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Le chauffe-eau solaire peut également être utilisé pour chauffer la
maison. Combiné à un système de chauffage radiant à l'eau, ou
même à air pulsé, il s'avère très efficace pour réduire
la consommation d'énergie et procure une chaleur saine et douce aux habitants du
logis.
Il est important de différencier les technologies solaire actives de l'utilisation
de l'énergie solaire passive. Le solaire actif fonctionne grâce à
des appareils et des dispositifs mécaniques qui récupèrent et emmagasinent
la chaleur. Le solaire passif est une technique de conception qui favorise l'exposition
de la maison aux rayons du soleil tout en protégeant adéquatement les faces
exposées aux vents froids et à l'ombre. Une masse thermique composée
d'eau ou de pierres est souvent disposée à l'intérieure
de la maison. Cette masse emmagasine la chaleur durant la journée pour la relâcher
graduellement lorsque le soleil disparaît. Voir nos fiches sur le chauffage résidentiel
et sur l'approche bioclimatique pour plus de détails.
Le chauffe-eau solaire est donc considéré comme étant un système
solaire actif.
Saviez vous que…
• Les industriels ne sont pas les seuls à blâmer car plus de 50% des
émissions de gaz carbonique (CO²) sont commises par les particuliers…
• L'installation d'un seul chauffe-eau solaire permet d'éviter
le rejet de plus ou moins 0,5 tonne de C0² par an! Sur 20 ans, c'est l'émission
de plus de vingt-cinq tonnes de gaz à effets de serres qu'un tel système
permet d'éviter.
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Avantages |
| Le chauffe-eau solaire fonctionne grâce à l'énergie
solaire qui est : |
| • Non polluante |
| • Économique |
| • Facilement disponible |
| • Renouvelable |
| • Aisément transformable |
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Avantages-écologiques |
Le chauffe-eau solaire permet à lui seul de réduire
les émissions de CO² de façon considérable.
Le CO² (Dioxyde de carbone) est un gaz à effet de serre. En réduisant
nos émissions quotidiennes, nous contribuons directement à ralentir
le processus de réchauffement de la planète. |
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Les inconvénients |
Le chauffe-eau solaire ne peut à lui seul subvenir aux besoins gigantesques
des gaspilleurs d'eau chaude que nous sommes. Selon la région et la saison,
40 à 50% des besoins en eau chaude d'une famille conventionnelle seront
comblés.
L'utilisation d'un dispositif d'appoint, à combustible polluant,
devient alors incontournable. |
Le Fonctionnement :
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1- Capter l'énergie solaire
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Il y a deux types de capteurs solaires
(1) : Le capteur plat, et le capteur à tubes sous vide.
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Un capteur plat se compose d'un boîtier rectangulaire
peu profond doté d'une « fenêtre » transparente située
au-dessus d'une plaque noire au fini mat. La plaque noire est fixée à
une série de tubes parallèles ou à un serpentin remplis
d'air, d'eau ou d'un autre fluide caloporteur.
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Un capteur à tubes sous vide se compose de plusieurs
tubes en verre qui logent un tuyau métallique noir parcouru par un fluide
caloporteur. L'espace à l'intérieur du tube de verre est sous
vide.
Le capteur solaire est monté, face au sud, sur votre maison ou près
de celle-ci. Dès qu'il traverse
le vitrage du capteur, le rayonnement solaire frappe un matériau absorbant.
Ce matériau convertit le rayonnement solaire en chaleur et le vitrage
empêche celle-ci de s'échapper de la même manière
que dans une voiture stationnée au soleil dont les fenêtres sont
fermées. La température à l'intérieur d'un capteur
solaire monté sur le toit de votre maison peut facilement atteindre 150
°C si le fluide caloporteur ne circule pas.
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(Source : ADEME Aquitaine) |
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2- Transporter la chaleur
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C'est le rôle du circuit primaire.
Étanche et calorifugé, il contient de l'eau additionnée d'antigel
à base de Glycol. Ce liquide s'échauffe en passant dans les tubes
du capteur, et se dirige vers un ballon de stockage.
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Schéma- tubes sous vide (crédit : Viessmann) |
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3- Restituer la chaleur |
Là, grâce à un échangeur
thermique (serpentin), il cède ses calories solaires à l'eau
sanitaire.
Le liquide primaire, refroidi, repart vers le capteur, où il est chauffé
à nouveau tant que l'ensoleillement reste efficace.
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| 4- Stocker l'eau chaude |
Le ballon solaire (2) est une cuve métallique
bien isolée. Il constitue la réserve d'eau sanitaire. L'eau chaude
soutirée est remplacée immédiatement par la même quantité
d'eau froide du réseau, réchauffée à son tour par
le liquide du circuit primaire.
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| 5- Faire circuler le liquide primaire |
La circulation du liquide peut être naturelle
ou forcée.
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Dans le premier cas, le liquide caloporteur circule grâce
à sa différence de densité avec l'eau du ballon. Tant qu'il
est plus chaud, donc moins dense qu'elle, il s'élève naturellement
par thermorégulation. Le ballon doit être placé plus haut
que les capteurs. Sur ce principe sont conçus les chauffe-eau solaires
"en thermosiphon".
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| • |
Dans le second cas, une petite pompe électrique,
met en mouvement le liquide caloporteur quand il est plus chaud que l'eau sanitaire
du ballon. Son fonctionnement est commandé par un dispositif de régulation
jouant sur les différences de températures : si la sonde du ballon
est plus chaude que celle du capteur, la régulation coupe la pompe. Sinon,
cette dernière est remise en route et le liquide primaire réchauffe
l'eau sanitaire du ballon.
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| 6- Pallier l'insuffisance d'ensoleillement |
Partout en métropole, on doit faire face
à des périodes défavorables (hiver, demi-saison, longue période
de mauvais temps). L'énergie solaire ne peut alors assurer la totalité
de la production d'eau chaude. Aussi, le ballon est équipé d'un
dispositif d'appoint qui prend le relais en cas de besoin, et reconstitue le stock
d'eau chaude. Il peut s'agir :
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| • |
d'une résistance (appoint électrique), souvent
placée à mi-hauteur du ballon solaire ;
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| • |
d'un serpentin (appoint hydraulique) raccordé à
une chaudière (gaz, mazout, bois) située en aval du ballon.
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Un second ballon pourvu d'un réchauffeur
électrique peut également servir d'appoint.
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CONSEILS
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Installation |
Contrairement à ce que l'on pourrait
croire, l'installation d'un chauffe-eau solaire n'est pas un
jeu d'enfant. Aussi, à moins que vous ne possédiez de solides
aptitudes en électricité, en plomberie et en menuiserie, il serait
préférable de faire appel à un professionnel qualifié
et possédant l'expérience spécifique à la pose
du chauffe-eau solaire.
Le capteur se pose de préférence plein sud à une inclinaison
optimum annuelle de 40 à 50 degrés sur l'horizontal. La tolérance
pour des raisons architecturales : 25 à 30 degrés. Si la pente de
votre toit n'est pas orientée plein sud, vous pouvez fixer le capteur
sur le mur ou au sol à l'aide d'un châssis spécialement
conçu. Vous devez cependant vous assurer qu'aucun des éléments
environnants votre domicile ne viendra porter ombrage au capteur durant la journée.
Pour des raisons esthétiques et de sécurité, il vaut mieux
choisir un modèle de capteur qui s'intègre à la toiture
ou qui se pose bien à plat sur celle-ci. On doit s'assurer que le
capteur est fixé de façon robuste : On sous-estime souvent la force
du vent.
La distance entre le capteur et le réservoir de stockage doit être
la plus réduite possible pour éviter les pertes thermiques dans
les canalisations qui doivent être calorifugées. Pour les régions
nordiques, on doit s'assurer de protéger le circuit primaire contre le
gel en y introduisant un mélange d'eau et d'antigel en guise de liquide
caloporteur. Lorsque le choix du liquide à introduire viendra, il conviendra
de choisir un antigel à base de Mono propylène glycol car ce dernier
est considéré comme non toxique et non polluant.
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| Le choix |
Le chauffe-eau solaire se développe depuis
plus de vingt ans et la majorité des produits disponibles aujourd'hui
sont robustes et fiables. Il est conseillé d'opter pour la technologie
la plus simple afin d'éviter le bris potentiel de pièces trop
fragiles et souvent coûteuses.
Avant de contacter un concessionnaire vous devez déterminer quel type de
chauffe-eau solaire comblera vos besoins : Un chauffe-eau solaire saisonnier ou
permanent? Tout dépendant de l'utilisation que vous comptez en faire,
le type de système et le coût d'acquisition peuvent varier
grandement. Le choix d'un système composé de capteurs à
tubes sous vide est recommandé pour les régions plus froides.
Selon le modèle, le capteur solaire peut avoir une efficacité de
conversion de plus de 80%. Cela signifie qu'il transmet au liquide caloporteur,
plus de 80% de l'énergie solaire qu'il capte.
Au Canada, le prix d'un chauffe-eau solaire varie entre $2500 et $3000 CAD
(1500 – 1800 EUR), installation incluse. Ce prix n'inclus pas le dispositif
d'appoint, mais normalement on peut utiliser son chauffe-eau électrique
qui occupait la fonction de chauffe-eau principal. Ainsi on économise sur
le nouveau système et on évite de reléguer une autre carcasse
polluante aux rebuts. Le retour sur l'investissement peu varier entre 3
et 4 ans selon la fluctuation du prix de l'énergie que vous épargnez.
Les politiques d'implantation du chauffe-eau solaire varient d'une
région à l'autre. Certains pays offrent des subventions pour
amortir l'investissement de départ.
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| Sécurité |
Il est conseillé d'utiliser un dispositif de sécurité,
qui mélange de l'eau froide à votre sortie d'eau chaude lorsque
la température de celle-ci est trop élevée. En période
de canicule, la température de l'eau chaude générée
par un chauffe-eau solaire peut parfois atteindre les 150 degrés C. Attention
aux brûlures!
L'utilisation d'un capteur qui s'intègre à la toiture permet d'éviter
l'accumulation de neige ainsi que les blessures éventuelles occasionnées
par la chute d'un amas de neige…
Il est recommandable de déclarer l'acquisition d'un chauffe-eau solaire
à votre assureur domiciliaire. Comme tout autre partie extérieure
de votre maison, le capteur solaire n'est pas protégé contre un
bris occasionné par les intempéries comme le vent, la grêle
ou la foudre…
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| Éco-Conseil |
L'énergie solaire est non polluante, économique,
facilement disponible, renouvelable et aisément transformable. Mais l'eau
est précieuse et nous la gaspillons tous de façon honteuse!
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Acquérir un chauffe-eau solaire ne signifie pas
se donner le pouvoir de gaspiller l'eau chaude parce qu'elle ne coûte
rien à produire…
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Acquérir un chauffe-eau solaire signifie aussi
être plus vigilant quant à la façon dont nous utilisons
cette précieuse ressource dont nous avons tous besoin pour vivre…
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Acquérir un chauffe-eau solaire c'est réaliser
la chance et le luxe qui se présentent à nous chaque fois que
nous tournons le robinet et que le précieux liquide vient à nous
(naturellement).
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Acquérir un chauffe-eau solaire c'est faire sa
part pour la Terre, l'Univers… Et pour nous tous qui désirons continuer
à vivre dedans!
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EN SAVOIR PLUS
Organismes
• Ressources naturelles Canada
Division de l'énergie renouvelable et électrique. Publications et information
: http://www2.nrcan.gc.ca/es/erb/erb/francais/View.asp?x=469
• Association des industries solaires du Canada : http://www.cansia.ca
• Société d'énergie solaire du Canada Inc. : http://www.solarenergysociety.ca
• Énergie solaire Québec : http://www.esq.qc.ca/
• The Sustainable Building Source Book : http://www.greenbuilder.com/sourcebook/HeatCool.html
Site complet dédié à la construction écologique. Section Chauffe-eau
solaire.
Livres/articles
• L'Énergie solaire
Auteur: Benjamin Dessus, François Pharabod
Date: 15 octobre 2002
Format: Poche - 127 pages 2e édition ISBN : 2130531296 Éditeur : Presses Universitaires
de France - PUF
Lien: http://www.amazon.fr/exec/obidos/ASIN/2130531296/ref=pd_sims_dp__2/171-6043039-9772244
• The Sustainable Building Source Book
Auteur: Green Building Program, Austin, Texas.
Format: > 200 pages. Livre américain traitant de la construction écologique.
Chapitre complet sur le Chauffe-eau Solaire. Plein de ressources.
Lien: http://www.ci.austin.tx.us/greenbuilder/publications.htm
• Introduction aux chauffe-eau solaires
Auteur: Ressources naturelles Canada
Format: e-Book 8 pages, gratuit.
Lien: http://www.canren.gc.ca/app/filerepository/B93269C4A9504251948D0ED5F78A0175.pdf
• Les chauffe-eau solaires: Guide de l'acheteur
Auteur: Ressources naturelles Canada
Format: e-Book 21 pages, gratuit.
Lien: http://www.canren.gc.ca/app/filerepository/BABE276444564FA98E179B37675738EB.pdf
LEXIQUE
Caloporteur : Se dit d'un fluide transportant de la chaleur, par extension du sens
primitif donné par Robert à ce néologisme : « qui évacue
la chaleur d'une machine thermique ».
Calorifuge : Se dit des substances peu conductrices de la chaleur ou du froid (liège,
feutre, amiante, soie de verre, coton minéral, etc.), destinées à s'opposer
aux déperditions caloriques.
Capteurs solaires : Coffre rigide et vitré à l'intérieur duquel
une plaque et des tubes métalliques noirs (absorbeur) reçoivent le rayonnement
solaire et chauffent un liquide caloporteur (antigel).
Dispositif d'appoint : Dispositif, système, équipement, etc., qui s'ajoute
à un élément principal pour fournir un apport supplémentaire ou
pour prendre la relève au moment opportun.
Échangeur thermique : Appareil dans lequel deux fluides de températures
différentes circulent dans des enceintes distinctes et transmettent leur chaleur de
l'un à l'autre.
Glycols : Série de composés organiques faisant partie des alcools, mais
possédant deux groupes oxhydryle (OH, atomes d'oxygène et d'hydrogène)
sur des atomes différents de carbone. Le premier membre de la série est l'éthylène
glycol, très utilisé comme antigel pour les voitures et comme constituant de
nombreux dispersants chimiques actuels.
Régulation : Action de régler automatiquement l'une des grandeurs de
sortie d'un système par action sur les grandeurs d'entrée.
Serpentin : Tuyau en spirale placé autour d'une source de chaleur ou de froid,
dans le corps d'un réchauffeur ou d'un réfrigérateur, et dans lequel
circule un fluide.
Thermosiphon : Circulation naturelle d'un liquide dans une installation du fait de
la variation de sa masse volumique en fonction de la température. Dans un chauffe-eau
solaire en thermosiphon, le liquide caloporteur réchauffé dans les capteurs
solaires se dilate, et, plus léger, monte vers le ballon de stockage. Il est remplacé
par le liquide refroidi descendant du ballon.
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