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Des capteurs thermiques, pour quoi faire ?
Les capteurs solaires thermiques peuvent servir pour le système d’eau chaude sanitaire individuel (Cesi) ou en système combiné pour le chauffage de l’eau et de l’habitat (SSC – Système solaire combiné). La quantité d’énergie fournie par les capteurs va dépendre, entre autres, de la surface de capteurs ou encore de la technologie employée.
Comment ça marche ?
Imaginez un tuyau d’arrosage en plein soleil. L’eau contenue dans le tuyau est réchauffée par le soleil. Si, en plus, la couleur du tuyau est sombre ou noir, et qu’il est placé sous une vitre, l’eau est alors brûlante. Le solaire thermique fonctionne sur ce principe. Sauf que l’on remplace le tuyau d’arrosage par des capteurs thermiques. A ne pas confondre avec les capteurs photovoltaïques qui servent eux à produire de l'électricité. (Voir notre dossier)
Systèmes de chauffe-eau solaire :
 
Le chauffe-eau solaire monobloc. Les capteurs et le ballon sont groupés sur un même châssis rigide et sont placés à l’extérieur. Ce système à l’avantage d’être simple et peu coûteux. Il s’installe généralement sur une terrasse ou dans un jardin. En outre, son intégration architecturale est plus difficile. Ce système est souvent recommandé pour un usage simple et tout au long de l'année. Idéal dans toutes les conditions.
 
Le chauffe-eau solaire à éléments séparés. Dans ce cas, le ballon est à l’abri dans une pièce de la maison ou dans un bâtiment annexe. Ce système est plus coûteux que le précédent mais il permet d'avoir une longévité supérieur car la majeur partie du matériel est protégé dans un local, idéal pour les bords de mer car l'air est fortement corrosif.
Les modèles les plus couramment employés sont à circulation forcée, c'est-à-dire qu’une pompe électrique (un circulateur) met en mouvement le liquide caloporteur lorsqu’il est plus chaud que l’eau sanitaire du ballon. Un régulateur électronique met en marche et arrête la pompe aux moments opportuns grâce à une sonde de température.
Le modèle à éléments séparés à thermosiphon laisse le liquide circuler librement des capteurs au ballon sans pompe ou autre dispositif, et ce, grâce à la différence de température. Dans ce cas, le ballon doit impérativement être placé plus haut que les capteurs. Les circuits doivent être installés dans les règles de l’art afin de faciliter la thermo-circulation.
Le système solaire combiné (SSC) ou Combi solaire associe chauffage de l’eau sanitaire et chauffage de l’habitat. Dans ce cas, le ballon dispose de deux sorties, l’une pour l’eau chaude sanitaire et l’autre pour le chauffage. Le liquide caloporteur circule le plus souvent dans une dalle au sol, système appelé plancher solaire direct.
Les éléments du solaire thermique / les technologies
L'installation de capteurs solaires thermiques varie sensiblement selon que le système servira uniquement à la production d'eau chaude ou à la production combinée d'eau chaude et de chauffage. Voici les principaux éléments que l'on retrouve dans tous les cas.
Les capteurs à tubes sous vide
Un capteur solaire sous vide est constitué d'une série de tubes de verre dans lesquels passe un tube collecteur de chaleur. La paroi des tubes est double, comme celle d'une bouteille thermos, et on y fait le vide. A l'intérieur, le tube est recouvert d'une substance qui absorbe les rayons du soleil (nitrure d'aluminium). L'effet thermos obtenu permet d'obtenir un meilleur rendement l'hiver car la chaleur est piégée à l'intérieur du tube. (Voir notre article)
Avantages / inconvénients
- Peut se monter verticalement en facade, sur un mur d'immeuble si il est exposé au sud
- Peut se monter à horizontalement pour s'ameliorer l'esthétique de la maison
- Température de chauffe au delà de 100 °C - 120° C
- Meilleur rendement l'hiver : les panneaux réagissent mieux à un ensoleillement diffus
- Moins sensible à une exposition imparfaite : les réflecteurs captent la lumière sous des incidences non optimales
- Moins de prise au vent, le vent passe au travers des tubes.
- technologie aussi employée pour le froid solaire (en laboratoire)
2 - Le ballon de stockage
Il sert à stocker l’eau chauffée par les capteurs. En règle générale, le système est composé d'un premier ballon dédié à l'eau chaude solaire. Un deuxième ballon d'appoint, soit existant, soit neuf, est raccordé au système pour fournir le complément d'eau chaude par un système de chauffage (traditionnel ou par les énergies renouvelables).
3 - L’échangeur thermique. Le liquide caloporteur après avoir été réchauffé dans les capteurs thermiques passe dans un échangeur en forme de serpentin placé dans le ballon d’eau chaude ou dans un échangeur à plaque placé à l’extérieur du ballon (généralement pour les grosses installations) où il cède ses calories solaires à l’eau sanitaire.
4- Le circuit hydraulique
C’est dans le circuit d’eau primaire que circule le liquide caloporteur. Celui-ci doit être étanchéifié et calorifugé, c'est-à-dire bien isolé pour réduire les déperditions de chaleur.
5 - Le fluide caloporteur :
Les panneaux peuvent employer de l'eau ou du glycol comme liquide caloporteur. Le glycol est utilisé pour ses propriétés antigel. Dans certains panneaux, l'air sert de fluide caloporteur.
L'entretien
Il convient de contrôler régulièrement le niveau de glycol ou d'eau dans le circuit hydraulique pour limiter les risques de perte de circulation.
Le choix de votre système solaire dépend de votre installation actuelle
Les capteurs solaires thermiques préchauffent ou chauffent totalement l’eau sanitaire. La chaudière prend le relais si la température de l’eau n’atteint pas 60° C (jours sans soleil, hiver). Ce système d’appoint à votre chauffe-eau traditionnel est possible avec tous les types d’installations :
Selon votre système existant, chaudière gaz, au fioul, chauffage électrique, l’ancienneté de votre installation, toutes les combinaisons ne sont pas judicieuses ni même possibles.
Un système solaire peut aussi être combiné avec une pompe à chaleur ou avec un système au bois (bûche, granulés, déchiqueté).
Sans appoint : le ballon existant sert d'appoint.
Appoint électrique : il est assuré par une résistance électrique intégrée au ballon solaire.
Appoint hydraulique : il est assuré par un échangeur intégré au ballon solaire et raccordé à la chaudière.
Appoint mixte : double système d'appoint (hydraulique et électrique).
Le dimensionnement de l’installation
La surface de capteurs solaires nécessaire pour assurer l’eau chaude sanitaire est d’environ 1m²/personne. On compte environ 40 à 50 litres/ personne pour le dimensionnement du ballon de stockage. Il faut aussi tenir compte de la zone géographique. Dans le sud du Maroc, le rayonnement est de 30 à 50 % plus important que dans le nord du Maroc. La surface de capteurs sera donc moins importante pour obtenir la même quantité d’énergie solaire.
Et puis si les capteurs solaires thermiques sont non seulement destiné à la fabrication d'eau chaude sanitaire, mais également au chauffage la surface de capteurs va aussi dépendre de la surface d’habitation à chauffer, du nombre d’occupants, de la qualité de l'isolation existante.
Sur dimensionner l’installation en ne tenant compte que de l’hiver peut conduire à une surchauffe préjudiciable du matériel. A moins de chauffer une piscine avec le surplus d’eau produit l’été via une boucle de décharge...
L’orientation et l’inclinaison des capteurs ou la présence de masques éventuels (ombres portées) peut avoir plus ou moins d’impact sur le rayonnement solaire reçu par un capteur. Idéalement, le capteur doit être orienté plein sud et incliné à un angle de 45° par rapport à l’horizontale et sans ombre portée. Mais l’inclinaison pour une installation peut varier entre 30 ° et 60 °, explique Wael Elamine, ingénieur solaire au Syndicat des énergies renouvelables.
A noter qu'en théorie plus l’installation est située dans le nord du Maroc, plus les panneaux doivent être inclinés et inversement. Mais le plus souvent, pour des questions
Combien ça coûte?
Le coût d’une installation pour un chauffe-eau solaire individuel, équipé de 3 à 5m² de capteurs et d’un ballon de 200 à 300 litres varie entre 40 000 dh et 60 000 dh, pose incluse.
Pour une installation combinée eau chaude et chauffage, le coût d'installation est très variable. Il dépend notamment de la surface de l'habitat, de l'exposition des panneaux, de la zone géographique. Pour vous donner un ordre de prix, nous avons sélectionné plusieurs modèles de la gamme Himin visible dans la rubriques PRODUITS.
Rappel d'utilisation:
Eau chaude pour Jaccuzi,
Eau Chaude Hamman
Chauffage maison
Eau chaude piscine
Eau chaude sanitaire
Eau chaude production industrielle
Le capteur à tube sous vide à effet "Thermos" | 
