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	0°	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.

Crédit d’impôt : comment remplir la déclaration de revenus 2013

Lorsque vous allez déclarer vos revenus 2012 en 2013, vous allez également mentionner les dépenses réalisées pour l’amélioration énergétique de votre logement en 2012 pour pouvoir bénéficier du Crédit d’Impôt Développement Durable (CIDD). Il s’agit de la partie appelée « Dépenses en faveur de la qualité environnementale de l’habitation principale ». Pour un bouquet de travaux, il faut utiliser le modèle de formulaire « complet » 2042-C (et non le modèle « simplifié » 2042).

Tout d’abord, il faut renseigner si les travaux ont été financés grâce à un « éco-prêt à taux zéro » en cochant la case correspondante. Ensuite, selon qu’il s’agisse d’un bouquet travaux ou non, il faut remplir différentes cases :

• Dans le cas d’une seule dépense (par exemple l’installation d’une chaudière à condensation), il faut indiquer le montant TTC de cette dépense (attention seulement le matériel éligible) dans les cases 7TT à 7TY en fonction du taux simple applicable (10%, 11%, 15%, 17%, 26%, 32%).
• Dans le cas d’un bouquet de travaux (par exemple installation d’une pompe à chaleur air/eau couplée à une production d’eau chaude solaire), attention, il faut utiliser le formulaire 2042-C (déclaration complémentaire de revenus). Il faut d’abord cocher les cases correspondantes 7WH à 7VG et indiquer le montant TTC des dépenses éligibles aux rubriques 7SD à 7SW.

Pour une déclaration par internet, pour déclarer des travaux éligibles au crédit d'impôt, il ne faut pas utiliser la déclaration simplifiée (« déclarez en quelques cliques ! »), mais il faut sélectionner que vous souhaitez ajouter des revenus/dépenses à votre déclarations (bouton à cliquer) : ceci fera apparaitre par la suite lors de la déclaration un écran où vous pourrez sélectionner dans la rubrique "Charges" la case "Dépenses en faveur de la qualité environnementale de l'habitation principale". Ceci fera encore apparaitre par la suite une feuille de saisie des différentes dépenses avec les cases 7WH à 7VG et 7SD à 7SW (attention non pas avec des pourcentages comme sur la version papier mais des rubriques nommées ex. "chaudière à condensation").

Pour rappel, pour l’obtention du crédit d’impôt développement durable, les travaux doivent avoir été réalisés dans votre résidence principale, que vous en soyez propriétaire ou locataire, ou dans un logement attribué nu en location à usage d’habitation principale du locataire.

Le crédit d’impôt s’applique aux dépenses totales payées et déclarées au cours de 5 années consécutives entre le 1er janvier 2009 et le 31 décembre 2015, dans un logement de plus de deux ans. Les dépenses déclarées sont prises en compte pour le calcul de votre crédit d’impôt dans la limite de plafonds fixés selon votre situation familiale. Une personne célibataire, veuve ou divorcée a droit à 8.000€ sur 5 années consécutives, et un couple marié ou pacsé, soumis à la même imposition, à 16.000€. Ce montant est majoré de 400€ par personne à charge. Le plafond se reconstitue tous les cinq ans ou en cas de changement de situation familiale (mariage, divorce, etc...) ou de changement de résidence principale.

Si le crédit d’impôt est supérieur au montant de l’impôt, vous recevrez un chèque du Trésor Public équivalent au surplus (ou la totalité si vous n’êtes pas imposable).

Il est à noter qu’en 2013, lors d’une déclaration papier (c’était déjà le cas pour une déclaration en ligne), vous n’avez plus à joindre les factures de travaux à votre déclaration, sachant que vous devez les conserver car l’administration pourra vous les demander à tout moment dans les trois ans suivants votre déclaration. De plus, les déclarations de revenus 2013 adressées aux couples mariés font désormais figurer explicitement les deux membres du couple avec les termes « Déclarant 1 » et « Déclarant 2 ».

Rentabilité d’une chaudière à granulé bois : rapide et efficace !

Le chauffage aux granulés de bois à l’aide d’une chaudière automatique à granulés de bois (ou encore appelé « pellets ») est actuellement en plein essor. Mais de nombreux ménages, devant le cout d’investissement important pour ce type d’installation, pouvant être un frein dans la décision, se posent judicieusement la question du retour sur investissement (RSI).

Pourtant, malgré cet investissement important, le prix du kWh du granulé de bois étant bien moins cher que les combustibles issus de matières fossiles ou fissiles, avec une évolution des prix qui ne fera que creuser les écarts, le retour sur investissement s’avère en réalité assez rapide et efficace. De plus, une chaudière automatique aux granulés est aussi performante qu’une autre chaudière et offre exactement le même confort en termes d’autonomie, de régulation et d’automatisation.

 

Propellet France, une association qui rassemble les principaux acteurs de la filière du granulé de bois en France, a ainsi mené une enquête comparative pour connaitre en combien en temps une chaudière à granulés de bois pourrait être amortie en remplacement d’une chaudière fioul, sachant qu’il existe encore de très nombreux logement utilisant comme source principale de chauffage le fioul dont les cours ne cessent de s’envoler. L’association a donc mis « en concurrence » une chaudière fioul ancienne existante, une nouvelle chaudière fioul à condensation et une chaudière à granulés de bois.

 

Hypothèses :

 

• Chaudière fioul ancienne : il n’y a pas de changement de matériel, le coût d’acquisition est nul car la chaudière reste en fonctionnement. Consommation d’environ 2500L/an.
• Chaudière fioul rénovée : il y a installation d’une chaudière fioul à condensation en remplacement de l’ancienne chaudière. Son coût est d’environ 7.500€ (5.500€ de chaudière + 2.000€ de pose et accessoires), avec une déduction d’un crédit d’impôt d’environ 800€ et d’autres primes, soit un coût final d’environ 6.500€. Consommation d’environ 2000L/an (20% d’économie).
• Chaudière à granulés : il y a installation d’une chaudière à granulés pour un cout d’environ 15.500€ (11.500€ de matériel + 2.000€ de silo textile + 2.000€ de pose et accessoires), avec déduction d’environ 2.400€ de crédit impôt (voir plus dans le cas d’un bouquet de travaux comme l’adjonction d’un chauffe-eau thermodynamique pour la production d’eau chaude), de différentes primes, pour un coût total d’environ 13.000€. Consommation d’environ 4tonne/an.
• Le fioul : 0,993€/litre ; augmentation annuelle de +8% (entre 2007 et 2011, la hausse en moyenne a été de 8,25%).
• Le granulé : 0,241€/kg ; augmentation annuelle de +5% (entre 2007 et 2011, la hausse en moyenne a été de 2,75%).

 

 

 

En conclusion, en se référant au graphique ci-dessus, si l’utilisateur fait le choix d’une chaudière automatique à granulé par rapport à une chaudière fioul à condensation neuve, il amortira son achat dès la cinquième année, notamment due à la grande différence de prix entre les deux combustibles. S’il fait le choix d’une chaudière automatique à granulé par rapport au maintien de son ancienne chaudière au fioul, le surcoût de la chaudière à granulé de bois est amorti à partir de la septième année, car même dans ce cas, on s’aperçoit que le surcoût de la dépense en fioul sur plusieurs années est beaucoup plus important que le prix de l’installation.

 

Dans tous les cas, le remplacement d’un combustible fossile par un autre combustible fossile n’est pas très forcément un choix pertinent car ce choix ne fera que repousser le changement inéluctable vers une énergie renouvelable. Ainsi le choix d’une chaudière à granulés peut-être tout à fait justifié en remplacement du fioul (voir du propane), avec un fonctionnement simple, automatique, des rendements excellents autour des 95% (uniquement pour des modèles de qualité et certifiés tels que ceux d’Okofen ou de Viessmann), et un combustible très bon marché pour une rentabilité en un temps réduit.

Intérêt du vase d’expansion sanitaire pour un ballon ECS

Un vase d’expansion sanitaire est un dispositif non obligatoire mais qui est fortement recommandé par les professionnels du chauffage lors de l’installation d’un ballon de stockage de l’eau chaude sanitaire, que ce soit avec un chauffe-eau électrique, une chaudière avec ballon ECS intégré, un préparateur d’eau chaude, etc…

En effet, pendant le cycle de chauffe de l’eau contenu dans le ballon, l’eau demandant à se dilater dans un volume qui ne peut augmenter, la pression de l’eau augmente. Cette surpression est évacuée par le groupe de sécurité qui est taré pour s’ouvrir à une certaine pression (en général 7 bars), ce qui permet de limiter la pression dans le ballon et les tuyauteries. Cet écoulement d’eau durant la chauffe du ballon correspond en moyenne à 3% du volume du ballon.

Ainsi ce petit volume d'eau perdu à chaque cycle de chauffe, tous les jours, fini par représenter une quantité non négligeable sur les factures d’énergie (électricité, gaz, fioul ...) et d’eau en fin d'année. De plus, cet excès de pression risque à la longue de « fatiguer » certains organes comme le groupe de sécurité qu’il faudra alors changer plus régulièrement, ou d’entraîner des fuites sur des soudures ou raccords et des dégâts.

L’intérêt d’installer un vase d’expansion sanitaire est donc triple : il permet d’aborder l’augmentation de pression dans les ballons d’eau chaude avant que le groupe ne s’ouvre, et par conséquent, de limiter la perte d’eau lors de la période de chauffe du ballon d’eau chaude (économies d’eau), de chauffer moins d’eau (économies d’énergie), et enfin de soulager le groupe de sécurité (économie de pièces).

Attention, un vase d’expansion sanitaire est généralement de couleur « blanche » (à ne pas confondre avec les vases d’expansion « chauffage » de couleurs en général rouge, gris ou bleu). Il doit être conforme au DTU 65-11 de 01-73, de qualité alimentaire (certifié ACS : Attestation de Conformité Sanitaire). Il peut accepter une température maxi de 110°C et une pression maxi d’utilisation de 7 bars (le groupe de sécurité s’ouvrant à cette pression est donc obligatoire).

Le vase d’expansion sanitaire se pose et s’intercale entre le groupe de sécurité et l’entrée d’eau froide du ballon par le biais d’un piquage (voir schéma). Il peut se trouver à l’extérieur mais aussi directement intégrer dans certaines chaudières.

Le choix et le dimensionnement du volume du vase d’expansion sanitaire se fait en fonction de la capacité et de la consigne de température du ballon d’eau chaude à protéger.

CAPACITE DU BALLON	TEMPERATURE DE CONSIGNE
	60°C	70°C	80°C
≤70L	5L	5L	5L
100L	5L	5L	8L
150L	8L	8L	12L
200L	8L	12L	18L
300L	12L	18L	25L
500L	25L	25L	2x18L

En outre, le vase d’expansion sanitaire est pré-gonflé à 3 bars. Il convient aussi que la pression d’alimentation du ballon soit d’environ 3 ou 4 bars maxi (sinon la vessie du vase sera déjà comprimée et on perdra le volume d’expansion), soit à l’aide d’un régulateur de pression en amont sur l’arrivée générale d’eau de l’habitation, ou bien soit avec un réducteur de pression dédié au ballon d'eau chaude et positionné juste avant le groupe de sécurité (type « REDUFIX »). Sachant que si la pression d'eau en entrée du ballon est supérieure à 7 bars, le groupe de sécurité s’ouvrira en permanence entraînant une perte d’eau en continu !

Pour en savoir plus : calcul et dimensionnement d'un vase d'expansion chauffage / sanitaire.

Qu'est-ce que la stratification d'eau dans un ballon ?

Nous vous proposons un petit article sur le phénomène physique de la stratification d'eau, permettant la séparation en couche d'eau de température différentes dans un ballon, nos clients nous demandons assez souvent le principe de fonctionnement de l'accumulation d'eau chaude dans un chauffe-eau.

https://elyotherm.fr/principe-stratification-ballon-eau-chaude