Chauffe-eau solaire : l'énergie gratuite du soleil pour votre quotidien

Le chauffe-eau solaire individuel (CESI) est un système ingénieux qui utilise l'énergie gratuite du soleil pour produire de l'eau chaude sanitaire.

Son fonctionnement repose sur une technologie simple mais efficace, composée de plusieurs éléments clés. Voici une explication détaillée de son principe et de son fonctionnement.

Les capteurs solaires, souvent installés sur le toit, sont conçus pour capter les rayons du soleil. Ils contiennent un fluide caloporteur (un mélange d'eau et d'antigel) qui circule dans des tubes sous vide ou dans des plaques métalliques. Ce fluide a pour rôle d'absorber la chaleur du soleil et de la transporter vers le ballon de stockage.

• Orientation et inclinaison : pour maximiser l'efficacité, les capteurs sont orientés vers le sud (dans l'hémisphère nord) et inclinés à un angle de 30° à 45° selon la latitude.
   

• Matériaux : les capteurs sont souvent en cuivre ou en aluminium, des excellents matériaux pour conduire la chaleur.

Le ballon de stockage : le réservoir d'eau chaude

Le ballon de stockage est un réservoir bien isolé qui conserve l'eau chaude jusqu'à ce qu'elle soit utilisée. Il est équipé d'un échangeur thermique (serpentin ou double paroi) à travers lequel circule le fluide caloporteur chauffé par les capteurs.

• Fonctionnement : le fluide caloporteur transfère sa chaleur à l'eau contenue dans le ballon via l'échangeur thermique. Une fois refroidi, le fluide retourne vers les capteurs pour un nouveau cycle de chauffage.
   

• Capacité : la taille du ballon dépend du nombre de personnes dans le foyer. En moyenne, comptez 50 à 80 litres par personne.

La régulation : le cerveau du système

La régulation est un dispositif électronique qui optimise le fonctionnement du chauffe-eau solaire. Elle compare la température des capteurs à celle du ballon et active la circulation du fluide caloporteur uniquement lorsque cela est nécessaire.

• Avantages : cela évite les pertes d'énergie et garantit un fonctionnement efficace, même par temps nuageux.
   

• Sécurité : la régulation protège également le système contre les surchauffes ou les gelées.

Le circuit hydraulique : la circulation de la chaleur

Le circuit hydraulique relie les capteurs au ballon de stockage. Il est composé de :

• tuyaux isolés pour minimiser les déperditions de chaleur ;

• pompe de circulation afin de permettre au fluide caloporteur de circuler entre les capteurs et le ballon ;

• vase d'expansion pour compenser les variations de pression dues aux changements de température.

Le système d'appoint : une sécurité en cas de besoin

Lorsque l'ensoleillement est insuffisant (en hiver ou par temps couvert), un système d'appoint prend le relais pour chauffer l'eau. Il peut s'agir :

• d'une résistance électrique intégrée au ballon ;

• d'un chauffe-eau traditionnel (gaz, fioul ou électricité) connecté en série.

En résumé, les capteurs solaires renferment un fluide caloporteur qui va chauffer grâce à l’énergie solaire. Le fluide va acheminer cette chaleur issue pour le chauffage de l’eau dans le ballon de stockage. Lorsque la chaleur est transmise vers l’eau, le fluide caloporteur retourne vers les capteurs pour profiter à nouveau du rayonnement solaire. Le cycle se renouvelle ainsi de suite.

Les 4 types de CESI :

• le chauffe-eau solaire monobloc : le moins cher et le plus facile à installer ;

• le chauffe-eau solaire à thermosiphon : c’est un système plus performant et plus contraignant que le précédent ;

• le chauffe-eau solaire à pompe électrique : c’est l’installation la plus pratique et la plus utilisée ;

• le chauffe-eau solaire à auto-vidange.

Lequel choisir pour son logement ?

• Monobloc : pour les petits budgets et les régions ensoleillées.

• Thermosiphon : pour les régions chaudes et une installation spécifique.

• Pompe électrique : pour une solution polyvalente et performante.

• Auto-vidange : pour les climats froids ou gelés.

Choisissez en fonction de votre climat, de votre budget et de vos besoins en eau chaude. Pour un conseil personnalisé, n'hésitez pas à consulter un professionnel.

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Les préalables nécessaires avant l’installation

1. Avant d’installer un ballon thermique, il est recommandé de réaliser une étude de faisabilité ; il faut en effet s’assurer d’avoir rassemblé toutes les conditions nécessaires à la rentabilité du projet.
    

2. Il vous faudra faire réaliser une étude de votre toiture : l’objectif est d’analyser la pente de la toiture, l’exposition et l’orientation par rapport au soleil. Dans l’idéal, votre toiture doit avoir une inclinaison d’environ 35° et être orientée vers le Sud.
    

3. Assurez-vous également que le niveau d’ensoleillement annuel de votre région soit suffisant pour garantir une production d’eau chaude minimale. L’emplacement du capteur solaire doit être exposé au soleil le plus longtemps possible.
    

4. Enfin, pensez à déposer une déclaration de travaux auprès de la mairie de votre région.

Pose des panneaux solaires thermiques

Le système comporte deux parties principales : 
 

• les capteurs solaires ou panneaux thermiques ;

• le ballon de stockage. 
   

Ces éléments peuvent être séparés ou réunis en un seul bloc.
 

Dans le cas d’un chauffe-eau solaire à éléments séparés, la pose des capteurs constitue la première étape. Lorsque vous faites appel à un professionnel, il saura déterminer le meilleur emplacement pour les capteurs. L’idéal est de les poser en hauteur au niveau du toit ou de la toiture d’une annexe. L’objectif est d’optimiser l’exposition au rayonnement solaire.

Mise en place du ballon d'eau chaude solaire

• Si vous avez choisi un chauffe-eau solaire à thermosiphon, le ballon de stockage doit être placé au-dessus des capteurs. En effet, le liquide va circuler par convection naturelle, et l’eau chauffée va remonter. Vous pouvez placer le ballon d’eau chaude dans les combles, par exemple.
   

• Si vous avez opté pour un chauffe-eau solaire à circulation forcée, il est possible de placer le ballon de stockage n’importe où, même à un niveau plus bas que les capteurs solaires. La circulation du liquide est initiée par une pompe électrique.
   

Après la mise en place des capteurs et du ballon, le professionnel va procéder au raccordement entre les deux éléments. Il va ensuite raccorder le système à l’électricité, dans le cas d’un CESI à circulation forcée.
 

Cas du chauffe-eau solaire monobloc

Le chauffe-eau solaire monobloc est constitué d’un ensemble à poser en extérieur. Les panneaux solaires thermiques et le ballon forment une seule pièce qui peut être placée au sol ou en hauteur.
 

Il s’agit du modèle le moins cher, et l’installation d’un chauffe-eau monobloc est également plus simple. En revanche, il est exposé aux intempéries, ce qui peut diminuer ses performances. En hiver, il y a risque de gel.

Comment se passe l'entretien d'un chauffe-eau solaire ?

La maintenance et l’entretien d’un chauffe-eau solaire sont des tâches faciles à réaliser. Le fonctionnement de cet équipement étant stable, il n’est en effet pas nécessaire de le contrôler aussi régulièrement qu’une pompe à chaleur ou une chaudière.
 

Il est recommandé d’inspecter votre installation tous les 2 à 3 ans. Les principaux éléments à vérifier sont :
 

• la pression du fluide caloporteur ; 
• l’isolation du circuit hydraulique ; 
• la pompe de circulation (uniquement dans le cas d’un chauffe-eau solaire à pompe électrique).

L'énergie solaire, c'est l'avenir de l'eau chaude sanitaire. Demandez votre devis personnalisé ! 

Le prix d'un chauffe-eau solaire

Le prix moyen d’un chauffe-eau solaire individuel varie entre 6 000 et 8 000 €. 
 

Dans les détails, il faut prévoir entre :
 

• 4 000 et 5 000 € pour un monobloc ;

• 5 000 et 7 000 € pour une installation à thermosiphon ;

• 5 000 et 10 000 € pour une installation à pompe électrique ;

• 5 000 et 7 000 € pour une installation à auto-vidange.
   

À cela s’ajoutent des frais supplémentaires (main-d’œuvre, transport des techniciens …).

Le prix d’achat d’un chauffe-eau solaire est relativement élevé, mais vous pouvez bénéficier d’aides financières pour réduire votre budget. Pensez également à confier les travaux à un professionnel certifié pour assurer la qualité de votre installation.

Est-ce qu'un chauffe-eau solaire est rentable ?

Le retour sur investissement du chauffe-eau solaire est effectif au bout de 8 à 10 ans. Sachant que la durée de vie de cet équipement est de 25 ans en moyenne, la rentabilité est assurée.

Vous avez droit à plusieurs aides financières pour l’installation d’un chauffe-eau solaire :
 

• MaPrimeRénov’ : jusqu’à 4 000 € d’aide. 

   

• Éco prêt à taux zéro (éco-PTZ) : 15 000 € de prêt sans taux d’intérêt pour financer votre projet. 
   

• TVA réduite : un taux de 5,5% sur l’ensemble des travaux
  Afin de prétendre à ces aides financières, vous devez faire appel à un professionnel RGE (reconnu garant de l’environnement) pour les travaux.

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