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Produit du mois: un chauffe-eau solaire équipé contre la surchauffe

Ce capteur solaire thermique à plaques possède un collecteur innovant permettant d’éviter la surchauffe.

Écohabitation 26 juin 2018 12:16
Mike Reynolds, traduit par Lydia Paradis Bolduc et adapté par Paola Duchaine

Dans les climats froids, les panneaux solaires thermiques sont susceptibles de geler en hiver. Un mélange de glycol est donc souvent utilisé comme fluide caloporteur, car il empêche les panneaux de geler. Mais la solution est imparfaite: ce liquide introduit des risques de surchauffe, en été.

Désagréments des chauffe-eau solaires au glycol

Typiquement, on consomme moins d’eau chaude en été, alors qu’il y a plus d’heures d’ensoleillement pour collecter la chaleur. Ce qui fait du chauffe-eau solaire une solution moyennement intéressante. Avec une demande réduite et une plus grande production d’énergie, les réservoirs peuvent atteindre une température très élevée, et ce, très tôt dans la journée. Le système entre ainsi en état de stagnation, et crée un environnement à haute température et à haute pression.

En été, les capteurs peuvent atteindre entre 200 et 295 °C, selon le modèle. Et les deux principaux modèles de chauffe-eau solaires thermiques (en plaque, et en tube, sous vide) fonctionnent tous deux au glycol. Mais le glycol, lui, commence à se dégrader lorsque les températures dépassent les 150-200 °C pendant de longues périodes. Le liquide devient ainsi acide et provoque la formation de particules solides ou de dépôts.

Ce qui signifie qu'à chaque utilisation, un liquide corrosif est pompé à travers un système coûteux, qui comporte des composantes métalliques. Risqué! Pour faire durer ces systèmes un certain temps, il faudra trouver des ruses, mécaniques ou manuelles, pour éviter les surchauffes. Mais couvrir et découvrir ses panneaux manuellement, à intervalles réguliers, par exemple, peut rapidement tomber sur les nerfs… Surtout s’ils sont sur le toit!

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Un capteur conçu pour éviter la surchauffe

Conçu pour résoudre ce problème, le capteur plat Vitosol 200-FM de Viessmann nous a tapé dans l'oeil. Avec un taux d’absorption de 95 % et un taux d’émission d’environ 6 % seulement, il capte la chaleur en très grande quantité, mais il la livre également avec très peu de pertes. Pour réviser vos fondamentaux, consultez notre guide sur le fonctionnement et l’efficacité des capteurs.

L'innovation de ces panneaux réside dans leur revêtement activé par la température, le ThermProtect: il permet à l’absorbeur de moduler son activité et de devenir moins efficace lors de fortes chaleurs... Pour éviter la dégradation du glycol justement! La manière la plus simple de décrire le phénomène est de le comparer à ces lunettes de prescription qui se teintent automatiquement lorsque vous passez de l’intérieur au soleil.

Lorsque le panneau atteint 75 °C, l’absorbeur commence à moduler le système afin de lui permettre d’émettre de 6 à 40 % de sa chaleur captée (en fonction de la température). Cela réduit efficacement les performances du capteur solaire et diminue la température maximale qu’il peut atteindre. Pendant la stagnation, le collecteur restera à une température maximale de 145 °C, ce qui permet au glycol de bien survivre.

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Un système pour quel prix?

Vous pouvez acheter des composantes individuelles à la carte, mais il peut être plus logique, et plus simple, d’acheter un ensemble préfabriqué. La compagnie Viessmann propose deux options pour les modules solaires thermiques préconçus: acheter le pack solaire Vitosol DHW, ou encore vous faire aider pour concevoir un système solaire thermique personnalisé,  et recevoir l’équipement adapté.

L’ensemble, livré sur des palettes 48'' x48'' x 92'', se vend environ 5 600 $ et comprend les éléments suivants:

  • 2 capteurs plats Vitosol 100-FM, d’une surface brute de 23,5 pieds carrés (81-1 / 4 " x 41-3 / 4" x 2-3 / 4 ")
  • Quincaillerie de montage conçue pour les toits en bardeaux d’asphalte inclinés
  • Station de pompage solaire pré-câblée et pré-raccordée au réservoir solaire
  • 1 réservoir d'expansion solaire de 18 litres (4.7 USG) avec support de montage
  • 1 bidon de 20 litres (5,3 USG) de propylène glycol pré-mélangé 50 %/50 %

Vous avez le choix entre deux options pour le réservoir:

  • Vitocell 100-W, CVBA (double serpentin permettant la sauvegarde de la chaudière, réservoir indirect en acier émaillé de 250 L)
  • Vitocell 100-W, CVSA (réservoir simple avec protection électrique de 4,5 kW et réservoir indirect en acier émaillé de 260 L)  

Pour ce qui est de l'installation, le module solaire Vitosol DHW est relativement simple, car toutes les composantes nécessaires pour assembler le système sont fournis aux entrepreneurs (sauf le réseau de tuyauterie en cuivre ou en acier inoxydable pré-isolé qui sert à relier les collecteurs au réservoir solaire, bien sûr, qui doit être installé créé sur place).

Une estimation approximative pour les éléments énumérés ci-dessus serait d'environ 8 000 $ à 9 000 $, incluant l’installation.

Identifiez vos besoins

Le chauffe-eau solaire peut être utilisé pour le chauffage de l’eau domestique ou de la piscine, ou conjointement avec des radiateurs hydroniques radiants ou même des planchers chauffants. Le pourcentage de chaleur fournit par le système dépendra toujours de la disponibilité du soleil, de l’efficacité de votre maison et de votre consommation.

Gardez également à l’esprit que la façon la moins chère de vous assurer que le chauffe-eau solaire fournira un haut pourcentage de votre demande en eau chaude est de réduire votre demande! Poser des appareils à débit réduit aux robinets et au pommeau de douche vous coûtera bien moins cher que de rajouter un panneau sur le toit.

Quel angle de toit pour une installation optimale?

La plupart des toitures résidentielles ont une pente comprise entre 4/12 et 6/12 (18,4° - 26,6°). Si votre toit est compris dans cette fourchette, mieux vaut installer les panneaux au bas du toit, sur la surface la plus exposée au sud, et ce pour des raisons fonctionnelles, mais aussi esthétiques. Les panneaux affleurant la base du toit sont moins gênants pour l'œil et ils sont moins susceptibles de subir des dommages lors de vents violents, ou encore de nécessiter que la structure soit solidement fixée aux fermes de toit.

Au Canada, un angle entre 45 et 60 degrés est considéré globalement comme le meilleur pour la collecte d'énergie solaire thermique. Dans la plupart des cas, si votre toit est orienté vers le sud et dans la plage de 4/12 à 6/12, il ne devrait pas y avoir de perte d'efficacité mesurable due à l'angle. Le panneau pourra produire un peu plus en été ou un peu plus en hiver selon le terrain, mais il n'y aura pas de grandes différences sur une base annuelle. Toutefois, si votre besoin principal de chaleur est spécifique à une saison, comme pour un chauffe-piscine, vous aurez avantage à ajuster l'angle en conséquence.

Et dans tous les cas, nous vous recommandons toujours de consulter un ingénieur en structure avant d’installer des capteurs solaires.

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