Fonctionnement

Les rayons du soleil réchauffent un liquide constitué en général d’eau glycolée, le fluide caloporteur, qui circule dans les panneaux solaires. Ce liquide réchauffé transmet sa chaleur via un échangeur de chaleur serpentin à l’eau contenue dans le ballon de stockage d’eau chaude sanitaire pour la salle de bain, cuisine, etc.

Fraction solaire

La fraction solaire représente le pourcentage des besoins en eau chaude sanitaire comblé par les panneaux solaires. En Belgique, la fraction solaire d’un ménage oscille autour de 60 % avec une installation bien dimensionnée. En été, les panneaux solaires permettent de couvrir 100 % des besoins du ménage, tandis qu’en hiver, la fraction solaire oscille autour de 10 %. Il n’est donc pas optimal d’installer des panneaux solaires thermiques pour le chauffage.

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L’appoint

Sous nos latitudes, en fonction des saisons et du degré d’ensoleillement, l’entièreté de nos besoins en eau chaude sanitaire ne peut être assurée uniquement via les capteurs solaires thermiques. Pour assurer ces besoins, même pendant les périodes de faible ou non ensoleillement (automne/hiver), le recours à un système d’appoint est nécessaire. Cet appoint doit pouvoir répondre aux besoins d’eau chaude sans intervention solaire.

Il existe différentes possibilités de système d’appoint avec la présence ou non d’un échangeur de chaleur, qui peut être lui-même intégré ou non au stockage.

Les solutions les plus utilisées pour combler le manque d’énergie solaire sont :

L’appoint électrique

Une résistance électrique est directement intégrée au ballon de stockage.

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L’appoint via chaudière

L’échangeur est intégré et se trouve dans le haut du ballon le plus près possible de l’endroit où s’effectue le puisage, là où les températures d’eau chaude sont les plus élevées.

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L’appoint en série

Le système d’appoint se trouve à l’extérieur du ballon de stockage solaire. L’eau est préchauffée par les capteurs solaires et ensuite chauffée à plus haute temperature par le système d’appoint (exemple : une chaudière au gaz à condensation).

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Le rendement optique

Le rendement optique donne une idée de l’efficacité du capteur à absorber l’énergie des rayons solaires. Il est mesuré en laboratoire et permet de comparer les capteurs entre eux. Dans la réalité, le rendement varie avec les conditions climatiques (température, nuage, ensoleillement) et l’utilisation des panneaux.

En général, le rendement saisonnier (moyenne annuelle) en Belgique d’une installation solaire thermique bien conçue oscille autour de 30 à 40 %. Pour les 1000 kWh/m²/an d’énergie fournie au sol par le soleil en Belgique, l’installation thermique produira entre 300 et 400 kWh/m²/an d’énergie transmise sous forme de chaleur à l’eau chaude sanitaire. A ces productions, il faut en général retirer environ 30 % à 50 % de pertes par stockage.

Le temps de retour énergétique (TRE) d’un panneau représente le temps nécessaire pour récupérer l’énergie consommée lors de sa production, grâce à l’énergie qu’il produit. Dans une installation dont le rendement saisonnier est de 40 %, le TRE se situe autour de 2 à 3 années en fonction du type de panneau et de la fraction solaire.