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Comment fonctionne exactement un chauffe-eau solaire ?

Le chauffe-eau solaire est l'une de ces techniques prometteuses pour produire de la chaleur ou de l'eau chaude de manière durable. Comme son nom l'indique, il va générer cette chaleur en se basant sur la chaleur dégagée par le soleil. Le soleil étant une source d'énergie inépuisable, le chauffe-eau solaire fait également partie de la famille des appareils à énergie renouvelable.

Les chauffe-eau solaires sont devenus extrêmement populaires ces dernières années. Peut-être cela vous a-t-il rendu curieux de découvrir ces appareils fantastiques. Mais avant d'investir dans un chauffe-eau solaire, vous souhaitez bien sûr savoir comment il fonctionne. Dans cet article, nous y regardons de plus près.

Dans cet article :

Que fait exactement un chauffe-eau solaire ?

Les chauffe-eau solaires ou capteurs solaires ne doivent certainement pas être confondus avec les panneaux solaires, tout aussi populaires. Contrairement aux panneaux solaires, les capteurs solaires ne sont pas destinés à produire de l'électricité, mais à créer de la chaleur.

La chaleur peut être générée de différentes manières. Un chauffe-eau solaire produira, en premier lieu, de l'eau chaude à usage sanitaire, qui pourra ensuite être utilisée pour prendre une douche, par exemple.

Dans une moindre mesure, un chaudière solaire peut également produire de la chaleur pour le chauffage domestique. Dans ce cas, cependant, il ne pourra jamais fonctionner comme système de chauffage principal, car un chauffe-eau solaire ne sera jamais en mesure de générer des températures élevées. Cependant, un chauffe-eau solaire peut être utilisé comme système de chauffage d'appoint, comme c'est le cas pour le chauffage au sol, par exemple.

En savoir plus sur l'installation d'un chauffe-eau solaire pour le chauffage au sol.

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Composants d'un chauffe-eau solaire

Pour comprendre le fonctionnement d'un chauffe-eau solaire, il faut savoir de quels éléments il se compose. Une installation standard se compose d'un certain nombre de pièces fixes, qui ont chacune leur fonction spécifique au sein du système.

Collecteurs solaires

Les capteurs solaires sont peut-être la partie la plus visible de toute l'installation. Ceux qui ne connaissent pas bien les chauffe-eau solaires peuvent, dans un premier temps, confondre les capteurs solaires avec les panneaux solaires. En effet, les deux objets se ressemblent. Mais bien sûr, ils ont chacun leur propre fonction.

Lorsque les panneaux solaires sont destinés à produire de l'énergie en captant la lumière du soleil et à la convertir en électricité, les capteurs solaires sont destinés à capter la chaleur du soleil et à la convertir en chauffage domestique ou en eau chaude.

Comme les panneaux solaires, les capteurs solaires sont placés sur votre toit, et l'idée est de capter un maximum de rayons du soleil. De cette manière, vous captez également le plus de chaleur.

Les collecteurs solaires sont généralement constitués d'une grande surface dans laquelle circulent des tubes. Dans ces tubes, un liquide est présent. Généralement, il s'agit d'eau, occasionnellement un antigel est ajouté, comme le glycol.

Deux types de capteurs solaires

En gros, il existe deux types de capteurs solaires, les capteurs solaires classiques et les capteurs à tubes sous vide.

Collecteurs solaires conventionnels

Les capteurs solaires conventionnels sont les capteurs qui ressemblent fortement aux panneaux solaires. Ils ressemblent à une grande surface, qui peuvent être placés les uns à côté des autres sur le toit.

Dans ces capteurs solaires, un tube court en forme d'enroulement, dans lequel coule l'eau qui sera chauffée par la chaleur solaire.

Les capteurs solaires conventionnels sont installés de manière similaire aux panneaux solaires. Ils peuvent être installés aussi bien sur un toit en pente que sur un toit plat. Bien entendu, ils doivent être orientés vers le soleil autant que possible, afin de pouvoir collecter un maximum de chaleur solaire. Il est donc préférable d'installer vos capteurs solaires dans la direction du sud.

Collecteurs à tubes sous vide

Un deuxième type de capteur solaire est le capteur à tubes sous vide. Ce type de capteur solaire est un peu différent des capteurs solaires classiques. Dans le cas des collecteurs à tubes à vide, les collecteurs sont constitués d'une rangée de tubes à vide montés en série. Les tubes à vide sont utilisés ici car le vide est un isolant puissant, et retient donc bien la chaleur. Ce n'est pas sans importance, puisque vous voulez simplement générer de la chaleur.

Les collecteurs à tubes sous vide présentent également un certain nombre d'autres avantages majeurs par rapport aux collecteurs conventionnels. Contrairement aux collecteurs plats, les collecteurs à tubes sous vide ne sont pas orientés dans une seule direction. Cela présente l'avantage d'une exposition parfaite au soleil à plusieurs moments de la journée. Pendant la matinée et en fin d'après-midi, ils collecteront donc beaucoup plus de chaleur que les capteurs plats.

Chaque tube à vide du collecteur est un composant en soi. Cela signifie que chaque tube a son propre tube d'eau. Un grand avantage de ce système est qu'un tube défectueux n'affecte pas le fonctionnement des autres tubes. Donc votre collecteur continue à travailler. Bien sûr, vous devez remplacer le tube défectueux pour une efficacité optimale, mais cela peut être fait très facilement, et sans retirer le collecteur entier du toit.

Pour en savoir plus sur les différents types de capteurs solaires et leurs avantages, cliquez ici.

Le ballon de stockage

La deuxième partie importante de l'installation d'un chauffe-eau solaire est le ballon de stockage. Il se compose de deux grandes parties, le réservoir dans lequel l'eau du robinet est conservée et l'échangeur de chaleur.

Dans le réservoir de stockage, il y a l'eau du robinet qui sera utilisée pour les applications sanitaires. Elle est "stockée" dans ce réservoir jusqu'à ce que vous en ayez besoin, par exemple lorsque vous voulez prendre une douche. En général, ce réservoir de stockage a une capacité de 1 à 2 fois votre consommation quotidienne.

Le ballon de stockage est en liaison directe avec les capteurs solaires via le circuit primaire fermé. Par ce circuit, l'eau glycolée, qui est chauffée par le soleil dans les capteurs solaires, va vers le réservoir de stockage. Là, il finit dans l'échangeur de chaleur.

L'échangeur de chaleur ressemble généralement à un grand tube en spirale intégré au réservoir de stockage. L'eau glycolée circule dans l'échangeur de chaleur lui-même, tandis que l'eau du robinet se trouve à l'extérieur. Au fur et à mesure que l'eau glycolée chaude circule dans l'échangeur de chaleur, elle va se réchauffer, ce qui va à son tour réchauffer l'eau du robinet.

L'échangeur de chaleur doit donc conduire la chaleur de l'intérieur vers l'extérieur. C'est pourquoi il est souvent fabriqué dans un matériau qui conduit très facilement la chaleur, comme le métal.

Pour en savoir plus sur les différents types de ballons de stockage et leurs avantages, cliquez ici.

La pompe

Chaque installation de chauffe-eau solaire est également équipée d'une pompe. Cette pompe veillera à ce que l'eau glycolée qui a cédé sa chaleur dans l'échangeur thermique soit refoulée vers les capteurs solaires pour les réchauffer.

Lorsqu'elle s'y réchauffe à nouveau, la pompe renvoie l'eau glycolée vers le réservoir de stockage où elle peut retransmettre sa chaleur à l'eau du réseau.

La pompe ne se contentera pas de pomper cette eau de manière incontrôlée, mais le fera à des moments précis. Pour cela, il est contrôlé par le composant suivant de l'installation : le régulateur.

Le régulateur

On pourrait décrire le régulateur comme le cerveau de toute l'installation. Ce dispositif mesure la température à tout moment et en tout lieu de l'installation et donnera des instructions à la pompe au bon moment.

Si le régulateur remarque que la température du ballon est trop basse, il transmet une instruction à la pompe pour que l'eau glycolée se réchauffe dans les capteurs solaires. Il pourra aussi, par exemple, faire pomper de l'eau au moment opportun, par exemple lorsque les capteurs solaires collectent beaucoup de chaleur.

Pendant les heures de la nuit, lorsque les capteurs solaires ne produisent que peu de chaleur, ils indiqueront à la pompe de ne pas pomper l'eau autour, puisqu'aucune chaleur ne sera générée.

Le contrôleur est également connecté au post-chauffage. Chaque chaudière solaire doit également être reliée à un système de post-chauffage, par exemple une chaudière traditionnelle, qui peut venir à la rescousse lorsque la chaudière solaire ne produit pas assez de chaleur. C'est donc également le régulateur qui déterminera que le chauffage d'appoint doit être mis en marche si le chauffe-eau solaire ne produit pas assez de chaleur.

Installation du chauffe-eau solaire

Pour que l'ensemble de l'installation fonctionne correctement, il est important que tous les composants soient placés correctement. C'est surtout l'emplacement de l'installation qui est important ici.

Le placement correct des capteurs solaires est évidemment très important. Les capteurs solaires n'ont en fait qu'une seule fonction, celle de recueillir le maximum de chaleur du soleil. Il est donc important de les installer dans un endroit ensoleillé, par exemple sur le toit.

Il est parfaitement possible de monter des capteurs solaires à un autre endroit, par exemple sur le sol, à condition qu'ils puissent capter suffisamment de lumière solaire.

Nous savons maintenant que les capteurs solaires et le ballon de stockage sont reliés entre eux par un circuit fermé qui contient de l'eau glycolée. Ce circuit fermé doit transférer la chaleur des capteurs solaires au ballon de stockage. Pour limiter les pertes de chaleur pendant ce processus, il est préférable de placer le ballon de stockage aussi près que possible des capteurs solaires. Si vous en avez la possibilité, placez le réservoir de stockage juste sous le toit. Dans tous les cas, essayez d'éviter de placer le ballon à la cave, par exemple, où il serait trop éloigné des capteurs solaires.

Le contrôleur et la pompe sont également étroitement liés au réservoir de stockage. Ainsi, ils peuvent réagir rapidement lorsque l'installation doit être activée. Le contrôleur doit bien sûr aussi garder un œil sur la température du système, il est donc préférable de le monter le plus près possible.

Dans la mesure du possible, vous devez également placer le réchauffeur aussi près que possible du réservoir de stockage. Là encore, il s'agit de réduire au maximum les pertes de chaleur entre les deux appareils.

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