées avec l'installation d’un chauffe-eau solaire ?

Le chauffe-eau solaire se substitue quasi-totalement à votre système de production d’eau chaude sanitaire classique durant l'été. Lors des périodes moins ensoleillées, il permet de couvrir en moyenne entre 50 et 80% de vos besoins annuels en eau chaude. En fonction de l’énergie qu'il remplace, le chauffe-eau solaire permet ainsi à une famille de 4 personnes d’économiser entre 250 et 500 euros par an.

Un choix économique et un choix écologique, puisque le chauffe-eau solaire ne rejette pas de CO2 ni de polluant lorsqu'il est en fonctionnement, et consomme beaucoup moins d’énergie qu'un ballon électrique ou qu’un chauffe-eau au gaz.

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