A Tours et en région Centre, ce sont en moyenne 1100 kWh/m2/an irradiés gratuitement par le soleil. 

Il est possible de récupérer une partie de cette énergie avec des panneaux solaires thermiques pour produire du chauffage et /ou de l’eau chaude sanitaire, en appoint des systèmes de chauffage classiques au gaz, à l’électricité simple, au bois ou par pompes à chaleur.

De petites villes utilisent cette technologie pour le chauffage de réseaux de chaleur urbain. C’est le cas notamment au Danemark avec la centrale thermique de Silkeborg qui permet d’éviter l’émission de 15700 tonnes de CO2 par an.

Des procédés industriels ou agricoles peuvent aussi y avoir recours, comme en France pour la production de chaleur dans des serres agricoles, pour une économie estimée de 1400 tonnes de CO2 non émis par an.

Emplacement des capteurs

En habitat individuel ou collectif, les panneaux solaires thermiques vitrés classiques peuvent être posés en toiture. Intégrés à la toiture, grâce à des travaux de charpente, ils donnent du cachet à votre maison. Ils peuvent aussi être installés sur un appentis ou bien au sol, sur un châssis conçu spécifiquement coulé dans une dalle béton. En plus de ces positions, les capteurs à tube sous vide peuvent aussi être posés à plat sur un toit terrasse – ils sont alors non visibles au loin, ou bien verticaux, sur un mur vertical.

Etudier le masque et l’azimut solaire pour l’emplacement des panneaux

Avant de commencer à sélectionner le matériel que vous allez installer, il faut étudier le gisement solaire pour éviter de placer les panneaux solaires derrière un masque solaire important. Même si, à Tours et en région Centre, nous ne sommes pas en zone montagneuse, les zones d’ombres sont nombreuses. Une colline au loin, un immeuble de l’autre côté de la rue, des arbres à feuilles persistantes en hiver, une souche de cheminée…. Autant d’obstacle dont il faut établir l’incidence sur votre future installation, en réalisant une étude du masque solaire avec un diagramme solaire, une boussole et un clinomètre.

De manière générale, on considère qu’un masque solaire cachant plus de 20% de l’irradiation solaire compromet la rentabilité d’une installation de chauffage solaire.

L’orientation par rapport au Sud ou l’azimut est aussi à considérer. Le mieux est de pouvoir placer les panneaux plein Sud avec un azimut de +/- 15° maximum. Pour récupérer les calories en hiver, avec un soleil qui montera, à Tours et en région Centre (47° de latitude Nord), au plus haut à 20° au-dessus de l’horizon, il faut pouvoir orienter les panneaux entre 50 et 60° par rapport à l’horizontale, de manière à avoir une incidence à presque 90° sur les panneaux au plus fort de l’hiver.

Chauffage solaire combiné en hydro-accumulation

Un système de chauffage combiné avec des panneaux solaires thermiques, avec entretien annuel, permet d’économiser de 25 à 50% de la facture annuelle de chauffage, augmente la durée de vie de vos installations et peut être conservé lors de leur rénovation. Même si le gisement solaire à Tours et en région Centre, est moindre que dans le Sud du pays, le moindre ensoleillement est compensé par le fait que les hivers y durent plus longtemps.

Plus en détails, un Système Solaire Combiné bien conçu, correctement dimensionné, bien installé et bien entretenu économise annuellement au minimum 350 kWh en énergie d’appoint (énergie finale) par m2 de capteurs solaires installés. Et il est recommandé d’installer entre 8 et 15% de capteurs solaires en proportion de la surface à chauffer.

Deux solutions techniques possibles

Il existe deux solutions pour le chauffage solaire d’une maison :

• l’hydro-accumulation d’eau chauffée par le soleil, comme une pile, que l’on va charger dès qu’il y aura du soleil et que l’on déchargera pour se chauffer. Cette solution nécessite de pouvoir installer un ballon d’eau chaude de grande capacité dans la chaufferie, en proportion de 50 litres d’eau stockée par mètre carré de capteur installé en toiture. Si vous installez 20m2 de capteurs solaires, il faut pouvoir stocker 1000 litres d’eau. 1000 litres d’eau chauffés de 15°C à 75°C représentent environ 81kWh d’énergie disponible pour le chauffage. Sur une saison de chauffage de 6 mois où par exemple, 14000kWh sont nécessaires pour le chauffage d’une maison à 19°C, 81kWh représentent en moyenne, l’énergie nécessaire pour une journée de chauffage, indépendamment des variations saisonnières.
• le chauffage solaire direct grâce à une technologie développée spécifiquement. Cela permet d’envoyer les calories directement dans les émetteurs de chauffage en limitant le volume de stockage. Dans ce cas, il faut que les émetteurs de chauffage, soient adaptés au chauffage à basse température. De manière générale, ce sont les planchers et les murs chauffants qui sont les plus adaptés. Mais des radiateurs à eau chaude de grande contenance en eau peuvent aussi être adaptés, surtout s’ils présentent un aspect esthétique pour l’embellissement de la maison. Ce seront des radiateurs verticaux ou bien des radiateurs tout en longueur longeant les plinthes.

De telles installations solaires donnent de la valeur à votre maison, à condition que les travaux soient réalisés en bonne intelligence.

Réfléchir au projet de rénovation énergétique

Tout d’abord, il faut réfléchir au projet de rénovation énergétique.

Une grosse erreur à éviter est de réaliser après coup, la rénovation de l’isolation de votre maison. C’est l’inverse qu’il faut faire : isoler la maison avant de rénover le chauffage.

Car la rénovation de l’isolation va diminuer les besoins en chauffage mais aussi le régime d’eau de fonctionnement des émetteurs. Si vos radiateurs fonctionnaient à haute température avant des travaux d’isolation, ils pourront fonctionner à moyenne ou basse température après avoir isolé vos combles perdus et réalisé une isolation par l’extérieur. Le chauffage solaire en période de chauffage est un chauffage à basse température, avec des températures maximales de 50°C au cœur de l’hiver. Ainsi, une installation de chauffage avec des émetteurs fonctionnant à basse température sera la plus adaptée pour du chauffage solaire pour une chaleur douce persistante dans toute la maison.

Réglage sur loi d’eau

L’installation solaire combinée doit être réglée sur loi d’eau, c’est-à-dire en fonction de la température extérieure.

Le réglage de la loi d’eau se fait au moment de la mise en service. Elle peut être affinée dans la première année de fonctionnement. Il faut définir précisément deux points de fonctionnement pour obtenir un réglage fiable. Cette courbe va équilibrer en permanence les appoints de chauffage avec les déperditions de la maison par rapport aux conditions climatiques extérieures.

Couplés avec des robinets ou vannes thermostatiques, il est alors possible de régler la température souhaitée par pièces.

Installation de robinets thermostatiques

L’installation de robinets thermostatiques permet de faire des économies  d’énergie importantes, qui viennent s’ajouter aux économies d’énergie issues du système solaire combiné.

Le principe est simple : installer un robinet qui ouvre et ferme le radiateur, en fonction de la température intérieure à proximité du radiateur, dans la pièce chauffée. 

Cela permet de moduler le chauffage pièce par pièce. Vous réglez la température en fonction d’un gradient affiché de 1 à 5, avec une position hors-gel et une position fermée.

• 1 correspond à une température d’environ 12°C.
• 2 pour environ 15 à 16°C
• 3 pour 19°C de température intérieure
• 4 pour 22°C
• 5 le robinet est ouvert à fond.

Le réglage sur loi d’eau avec des robinets thermostatiques est un moyen simple et aussi robuste et fiable pour diffuser une chaleur douce en continu, sans surchauffe possible.

Chauffe-eau solaire

Un chauffe-eau solaire individuel (CESI) ou collectif (CESC) permet de chauffer l’eau sanitaire pour les besoins du quotidien (douche, vaisselle, etc…) en partie grâce au soleil. De manière générale, un chauffe-eau solaire correctement dimensionné va permettre de couvrir 70% des besoins en eau chaude avec une couverture totale pendant la saison de Mai à Septembre – sous réserves des variations saisonnières de l’ensoleillement.

Un appoint pour pallier l’intermittence de l’énergie solaire

En cas d’insuffisance de la couverture solaire, un appoint est là aussi utilisé pour produire l’eau chaude. Cet appoint peut être réalisé par une résistance électrique intégrée au ballon d’eau chaude solaire en partie médiane, de manière à obtenir l’appoint d’eau chaude plus rapidement et ne pas fausser les données de températures pour le solaire en pied de ballon. On parle alors de chauffe-eau électro-solaire. Le chauffe-eau solaire se transforme en ballon d’eau chaude électrique traditionnel dès qu’il n’y a pas de soleil.

L’appoint de chauffage peut aussi provenir d’une chaudière ou d’une pompe à chaleur, grâce à un échangeur hydraulique intégré au ballon en partie supérieure. On ne chauffe alors qu’une fraction du volume d’eau mais de manière plus réactive. 

Votre eau chaude sanitaire moins intensive en carbone.

Ainsi, pour donner un exemple, pour une contenance en eau du chauffe-eau de 250 litres, ce sont 10 kWh nécessaires pour élever la température de 10 à 60°C.  Couverts à 50% par le soleil, l’économie sera donc de 5 kWh à chaque chauffe complète du ballon. Sur une année, pour une famille de 5 personnes, avec des enfants en bas âge ou adolescents, utilisant les 250 litres d’eau chaude quotidiennement, l’économie peut donc être évaluée a minima à 1825 kWh par an. En remplacement de gaz, cela représente 414 kilos de CO2 non émis par an ou encore 10 tonnes de CO2 sur 25 ans.

Un chauffe-eau solaire, entretenu tous les ans, protégé contre les surchauffes estivales, peut durer 25 ans. Les points clés pour faire le faire durer sont le contrôle des organes de sécurité (vase d’expansion, soupape), de l’étanchéité et la protection de la cuve contre l’oxydation et les courants vagabonds.

Chauffage de piscine

Il est possible de chauffer une piscine avec des panneaux solaires thermiques raccordés à un échangeur solaire qui transmet la chaleur à l’eau de piscine. La couverture solaire doit être dimensionnée en fonction du volume total d’eau à chauffer.

Le chauffage de l’eau de piscine, associé à la couverture nocturne du bassin, commence dès le printemps. L’eau monte en température progressivement. Le système est tellement efficace, même à Tours et en région Centre, qu’il faut prévoir une protection contre les surchauffes estivales.

Vous pourrez profiter d’une eau chaude grâce au soleil, en fonction des conditions météorologiques. C’est un système qui peut alors être installé sans appoint, avec un impact environnemental quasi nul concernant le chauffage de l’eau.

Couplé au chauffage solaire d’une maison, la piscine peut servir de boucle de décharge pour l’excès d’énergie donnée par le soleil, en fonction des variations climatiques. Cela permet alors de limiter la stagnation du glycol dans les panneaux solaires lorsque votre maison est en température. Vous avez alors la piscine chauffée en hiver…

Recommandations générales

Protection contre les surchauffes

Nous recommandons d’intégrer à toutes les installations solaires thermiques, une protection efficace contre les surchauffes estivales. En plus des solutions classiques indispensables pour lutter contre la dilatation du fluide contenu dans les panneaux, de nouvelles solutions existent pour arrêter le chauffage. Elles permettent de protéger non seulement l’installation de stockage solaire mais aussi les panneaux solaires, lorsque leur température dépasse un certain seuil. Cette température limite est en général de 120°C, température à laquelle les joints s’abîment et où la texture et le pH du fluide caloporteurs, commencent à se dégrader.

Entretien régulier

Finalement nous vous conseillons l’entretien régulier de vos installations solaires thermiques et vous proposons toutes les prestations spécialisées adaptées pour cela.