Le solaire thermique : coûts et fonctionnement

Sommaire

Des capteurs thermiques, pour quoi faire ? - Comment ça marche ? - Les éléments du solaire thermique et les technologies : les capteurs, le ballon, l'échangeur thermique, le circuit hydraulique, le liquide caloporteur - Les systèmes de chauffe-eau solaire - L'entretien - Installation existante - Quel dimensionnement ?- Combien ça coûte - Quel matériel ? - Trouver un installateur qualifié - Les aides financières : le crédit d’impôt, la TVA, les garanties commerciales - Les chiffres clés d’une installation -  Les facteurs de qualité et d’efficacité   

Des capteurs thermiques, pour quoi faire ?

Comment ça marche ?

Imaginez un tube d’arrosage en plein soleil. L’eau contenue dans le tube est réchauffée par le soleil. Si, en plus, la couleur du tuyau est sombre et qu’il est placé sous une vitre, l’eau est alors brûlante. Le solaire thermique fonctionne sur ce principe. Sauf que l’on remplace le tube d’arrosage par des capteurs thermiques. A ne pas confondre avec les capteurs photovoltaïques qui servent eux à produire de l'électricité. (Voir notre dossier) 

Les éléments du solaire thermique / les technologies

L'installation de capteurs solaires thermiques varie sensiblement selon que le système servira uniquement à la production d'eau chaude ou à la production combinée d'eau chaude et de chauffage. Voici les principaux éléments que l'on retrouve dans tous les cas.

1 - Les capteurs
Il existe diverses technologies de capteurs. A ce jour les deux technologies les plus employées sont les capteurs plans et les capteurs à tube sous vide.

Les capteurs plans
Les capteurs plans sont composés d’une plaque et de tubes métalliques en cuivre qui constituent l’absorbeur. L’absorbeur reçoit le rayonnement solaire et s’échauffe. Scellé dans un coffre rigide, sa partie supérieure vitrée laisse pénétrer la chaleur et la retient comme dans une serre. À l’intérieur des tubes métalliques, un liquide caloporteur [de l'eau ou un mélange de monopropylène glycol (antigel) et d'inhibiteurs de corrosion] s’échauffe et se dirige vers un ballon de stockage. De là, l'eau est redistribuée dans les circuits d'eau sanitaire et/ou de chauffage. (Voir notre article)
A ce jour, les capteurs plans représentent la plus grande part du marché, en particulier pour les installations servant uniquement à l'eau chaude sanitaire.
Avantages / inconvénients :
- Facile à mettre en œuvre, permet une meilleure intégration en toiture
- Moins cher que les capteurs sous vide
- Température de chauffe : 50 à 80 °
- Rendement meilleur l'été
Les capteurs à tubes sous vide
Un capteur solaire sous vide est constitué d'une série de tubes de verre dans lesquels passe un tube collecteur de chaleur. La paroi des tubes est double, comme celle d'une bouteille thermos, et on y fait le vide. A l'intérieur, le tube est recouvert d'une substance qui absorbe les rayons du soleil (nitrure d'aluminium). L'effet thermos obtenu permet d'obtenir un meilleur rendement l'hiver car la chaleur est piégée à l'intérieur du tube. (Voir notre article)
Avantages / inconvénients
- Température de chauffe au delà de 100 °C-120° C
- Meilleur rendement l'hiver : les panneaux réagissent mieux à un ensoleillement diffus
- Moins sensible à une exposition imparfaite : les réflecteurs captent la lumière sous des incidences non optimales 
- Plus cher à l'achat que les capteurs plans
- technologie aussi employée pour le froid solaire (en laboratoire)

2 - Le ballon de stockage
Il sert à stocker l’eau chauffée par les capteurs. En règle générale, le système est composé d'un premier ballon dédié à l'eau chaude solaire. Un deuxième ballon d'appoint, soit existant, soit neuf, est raccordé au système pour fournir le complément d'eau chaude par un système de chauffage (traditionnel ou par les énergies renouvelables).

3 - L’échangeur thermique. Le liquide caloporteur après avoir été réchauffé dans les capteurs thermiques passe dans un échangeur en forme de serpentin placé dans le ballon d’eau chaude ou dans un échangeur à plaque placé à l’extérieur du ballon (généralement pour les grosses installations) où il cède ses calories solaires à l’eau sanitaire.

4- Le circuit hydraulique
C’est dans le circuit d’eau primaire que circule le liquide caloporteur. Celui-ci doit être étanchéifié et calorifugé, c'est-à-dire bien isolé pour réduire les déperditions de chaleur.

5 - Le fluide caloporteur :
Les panneaux peuvent employer de l'eau ou du glycol comme liquide caloporteur. Le glycol est utilisé pour ses propriétés antigel. Dans certains panneaux, l'air sert de fluide caloporteur.

Systèmes de chauffe-eau solaire :

Le chauffe-eau solaire monobloc. Les capteurs et le ballon sont groupés sur un même châssis rigide et sont placés à l’extérieur. Ce système à l’avantage d’être simple et peu coûteux. Il s’installe généralement sur une terrasse ou dans un jardin mais plus difficilement en toiture fortement inclinée. Son principal inconvénient : les pertes thermiques sont importantes même si le ballon est bien isolé. En outre, son intégration architecturale est plus difficile. Ce système est souvent recommandé pour un usage uniquement en été. Idéal dans les DOM-TOM. 

Le chauffe-eau solaire à éléments séparés. Dans ce cas, le ballon est à l’abri dans une pièce de la maison ou dans un bâtiment annexe. Ce système est plus coûteux que le précédent mais il permet d’éviter les pertes thermiques et peut être efficace quasiment toute l’année.

Les modèles les plus couramment employés sont à circulation forcée, c'est-à-dire qu’une pompe électrique (un circulateur) met en mouvement le liquide caloporteur lorsqu’il est plus chaud que l’eau sanitaire du ballon. Un régulateur électronique met en marche et arrête la pompe aux moments opportuns grâce à une sonde de température.

Le modèle à éléments séparés à thermosiphon laisse le liquide circuler librement des capteurs au ballon sans pompe ou autre dispositif, et ce, grâce à la différence de température. Dans ce cas, le ballon doit impérativement être placé plus haut que les capteurs. Les circuits doivent être installés dans les règles de l’art afin de faciliter la thermo-circulation.

Le système solaire combiné (SSC) ou Combi solaire associe chauffage de l’eau sanitaire et chauffage de l’habitat. Dans ce cas, le ballon dispose de deux sorties, l’une pour l’eau chaude sanitaire et l’autre pour le chauffage. Le liquide caloporteur circule le plus souvent dans une dalle au sol, système appelé plancher solaire direct.

L'entretien 

Il convient de contrôler régulièrement le niveau de glycol ou d'eau dans le circuit hydraulique pour limiter les risques de perte de circulation.

Le choix de votre système solaire dépend de votre installation actuelle

Les  capteurs solaires  thermiques  préchauffent  ou  chauffent  totalement  l’eau sanitaire.  La  chaudière  prend  le relais  si  la  température  de  l’eau  n’atteint  pas 60° C  (jours  sans  soleil,  hiver).  Ce  système d’appoint à votre chauffe-eau traditionnel est possible avec tous les types d’installations :
Selon votre système existant, chaudière gaz, au fioul, chauffage électrique, l’ancienneté de votre installation, toutes les combinaisons ne sont pas judicieuses ni même possibles.
Un système solaire peut aussi être combiné avec une pompe à chaleur ou avec un système au bois (bûche, granulés, déchiqueté).

Sans appoint : le ballon existant sert d'appoint.
Appoint électrique : il est assuré par une résistance électrique intégrée au ballon solaire.
Appoint hydraulique : il est assuré par un échangeur intégré au ballon solaire et raccordé à la chaudière.
Appoint mixte : double système d'appoint (hydraulique et électrique).

Le dimensionnement de l’installation

Pour calculer la surface de panneaux solaires à installer, plusieurs facteurs sont à prendre en compte :
-    La surface de capteurs solaires nécessaire pour assurer  l’eau chaude sanitaire est d’environ 1m²/personne. On compte environ 50 à 60 litres/ personne pour le dimensionnement du ballon de stockage.  Le dimensionnement du ballon va dépendre du nombre de personnes dans le foyer et de la consommation d’eau. (Voir plus loin).

-    La zone géographique. Dans le sud de la France, le rayonnement est de 30 à 50 % plus important que dans le nord de la France. La surface de capteurs sera donc moins importante pour obtenir la même quantité d’énergie solaire. [A gauche, carte des zones climatiques]

-    L’utilisation : un chauffe-eau sanitaire individuel requiert une surface de capteurs plus petite qu’un système solaire combiné.

-    La surface de capteurs va aussi dépendre de la surface d’habitation à chauffer, du nombre d’occupants, de la qualité de l'isolation existante

-    Surdimensionner l’installation en ne tenant compte que de l’hiver peut conduire à une surchauffe préjudiciable du matériel. A moins de chauffer une piscine avec le surplus d’eau produite l’été via une boucle de décharge.

-    L’orientation et l’inclinaison des capteurs ou la présence de masques éventuels (ombres portées) peut avoir plus ou moins d’impact sur le rayonnement solaire reçu par un capteur. Idéalement, le capteur doit être orienté plein sud et incliné à un angle de 50° par rapport à l’horizontal et sans ombre portée.
Des écarts plus ou moins importants sont envisageables. Les pertes de performances sont souvent faibles.  Cela dépend aussi de la région et des besoins. L’inclinaison pour une installation peut varier entre 30 ° et 60 °, explique Wael Elamine, ingénieur solaire au Syndicat des énergies renouvelables.

A noter que plus l’installation est située dans le nord de la France, plus les panneaux doivent être inclinés et inversement.
Souvent, l’inclinaison du panneau dépend de la pente du toit de votre maison. Car bien que les capteurs puissent être installés sur la façade, en terrasse ou même au sol, le tarif de rachat est plus élevé (0,57cts) si ils sont intégrés dans la toiture, c'est-à-dire qu’ils prennent la place de la couverture. Ce type d’installation est également intéressant pour des questions d’esthétique. Pour des questions de rendement, il est souvent déconseillé d’installer des panneaux en façade.

Combien ça coûte?

Le coût d’une installation pour un chauffe-eau solaire individuel, équipé de 3 à 5m² de capteurs et d’un ballon de 200 à 300 litres varie entre 4 000 € et 8 000 €, pose incluse.

Pour une installation combinée eau chaude et chauffage, le coût d'installation est très variable. Il dépend notamment de la surface de l'habitat, de l'exposition des panneaux, de la zone géographique. Pour vous donner un ordre de prix, nous avons sélectionné quatre modèles de la gamme Blocsol Combi de Clipsol. Un système avec deux planchers chanffants et/ou chauffage pour une pompe à chaleur coûte 11 725 € HT ; le système avec un plancher chauffant et/ou chauffage avec un appoint électrique s'élève à 7134 € HT ; un modèle gaz à condensation avec deux planchers chauffants et/ou radiateurs est facturé 8451 € HT ; et le modèle adaptable à une chaudière existante avec deux circuits de chauffage et/ou radiateurs coûte 6343 € HT. Le coût des chaudières ou pompes à chaleurs ne sont pas inclus dans ces tarifs.

Choisir le matériel

Les éléments composants une installation solaire doivent correspondre à des normes de performance, de qualité, de résistance et de durabilité. Ces éléments doivent être conforme à l’une des deux normes en vigueur : le CSTbat (agrément français) ou le Solar Keymark (agrément européen).

Pour aider les particuliers à se repérer, les industriels du solaire ont créé la marque Ô Solaire . Elle vise à sélectionner les systèmes solaires thermiques domestiques pour permettre au consommateur de bénéficier d’une référence pour le choix de matériel. Ô solaire facilite l’octroi du crédit d’impôt et des aides locales.

Trouver un installateur qualifié

Pour toute installation, notamment pour le dimensionnement, ainsi que pour bénéficier des subventions sur le matériel, il faut obligatoirement passer par un installateur agrée "Qualisol". Cette appellation est remise aux installateurs qui peuvent justifier de leurs compétences professionnelles.  L'entreprise candidate doit simplement justifier une installation solaire récente ou suivre une courte formation validée par Qualit'EnR.

Liste des installateurs Qualisol

Les installateurs Qualisol sont signataires d'une charte dans laquelle ils s'engagent notamment à préconiser des matériels solaires bénéficiant de certifications reconnues à l'échelle européenne. La marque Qualisol pour les produits et les installateurs garantie une formation minimum des installateurs et surtout un respect des normes pour du matériel (qualité d'isolation du ballon...)
Charte Qualisol
* Quali'Sol est l'appellation qualité pour les installateurs de systèmes solaires thermiques remise par l'association Quali EnR. Association fondée par cinq entités professionnelles : la Capeb (Confédération de l'artisanat et des petites entreprises du bâtiement), Enerplan (association professionnele de l'énergie solaire), l'UCB -FFB (Union climatique de France), l'UNCP- FFB (Union nationale de couverture plomberie) et le Ser (Syndicat des énergies renouvelables). En août 2008, le nombre d'entreprises titulaires de l'appellation Qualisol était de 12 324.

Les aides financières et les garanties commerciales

Assurance habitation
En cas de grêle, les capteurs thermiques doivent être pris en charge par votre assureur. Vérifiez que c’est bien le cas auprès de l’installateur. Pour cela le matériel doit avoir obtenu un avis technique du CSTB qui considère les panneaux comme les tuiles de votre toit.
Le crédit d’impôt
Pour l’achat d’équipements de chauffage et d’eau chaude sanitaire solaire, la loi de finances prévoit un crédit d’impôt de 50 % à condition :
- que les équipements soient certifiés Qualisol
- le logement équipé doit être la résidence principale (que vous soyez propriétaire, locataire ou occupant à titre gratuit). Valable dans l’ancien, le neuf ou en construction entre le 1er janvier 2006 et le 31 décembre 2009.
-l’entreprise ayant réalisé les travaux, le vendeur ou le constructeur du logement doit fournir une attestation ou une facture à joindre à la déclaration d’impôt (conserver l’original)
- le montant des dépenses éligibles au crédit d’impôt est plafonné à 8 000 € pour une personne seule, à 16 000 € pour un couple marié ou pacsé pour la période allant du 1er janvier 2006 au 31 décembre 2009. Majoration de 400 € par personne à charge.
- Des primes solaires sont proposées par certaines régions, départements ou communes. Se renseigner auprès des Espaces Infos Energie .
Si vous êtes propriétaire d’un logement de plus de 15 ans (vous l’habitez ou vous le mettez en location), vous pouvez bénéficier d’une subvention de l’ANAH (Agence Nationale de l’Habitat) pour l’installation d’un chauffe-eau solaire individuel.

Taux de la TVA
La fourniture et l’installation d’un chauffe-eau solaire bénéficient d’un taux de TVA réduit à 5,5 %, si l’entreprise qui vend le matériel en assure aussi la pose. La TVA est de 5,5 % pour tous les logements achevés depuis plus de 2 ans. Le cas échéant, la TVA est de 19,6 %.  

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