9 juin 2013

Chauffe-eau solaire individuel : optimiser son dimensionnement

Un excellent choix de matériels et une pose parfaite pour un chauffe-eau solaire individuel (CESI) ne sont pas les premiers critères à prendre en compte pour une obtenir un rendement optimum de son installation. Il faut en effet tout d’abord penser à adapter les équipements au profil de consommation de l’usager. Seul un volume de ballon adapté aux besoins des consommateurs finaux permettra d’optimiser l’utilisation de l’énergie solaire en réduisant l’usage de l’appoint.


Il est ainsi primordial de connaitre les habitudes d’utilisation, en cherchant aussi des pistes d’économies d’eau (installation de mousseurs performants, douchette à effet venturi avec adjonction d’air à l’eau, robinetterie économe en eau, …) pour réduire et évaluer au mieux la consommation d’eau chaude sanitaire réelle et obtenir un profil de puisage précis du foyer. C’est d’ailleurs ce qui est généralement fait dans le collectif et le tertiaire, beaucoup moins dans l’individuel.


Car si un système de production d’eau chaude sanitaire (ECS) traditionnel (chaudière gaz, chauffe-eau électrique, …) vise une complète satisfaction de la demande des habitants d’un logement, le plus souvent avec de la marge, l’objectif du solaire thermique est plutôt d’obtenir le meilleur compromis entre :

  • le taux de couverture des besoins par le solaire (indicateur des économies d’exploitation),
  • la productivité par mètre carré de capteurs (indicateur de rentabilité de l’installation) qui diminue quand le taux de couverture augmente.

Ainsi, le fait d’installer des capteurs sur toute la surface de toit disponible mènerait à un surdimensionnement de l’installation et à une chute de la rentabilité.


Dans l’habitat individuel, le dimensionnement d’un chauffe-eau solaire repose en général sur une base de 50L d’eau chaude par personne et par jour, ce qui est bien souvent une moyenne surévaluée, le coût des énergies et de l’eau amenant à modérer de plus en plus nos exigences de confort (en restant peut-être moins longtemps sous la douche !). Cette moyenne de 50L/personne/jour entraine donc bien souvent un installateur à sur-dimensionner le volume du ballon solaire, amenant à utiliser plus souvent l’appoint (pour réchauffer de l’eau qui ne sera au final pas utilisée) et donc à dépenser plus d’énergie. Surtout que le marché est souvent composé de kits CESI avec des ballons de 300 ou 400L !

Afin d’obtenir le maximum de rentabilité de son installation, il est donc nécessaire de suivre les quelques conseils suivants :
  • adapter le volume du ballon d’eau chaude à la consommation réelle,
  • calorifuger les canalisations d’eau chaude pour limiter les déperditions de chaleur au cours du puisage et entre les soutirages importants,
  • positionner le ballon au plus près de la cuisine (à cause des puisages courts et fréquents qui y ont lieu, entrainant des refroidissements entre soutirages),
  • choisir impérativement un ballon de qualité permettant une stratification performante en privilégiant si possible les modèles à petit diamètre,
  • installer le ballon de préférence dans un local tempéré (chauffé), ou bien en renforcer son isolation par la pose d’une jaquette souple isolante supplémentaire (pour des ballons n’en disposant pas ou de faibles performances d’isolation),
  • positionner le limiteur de température (dispositif obligatoire) au plus près du stockage pour limiter la température des tuyauteries et réduire leurs déperditions,
  • détartrer régulièrement le ballon pour en maintenir son rendement en fonction de la dureté de l’eau,
  • poser un vase d’expansion sanitaire pour limiter l’écoulement d’eau lors du réchauffage et des montées en température importante du ballon de stockage,
  • s’assurer que la pression de distribution est de l’ordre de 4 bar dans le réseau sanitaire du logement, et faire installer un réducteur de pression si tel n’est pas le cas,
  • faire poser un compteur d’eau sur le réseau d’eau chaude sanitaire afin de suivre précisément sa consommation, détecter d’éventuelles fuites, et maîtriser sa consommation.
 
Pour rappel, en France métropolitaine, les capteurs solaires doivent être préférentiellement orientés au sud (pour capter le maximum de rayonnement solaire) et inclinés à 30 à 40° par rapport à l’horizontale. Une inclinaison et une orientation sont toutefois possibles avec un l’impact de performances suivant :


Facteurs de correction pour une inclinaison et une orientation donnée
Orientation \ Inclinaison 30° 60° 90°
EST 0,93 0,90 0,78 0,55
SUD-EST 0,93 0,96 0,88 0,66
SUD 0,93 1,00 0,91 0,68
SUD-OUEST 0,93 0,96 0,88 0,66
OUEST 0,93 0,90 0,78 0,55
Nota: ces chiffres n'incluent pas les possibles masques qui pourraient réduire la production annuelle


En conclusion, attention au vieil adage « qui peut le plus peut le moins » : en matière de solaire thermique, tout comme pour le dimensionnement de la puissance d’une chaudière, il ne faut surtout pas le mettre en pratique ! La rentabilité d’un chauffe-eau solaire repose essentiellement sur un bon dimensionnement et ce d’après une évaluation précise des besoins en eau chaude des utilisateurs finaux.


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