Choisir son chauffe-eau solaire - Mon Energie Solaire:

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Chauffe-eau solaire en kit : la gamme SLS

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Je souhaite aujourd’hui vous présenter une des nouveautés dévoilées au dernier salon Interclima, lequel s’est tenu début février, at auquel de nombreux acteurs du marché de l’énergie solaire étaient présents.

Il s’agit d’une nouvelle gamme de chauffe-eau solaires individuels (CESI) proposée par elm Leblanc, une filiale du groupe Bosch, dont l’image de marque rayonne aujourd’hui jusque dans le secteur du solaire!

Baptisés SLS, ces nouveaux systèmes se composent de 3 modules. Le module capteurs comprend entre 1 et 3 capteurs vitrés semblables à celui de la photo ci-contre, d’une superficie de 2,37m² chacun. Ceux-ci peuvent se targuer d’être particulièrement résistants (et notamment à la grêle), ce qui les rend utilisables dans des régions au climat éventuellement rude, et d’absorber 95% du rayonnement solaire qu’ils reçoivent. Les capteurs SLS sont conçus pour pouvoir être montés avec un châssis (voir photo), de façon à pouvoir s’adapter à tous types de situations : façade, sol ou toiture. Ils peuvent également être intégrés à une toiture (en remplacement d’une partie de la toiture). Autre avantage des SLS, leur adaptabilité à tous types de tuiles en toiture, leur poids faible, et la simplicité de leur système de connexion hydraulique dit "sans outil". Ils sont livrés "prêt à poser" avec les accessoires de pose.

Les kits SLS comportent une gamme de ballons solaires d’une capacité allant de 200 à 500l, bénéficiant d’une isolation thermique performante pour éviter toute déperdition de chaleur (Avec rien moins que 5cm d’isolant en polyuréthane!), et comportant un échangeur d’appoint destiné à fonctionner avec un appoint à gaz (c’est-à-dire une chaudière à gaz classique).

Les kits comprennent également le module de transfert, composé du régulateur (qui gère, çà l’aide de sondes, les apports respectifs des capteurs solaires et de l’appoint pour chauffer l’eau du ballon) et un vase d’expansion (qui permet de remplir et vidanger le circuit hydraulique du chauffe-eau, mais aussi d’éviter tout risque de surpression dans le circuit).

Côté prix, le coût d’un système complet varie entre 3040,23 euros et 7168,82 euros (prix TTC donnés sur la base d’une TVA à 19,6%), principalement selon la capacité du ballon et la surface de capteurs utilisée. Et ce, sans compter les diverses aides (collectivités locales, ANAH), le crédit d’impôt de 50% (pour lequel les kits SLS sont éligibles) et la TVA réduite.

Les kits SLS sont commercialisés dès février ; reste à attendre les premiers retours d’expérience.

(Crédits photo : e.l.m. Leblanc)

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Capteurs solaires thermiques : l’expertise du verrier allemand Schott

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Toutes les entreprises proposant des capteurs solaires n’en font pas leur spécialité, certaines ayant développé cette activité comme une simple annexe à leur coeur de métier. C’est le cas de l’entreprise allemande Schott-Rohrglas, spécialisée dans le verre, et qui produit également des capteurs solaires thermiques et photovoltaïques.

Schott-Rohrglas a ainsi mis son expertise technologique dans le verre au service de la conception de capteurs solaires thermiques performants, les capteurs ETC-16. Il s’agit bien sûr de capteurs solaires dits "sous vide" (voir notre article pour des détails sur leur prinipe de fonctionnement), puisque ceu-ci se composent de tubes… en verre.

Le modèle ETC-16 fonctionne selon le principe des capteurs solaires sous vide dits "à effet thermos". collecteur schott.jpg

Son fonctionnement a cependant été sensiblement amélioré. Chaque tube est, selon le principe des cateurs sous vide, double (un tube etérieur dans lequel est enfilé un tube intérieur). Sur les capteurs Schott, le tube intérieur sert à la fois d’absorbeur (c’est-à-dire qu’il collecte, où "absorbe" l’énergie lumineuse du soleil et la transforme en chaleur en chauffant) et d’échangeur (c’est-à-dire qu’il assure la fonction de transmettre la chaleur au fluide caloporteur du circuit, qui la transmettra lui-même à votre ballon d’eau chaude via un échangeur en serpentin).

Pour améliorer la performance du capteur, la partie inférieure du tube extérieur est réfléchissante… Instinctivement, cela peut sembler étrange : il ne s’agit pas de réfléchir la lumière, mais bien de l’absorber pour la transformer en chaleur! L’idée est ici de réfléchir vers le tube intérieur (l’absorbeur, donc) des rayons qui, autrement, seraient passé au travers du tube extérieur sans l’atteindre, comme le montre le schéma suivant :

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Schott a également su s’affranchir de la principale contrainte pesant sur les capteurs sous vide à effet thermos, à savoir la complexité des liaisons entre parties étalliques et verre, en réduisant les premières au minimum, le métal étant surtout utilisé pour traiter le verre (notamment pour la partie réflecteur du tube extérieur…

Schott, les Mercedes des capteurs thermiques?

(Crédits photo : Outils Solaires, Schott AG)

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Chauffe-eau solaire : les capteurs à effet thermos

capteur thermos.jpg Les capteurs solaires thermiques sous vide se déclinent en une multitude de formes ayant chacune leurs spécificités. Je m’intéresserai aujourd’hui à celles des capteurs dits à "effet thermos".

D’abord, vous vous demandez peut-être d’où vient leur non. "Thermos", c’est bien sûr la chaleur en grec, on pourrait donc trouver curieux de parler de capteurs "thermiques" à "effet thermos". Oublions donc les considérations étymologiques : les capteurs à effet thermos fonctionnent tout simplement selon le même principe que… les thermos que vous utilisez pour garder au chaud votre café.

Comment ces capteurs fonctionnent-ils?

Les capteurs à effet thermos se composent d’une série de tubes, comme tous les capeurs sous vide.

Ici deux tubes sont enfilés l’un dans l’autre, l’espace situé entre les deux tubes étant sous vide.

C’est le tube intérieur qui joue le rôle d’absorbeur. Son revêtement lui permet d’absorber un maximum de rayonnement solaire, notamment en limitant le rayonnement infrarouge émis une fois que le tube monte en température. Le tube extérieur est, bien sûr, transparent. La chaleur est transmise par contact entre l’absorbeur et un fluide calorifuge qui circule à l’intérieur.

Mais en quoi ces types de capteurs présentent-ils un intérêt spécifique par rapports aux autres capteurs sous vide? Leur avantage réside essentiellement dans la simplicité de leur processus de fabrication, qui n’implique pas de liaisons verre/métal, d’où un travail de soudure moins important. C’est peut-être la raison pour laquelle ces capteurs ont séduit la Chine où ils dominent le marché des capteurs solaires thermiques. Il est également possible d’utiliser ces capteurs en combinaison avec un CPC, ou Compound Parabolic Reflector, permettant à la partie du tube non exposée à la lumière du soleil de la capter grâce à ce réflecteur ondulé (voir le schéma plus haut).

Mais rien n’est parfait, et les capteurs à effets thermos ne le sont pas non plus : leur défaut principal est la fragilité des points auxquels les tubes extérieur et intérieur sont en contact, à l’endroit de la liaison avec le collecteur de chaleur. Cela suffit-il à ce qu’ils soient si méconnus dans nos contrées? POur vous en porter juge, il vous est toujours possible d’acquérir des capteurs de ce type en import : certaines sociétés françaises en commercialisent…

Schéma : OutilsSolaires

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Chauffe-eau solaire : comment connaître la performance d’un capteur?

Pour choisir un capteur solaire, il est essentiel de pouvoir comparer les performances de différents modèles. Pas évident pour un néophyte, d’autant plus que le solaire est un domaine où les aspects techniques deviennent rapidement inaccessibles sans formation scientifique. C’est pourquoi je vous propose de vous familiariser avec deux indicateurs très simples pouvant donner une idée, peut-être grossière, mais utile, de la performance d’un capteur solaire, et qui permet de les comparer facilement entre eux.

Les capteurs solaires peuvent en effet être caractérisés par deux coefficients principaux.

Le premier est noté ß et traduit le rendement optique du capteur.Ce rendement traduit la proportion de l’énergie solaire reçue par le capteur qui est, au final, transformée en énergie thermique. Ainsi, un capteur dont le rendement optique est de 0,63 transforme 63% de l’énergie solaire qu’il reçoit en chaleur.

Une fois effectuée la transformation de l’énergie solaire en énergie thermique, le processus n’est pas terminé : il faut encore transmettre la chaleur au circuit qui l’amène au ballon d’eau chaude. Cette transmission est également une source de pertes énergétiques.

La perte de chaleur occasionnée par la transmission au circuit est mesurée par le coefficient de déperdition thermique, noté k. Il s’agit de la proportion d’énergie thermique perdue au moment du passage dans le circuit.

A partir de ces deux coefficients, on peut construire un indicateur global de rendement énergétique d’un capteur solaire : le rapport β/k. Plus β est élevé et k faible, plus ce rapport est élevé, et meilleure est la performance du capteur considéré.

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Comment choisir ses capteurs solaires? Les capteurs plans

Les capteurs solaires sous vide dont je vous parlais en début de semaine ont beau monter en puissance en ce moment, l’essentiel du marché des capteurs solaires demeure cependant largement dominé par les capteurs plans.

En quoi consiste-t-il? Il s’agit peu ou prou d’un coffre de tôle contenant un absorbeur de chaleur, constitué lui-même d’un circuit de tubes recouverts de cuivre ou d’aluminium. Il comporte sur le dessus une verrière conçue pour absorber un maximum d’énergie solaire en le piégeant en évitant la réflexion de la lumière.

Le capteur plan est isolé, sur les côtés et sur sa face inférieure, de manière à éviter au maximum les déperditions de chaleur.

Plusieurs options sont possibles concernant son installation : sur un plan incliné (toit), vertical ou horizontal, tout est possible. Il est également possible de l’intégrer à la toiture, comme c’est fréquemment le cas dans le Nord de la France, ou de suimplement le "poser" sur le toit (solution plus fréquente dans le midi). Les capteurs peuvent être associées au sein de batteries de plus ou moins grandes surfaces, en fonction des besoins de son utilisateur, de l’ensoleillement de la région et des spécificités des capteurs en termes de performances et de caractéristiques techniques.

Quels sont, alors, les avantages d’un capteur plan par rapport à un capteur sous vide?

Ceux-ci résident essentiellement dans le coût plus faible des capteurs plans ainsi que dans leur durée de vie plus élevée : au moins 25 ans, et des ex^périmantations en cours pourraient doubler cette durée à l’avenir. Les capteurs plans sont par illeurs plus faciles à associer entre eux dans un même circuit.

Les capteurs plans ont-ils des ionconvénients? C’est justement le faible nombre d’inconvénients qui est à l’origine du succès des capteurs plans. Le principal reproche pouvant être formulé à leur encontre concerne leurs performances moindres en terme de rendement, particulièrement l’hiver, lorsque l’ensoleillement est le plus faible. C’est là que les capteurs sous vide font la différence.

(Crédits images : Batirama)

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Comment choisir votre chauffe-eau solaire? Les avis techniques du CSTB

Besoin de l’avis d’un expert pour vous aider dans votre choix de matériel pour l’installation d’un chauffe-eau solaire? Le CSTB, Centre Scientifique et Technique du Bâtiment, s’en charge pour vous! Pour en profiter, suivez ce lien…

Si la page des avis techniques du CSTB ne met pas en avant la compétence du centre en matière de chauffe-eau solaires, celle-ci est néanmoins bien réelle, et le CSTB publie des avis techniques sur ces systèmes et leurs composants. 3 catégories sont ainsi consacrées aux chauffe-eau solaires : "capteur solaire", "chauffe-eau solaire à circulation forcée (CESI)", et "chauffe-eau solaire à thermosiphon".

Pour retrouver ces catégories, cliquez sur "familles" puis sur "installations techniques". Les avis techniques sont nombreux (pas moins de 35, par exemple, pour les chauffe-eau solaires à circulation forcée), récents (jusqu’à fin 2007), et très complets (une quinzaine de pages en PDF, avec spécifications techniques des produits, schémas…). Vous pouvez également effectuer une recherche par constructeur, modèle… Les produits des sociétés françaises comme Jacques Giordano Industries y sont représentés, mais également des modèles étrangers, notamment de marque Allemande (WOLF GmbH).

Simple et accessible, voilà un outil qui devrait en éclairer plus d’un dans sa quête d’économies d’énergie…

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Chauffe-eau solaire : qu’est ce qu’un capteur sous vide?

capteur sous vide.jpg Quels capteurs solaires pour votre chauffe-eau solaire? Le choix peut donner lieu à des hésitations sans fin et des dilemmes cornéliens. Afin de vous éclairer, je vous propose aujourd’hui un point rapide sur un type spécifique de capteurs solaires : les capteurs sous vide.

Ceux-ci sont les plus performants des capteurs solaires. Ils se composent d’un ensemble de tubes de verre de 5 à 15cm de diamètre. Ces tubes sont sous vide et contiennent, d’une part, un absorbeur servant à capter le rayonnement du soleil, et d’autre part, un échangeur destiné à transférer l’énergie thermique (la chaleur) obtenue à partir de ce rayonnement. L’absorbeur fait l’objet d’un traitement spécial de manière à éviter le rayonnement, c’est-à-dire pour qu’il réfléchisse le moins possible le rayonnement qu’il reçoit (et donc l’absorbe le plus possible, pour augmenter son rendement).

Mais au fait, pourquoi mettre ces capteurs sous vide? Tout simplement, parce que cela permet de minimiser les pertes de chaleur au niveau de l’absorbeur. Cela permet donc d’isoler thermiquement les capteurs sans avoir de coffre de protection comme sur les autres capteurs solaires thermiques.

Pour que ce système fonctionne, la pression à l’intérieur des tubes doit descendre à 0,001 Pascal – le "vide". Cette condition est impérative au bon fonctionnement du capteur, et tout tube dont un probléme d’hermétisme compromettrait cette basse pression doit être impérativement remplacé. Heureusement, nul besoin de monter sur son toit avec un manomètre chaque mois pour vérifier les tubes! Chaque tube est commodément muni d’un témoin en baryum en bout de tube. Argenté sous vide, le baryum se colore en blanc en présence d’air, ce qui permet de vérifier l’absence d’air dans le tube aisément.

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Pourquoi faire le choix de capteurs sous vide? SImplement, ceux-ci offrent généralement un rendement supérieur à celui des capteurs classiques avec coffre de protection. Le site Outils Solaires présente le graphique suivant pour comparer les performances de différents capteurs :

On remarque que la différence de rendement, dans la tranche de températures correspondant au chauffage solaire domestique et aux chauffe-eau solaires individuels, est assez importante au-dessus de 60°C. Attention cependant, il est précisé que la comparaison des surfaces "utiles" des capteurs plans et à tubes est difficile, ce qui peut fausser la comparaison.

Les capteurs à tubes se déclinent sous une multitude de modèles, dont j’aborderai prochainement la présentation.

(Crédits photo : HEPSUL, Outils Solaires)

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Comment choisir votre chauffe-eau solaire? Pensez au CSTB!

Vous êtes intéressé(e) par l’acquisition d’un chauffe-eau solaire, mais perdus dans la multitude des matériels disponibles sur le marché? Les interrogations sont nombreuses : quelles sont les performances véritables d’un système ? Quel est son impact environnemental ?

Heureusement, le CSTB, Centre Scientifique et Technique du Bâtiment, est là pour vous aider!

Le CSTB a en effet été chargé d’effectuer une mission de veille et de contrôle du Plan Soleil, programme lancé en 1999 par l’ADEME et les pouvoirs publics et visant à promouvoir l’usage des chauffe-eau solaires, des systèmes solaires combinés (chauffage et chauffe-eau), et des chauffe-eau solaires collectifs.

C’est dans ce cadre que, sur une année, le CSTB a ainsi évalué et chiffré les performances et caractéristiques véritables de 120 chauffe-eau solaires individuels (CESI). Une étude qui devrait incontestablement pouvoir vous aider à effectuer votre choix !

Retrouvez le rapport intégral du CSTB sur les chauffe-eau solaires sur leur site, à la page suivante : Suivi et évaluation énergétiques du Plan Soleil – Chauffe-eau solaires individuels

(Images : Ministère de l’écologie, Planete Facility)

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Chauffe eau solaire : comment choisir son chauffe eau d’appoint ?

Disposer d’un chauffe-eau solaire à domicile, c’est bien sûr réaliser des économies d’énergie considérables. Néanmoins, les chauffe eau solaires, comme tous les équipements fonctionnant directement à partir d’énergie solaire, souffrent d’un inconvénient majeur : celui de l’intermittence de l’ensoleillement. Il faut donc se rendre au fait : un chauffe eau solaire ne vous permettra pas de chauffer l’intégralité de votre eau chaude sanitaire, quelle que soient ses performances et sa capacité. Il est donc nécessaire, au moment du choix du système de chauffe eau solaire à mettre en place, de prévoir un système d’appoint. Mais quel choix effectuer parmi la variété d’options proposées?

Certaines règles à respecter sont valables pour l’ensemble des systèmes : ainsi, il faut prévoir un système permettant de s’assurer du bon fonctionnement du chauffe-eau afin de pouvoir détecter rapidement toute défaillance (sonde, voyant lumineux…), et pouvoir être ainsi certain que le chauffage d’appoint, coûteux, ne doive pas prendre le relais plus souvent que nécessaire. Quant à l’appoint lui-même, son fonctionnement ne doit pas réduire les performances du chauffe eau solaire : il doit demeurer prioritaire !

On distinguera 3 grands types d’appoint, en fonction de la source d’énergie qu’ils mettent à contribution : à gaz, électrique, et à bois.

- Le cas de l’appoint à gaz :

Il s’agit du type d’appoint le plus répandu en Allemagne, où l’utilisation des chauffe eau solaires est elle-même très courante.

Son avantage ?

o Tout simplement, il est fréquent que le circuit de chauffage soit alimenté par une chaudière à gaz, il est donc logique de l’associer au chauffe-eau, qui permettra quant à lui d’obtenir des économies de gaz significatives. Il s’agit d’un ensemble cohérent.

Une bonne solution, semble-t-il donc, si ce n’était pour 3 inconvénients majeurs :

o le ballon d’eau chaude devra contenir 2 échangeurs, et sera donc plus coûteux. (NB : l’échangeur du circuit solaire devra se trouver en haut du ballon, celui du chauffe eau à gaz en bas)

o Afin de couvrir un éventuel besoin d’appoint en été, la chaudière à gaz devra rester allumée toute l’année, ce qui présente également un coût.

o La programmation de la chaudière à gaz de sorte à minimiser son utilisation et privilégier l’apport du chauffe eau solaire peut relever du casse-tête…

- Le cas de l’appoint électrique :

C’est le plus utilisé en France.

Son avantage ?

o Il requiert un coût d’investissement bien moins élevé qu’un appoint à gaz.

o Sans compter le fait que son fonctionnement sa programmation sont bien plus faciles à maîtriser.

o Attention au choix du programmateur : il faut qu’il soit assez simple d’accès pour vous permettre de programmer manuellement l’arrêt et la mise en route de l’appoint pour minimiser sa consommation.

Ses inconvénients ?

o Ce n’est un mystère pour personne : l’électricité coûte cher ! Surtout si on l’utilise également pour le chauffage… A noter cependant, pendant la nuit, le chauffe-eau consomme de l’électricité au tarif « heures creuses ».

- Le cas d’un appoint utilisant une chaudière à bois :

C’est dans le Nord de l’Europe que cette solution est la plus envisagée.

Ses avantages ?

o Vous chauffez votre eau uniquement à partir d’énergie locale et renouvelable ! Alors, heureux(-se) ?

o Bien sûr, contrairement à l’électricité, les chaudières à bois sont également une bonne solution de chauffage, vous pouvez donc disposer d’un ensemble chauffe-eau/chauffage cohérent.

o L’ajout d’une résistance électrique dans le ballon d’eau chaude pour servir d’appoint en été vous permet d’arrêter la chaudière au cours de la saison chaude.

Ses inconvénients ?

o Il s’agit d’un investissement lourd : comme pour l’appoint à gaz, 2 échangeurs sont nécessaires au niveau du ballon d’eau chaude, auxquels se rajoute une résistance électrique si vous souhaitez pouvoir arrêter votre chaudière l’hiver…

o Comme dans le cas de l’appoint à gaz, la programmation du système peu présenter des difficultés.

- Le cas d’un appoint avec chaudière au fioul :

Les avantages et inconvénients sont les mêmes que précédemment… si ce n’est concernant la remarque sur la satisfaction de chauffer son eau à partir d’énergie renouvelable exclusivement…

(Images : Espace Aubade, ADEME)

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Les chauffe-eau solaires collectifs : un marché porteur?

Si, ainsi que l’ADEME l’avait annoncé il y a une dizaine de jours, la croissance des ventes de chauffe-eau solaires était quelque peu en berne en France en 2006, il existe cependant un domaine dans lequel il semble aujourd’hui plus sûr de placer ses espoirs : celui du solaire thermique collectif. Connaissant jusqu’à présent un niveau de dynamisme inférieur à celui du marché des installations individuelles, le marché des chauffe-eau solaires collectifs (c’est-à-dire équipant des habitations collectives tels qu’hôtels ou logements sociaux) n’en possède pas moins un fort potentiel de développement.

Mais pourquoi le marché du chauffage solaire collectif serait-il plus prometteur, actuellement, que celui du chauffage solaire individuel ? Cela tient à plusieurs raisons, exposées par F. Laby de Actu-environnement dans un excellent article consacré à la question et dont voici les grandes lignes :

En premier lieu, ces types de bâtiments se caractérisent par une consommation d’eau chaude bien répartie sur l’année et donc régulière, ce qui se prête bien à l’installation d’un chauffe-eau collectif. Pensons notamment aux besoins des hôtels devant chauffer l’eau d’une piscine. Mais ce n’est bien sûr pas tout : le développement des labels de qualité, ainsi que celui des garanties d’efficacité des systèmes de chauffage solaires (comme la Garantie de Résultats Solaires pour les installations les plus importantes) ont largement contribué à gagner la confiance des maîtres d’ouvrages, qui hésitent désormais beaucoup moins à investir dans du matériel de chauffage solaire.

Les exemples sont légion, notamment dans les régions bénéficiant d’un fort ensoleillement. Ainsi, F. Laby rapporte qu’à St-Raphaël, l’hôtel du golf de Valescure couvre, grâce à ses 90m2 de capteurs solaires, jusqu’à 61% de ses besoins en eau chaude sanitaire. D’autres projets fleurissent également dans des zones bénéficiant de conditions moins favorables, comme l’Ile-de-France ou l’Alsace, qu’on imagine influencée par la proximité du modèle de développement urbain de Fribourg en Allemagne, où l’utilisation des sources d’énergies renouvelables, dont le solaire thermique, est depuis longtemps une priorité.

Bien sûr, quelques obstacles peuvent obstruer la voie d’un développement massif du chauffage solaire collectif, à commencer par celui de la qualité des circuits de chauffage en place, qui peuvent nuire à l’efficacité du système, où son coût d’installation, qui oscille généralement entre 800 et 1000 € HT par m²de capteurs… Obstacle qui pourrait bien être éliminé par la hausse du prix des énergies fossiles, au regard de laquelle les réductions de charge occasionnées pour les locataires par les économies d’énergie obtenues grâce à l’utilisation du solaire seraient d’autant plus importantes. La France comptant aujourd’hui 10 millions de logements collectifs et construisant chaque année 140000 appartements nouveaux comme le rappelle F. Laby, celui-ci n’a certainement pas tort de voir dans le solaire thermique collectif un fort potentiel de développement.

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