Les alternatives énergétiques pour faire face à la raréfaction des ressources non renouvelables sont de plus en plus nombreuses. L’utilisation de l’énergie solaire en fait partie et les performances de ce type d’installation sont en constante amélioration. Une source d’énergie naturelle et inépuisable comme le soleil permet la production d’une énergie verte et presque illimitée. Outre son utilisation pour faire de l’électricité, il est possible d’utiliser l’énergie solaire pour produire de la chaleur. Ces équipements sont appelés panneaux solaires thermiques et ils peuvent vous permettre de chauffer votre eau sanitaire, mais également celle de vos radiateurs. Dans ce guide, découvrez le fonctionnement des systèmes de panneaux solaires thermiques et ce qu’ils apportent réellement.

Comment fonctionne un panneau solaire thermique ?

Le principe de fonctionnement du panneau solaire thermique est relativement simple. Contrairement aux panneaux solaires photovoltaïques, les panneaux solaires thermiques ne produisent pas d’électricité. Les cellules de ces capteurs solaires utilisent les rayons du soleil pour produire de la chaleur. Elle est directement mise à l’œuvre pour chauffer un fluide caloporteur qui se trouve en dessous des panneaux. Lorsque ce fluide est chaud, il est acheminé vers un ballon de stockage appelé chauffe-eau solaire dans lequel il réchauffe l’eau chaude sanitaire. Il y traverse un serpentin et diffuse toute la chaleur accumulée avant de remonter vers le panneau solaire. Une fois chaude, cette eau peut être dirigée vers vos lavabos, robinets ou douches.

Si vous êtes équipé d’un système solaire combiné, le ballon de stockage contient l’eau chaude sanitaire, mais il peut également alimenter les radiateurs ou un système de plancher chauffant. Une chaudière d’appoint permet de chauffer l’eau du ballon d’eau chaude en cas de météo défavorable.

Évidemment, il existe différents types de dispositifs, mais le principe reste globalement le même. Il est possible de relier votre système de chauffage de l’eau à votre chauffage central afin de réduire l’utilisation de votre chaudière. L’utilisation principale est cependant portée vers le chauffe-eau destiné à l’eau chaude sanitaire. Les différentes installations de panneaux solaires thermiques qui existent vont être passées en revue.

Fonctionnement des panneaux solaires thermiques

Les différents types de panneaux solaires thermiques

Le panneau solaire thermique est la surface dont le rôle est de capter l’énergie des rayons du soleil et d’en utiliser la chaleur pour chauffer le fluide caloporteur. Pour ce type de dispositif, il existe différentes sortes de capteurs solaires.

Capteurs plans vitrés

Les capteurs plans vitrés représentent la majorité des installations de panneaux solaires thermiques chez les particuliers. La surface absorbant les rayons du soleil est en contact avec les tubes contenant le fluide caloporteur. Ce dernier est constitué d’eau et d’antigel. Le vitrage permet, avec l’effet de serre, d’accentuer le phénomène de chauffage dans le caisson. Un isolant est mis en place sous l’ensemble des éléments pour éviter les pertes de chaleur. Il est capable de résister à de très fortes températures pour éviter tout risque d’incendie. Tout est mis en œuvre afin de garantir qu’un maximum de chaleur soit attribué au fluide.

Capteurs solaires thermiques sous vide

Le principe de fonctionnement des capteurs solaires thermiques sous vide est similaire à celui des capteurs plans vitrés. Le système de tubes où circulent le fluide caloporteur et la surface captant les rayons du soleil sont similaires. Or, la différence entre les deux systèmes réside dans le fait que les tubes sont dépourvus d’air. C’est ce qui lui donne son nom de « sous vide ». L’absence d’air dans les tubes permet de limiter et minimiser les pertes de chaleur. C’est un système plus performant que celui des plans vitrés et il est donc plus performant si l’ensoleillement est moins bon.

Capteurs solaires thermiques non vitrés

Le capteur solaire thermique non vitré, comme son nom l’indique, n’est pas pourvu d’une vitre. Il est donc plus fragile et moins performant que les deux précédents. Ces désavantages font que son prix est plus accessible. Le capteur solaire thermique non vitré est souvent utilisé par les particuliers pour chauffer l’eau d’une piscine ou pour le préchauffage de l’eau chaude sanitaire.

Capteurs solaires thermiques à concentration

Le capteur solaire thermique à concentration figure parmi les modèles de panneaux solaires thermiques les plus performants. Tout est mis en œuvre pour maximiser l’apport de chaleur au fluide caloporteur. Pour cela, un système de réflexion des rayons solaires est mis en place. Ainsi, ils sont concentrés sur l’absorbeur et la quantité de chaleur transmise est maximale.

Les différents types de chauffe-eau solaire

Le système de chauffe-eau solaire est composé de 3 éléments principaux :

  • Le capteur solaire
  • Le ballon de stockage de l’eau
  • Les tuyaux

Il est possible de couvrir 70 % des besoins en eau chaude d’un foyer avec un chauffe-eau solaire. Cela ne permet donc pas une autosuffisance en énergie pour son eau chaude, mais cela permet tout de même de s’en rapprocher. Il est donc nécessaire d’avoir un système d’appoint qui assure le chauffage de l’eau lorsque la météo ne le permet pas. Sur le marché, trois types de chauffe-eau solaires sont disponibles.

Chauffe-eau solaire à pompe électrique

Il s’agit de l’installation la moins technique. Une pompe électrique dans le système permet le transport du fluide caloporteur jusqu’au ballon. Il est possible de couper la pompe selon les besoins. Si le principe de fonctionnement est simple, l’installation d’un chauffe-eau à pompe électrique est relativement onéreuse.

Chauffe-eau solaire à thermosiphon

Ce chauffe-eau n’a pas besoin d’installation électrique pour fonctionner. Il est donc automne et le fluide circule grâce au phénomène de dilatation à la chaleur. Logiquement, le ballon d’eau chaude pour un système à thermosiphon, sera toujours positionné en dessous des panneaux solaires.

Chauffe-eau solaire monobloc

Il s’agit du système le moins performant. Pour le chauffe-eau solaire monobloc, le capteur solaire et le ballon sont regroupés sur le toit de votre habitation. Cela entraîne un refroidissement plus rapide de l’eau puisque le ballon est en contact avec l’air extérieur. Ce type d’équipement reste le plus accessible puisque ses performances sont limitées.

Panneau solaire thermique : critères d’efficacité

S’équiper avec un système de panneaux solaires thermiques nécessite de réfléchir à une installation qui soit efficace. C’est un investissement qui peut être couteux et la question que se posent tous les particuliers est « comment vais-je l’amortir ? ». Il faut savoir que plusieurs facteurs entrent en compte dans la performance d’une installation de panneaux solaires thermiques.

Le premier est la dimension du ballon et le nombre de panneaux solaires. Ils doivent être adaptés. Plus votre ballon de stockage d’eau chaude sera gros, plus il vous faudra un nombre conséquent de panneaux pour chauffer le volume d’eau à l’intérieur. Il faut également bien évaluer le lieu d’implantation des panneaux. Comme pour des panneaux solaires photovoltaïques, il est très important de considérer l’orientation et la localisation des capteurs solaires. Enfin, il est important de faire installer son installation par un professionnel. Cela permet non seulement d’éviter les mauvaises surprises, mais également de bénéficier des aides et financements de l’état dans le cadre de la transition écologique.