Le chauffe-eau solaire reste un élément-clé du mix énergétique vert

Chiffres, fonctionnement et potentiel des systèmes de capteurs solaires

Évidemment plus présent certains jours que d'autres, le soleil est et reste une source d'énergie inépuisable et constamment disponible. De nombreux propriétaires de bâtiments qui souhaitent intégrer des techniques d'énergies renouvelables ou d'économies d'énergie installent des panneaux solaires. Presque toutes les maisons sont équipées de panneaux photovoltaïques, en particulier dans les nouveaux projets de construction. Cependant, outre la fourniture d'électricité, l'énergie solaire peut également jouer un rôle dans la production d'eau chaude. Pour les applications d'eau chaude sanitaire et de chauffage, les chauffe-eau solaires peuvent fournir un chauffage durable (supplémentaire) pour la préparation de l'eau chaude.

Comment est construit un chauffe-eau solaire?

Les chauffe-eau solaires sont constitués de trois éléments principaux: des capteurs solaires thermiques, un ballon de stockage et un dispositif de post-chauffage. L'installation comprend également des systèmes de contrôle, des pompes et des accessoires de montage. Les capteurs, généralement au nombre de 1 à 4, sont reliés au réservoir de stockage par des conduites de fluide qui transportent la chaleur. Le système de contrôle veille à ce que la pompe s'active automatiquement lorsque le collecteur thermique est plus chaud que l'eau du réservoir de stockage, mais il protège également contre le gel et la surchauffe.

Lorsque le soleil ne fournit pas suffisamment de chaleur, le système de post-chauffage fournit un chauffage supplémentaire. Il peut s'agir, par exemple, d'une résistance électrique, d'un chauffe-eau instantané au gaz ou d'une chaudière, ou encore d'un raccordement à un réseau de chaleur. Dans le cas d'une chaudière duo, le post-chauffage se fait dans le ballon de stockage. Dans ce cas, la régulation est réglée de manière à ce que l'énergie solaire ait la priorité sur le chauffage par combustible fossile.

Domaine d'application

Les chauffe-eau solaires peuvent à la fois fournir de l'eau chaude sanitaire et soutenir le chauffage central de l'eau. Le rendement le plus élevé est atteint en été et, dans un système correctement dimensionné, la quasi-totalité de l'eau chaude sanitaire peut être chauffée par le système. Le système est donc également idéal pour chauffer l'eau d'une piscine, par exemple.

Ce n'est pas tant la température ambiante qui est nécessaire au fonctionnement du chauffe-eau solaire que la quantité de rayonnement solaire captée. Outre le rayonnement solaire direct, un capteur solaire est également chauffé par la lumière diffuse du soleil. L'efficacité du système est évidemment plus faible pendant la saison hivernale, mais même dans ce cas, le système peut contribuer à chauffer l'eau. Pour le chauffage central de l'eau, une combinaison avec un chauffage par le sol est la plus appropriée. Ce type de chauffage a une température d'alimentation plus basse et un grand volume d'eau et donc de tampon, ce qui en fait le meilleur système de distribution à combiner avec les chauffe-eau solaires.

Quels sont les types de capteurs possibles?

Une première distinction dans les installations de chauffe-eau solaires se trouve dans les types de capteurs. Il existe sur le marché des capteurs plans et des capteurs à tubes sous vide.

Capteurs plans

Dans les capteurs plans, une plaque de verre transparente située au sommet du capteur protège une plaque métallique revêtue. Cette plaque, appelée absorbeur, absorbe la quasi-totalité du rayonnement solaire. Sur la face inférieure se trouve un circuit de tuyaux qui absorbe et transporte la chaleur. Sous le circuit de tuyaux se trouve une couche d'isolation qui empêche la perte de chaleur.

Ce type de capteur est moins cher que le capteur à tubes sous vide et a une durée de vie plus longue. Cependant, son efficacité est moindre. Les capteurs plans fonctionnent mieux avec la lumière directe du soleil et sont donc surtout utiles en été. Ils sont principalement utilisés dans les installations destinées à chauffer l'eau chaude sanitaire.

Capteur à tube sous vide

Le deuxième type de collecteurs est le collecteur à tubes sous vide. Dans un certain nombre de tubes de verre sans air adjacents, il y a un absorbeur étroit. Ces tubes sont appelés caloducs, ou heatpipes en anglais. Les caloducs sont remplis d'un liquide qui s'évapore sous l'effet de la chaleur solaire. En haut, la vapeur se condense et dégage de la chaleur, c'est pourquoi le tuyau est ici en contact avec un second réseau de tuyaux fermés qui va jusqu'au réservoir de stockage. La vapeur condensée redescend dans le caloduc sous forme liquide et peut à nouveau absorber la chaleur solaire.

Le vide est idéal pour réduire les pertes de chaleur par conduction et convection. Ces capteurs sont donc plus performants que les capteurs plans. Même avec une lumière diffuse pendant les autres saisons, ce capteur peut chauffer l'eau chaude sanitaire ou jouer un rôle dans le chauffage central. Toutefois, ce rendement supérieur s'accompagne d'un prix plus élevé. Par mètre carré de surface, un capteur à tubes sous vide est environ deux fois plus cher qu'un capteur plan.

Quels sont les types de fonctionnement?

Outre les deux types de collecteurs, il existe également deux principes de fonctionnement des systèmes. Les deux systèmes suivants peuvent être combinés librement avec les deux types de collecteurs. La différence d'efficacité entre ces systèmes est très limitée.

Système sous pression

Les chauffe-eau solaires sous pression sont équipés d'un vase d'expansion pour faire face aux changements de température de l'eau et donc de la pression de l'installation. Le circuit dans et entre les capteurs et le réservoir de stockage est entièrement rempli de glycol. L'antigel ajouté et la circulation régulière du fluide empêchent le gel d'endommager les tuyaux pendant les mois les plus froids. Cependant, même les températures très chaudes de l'été peuvent causer des dommages si elles ne sont pas correctement entretenues. Ce principe de fonctionnement convient mieux aux installations ayant un volume tampon très important.

Systèmes solaires thermiques avec système de vidange

Un système sans pression, vide ou à contre-courant désigne une installation dans laquelle une pompe assure la circulation lorsque la température extérieure est suffisante. Si le fluide sortant du capteur n'est pas assez chaud, la pompe s'arrête et l'eau s'évacue dans un réservoir séparé placé à l'intérieur du bâtiment. Il n'est pas nécessaire d'utiliser de l'antigel avec ce système car il n'y a pas de risque de gel ou de surchauffe. De même, lorsque la température maximale souhaitée de l'eau dans le réservoir est atteinte, la pompe de circulation s'arrête et les tuyaux se vident vers le réservoir. Le bon tracé des tuyaux, une pente d'au moins 4% partout, et la limitation de la longueur des tuyaux sont des points d'attention pour ce type de système.

Installation et entretien

Les chauffe-eau solaires doivent être correctement dimensionnés, installés et entretenus. Les sections suivantes se penchent sur chacun de ces aspects.

Dimensionnement

Le principal critère permettant de déterminer si un bâtiment est adapté à l'installation d'un chauffe-eau solaire est l'orientation et l'ensoleillement du toit. Il peut être intéressant d'installer un chauffe-eau solaire à partir de 5 m² de surface de toit ensoleillée. En règle générale, pour une consommation de 40 litres d'eau chaude à 50-60 °C par jour et par personne, il faut prévoir environ 1,1 à 1,5 m² de capteurs solaires. Le volume du réservoir de stockage doit également être adapté en conséquence. De préférence, celui-ci peut stocker le volume d'eau nécessaire pour deux jours. Une capacité minimale de 50 à 60 litres d'eau est nécessaire par mètre carré de capteur solaire.

Une installation plein sud offre évidemment le meilleur rendement. Une installation orientée à l'est ou à l'ouest réduit l'efficacité de 20%. Dans le cas des capteurs à tubes sous vide, il est possible de remédier à ce problème en tournant les tubes vers le soleil; dans le cas d'un capteur plat, il faut agrandir la surface du capteur.

L'angle d'inclinaison idéal est de 45°, mais toute inclinaison comprise entre 20 et 60° donne de très bons résultats. Parfois, les capteurs solaires sont installés sur un toit plat ou contre la façade ou le parapet d'un balcon; l'inclinaison est alors moins optimale.

Installation

L'installation d'un chauffe-eau solaire doit être réalisée avec précision. En ce qui concerne les systèmes solaires thermiques, il existe deux types de certificats Rescert, l'un pour les installations d'eau chaude purement domestique, l'autre pour les systèmes combinés qui sont également liés à des installations de chauffage. Les entreprises affiliées à Belsolar, l'association des fournisseurs de systèmes solaires thermiques, s'engagent à travailler avec des entrepreneurs enregistrés qui installent conformément aux normes EN 12976-1 et EN 12975.

Ces directives fixent les conditions de longévité, de fiabilité et de sécurité de l'installation solaire thermique. En outre, des conditions de garantie sont offertes: 10 ans sur les capteurs solaires, 5 ans sur le ballon de stockage et 2 ans de garantie sur les autres composants.

Les points d'attention pour une bonne installation sont l'utilisation de composants et de matériaux d'accouplement adéquats. L'application de graisse solaire dans les jonctions présente l'avantage que les joints ne se dessèchent pas à des températures plus élevées. Des types de graisse spécialement conçus pour les chauffe-eau solaires sont également disponibles pour les vases d'expansion.

Faites fonctionner la pompe de remplissage pendant une période suffisamment longue avant de mettre l'installation en marche, au moins une demi-heure ou une heure entière. Il est préférable de fermer le vase d'expansion pendant cette période. En outre, le système de régulation doit être réglé sur la température maximale attendue du tampon, la température maximale de la chaudière devant être réglée à un niveau plus élevé.

Entretien

L'entretien de l'installation consiste principalement à contrôler la qualité et la pression de service du fluide de remplissage. Des bandelettes de glycol permettent de vérifier la valeur du pH et un réfractomètre peut être utilisé pour vérifier la résistance au gel. Pour ce faire, une goutte de glycol peut être prélevée dans le système de ventilation. Lorsque l'on vérifie la pression de service du système, elle doit idéalement se situer entre 1,5 et 2,5 bars, mais surtout elle doit être supérieure d'environ un demi-bar à la prépression du vase d'expansion. Une pression trop basse ne doit jamais être compensée par un simple remplissage du système avec de l'eau.

D'autres contrôles portent sur le fonctionnement de la pompe, et notamment sur le fait qu'elle génère un débit suffisant, même à des vitesses de rotation plus faibles. Le contrôle du fluide de remplissage peut être effectué deux fois par an, ce qui permet de le faire en même temps que l'entretien du système de réchauffage. Pour les chaudières à gaz, un entretien semestriel est obligatoire et un contrôle de l'anode de protection, par exemple, est nécessaire pour éviter d'endommager la chaudière.

Qu'en est-il des chiffres?

Chiffres de vente

Le nombre de chauffe-eau solaires nouvellement installés a diminué ces dernières années. Au moment de la crise énergétique, de nombreuses personnes ont remis en question l'efficacité de leurs technologies. En période de baisse des prix de l'énergie, l'attention portée à cette question a diminué. En outre, le taux de TVA favorable de 6% a été maintenu pour les pompes à chaleur, mais malheureusement plus pour les chauffe-eau solaires, qui sont taxés à 21%.

En 2023, 10.000 m² de capteurs ont été installés, ce qui représente 1.800 installations. En 2024, 800 installations ont été installées avec 4.000 m² de surface de capteurs. Toutefois, étant donné que la surface nécessaire est moins importante que, par exemple, pour les panneaux photovoltaïques, le potentiel est grand. Des primes sont également prévues pour ceux qui optent pour un chauffe-eau solaire lors d'une rénovation.

Primes

Les systèmes de primes diffèrent d'une région à l'autre.

Dans chaque région, des primes sont octroyées à tous les particuliers qui optent pour un chauffe-eau solaire lors d'une rénovation.

En Wallonie, un nouveau système de primes, les Primes Habitation, est d'application depuis le 14/2/2025. L'Audit Logement est une condition préalable à l'octroi d'une prime. En fonction du revenu familial, le montant maximal de la prime varie de 140 à 840 euros, avec un remboursement pouvant aller jusqu'à 70% de la facture.

En Région de Bruxelles-Capitale, toute personne qui rénove et installe un chauffe-eau solaire peut prétendre aux primes Renolution. Ici aussi, le montant de la prime dépend des revenus et varie de 2.500 à 3.500 euros par logement individuel.

En Flandre, les primes pour une rénovation dans le cadre de laquelle un chauffe-eau solaire est choisi sont actuellement contenues dans la Mijn Verbouwpremie (Ma prime à la rénovation). Les primes liées au revenu varient entre 550 et 660 euros/m², avec un maximum de 40 à 50% de la facture et jusqu'à 3.300 euros remboursés. Dans la plupart des cas, d'autres travaux connexes font également l'objet d'une prime, comme le renouvellement des conduites sanitaires ou de chauffage, le remplacement des appareils sanitaires ou les travaux sur l'installation électrique. Toutefois, à partir du 1/7/2025, les primes pour un chauffe-eau solaire seront supprimées en Flandre. Une décision récente que le secteur regrette.

Dans toutes les régions, il existe des communes qui ont leurs propres subventions pour l'installation d'un chauffe-eau solaire ou leur propre prime à la rénovation, parfois supplémentaire. Des informations à ce sujet peuvent être obtenues auprès du service de l'environnement, sur le site web ou à la Maison de l'énergie de la commune concernée.