1. CONSEILLER LE CLIENT ET JUSTIFIER L’INTERET DU CHAUFFE EAU SOLAIRE INDIVIDUEL

1. 1. CONSEILLER LE CLIENT ET JUSTIFIER L’INTERET DU CHAUFFE EAU SOLAIRE INDIVIDUEL 3ème point de la charte QUALISOL : « En amont, l’installateur assure auprès du client un rôle de conseil, l'assiste dans le choix des solutions les mieux adaptées à ses besoins, compte tenu du "gisement solaire" local, des contraintes du site, de la taille du foyer, et des énergies d'appoint disponibles,… »

2. 1.1. ASPECTS GENERAUX ZONE I1 ZONE I2 ZONE I3 ZONE I4 L’énergie solaire incidente sur un plan horizontal, en France métropolitaine, varie de : 1100 kWh/m2.an (Nord de la France) ...à... 1700 kWh/m2.an (Sud de la France)

3. 1.1. ASPECTS GENERAUX Chaleur À des capteurs solaires thermiques À des modules photovoltaïques (photopiles) Électricité Biomasse À la photosynthèse Le rayonnement solaire... ...peut être converti en... ...grâce...

4. 1.1. ASPECTS GENERAUX • Contrairement à d’autres sources d’énergie, les énergies renouvelables permettent une production d’énergie : • avec une technologie généralement peu complexe mais très spécifique (ex. du solaire thermique : chaudière aléatoire, haute température possible à l’arrêt, protection nécessaire des isolants extérieurs…) • qui crée moins d’impact pour la nature et les hommes • décentralisée • L’énergie solaire est l’une des énergies les plus facilement exploitables ; elle est en outre inépuisable. • Ses applications sont nombreuses et variées ; citons : • la production d’eau chaude sanitaire, • le chauffage des habitations, • le chauffage des piscines, • le séchage solaire agricole • la cuisson solaire des aliments • la production d’électricité pour des sites isolés…

5. 1.2. APPLICATIONS DOMESTIQUES Capteurs solaires Ballon de stockage Échangeur de chaleur Eau Froide Sanitaire (E.F.S.) Eau Chaude Sanitaire (E.C.S.) Le Chauffe-Eau Solaire Individuel (CESI) :

6. 1.2. APPLICATIONS DOMESTIQUES E.C.S. Ballon de stockage ECS Capteurs solaires Échangeur de chaleur E.F.S. Les systèmes solaires combinés : Centrale de distribution Plancher chauffant

7. 1.2. APPLICATIONS DOMESTIQUES Le chauffage solaire des piscines de plein air a pour but de : • mettre le bassin en température en début de saison • prolonger la saison de baignade • relever la température du bassin après une séquence de mauvais temps ou de vent Le matériel utilisé : On utilise généralement des capteurs non vitrés, non isolés (capteurs moquettes). Une couverture nocturne de la piscine est fortement conseillée, car les pertes de chaleur par évaporation et par rayonnement sont très importantes. Elle permet de diminuer en moyenne ces pertes de 50% par rapport à une piscine non couverte. L’énergie solaire apporte le complément et permet de se passer d’une énergie conventionnelle.

8. 1.3. CONSEILS AUX CLIENTS Un chauffe eau solaire…Qu’est ce que c’est et comment ça marche ? Eau chaude Ballon de stockage Capteur solaire R Echangeur Régulation Circulateur Eau froide Le soleil peut assurer 40 à 70% de la production annuelle d’eau chaude sanitaire d’une famille : il suffit pour cela d’utiliser directement la chaleur du soleil au moyen d’un chauffe-eau solaire. Cet appareil se compose de 2 à 7 m2 de capteurs solaires, situés généralement sur la toiture ou en terrasse, et d’un ballon de stockage de l’eau chaude avec échangeur, nommé « ballon solaire », relié au capteur par des canalisations isolées thermiquement. Des équipements de sécurité et de régulation complètent le circuit du chauffe-eau.

9. 1.3. CONSEILS AUX CLIENTS Est-ce que l’on peut produire de l’eau chaude toute l’année ? La surface de capteurs installée doit permettre, par une journée bien ensoleillée, de fournir la totalité des besoins d’eau chaude des utilisateurs : Il y a des périodes d’autonomie complètes. En hiver ou pendant les journées peu ensoleillées, l’énergie solaire peut ne pas être suffisante, et l’eau froide est simplement préchauffée par le chauffe-eau solaire (30 à 40°C). Une énergie d’appoint (électricité, gaz, fioul…) est alors nécessaire pour atteindre la température souhaitée (50 à 55°C).

10. 1.3. CONSEILS AUX CLIENTS Un chauffe eau demande-t-il beaucoup d’entretien ? Non, mais il faut, comme pour une chaudière, vérifier régulièrement son bon fonctionnement : • La pression du liquide des capteurs doit être d’environ 1.5 bar. • Par temps ensoleillé, vérifiez que le régulateur fonctionne et que le circulateur tourne (voyants lumineux). • Enfin le vitrage du capteur doit être nettoyé s’il est empoussiéré (jet à haute pression exclu). Il est possible à l’installateur de proposer un service annuel d’entretien.

11. 1.3. CONSEILS AUX CLIENTS Quels sont les avantages à utiliser un chauffe-eau solaire ?  • Le client désirant acheter et faire installer un CESI, par un professionnel signataire de la charte QUALISOL, bénéficie d’une aide financière* de l’ADEME. • On peut couper la chaudière en été, c ’est un avantage appréciable. • Le chauffe eau solaire individuel (CESI) répond à des exigences de qualité qui en font un matériel fiable et durable. • L’utilisation de l’énergie solaire n’entraîne ni émission polluante, ni production de déchets dangereux. • Utiliser l’énergie solaire permet également de préserver les combustibles fossiles ou fissiles et de réserver leur emploi à des usages plus spécifiques que la simple production de chaleur.

12. 1.3. CONSEILS AUX CLIENTS • Energie solaire incidente : • 1100 (nord de la France) à 1700 kWh/m2.an • Energie solaire utile (en sortie du ballon solaire, pour un usage annuel) : • 450 à 700 kWh/m2.an • Besoins énergétiques annuels pour les besoins en ECS d’une famille de 4 : soit 200 litres par jour d ’E.C.S. à 50°C • 3 200 kWh/an • Exemple d’investissements moyens (ensemble des coûts de travaux, hors appoint) : • 5 000 à 6 000 F TTC /m2 (TVA 5,5%) • Exemple de rejets de CO2 évités par mètre carré de capteurs et par an : • 90 à 350 kg/m2.an (selon énergie substituée) Électricité Fioul domestique

13. 2. APPORTER LES CONSEILS TECHNIQUES ET ECONOMIQUES PERTINENTS 3ème point de la charte QUALISOL : « En amont, l’installateur assure auprès du client un rôle de conseil, l'assiste dans le choix des solutions les mieux adaptées à ses besoins, compte tenu du "gisement solaire" local, des contraintes du site, de la taille du foyer, et des énergies d'appoint disponibles,… »

14. 2.1. DESCRIPTIF DU CESI ECS EFS ECS EFS Chauffe-eau thermosiphon monobloc Chauffe-eau thermosiphon à éléments séparés Chauffe-eau à circulation forcée

15. 2.1. DESCRIPTIF DU CESI ECS EFS Sont éligibles actuellement aux primes “Chauffe-Eau Solaire Individuel” du programme « Plan Soleil » : 3 catégories Chauffe-eau thermosiphon monobloc Chauffe-eau thermosiphon à éléments séparés Chauffe-eau à circulation forcée

16. 2.1. DESCRIPTIF DU CESI Vue en coupe Chauffe-eau thermosiphon monobloc

17. 2.1. DESCRIPTIF DU CESI ECS EFS Chauffe-eau thermosiphon à éléments séparés

18. 2.1. DESCRIPTIF DU CESI ECS EFS Chauffe-eau solaire constitué d’éléments séparés, dit à circulation forcée

19. 2.1. DESCRIPTIF DU CESI ECS ZONE HORS GEL Bouteille de récupération EFS Niveau d’eau à l’arrêt R Chauffe-eau solaire autovidangeable constitué d’éléments séparés, dit à circulation forcée

20. 2.2. SCHEMAS : les principaux composants ECS Vers appoint Circuit chaud Ballon de stockage Régulation Capteurs solaires Pompe de circulation Echangeur Circuit froid EFS Un système solaire thermique est généralement constitué de trois parties Zone de captage Zone de transfert Zone de stockage

21. 2.2. SCHEMAS : les principaux composants Le capteur solaire transforme le rayonnement solaire en chaleur. Le système de transfert permet de transporter les calories depuis le capteur vers le lieu de stockage ou d’utilisation. Dans un chauffe eau solaire, le liquide caloporteur circule entre le capteur et un échangeur de chaleur situé dans le ballon de stockage. Le ballon de stockage bien isolé maintient l’eau en température jusqu'à ce qu’elle soit utilisée.

22. 2.3. LES CAPTEURS Le type de capteur le plus utilisé est le capteur plan vitré. Il comprend un coffre isolant sur lequel est fixée une vitre. A l’intérieur est disposée une plaque métallique noire destinée à absorber l’énergie solaire. Un liquide caloporteur circulant dans des tuyauteries en contact avec l’absorbeur prélève les calories reçues du soleil. La vitre située sur la face avant et l’isolant permettent de réduire les déperditions de chaleur. L’absorbeur peut être recouvert d’un revêtement sélectif qui améliore ses performances.

23. 2.3. LES CAPTEURS Surface absorbante Tube Matière ABSORBANTE ex : la peinture noire Matière TRANSPARENTE ex : le verre Matière REFLECHISSANTE ex : la neige, le miroir Fonctionnement de l’absorbeur : L'absorbeur est muni de tubes assurant la circulation du fluide caloporteur à chauffer. La surface absorbante (revêtement) absorbe et transforme le rayonnement solaire en chaleur. Un bon revêtement doit être fortement absorbant : il est en général noir ou de teinte sombre.

24. 2.3. LES CAPTEURS Rayonnement incident : 100% 800 W/m² Température extérieure : 10°C Pertes par Rayonnement : 21% Pertes par Convection et Conduction : 29% Temp. moy. du fluide : 30°C Energie récupérée par le capteur : 50%

25. 2.3. LES CAPTEURS Rayonnement incident : 100% Rayonnement incident : 100% 10°C 10°C DT = 20 K DT = 50 K 30°C 60°C Energie récupérée par le capteur : 50% Energie récupérée par le capteur : 20% Capteur standard • L'absorbeur tend à perdre de la chaleur car il est plus chaud que le milieu environnant. Le capteur est conçu pour limiter ces pertes : • Présence du vitrage (effet de serre) • Présence de l’isolant • Ces pertes sont d'autant plus grandes que l'écart de température avec l'environnement est plus fort. Cela signifie que plus l’écart DT de température entre l’absorbeur et l’air environnant est grand, moins bon est le rendement du capteur.

26. 2.3. LES CAPTEURS 80% 70% 60% CAPTEUR SOUS-VIDE 50% CAPTEUR PLAN SELECTIF : Rendement [%] 40% CAPTEUR PLAN STANDARD 30% h CAPTEUR PLAN NON VITRE 20% 10% 0% 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 (Tm - Te)/H [K.m²/W] La courbe de rendement d’un capteur est définie par l’équation suivante : - T T h = - B K . m e H

27. 2.3. LES CAPTEURS Hypothèses : capteur plan vitré avec h = 0.65 et K = 4,92 [W/m².K].

28. 2.4. AVIS TECHNIQUES n° d’ordre Année n° du GS • Utilisation : • Guide de travail pour l’installateur • Référence en cas de litige (voir : Assurances et Responsabilités) • Ouverture à certains marchés (subventions et aides de l’Etat...) • Exigé pour les marchés publics • Exigé dans le cadre des aides « PLAN SOLEIL » • Commissions : • GS 14 : équipements génie climatique (non traditionnels) • GS 5 : toitures, couvertures, étanchéité • Numéro d’Avis Technique : • ex. 14/79-12 • Contenu : • Description du capteur (technologie) • Satisfaction à la réglementation en vigueur • Prescriptions techniques • Aptitude à l’emploi • Références éventuelles • Performances thermiques • Mise en œuvre • Durabilité -Entretien NOTA: l ’avis technique est un document écrit qui porte sur un modèle donné d ’un composant non traditionnel du bâtiment. Le CSTB assure le secrétariat et la diffusion des AT. La demande d ’avis est un acte volontaire du constructeur la procédure est payante.

29. 2.5. IMPLANTATION : ASPECT TECHNIQUE Capteur suivant la pente de la toiture : Les faibles pentes favorise les gains entre mars et octobre dans les régions méditerranéennes. la forte pente naturelle des toitures optimise les gains énergétiques sur l’année tout en permettant une bonne intégration des capteurs sur la toiture. Capteurs en toiture

30. 2.5. IMPLANTATION : ASPECT TECHNIQUE  Positionnement des capteurs : inclinaison Les valeurs optimales de l’inclinaison correspondent à la valeur en degré de la latitude du lieu d’implantation des capteurs. Toutefois une tolérance de +/- 15° par rapport à la position optimale est acceptable. Il est important de privilégier l’inclinaison du toit quand cela est possible. Exemples : 30°<<60° pour une latitude de 45° Nord. 35°<<65° pour une latitude de 50° Nord.

31. 2.5. IMPLANTATION : ASPECT TECHNIQUE SUD  -  -30°<<30° Positionnement des capteurs : orientation Une orientation Sud-Ouest, pour un capteur incliné à 45°, a pour influence de diminuer de 10 % la productivité par rapport à une orientation Sud. En pratique, autour de la position optimale (sud dans notre cas), une différence de 15° à 30° peut être tolérée.

32. 2.5. IMPLANTATION : ASPECT TECHNIQUE h D > 4 h ou  > 14°5  D large • si possible, respecter la règle ci-dessus pour une utilisation annuelle. • sinon, évaluer le manque à gagner à l’aide de la méthode «TRACE DE MASQUES». Hauteur et distance des obstacles devant les capteurs

33. 2.5. IMPLANTATION : ASPECT TECHNIQUE Exemple d’obstacle devant les capteurs

34. 2.5. IMPLANTATION : ASPECT TECHNIQUE Diagramme de la course du soleil au cours de l’année

35. 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE Ce chapitre a pour objet d’indiquer des solutions d’intégration des capteurs solaires. Principe d’implantation : En construction neuve : les possibilités d’intégration sont très étendues. De plus la prise en compte d’une installation solaire lors de la conception du bâtiment permet de limiter son coût de réalisation. En rénovation (bâtiment existant) : les solutions sont plus limitées qu’en construction neuve. • Deux types de mise en œuvre existent : • Capteurs indépendants • Capteurs incorporés

36. 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE Un cas peu acceptable : le rajout Il s’agit tout simplement de positionner le capteur sur le toit dans l’inclinaison la plus appropriée techniquement sans tenir compte de l’aspect esthétique. Capteurs en toiture

37. 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE Ci-contre le capteur est placé avec une inclinaison idéale face au sud sur le plan de toiture le plus incliné Capteurs en toiture

38. 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE

39. 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE

40. 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE

41. 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE A éviter

42. 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE

43. 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE

44. 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE

45. 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE A éviter

46. 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE A éviter

47. 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE Qu’il s’agisse d’un bâtiment existant ou d’une construction neuve, la présence d’une toiture terrasse peut représenter une solution pour la pose des capteurs solaires. Acrotère Capteurs en terrasse

48. 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE Ce type d’installation peut être gênante, sur le plan esthétique pour le voisin.

49. 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE Le capteur peut aussi servir de auvent pour protéger l’entrée ou le porche de la maison. Capteurs en auvent

50. 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE