Solaire thermique sur le toit

Solaire thermique - chaleur gratuite livrée à votre domicile

Capteurs solaires thermiques © Manuela Fiebig, stock.adobe.com Sun signifie chaleur - quoi de plus naturel d'utiliser cette chaleur directement comme énergie de chauffage? Ceci est possible avec les systèmes dits solaires thermiques. D'un point de vue technique, le principe est simple: un fluide caloporteur circule à travers les capteurs solaires installés sur le toit et s'échauffe dans le processus. Ensuite, il transfère l'énergie absorbée au circuit de chauffage.

Plat ou tube - telle est la question

En Allemagne, deux systèmes de capteurs différents sont utilisés pour l'énergie solaire thermique, qui diffèrent fondamentalement dans leur structure:

• Collecteurs plats
• Collecteurs de tubes

Les collecteurs à plaques plates sont constitués d'un boîtier de capteur recouvert d'une vitre de protection. Sous le verre, il y a une surface absorbante sombre, qui est chauffée par le soleil et transfère la chaleur aux tuyaux en cuivre en dessous. Le fluide caloporteur circule dans les tuyaux en cuivre - généralement un mélange d'eau et d'antigel, parfois de l'eau de chauffage pure. Il y a une isolation sous les tuyaux en cuivre afin que la chaleur collectée ne soit pas perdue vers l'extérieur.

Capteurs plats solaires thermiques: structure

Les collecteurs tubulaires sont constitués de plusieurs tubes à vide en verre installés les uns à côté des autres. Le fluide caloporteur circule dans ces tubes et est chauffé par le soleil. Dans certains modèles, cet effet est en outre renforcé par des miroirs paraboliques sous les tubes. À l'aide de leur courbure, ils dirigent les rayons du soleil directement vers le centre du tube - même s'il n'y a qu'une lumière diffuse ou que le rayonnement du soleil est très oblique.

Capteurs solaires thermiques à tubes: structure

Les différentes méthodes de construction se traduisent par différents avantages et inconvénients:

• Les capteurs plats convainquent par leur prix plus bas et sont donc plus répandus sur les toits allemands. Cependant, leur rendement énergétique n'est pas aussi élevé que celui des capteurs tubulaires. Cela signifie qu'une plus grande surface de toit est nécessaire pour le même gain de chaleur. Cependant, cet inconvénient d'efficacité n'est généralement pas problématique pour la préparation d'eau chaude.
• Les collecteurs tubulaires sont plus chers, mais leur efficacité est jusqu'à 30% supérieure à celle des collecteurs à plaques plates. Un autre avantage est que même avec une lumière solaire diffuse ou inclinée, des gains de chaleur élevés sont obtenus. Afin de produire la même puissance calorifique, les capteurs tubulaires nécessitent jusqu'à 20% d'espace en moins que les capteurs plats.

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Seulement de l'eau chaude ou aussi du chauffage?

Il existe essentiellement deux orientations pour les systèmes solaires thermiques:

• Chauffage à l'eau
• Préparation d'eau chaude et aide au chauffage

Le plus grand effet d'économie sur les coûts de chauffage est bien sûr offert par un système qui produit non seulement de l'eau chaude sanitaire, mais fournit également une partie du chauffage des pièces. Il faut cependant noter que ce système nécessite également des coûts d'investissement plus élevés. Afin de générer suffisamment d'énergie, la surface du collecteur doit être plus grande. Une entreprise spécialisée peut calculer la superficie requise en fonction de la taille de la maison et de l'orientation du toit. Les collecteurs tubulaires offrent ici un avantage en raison de leur efficacité supérieure et sont un bon choix si vous avez besoin d'un support de chauffage.

Schéma: production d'ECS avec énergie solaire thermique Solaire thermique pour la production d'ECS et aide au chauffage

Le réservoir de stockage - le cœur du système de chauffage

Que ce soit à plat ou en tube - l'énergie produite doit être utilisée afin d'obtenir un effet d'économie sur les coûts énergétiques. Si le fluide caloporteur dans le collecteur est suffisamment chauffé, un capteur déclenche une pompe. Le fluide caloporteur atteint alors le ballon de stockage via une conduite en cuivre ou en aluminium par exemple. Ici, le liquide porteur transfère la chaleur vers le réservoir de stockage via un échangeur de chaleur. Différents types de stockage de chaleur sont courants:

• Ballon de stockage d'eau chaude pure : Si le système solaire contribue uniquement à la préparation d'eau chaude et que le chauffage n'est pas pris en charge pour générer de la chaleur ambiante, un simple ballon de stockage d'eau potable suffit. Dans ce cas, l'eau du réservoir de stockage est utilisée pour les différents points de prélèvement tels que la douche ou le robinet. Il est chauffé directement via l'échangeur de chaleur du système solaire.
• Ballon de stockage combiné avec réservoir d'eau potable interne : Si le système doit supporter la chaudière en plus de la préparation d'eau chaude, le ballon de stockage doit assumer deux fonctions: il doit fournir l'eau chaude sanitaire et, en tant que stockage tampon, il doit absorber la chaleur du système solaire et la transférer au circuit de chauffage si nécessaire. Ces deux fonctions sont assurées par des réservoirs de stockage combinés. Avec le principe du tank-in-tank, un réservoir de stockage plus petit pour l'eau potable est installé à l'intérieur du réservoir de stockage. Le grand espace du réservoir est rempli d'eau de chauffage qui alimente les radiateurs de la maison. L'énergie du système solaire alimente cette eau. Le plus petit réservoir intérieur est chauffé par l'eau de chauffage.
• Réservoir de stockage combiné avec station d'eau douce : Un autre type de réservoir de stockage combiné intègre une station dite d'eau douce dans le réservoir de stockage tampon. En principe, il s'agit d'un autre échangeur de chaleur qui est conduit à travers le réservoir. De l'eau froide du robinet y circule, qui se réchauffe dans le réservoir tampon et est alors disponible comme eau chaude sanitaire. De cette manière, l'eau chaude est toujours fraîchement préparée, de sorte que, par exemple, une infestation de légionelles ne peut pas se produire.

L'eau chaude étant plus légère que l'eau froide, l'intérieur de chaque réservoir de stockage est stratifié. L'eau est très chaude en haut, la température diminue en bas. L'eau est donc soutirée dans la zone supérieure. Dans le cas d'un réservoir de stockage combiné basé sur le principe tank-in-tank, le réservoir d'eau douce est installé dans le tiers supérieur du réservoir de stockage pour la même raison.

Beaucoup d'énergie - la chaudière peut rester éteinte

Si le système solaire thermique est correctement installé, il peut couvrir la totalité des besoins en chaleur d'une maison pendant les mois d'été. En moyenne, environ 60% des besoins en chaleur pour l'eau chaude peuvent être satisfaits par le système solaire. Des économies importantes sont également possibles avec l'aide au chauffage: une surface de collecteur de 10 à 15 mètres carrés peut fournir jusqu'à 30% de la chaleur nécessaire à un bâtiment bien isolé.

Préparation d'eau chaude: part de couverture grâce à l'énergie solaire thermique

Grâce au stockage tampon, le système de chauffage reconnaît s'il y a suffisamment d'énergie thermique. Si le ballon tampon a été suffisamment chauffé par l'énergie solaire, la chaudière reste éteinte. La chaudière ne démarre et fournit l'énergie manquante que lorsque la température dans le réservoir de stockage baisse et qu'il y a un risque d'interruption dans l'alimentation en chaleur. De cette manière, la chaleur solaire a priorité dans le réservoir de stockage. Les propriétaires économisent du carburant précieux, qu'ils auraient dû payer cher sans système solaire thermique.

Remplissez les exigences légales avec l'énergie solaire thermique

La production régénérative d'énergie de chauffage n'est plus - au moins dans les bâtiments neufs - un supplément facultatif, mais une obligation légale: la loi sur la chaleur des énergies renouvelables (EEWärmeG) oblige les propriétaires de bâtiments à produire une certaine proportion de leur énergie de chauffage à partir de sources renouvelables. Un système solaire thermique est un moyen très simple de remplir cette obligation. Pour les maisons comptant jusqu'à deux unités résidentielles, un minimum de 0,04 mètre carré de surface collecteur par mètre carré d'espace de vie chauffé est requis. Pour une maison de 100 mètres carrés de surface habitable, l'exigence légale serait remplie avec un système solaire thermique d'au moins quatre mètres carrés.

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