Comment fonctionne un chauffe-eau solaire ?

Le chauffe-eau solaire pour allier écologie et économie

En France, de plus en plus de foyers font le choix d’une installation dédiée à la production d’eau chaude sanitaire (ECS) : le chauffe-eau. Représentant près de 22% des dépenses énergétiques d’un logement, il peut être un excellent moyen de réaliser des économies d’énergie, tout en améliorant les performances de votre habitation. Faire le choix du solaire, c’est s’offrir un appareil robuste et écologique, qui utilise une source d’énergie inépuisable : les rayons du soleil. Selon votre région, c’est près de 80% de vos dépenses en eau chaude qui peuvent être couvertes par le système. Le chauffe-eau solaire individuel (CESI) s’apparente alors à une solution efficace et rentable sur le long terme. C’est également un excellent moyen de commencer sa transition énergétique en permettant une diminution des rejets de gaz à effet de serre de 45% à 70% selon Agence de la Transition Écologique (ADEME). Mais concrètement, comment ça marche ?

Sommaire :

Le chauffe-eau solaire : comment ça marche ?

Un chauffe-eau solaire est composé de trois parties :

  • Des capteurs solaires thermiques : ils permettent de recueillir les rayons du soleil pour ensuite les transformer en énergie thermique. Il en existe des différents selon l’usage et le besoin
  • Le ballon solaire : il est spécialement conçu pour les installations solaires et va permettre de stocker l’eau qui est chauffée. Il en existe de toutes tailles selon vos besoins en eau chaude sanitaire
  • Le circuit de fluide caloporteur : une fois le rayonnement solaire absorbé par les capteurs, le fluide caloporteur va pouvoir se réchauffer et transmettre cette chaleur à l’eau de la cuve via un échangeur de chaleur

En fonction de votre structure et de vos besoins, vous pourrez adapter votre installation. Cela vous permettra de profiter d’un chauffe-eau solaire pas cher et performant. Pour cette raison, il est toujours préférable de faire appel à un professionnel spécialisé dans la pose de panneaux solaires thermiques.

panneau toit chauffe-eau solaire

Quel capteur solaire utiliser en fonction de mes besoins ?

Les capteurs solaires sont des éléments directement en contact avec le milieu extérieur. Ainsi, ils doivent impérativement se montrer robustes et efficaces en toutes circonstances (vent, pluie, grêle, chaleur et grand froid). En fonction de certains critères météorologiques, vous aurez le choix entre trois modèles :

  • Les capteurs non vitrés : ils sont souples et peu coûteux, mais ne peuvent produire qu’une eau chaude à 30°C. Ils sont à privilégier dans les régions les plus chaudes et les plus ensoleillées. Ils peuvent notamment être utilisés comme chauffe-eau de piscine
  • Les capteurs plans vitrés : ils sont les plus utilisés lorsque la consommation en eau chaude devient courante. Ces capteurs peuvent produire une ECS allant de 50°C à 80°C
  • Les capteurs sous vide : très efficaces, ce sont également les plus chers du marché. Ils peuvent produire une ECS à des températures allant de 60°C à 85°C (jusqu’à 120°C pour les capteurs les plus performants) mais sont très fragiles. Leur structure fait que les pertes de chaleur sont grandement diminuées, mais attention, s’ils perdent de leur étanchéité, leur rendement chutera instantanément

Quel volume de cuve choisir ?

Un autre élément essentiel d’une installation solaire est le ballon d’eau chaude. Il doit être réservé à l’usage des capteurs solaires et se décline en plusieurs formes :

  • La cuve verticale : c’est la plus commune et la plus efficace
  • La cuve horizontale : elle est bien moins performante, mais permet de répondre aux contraintes d’installation des chauffe-eaux à thermosiphon

Toutefois, il ne s’agit pas là du paramètre le plus important. En effet, ce qui va être déterminant dans le choix de votre cumulus est votre consommation d’eau chaude. Elle peut être difficile à déterminer, mais correspond en moyenne aux valeurs rapportées ci-dessous :

Taille du foyerConsommation en eau chaude sanitaire
Un adulte50 – 90 litres/jour
Un adulte et un enfant75 – 105 litres/jour
Deux adultes100 – 160 litres/jour
Deux adultes et un enfant150 – 190 litres/jour
Deux adultes et deux enfantsenviron 200 litres/jour
Deux adultes et trois enfantsenviron 250 litres/jour

Ainsi, pour une famille de quatre personnes, il sera conseillé de choisir un cumulus de 200L au minimum. Selon l’utilisation, il vous sera même recommandé d’investir dans un ballon de 300L.

Quelle installation chauffe-eau solaire choisir ?

Il existe sur le marché différentes structures de chauffe-eau solaire et à tous les prix. Composé d’une seule partie ou de plusieurs, votre choix doit se faire en premier lieu sur vos besoins, mais également sur les contraintes liées à votre bâtiment. Cela vous permettra de mettre en place une installation rentable et durable.

installation panneau chauffe-eau solaire

Le chauffe-eau solaire individuel monobloc

Ce CESI se compose d’une seule et unique partie. Le cumulus va se trouver directement au-dessus des capteurs solaires qui feront remonter le fluide caloporteur par convection naturelle. L’avantage de ce système est qu’il est moins encombrant et moins coûteux que d’autres appareils. De plus, son installation est simple et rapide grâce au kit de chauffe-eau solaire. Cependant, il ne peut pas être utilisé comme chauffe-eau principal et intervient donc en dispositif d’appoint. Son prix va varier entre 200€ et 3 000€ pour les appareils les plus coûteux. Son installation et son entretien restent très simples. Il est davantage recommandé pour des régions fortement ensoleillées.

Le chauffe-eau solaire individuel à éléments séparés

Cette fois-ci, le ballon et les capteurs sont séparés et bien distincts. Cela permet d’installer sa cuve dans une pièce mieux isolée et donc de limiter les variations de températures imposées par le milieu extérieur. Deux technologies existent :

  • Le CESI à circulation forcée : c’est par le biais d’une pompe électrique que le fluide caloporteur va être transporté à travers les tuyaux. Il demande alors l’intervention d’une autre énergie (électrique) pour son fonctionnement. De ce fait, il s’agit du dispositif le plus cher, avec des tarifs oscillant entre 4 000€ et 7 000€
  • Le CESI à thermosiphon : le transport du fluide caloporteur se fait grâce au phénomène de convection. Sans pompe électrique, ce modèle est bien moins coûteux que son homologue et varie entre 800€ et 2 000€

Si la structure de ces appareils fait que le ballon et les panneaux solaires peuvent être séparés, il est tout de même important qu’ils soient suffisamment proche pour éviter les pertes thermiques.

Le chauffe-eau solaire individuel optimisé

Ce système allie deux technologies : le capteur solaire et la chaudière à condensation. Le principe est alors de pré-chauffer l’eau du ballon à l’aide du rayonnement solaire, puis de fournir une eau chaude à température voulue grâce à la chaudière. Cela permet de subvenir aux besoins d’eau chaude sanitaire d’un foyer, et ce, toute l’année. Il ne convient cependant pas à tous les logements puisqu’il ne peut qu’être optimal dans les maisons de moins de 120 m² ou ne possédant qu’une seule salle de bain.

Il existe de nombreux appareils de chauffe-eaux solaires sur le marché. Ils permettent de s’adapter à tous les besoins, mais également aux différentes formes de contraintes liées à un bâtiment. C’est une installation robuste, efficace et écologique qui peut s’apparenter à une réelle solution d’économie d’énergie. De plus, elle est éligible aux aides financières gouvernementales comme l’éco prêt à taux zéro, Ma Prime Rénov, les primes coup de pouce économie d’énergie ou encore les aides de l’Agence Nationale de l’Habitat (Anah). De quoi abolir les idées reçues, prétextant que le solaire n’est pas accessible à tous.

Vous avez d’autres questions ? On vous répond !

Un chauffe-eau solaire se compose de trois éléments :
  • Un panneau solaire thermique qui va capter les rayons du soleil pour chauffer le liquide caloporteur
  • Un ballon de stockage d’eau sanitaire
  • Un circuit caloporteur qui va transmettre la chaleur du liquide à l’eau stockée
Le tout formant un système de chauffage solaire efficace, robuste et durable.
Il existe différents types de chauffe-eaux solaires. Ils peuvent être constitués d’une pièce ou de plusieurs séparées afin de répondre au mieux à toutes les contraintes d’un logement. Ce qui déterminera votre choix sera essentiellement votre consommation d’eau chaude sanitaire. N’hésitez pas à faire appel à un installateur professionnel qui saura vous guider dans votre choix.
Pour installer et assurer la rentabilité du dispositif, trois critères sont à étudier :
  • La dimension des capteurs : une surdimension peut engendrer une surchauffe ou une perte thermique
  • L’orientation et l’inclinaison des capteurs : elle détermine la quantité de rayons absorbée par les capteurs solaires thermiques 
  • La taille du ballon : quelle que soit l’énergie que vous utilisez, il est important de ne pas faire l’acquisition d’une trop grande cuve. Cela s’apparenterait à consommer inutilement
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De réduction de gaz à effet de serre

Utiliser un chauffe-eau solaire pour la production d’eau chaude sanitaire, c’est réduire ses émissions de gaz à effet de serre de 70%.

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