Les chauffe-eau solaires peuvent être divisés en deux grandes catégories, selon que leur fonctionnement soit totalement autonome ou qu’ils requièrent l’action d’une pompe électrique (cf. notre article « précisions sur le fonctionnement d’une chauffe eau solaire). On s’intéressera aujourd’hui plus facilement à la première catégorie, celle des chauffe eau solaires dits « à thermosiphon ».
Quel est le principe d’un tel mode de fonctionnement totalement autonome ? Il s’agit de faire circuler l’eau des capteurs solaires thermiques au ballon d’eau chaude et vice-versa en tirant avantage d’une propriété physique de base : l’eau se dilate en chuffant, et la densité de l’eau chaude est par conséquence inférieure à celle de l’eau froide. Dans un circuit de chauffage, l’eau chaude aura donc une tendance naturelle à « surnager ». Ainsi dans un circuit de chauffage liant des capteurs thermiques et un ballon, elle montera, créant un mouvement dans le circuit de chauffage. Ainsi l’eau chaude montera automatiquement dans le ballon d’eau chaude situé plus haut que les capteurs, et l’eau froide redescendra d’elle-même vers les capteurs thermiques. Génial, non ? Mais quels sont au juste les avantages d’un tel système ? Ceux-ci sont multiples :
- Fiabilité : vous bénéficiez toujours d’eau chaude, même en cas de panne de courant. Les pannes sont rares.
- Performance : les systèmes à thermosiphon réalisent d’excellentes performances, notamment dans les régions les plus ensoleillées du Sud de la France.
- Longévité : la plupart des pannes affectant les chauffe eau solaires proviennent du vieillissement des composants électriques… inexistants dans les systèmes à thermosiphon !
- Entretien : celui-ci est moindre, grâce à l’absence de composants électriques.
- Coût : le coût est en principe moindre qua celui dun chauffe eau avec pompe électrique.
Cependant, on ne gagne généralement pas à tous les coups : ces avantages sont bien entendu assortis d’un certain nombre de contraintes, sans quoi on n’aurait simplement jamais conçu d’autres types de chauffe eau !
Ces contraintes concernent notamment la conception architecturale de votre maison. Celle-ci doit en effet permettre de placer le ballon d’eau chaude plus haut que les capteurs (le point dit « médian » du ballon devant surplomber le point médian des capteurs d’un mètre au moins). Ainsi, si ceux-ci ne peuvent être situés que sur le toit de votre maison, le ballon devra impérativement être placé dans les combles.
Il faut également tenir compte du raccordement des capteurs au ballon afin d’optimiser les performances de votre chauffe eau. Il s’agit de minimiser les pertes de charge, résultant de la présence d’obstacles nécessaires à la bonne circulation de l’eau dans les circuits : raccordement d’un tube à l’autre, coudes, instruments de réglage… Plus les partes de charge sont importantes, moins l’eau circule bien : il est donc essentiel de les minimiser. Pour cela, il est essentiel que les tubes de circulation ne soient pas trop étroits. Attention cependant, s’ils sont trop larges, le rendement du chauffe eau se détériorera.
Comment, donc, minimiser ces pertes de charge et assurer le bon fonctionnement du chauffe-eau ? Il s’agit d’un véritable savoir-faire de plombier. La nécessité de ce savoir-faire constitue un obstacle au développement des systèmes de thermosiphon ; c’est notamment un des raisons pour lesquelles il fut un temps où l’ADEME n’accordait pas d’aides pour ces installations. (Sachez, cependant, que le crédit d’impôt sur les installations solaires comme les chauffe-eau sont accordés indépendamment de leur mode d’installation, tant que l’installation est effectuée par un professionnel agréé Qualisol. Pas de problème, donc, pour toucher un crédit d’impôt au titre de l’installation d’un chauffe eau à thermosiphon dans votre résidence).
Cependant, en dehors de ce véritable savoir-faire technique, il est possible d’effectuer un minimum de recommandations. Faites donc très attention aux éléments suivants avant de vous lancer dans l’installation d’un chauffe eau solaire à thermosiphon :
- Le choix des capteurs solaires : attention, certains capteurs contiennent eux-mêmes suffisamment d’obstacles à la circulation de l’eau pour qu’il soit impossible de les utiliser sans l’apport d’une pompe électrique. Renseignez-vous donc bien sur le type de capteurs que l’on vous propose, il doit être adapté à l’utilisation en thermosiphon. Pour un capteur dit « en échelle » par exemple, les tuyaux doivent avoir un diamètre d’au moins 12 mm et les collecteurs un diamètre d’au moins 22mm.
- Leur positionnement : les capteurs doivent être inclinés. Cette inclinaison permettra de faciliter la remontée de l’eau chaude et donc la circulation de l’eau dans le circuit. L’inclinaison minimum recommandée est de 3mm/m, recommandation facile à suivre puisqu’en général, les panneaux solaires sont placés sur des plans inclinés pour de meilleures performances, qu’il s’agisse de chauffer de l’eau ou de générer de l’électricité.
- Le circuit : pour minimiser les pertes de charge, il faut concevoir le circuit le plus simple et le plus court possible (possédant ainsi moins de coudes, et moins de raccords entre sections de tubes), avec des tuyaux d’un diamètre de 22mm.
- Le choix d’un circuit ouvert ou fermé : un circuit fermé, avec un purgeur au niveau du ballon et un robinet de vidange au point le plus bas, pourra vous éviter de voir certaines portions du circuit se remplir d’anti-gel.
(Schéma : Leroy Merlin)