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Introduction

Outre la production d’eau chaude sanitaire pour les besoins domestiques, certains équipements solaires peuvent couvrir aussi (quand ils sont conçus et dimensionnés en conséquence) une partie des besoins de chauffage des locaux concernés.

Il s’agit des « Systèmes Solaires Combinés », dont la prescription et la mise en œuvre sont assurés par des installateurs-chauffagistes formés à ces techniques.

Parmi ces systèmes, on trouve en particulier les systèmes dits « Planchers Solaires Directs » (PSD), dont le principe original a été développé en France au début des années 80, par des thermiciens et ingénieurs.

En France, plusieurs milliers de réalisations de SSC sont aujourd’hui en service et donnent toute satisfaction à l’usager. Certaines fonctionnent depuis plus de 15 ans.

Plus complexes et coûteux que les chauffe-eau solaires individuels, plus délicats à concevoir et installer, les SSC sont le plus souvent prescrits dans le cadre d’un projet neuf, conforme aux exigences renforcées de la nouvelle réglementation thermique.

Plusieurs opérateurs industriels mettent maintenant sur le marché des modèles de SSC plus standardisés, qui sont proposés « sur catalogue », et adaptés aux conditions des projets.

Fonctionnement

Plancher solaire direct

Le plancher solaire direct ( PSD ), un système français qui a fait ses preuves. Ce type de système solaire combiné est couramment installé aujourd’hui en France.

Schémas à venir

Le principe de base est simple : un liquide caloporteur est chauffé dans des capteurs solaires thermiques ; il circule directement dans des tuyaux d’un plancher chauffant ou réchauffe le ballon d’eau chaude sanitaire ( ECS ) par l’intermédiaire d’un échangeur de chaleur.
Il repart ensuite vers les capteurs où il est chauffé à nouveau, et ainsi de suite tant que l’ensoleillement est suffisant.
L’ appoint peut être indépendant ou couplé.

Dans les deux cas, la dalle chauffante joue un double rôle de stockage et d’émetteur de chaleur. Alimentée par le liquide caloporteur réchauffé (plancher chauffant à basse température), bien isolée, elle permet d’obtenir une température douce et uniforme dans toutes les pièces de la maison.

Autres systèmes combinés

Le liquide caloporteur chauffe l’eau du réservoir et repart vers les capteurs. L’eau du réservoir sert pour alimenter le système de chauffage.

L’eau chaude sanitaire est produite dans un ballon immergé ou par un échangeur de chaleur.

Schémas à venir

Production

Des capteurs solaires thermiques permettent de transformer le rayonnement solaire en chaleur. Certains capteurs, conçus comme des éléments de toiture, s’intègrent visuellement très bien aux constructions.

De préférence orientés plein sud et inclinés avec un angle de l’ordre de 45°, ils pourront néanmoins, sans réduction trop importante des performances, avoir une orientation allant du sud-est au sud-ouest, et une inclinaison comprise entre 30 et 60°.

Stockage et restitution

Dans les systèmes du type PSD c’est l’émetteur de chaleur, c’est à dire la dalle de béton, qui va assurer le stockage de l’énergie et permettre une diffusion de la chaleur au cours de la nuit.

Les autres systèmes fonctionnent selon le principe suivant : lorsqu’il y a du soleil, la chaleur est stockée dans un réservoir d’eau tampon par le biais d’un échangeur de chaleur. Cette eau ainsi réchauffée est utilisée pour le chauffage des bâtiments à l’aide d’émetteurs basse température.
L’eau chaude sanitaire peut être produite soit dans un ballon immergé dans le volume tampon, soit par l’intermédiaire d’un échangeur de chaleur situé dans le ballon de stockage ou à l’extérieur de celui-ci.

Appoint

Lorsque le soleil est déficient, un appoint est nécessaire. Il peut être indépendant ou couplé au système solaire combiné :

• Dans le premier cas, une cheminée, un poêle ou tout autre appareil indépendant apportent le complément de chaleur nécessaire pour le chauffage. L’appoint pour l’eau chaude sanitaire sera le plus souvent assuré par une résistance électrique.
  Ce système est suffisant et facile à gérer dans une région bien ensoleillée, pour une petite maison ou une résidence secondaire.
• Dans le second cas, la production de chaleur est assurée par une chaudière traditionnelle qui prend le relais automatiquement.
  Cette solution est préférable dans les grandes maisons et les régions à ensoleillement irrégulier.

Régulation

La régulation est un élément indispensable au bon fonctionnement du système. Son rôle est de donner la priorité à l’énergie solaire chaque fois que celle-ci est disponible.

Elle doit aussi moduler l’énergie d’appoint à apporter pour maintenir la température de confort sans ensoleillement et assurer la production d’eau chaude sanitaire suffisante.

Surchauffe

La surface de capteurs est largement suffisante pour assurer les besoins d’eau chaude sanitaire des occupants pendant l’été. Si les habitants partent en vacances pendant cette période, les capteurs, qui n’ont plus de besoins à couvrir, peuvent atteindre des températures très élevées.

Pour maîtriser ces éventuelles surchauffes, les constructeurs ont imaginé différents systèmes : boucles de décharge, capteurs auto-vidangeables, refroidissement nocturne, circuit sous haute pression pour éviter l’ébullition du liquide caloporteur, ou autre procédé permettant d’éviter toute dégradation du matériel.