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Le chauffage et l'eau chaude solaire

Les capteurs solaires pour votre eau chaude et votre chauffage

 

 

 

Installer un chauffe-eau solaire individuel (CESI) ou un système solaire combiné (SSC) dans votre maison vous permet de faire de réelles économies d'énergie et de réduire votre facture d'électricité, gaz, ou fuel, etc, servant à produire votre eau chaude sanitaire et votre chauffage.

 
 
Le chauffe-eau solaire individuel : simple et performant
 

Un chauffe-eau solaire individuel permet d'assurer uniquement la production d'eau chaude sanitaire (ECS) pouvant couvrir de 40 à 70% des besoins d'une famille.

Des capteurs solaires, le plus souvent installés sur le toit, récoltent les calories de chaleur produites par le soleil. Celles-ci sont ensuite conduites à un ballon solaire grâce au fluide caloporteur qui circule dans les capteurs.

 

On distingue clairement 5 éléments principaux dans un chauffe-eau solaire :

  • Des capteurs solaires, aussi appelés panneaux solaires, placés à l'extérieur pour recevoir les rayons du soleil,

  • Un ensemble de régulation et de circulation, qui optimise l'apport d'énergie solaire vis à vis de l'appoint,

  • Un ballon de stockage d'eau sanitaire, aussi appelé ballon solaire,

  • Un mitigeur, qui régule le débit et la température de l'eau en provenance du ballon,

  • Un système d'appoint, parfois intégré directement au ballon, qui assure en complément la production d'eau chaude sanitaire.

 
Le système solaire combiné : 2 en 1 solaire
 
Le système solaire combiné (SSC) permet de couvrir jusqu'à 60 % des besoins en eau chaude sanitaire et 20 à 60 % des besoins en chauffage annuels d'une maison.
 

Tout comme le CESI, des capteurs solaires se chargent de récupérer la chaleur du soleil et de la restituer au ballon solaire qui la transmet au réseau de chauffage. Ce système est souvent installé dans des logements neufs, mais convient également lors d'une rénovation, du moment que les émetteurs de chaleur peuvent fonctionner à basse température.

 
Quel système solaire thermique choisir ?
 
Pour votre chauffe-eau solaire individuel, deux systèmes s'offrent à vous, à choisir en fonction des conditions climatiques, de l'esthétique et du budget :
 
  • Le chauffe-eau solaire à éléments séparés (le plus répandu)

Des capteurs et un ballon, placé dans une pièce de la maison ou une construction attenante. La circulation du fluide caloporteur entre les deux composants peut être naturelle (thermosiphon) ou forcée par un circulateur (pompe électrique).

 
  • Le chauffe-eau solaire monobloc
Les capteurs et le ballon sont couplés et placés à l'extérieur, de manière plus compacte. Cette installation est répandue dans les zones au climat chaud (Caraïbes, bassin méditerranéen, etc.). 
Pour votre système solaire combiné, deux systèmes s'offrent à vous :
 
  • Le système à hydroaccumulation
Un grand volume d'eau, qui sert aussi bien à l'eau de chauffage qu'à l'eau sanitaire, est chauffé dans un ballon volumineux (plus de 500 litres), voire composé d'un ballon-tampon à l'intérieur pour distinguer eau de chauffage et eau sanitaire. Ce système ne fonctionne avec une bonne efficacité, qu'avec des radiateurs basse température ou plancher chauffant basse température.
 
  • Le système par plancher solaire direct (PSD)

En cas d'apports solaires provenant du capteur, le liquide caloporteur circule directement, sans échangeur, dans un plancher chauffant qui joue à la fois le rôle de stockage d'énergie à basse température et d'émetteur de chaleur douce, permettant au capteur de travailler avec un excellent rendement.

L'énergie d'appoint (de tout type) est sollicitée au minimum, tandis que l'eau chaude bénéficie au maximum des apports solaires ; l'hiver, l'appoint apporte le complément, et pendant 6 à 7 mois par an le système fonctionne en quasi autonomie solaire.

Un seul régulateur pilote l’intégralité de l’installation, pour une parfaite maîtrise de la consommation d’énergie d’appoint.

 
Intégration des capteurs solaires
 
L'intégration des panneaux solaires est un élément important dans l'installation d'un système solaire thermique. La pose des capteurs solaires peut être réalisée sur le toit, en façade ou au sol.
 
Il est tout à fait possible d'intégrer un chauffe-eau solaire individuel à un équipement déjà existant dans un logement.
 
Les panneaux solaires peuvent être installés partout en France, et fonctionnent au Nord comme au Sud.
 
Dimension des équipements solaires
 
Tout comme l'intégration des capteurs solaires, leur inclinaison et orientation sont des éléments essentiels dans les étapes d'installation.
 

La taille du ballon doit par ailleurs être adaptée à la consommation d'eau chaude des propriétaires. En effet, la dimension de l'installation varie en fonction du nombre précis d'utilisateurs dans la maison, afin d'assurer un fonctionnement optimal du système.

Pour tous les dispositifs, l'énergie d'appoint (bois, électricité, fuel, gaz) reste nécessaire, de manière intégrée ou indépendante

 

Le tableau ci-dessous vous renseigne sur le dimensionnement approximatif du ballon et des capteurs d'un chauffe-eau solaire individuel, et ce en fonction de votre zone géographique. Votre installateur Qualisol se chargera d'affiner cette donnée lors de l'étude de votre logement. 

Différentes méthodes existent pour maîtriser les surchauffes des capteurs en période estivales, et permettent ainsi d'éviter la dégradation du matériel.

 

Souvent installé en résidence neuve, il est tout à fait possible d'intégrer un système solaire thermique à un équipement déjà existant dans un logement.

L'électricité photovoltaïque

Les panneaux solaires photovoltaïques pour votre production d'électricité

 

 

 

 

 

 

 

 

Les panneaux photovoltaïques permettent de transformer les rayons du soleil en électricité afin d'alimenter les équipements électriques de la maison, et de réaliser de véritables économies d'énergies.

 




Panneaux solaires photovoltaïques : un système fiable

 

Des cellules photovoltaïques, assemblées pour former un panneau photovoltaïque (appelé aussi capteur ou module photovoltaïque), recoivent les rayons du soleil.


Au contact des "photons" qui composent cette lumière et grâce aux matériaux semi-conducteurs du panneau (le plus souvent du silicium), les "électrons" présents dans les cellules s'activent et créent un courant électrique, transformé ensuite en courant alternatif adapté pour le réseau public d'électricité.
 

On distingue clairement 3 éléments principaux dans un système solaire photovoltaïque :

  • Les panneaux solaires, placés généralement en toiture pour recevoir la lumière du soleil,

  • L'onduleur, qui transforme le courant continu provenant des cellules photovoltaïques en courant alternatif, prêt à être injecté au réseau,

  • Les disjoncteurs et compteurs, permettant de réguler et mesurer la consommation d'électricité de la famille.

 

Devenir producteur d'électricité solaire


Une fois l'électricité produite par vos panneaux solaire photovoltaïques, vous avez plusieurs possibilités concernant son utilisation, à savoir :
 

  • Vendre la totalité de votre production aux distributeurs d'électricité tels qu'EDF,

  • Vendre le surplus d’électricité après votre consommation personnelle,

  • Autoconsommer l'électricité produite en site isolé.


Vendre sa production d'électricité solaire


La solution la plus répandue consiste à vendre la totalité de sa production d'électricité photovoltaïque au lieu de la consommer.


Pourquoi ? Cela vous permet de bénéficier d'un tarif d'achat par les distributeurs supérieur au prix d'achat destiné aux consommateurs.

Pour vendre votre production d'électricité photovoltaïque, il vous faut établir une demande de raccordement au réseau public d'électricité avec attestation sur l'honneur, permettant de déterminer le régime tarifaire applicable pour l'achat de l'électricité produite.


Un contrat d'obligation d'achat d'une durée de 20 ans devra alors être signé avec le distributeur d'électricité choisi pour acheter votre production.

Le chauffage et l'eau chaude au bois

Le chauffage au bois, quels systèmes et quels combustibles ? 

Pour une solution bois énergie adaptée, le choix dépend de la typologie de votre logement, de sa surface et de votre mode de vie. Les équipements les plus courants sont les appareils indépendants (poêles et inserts) mais il existe également des appareils raccordés au réseau hydraulique (poêles, inserts bouilleurs et chaudières). Leur point commun : un chauffage écologique et économique !

 

 



Les appareils indépendants

 

Un appareil bois indépendant offre un chauffage d’appoint dans une partie de la maison (séjour, couloir..), le plus souvent en complément d’une installation principale. Les poêles à bois et granulés sont les équipements les plus répandus mais il en existe plusieurs types :


 

1. La cheminée à foyer fermé  




 

 

 

 

Successeur du traditionnel foyer ouvert, dont l’efficacité est très faible voir négative, le foyer fermé permet enfin d’envisager la cheminée comme une véritable source de chauffage grâce à une technologie moderne.

 

Combustibles: bûches, briquettes ou granulés.
 






 

Attention : dans le cas d'une rénovation de cheminée ancienne, il est nécessaire de remplacer le foyer ouvert par un appareil perfomant.




2. La cheminée avec insert 

 

L’insert s’incruste dans le foyer d’une cheminée ouverte existante et permet d’améliorer considérablement son rendement sans modifier le bâti. On obtient alors un véritable appareil de chauffage. Concrètement, un courant d’air ambiant arrive entre les parois de l’insert, se réchauffe à l’intérieur de la cloison grâce au feu de cheminée et se diffuse ensuite à travers la pièce.

 

Combustibles: bûches, briquettes ou granulés. 
 

Attention : pensez à vérifier la compatibilité avec l'installation existante ( dimension du foyer, compatibilité du conduit de fumée, nécéssité d'un tubage...) 

 

3. Le poêle à bois  

Le poêle intervient généralement comme chauffage d’appoint. Il peut être équipé ou non d’un ventilateur pour accélérer la convection. Certains poêles « canalisables » permettent également de distribuer de l’air chaud dans d’autres pièces de la maison, avec ou sans ventilateur. Ce dispositif permet de mieux repartir la chaleur dans la maison et ainsi procurer un meilleur confort.

 

Combustibles : bûches, briquettes ou granulés

 

Attention : Pensez à installer une couche de protection thermique si votre poêle à bois est installé près de matériaux combustibles tels que les planchers en bois, les portes, ou tous types d’objet qui s’enflamment facilement.

 

Les appareils bois raccordés au réseau hydraulique

 

Un appareil raccordé au réseau hydraulique permet d’alimenter une installation de chauffage central et de production d’eau chaude sanitaire. Les chaudières bois sont les équipements les plus répandus mais il en existe plusieurs types :

 

1. La chaudière manuelle

Elle utilise des bûches de bois qu’il faut charger manuellement. Elle fonctionne en  tirage naturel ou forcé :

  • Chaudière à tirage naturel : elle fonctionne sans électricité, le tirage qui s’établit dans le  conduit de cheminée permet d’alimenter le foyer en air et permet la combustion du bois.
  • Chaudière à combustion inversée à tirage forcé : plus performante et de conception plus récente qu’une chaudière à combustion inversée à tirage naturelle, elle offre un meilleur rendement grâce à un extracteur qui aspire les fumées et participe au maintien du tirage.

Combustibles : bûches ou briquettes

 


2. la chaudière automatique

Les chaudières fonctionnent grâce à un approvisionnement automatique. Elles sont alimentées par des plaquettes ou des granulés, stockés dans un silo dont l’autonomie peut aller jusqu’à un an. Une régulation électronique gère toutes les étapes telles que l’alimentation, la combustion, le décendrage et l’extraction des fumées. Les nouveaux modèles « connectés » permettent également un pilotage et un suivi à distance.

 

Combustibles : plaquettes ou granulés

 

 

                      

Source :  Mission régionale Bois Energie

 

 

3. Les poêles et inserts bouilleurs ou hydrauliques 

Certains poêles et inserts peuvent se raccorder au circuit hydraulique de chauffage (radiateurs et/ou eau chaude sanitaire).

 

Combustibles : bûches, briquettes ou granulés

 

 

Rendements et autonomie des appareils de chauffage au bois

 
 
  • Les appareils indépendants à granulés, quasiment toujours équipé d’un extracteur, ont un meilleur rendement de combustion (85% à 90% pour les meilleurs) que les appareils bois bûches (75% à 80% pour les meilleurs). En revanche, les appareils à bois bûches n’ont aucune consommation d’électricité pour assurer leur fonctionnement.
  • Les chaudières bois bûches, associées obligatoirement à des ballons d’hydro-accumulation, fonctionnent en allure nominale. Ce fonctionnement permet d’obtenir un rendement optimum alors que les phases de ralenti sur les appareils à bois bûches indépendants dégradent le rendement de manière importante. Les phases de ralentis seront d’autant plus rare que l’appareil est bien dimensionné (éviter le surdimensionnement).
  • Les appareils automatiques raccordés (granulés ou plaquettes) ont une autonomie importante, allant de plusieurs jours pour les poêles et inserts à plusieurs mois pour les chaudières.
  • Les appareils raccordés manuels ont une plus faible autonomie, allant de une à 3 heures pour les poêles et inserts à 12 heures pour certaines chaudières.
 

 

 

Les combustibles

 





Bûches : utilisées dans les inserts, foyers fermés, chaudières manuelles.








Granulés/Pellets : Issus de la compression des sciures de feuilles ou de résineux, les granulés peuvent être utilisés dans les poêles ou chaudières automatiques.







Plaquettes : bois sous forme de copeaux et d’origine forestière ou d’industrie, les plaquettes peuvent être utilisées dans les chaudières automatiques.






Briquettes : sous forme de bûchettes reconstituées d’environ 20 cm et composées des résidus de scierie, les briquettes peuvent être utilisées dans tout type d’installation (foyer fermé, insert, poêle, chaudières manuelles et automatiques).



 

 

Zoom sur une solution de plus en plus populaire : le granulé de bois

 

Parmi les trois solutions proposées par la filière bois-énergie, c’est le granulé qui enregistre la croissance la plus importante. En France, c’est un marché qui a connu une croissance fulgurante depuis les années 2000. Entre 2003 et 2009, la demande est passée d’environ 20 000 tonnes par an à environ 290 000 tonnes .

Côté porte-monnaie, le coût du granulé de bois est largement inférieur à celui de l’électricité pour un usage en chauffage principal (5,76c€/kWh pour les granulés en sac contre 14,74c€/kWh pour l’électricité) et augmente beaucoup moins vite que d’autres sources d’énergie . Plus cher que la bûche traditionnelle, le granulé offre une alternative intéressante aux personnes recherchant performances et confort d’utilisation.

Le chauffage et l'eau chaude par la pompe à chaleur

L'eau chaude et le chauffage par aérothermie ou géothermie 

 

 

 

La pompe à chaleur (PAC) permet de capter l’énergie en milieu extérieur, la transformer en chaleur, pour ensuite la diffuser dans l'habitat.

 

 "A chaque source sa solution" 
 


C’est avant tout un système de chauffage, mais elle permet également de répondre à des besoins d’eau chaude sanitaire et aussi de climatisation : on parle dans ce cas de PAC réversibles.


La pompe à chaleur est composée de 4 éléments principaux :
 

  •  L’évaporateur : il récupère les calories de l’environnement extérieur (sol/eau/air), pour les transférer au liquide frigorigène (froid et liquide) et les faire entrer en ébullition.
  • Le compresseur : il aspire et compresse le fluide frigorigène sous forme de gaz à basse température, afin de le transformer en gaz chaud à une pression élevée.
  • Le condenseur : il récupère l’énergie du gaz produit par le compresseur, pour la céder à l’eau du circuit de chauffage. Le gaz frigorigène se condense pour passer de l’état gazeux à l’état liquide.
  • Le détendeur : il abaisse la température du liquide frigorigène formé par le condenseur, qui sera beaucoup plus basse et inférieure à la température de la source de récupération.


Ainsi, la pompe à chaleur permet de couvrir jusqu’à 70 % des besoins de chauffage d’une habitation. Les 30 %  restant (différent selon la source d’énergie et le mode de fonctionnement utilisé) correspondent à la consommation d’énergie électrique utile au fonctionnement de la pompe.

En effet, chaque pompe à chaleur a besoin d’un apport en électricité (ou gaz pour certains modèles) pour fonctionner, mais celui-ci reste minime au regard de l’énergie thermique diffusée, soit un gain écologique et économique.

Le Coefficient de Performance (COP) d’une machine permet d’évaluer son rendement en comparant la consommation d’énergie électrique à la production d’énergie thermique.

Enfin, l’avantage de ce système est qu’il s’adapte pratiquement à tous les modes de chauffage existants (radiateur, plancher-chauffant, ventilo-convecteur, unité murale ou console, etc.)

 

 

Il existe 2 familles de pompes à chaleur :

PAC Aérothermique

 

La PAC Air/Air fonctionne par deux unités. L'unité extérieure permet de puiser les calories de l'air, et le ventilo-convecteur les restitue dans la maison avant tout pour le chauffage mais également le rafraichissement l'été dans le cas d'une PAC réversible.

La 
PAC Air/Eau permet de chauffer l’eau d’un circuit de chauffage grâce à l’air récolté  en extérieur, mais également d’assurer le rafraichissement de l’habitation en été et la production d’eau chaude sanitaire (sous certaines conditions).
Ainsi, on utilise une technologie de PAC mixte, comportant un circuit pour le fluide frigorigène des capteurs, et un circuit pour l’eau chaude des émetteurs de chaleur.

Seule contrainte : un chauffage d’appoint est nécessaire en cas de climat rigoureux, notamment à partir de – 5°C et que la pompe s’arrête.

 

PAC Géothermique

Les PAC Eau/Eau permettent de capter la chaleur du sol et de la restituer soit directement dans un plancher chauffant en circuit fermé (PAC détente directe), soit dans l’eau circulant dans les différents émetteurs de chauffage (PAC à procédé mixte).

Selon la surface extérieure et le terrain, 
2 types de capteurs existent pour la géothermie :

 

  • Capteurs horizontaux : les plus répandus et moins onéreux, ils sont disposés horizontalement à faible profondeur, et nécessitent toutefois une surface de terrain suffisante.
  • Capteurs verticaux : système plus coûteux mais avec emprise sur le sol réduite, les capteurs sont disposés verticalement dans des forages préalablement réalisés.Leur installation fait l’objet de démarches administratives et est soumise à des autorisations.



© AFPAC

Le forage géothermique

 

Le forage géothermique pour le chauffage et

l'eau chaude sanitaire.

 

 

Le forage géothermique permet de tirer parti du sous-sol pour chauffer un logement ou le rafraîchir.

 

 

Le forage sur sonde géothermique

 

Après analyse du sol et des besoins, l’entreprise fore le sol pour y installer une plusieurs sondes géothermiques. Leur nombre et leur profondeur dépendent des besoins énergétiques du bâtiment.

La sonde en U est insérée dans un tube haute résistance. Un coulis est ensuite injecté pour sceller l’installation en assurant une bonne liaison mécanique et thermique de l’ensemble. En fonctionnement, un fluide caloporteur circule entre la pompe à chaleur et la sonde afin d’absorber ou rejeter des calories dans le sol.

 

 

Le forage sur nappe d’eau souterraine

 

Après analyse du terrain, l’entreprise réalise un premier forage de prélèvement afin d’y installer une pompe immergée dans la nappe d’eau souterraine. Par l’intermédiaire d’un échangeur de chaleur, la pompe à chaleur donne ou absorbe des calories.

 

Après cet échange de chaleur, l’eau souterraine retourne à sa source grâce à un second forage d’injection. Cette eau est rejetée à une température légèrement inférieure ou supérieure, sans aucun impact sur l’environnement.