Comment fonctionne un chauffe-eau par panneau solaire ?

Article publié le 10/08/2017

 

 

Le soleil est une source d’énergie gratuite, propre et inépuisable. Il peut être exploité de diverses manières pour vivre confortablement, réduire la dépense en énergie et sauver la planète. Le chauffe-eau par panneau solaire est très intéressant car il est simple à installer, rentable et performant. La question est de savoir comment il chauffe l’eau. Comment fonctionne-t-il et quels en sont les avantages ? Quels sont les choix de chauffe-eau solaire qui s’offrent aux consommateurs ? Voyons la réponse à ces questions dans les lignes qui vont suivre.

 

 

Ceux qui ont resté longtemps sous le soleil ont bien compris que le rayonnement est chaud. Cette chaleur n’est que la partie visible de l’iceberg puisque le soleil transporte de l’énergie dans leur particule appelé photon. Cette énergie se présente sous deux formes : l’énergie lumineuse ou photovoltaïque et l’énergie thermique ou calorique. Le rayonnement solaire est plein de potentiel. L’énergie photovoltaïque est transformable en électricité tandis que l’énergie thermique est exploitée pour le chauffage de l’eau. C’est cette seconde utilité qui va être parlé dans ce guide. Ici, l’énergie calorique apporté par le soleil est captée et transformée en source de chaleur. Cette chaleur est transférée à un fluide caloporteur (conducteur de chaleur) et va ensuite chauffer l’eau chaude sanitaire.

 

L’eau chaude sanitaire (ECS) à la maison à des fins hygiéniques et sanitaires. Elle est utilisée pour la douche, la baignoire, le lavabo, l’évier, le lave-vaisselle, etc. C’est un élément indispensable au ménage. Il convient même de rappeler qu’il faut en moyenne 50 litres à 40 °C par personne et par jour soit 18 250 L/an (18,25 m3). Or, il faut 32,5 kWh pour chauffer 1 m3 d’eau, cela veut dire qu’une personne consomme environ 593 kWh par an rien que pour le chauffage de l’eau. Ce chiffre double pendant l’hiver et il se situe en moyenne à 800 kWh par. Tout cela pour dire que le chauffage de l’eau est un grand énergivore. Il constitue environ 30 % de la consommation annuelle en électricité. Ainsi, l’utilisation du soleil comme source d’énergie est encourageante étant donné que c’est une matière inépuisable, inoffensive pour l’environnement et gratuite. Pour bénéficier des divers avantages du chauffe-eau solaire, il suffit d’investir dans un bon matériel. De plus, le prix d’achat d’un panneau solaire sera vite amorti grâce à la gratuité de l’énergie qu’il fournit.

 

 

Le chauffe-eau solaire est un système archaïque mais très efficace. À l’image d’un tuyau d’arrosage rempli d’eau resté exposé au soleil toute la journée, l’eau qui va sortir de ce tuyau est chaude jusqu’à l’arrivé d’eau froide qui restait à l’abri du soleil. Le principe de chauffe-eau solaire est le même, sauf que le dispositif est optimisé. Il est composé de plusieurs éléments :

 

  • Le capteur solaire

 

C’est la partie exposée au soleil et qui est souvent installé sur le toit. Il est composé d’une paroi transparente et d’absorbeurs de chaleur de couleur sombre. L’ensemble de ce dispositif piège le rayonnement solaire et il emmagasine la chaleur par effet de serre, ce qui augmente considérablement la température.

 

  • Le circuit primaire

 

C’est une conduite étanche et isolé thermiquement, remplie de liquide caloporteur (gaz ou eau + antigel). En passant dans les tubes du capteur, ce liquide se chauffe et transporte la chaleur reçue vers le ballon de stockage.

 

  • Le ballon de stockage

 

Le ballon de stockage est une cuve métallique dans laquelle est stockée de l’eau. Le circuit primaire s’enroule sous forme de serpentin à l’intérieur du ballon, ce qui chauffe l’eau à la manière d’une résistance d’une bouilloire.

 

  • L’échangeur thermique

 

C’est tout simplement le serpentin.

 

  • Le circulateur

 

C’est un système qui régule le mouvement du liquide caloporteur en fonction de la chaleur de l’ECS. Le ballon est muni d’une sonde. Rappelons que cette dernière se charge de mesurer la température de l’eau. Quand le liquide caloporteur est plus chaud que l’eau à l’intérieur du ballon, le circulateur permet au liquide de venir réchauffer cette dernière. Inversement, quand l’eau est plus chaude, le circulateur coupe l’arrivée du liquide caloporteur.

 

 

La paroi transparente en vitre produit un effet de serre dans le coffre métallique du capteur. Le fluide caloporteur s’échauffe donc très rapidement et il se dirige vers le ballon de stockage à travers les conduites calorifugées où il va chauffer l’ECS grâce à l’échangeur thermique. Quand l’eau s’échauffe, le liquide se refroidit (phénomène de transfert de chaleur). Ce dernier se redirige à nouveau vers les capteurs thermiques pour commencer un nouveau cycle de chauffage. Il est à noter que le ballon d’eau chaude est un réservoir très bien isolé. Il conserve très bien la chaleur, ainsi, l’eau chaude reste disponible même pendant la nuit ou la matinée quand il n’y a pas de soleil.

 

Le chauffe-eau par panneau solaire peut assurer la totalité de besoins en eau chaude d’un foyer pendant le printemps-été. Toutefois, il doit être couplé avec un chauffage d’appoint pour optimiser la fourniture d’eau chaude pendant l’hiver ou pendant une longue période où l’ensoleillement est très faible (pluie, neige, etc.). Ce chauffage d’appoint peut être relié directement au ballon d’eau chaude du dispositif solaire. Il peut également être connecté à un autre ballon de stockage.

 

 

Le chauffe-eau par panneau solaire génère de nombreux avantages. Posséder un tel système constitue un atout considérable pour le ménage.

 

  • Le chauffe-eau solaire permet de diviser par 4 la consommation énergétique pour le chauffage, ce qui équivaut à une économie de 75% des dépenses liées à l’eau chaude sanitaire. Ceux qui habitent dans une région ensoleillée peuvent même être autonome à 100 % pour ce qui est du chauffage de l’eau.