Tout savoir sur le capteur solaire thermique

Par L’équipe de rédaction

La production d’eau chaude solaire permet de réduire considérablement sa facture énergétique. En effet, avec une énergie renouvelableabondante et gratuite, le soleil, le système de production d’eau chaude par des capteurs solaires thermiques se rentabilise en quelques années. Voici leur fonctionnement, les différents types de capteurs, mais aussi leur entretien ainsi que leurs avantages et inconvénients.

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Principe et fonctionnement du capteur solaire thermique

Le capteur solaire thermique permet de produire de l’eau chaude sanitaire grâce à l’énergie solaire. Il absorbe en effet le rayonnement solaire pour le transformer, grâce à un liquide caloporteur, en énergie thermique.
Pour cela, il utilise 3 grands principes physiques :
 

  • l’effet du corps noir : un corps noir absorbe la chaleur du soleil
  • l’effet de serre : une vitre permet de piéger les infrarouges, ce qui empêche la chaleur de s’échapper
  • l’effet isolant : la chaleur est conservée dans le panneau thermique lorsqu’il est bien isolé.
     

Le capteur solaire thermique est ainsi un coffre constitué des éléments suivants :
 

  • des tubes absorbeurs, placés sur une feuille, généralement an aluminium, peinte en noir, qui emprisonne la chaleur et la restitue au liquide caloporteur, qui parcourt les tubes en cuivres
  • une plaque de verre, qui referme le capteur, et qui contient les rayons infrarouges
  • un coffre isolant qui va empêcher les déperditions de chaleur.

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Les différents types de capteurs solaires thermiques

Le capteur solaire plan, décrit ci-dessus, est le capteur solaire thermique le plus répandu.

 

Cependant, on trouve aussi des capteurs solaires sous vide. Ceux-ci sont très performants, mais coûtent beaucoup plus chers à l’achat. De plus, ils sont particulièrement fragiles, ce qui rend leur installation délicate.

 

Chaque tube sous vide est indépendant des autres, et l’isolation est obtenue par l’absence d’air : la mise sous vide. Ils n’ont donc pas de coffrage. Le dimensionnement de l’installation dépend alors du nombre de tubes, mais aussi de leur taille.

Installation et entretien

L’installation des capteurs solaires thermiques peut se faire selon 2 manières :
 

  • l’installation en circulation forcée
  • l’installation en thermosiphon.
     

L’installation en circulation forcée est la plus courante. Ainsi, grâce à une pompe, le fluide caloporteur traverse le capteur thermique afin de récupérer les calories, puis rejoint le ballon d’eau chaude pour les délivrer. Une régulation intelligente permet d’établir une circulation assez rapide pour le liquide ne monte pas en haute température, et ainsi n’endommage pas l’installation. Cependant la vitesse doit aussi permettre au liquide caloporteur d’absorber les calories retenues par l’absorbeur.
Cette installation permet d’installer les capteurs aussi bien sur le sol, qu’en façade ou sur le toit.
 

L’installation en thermosiphon repose sur le principe que l’eau chaude étant plus légère que l’eau froide, la circulation à travers le capteur jusqu’au ballon de stockage se fait naturellement. Il est par contre primordial que le ballon d’eau chaude soit plus élevé que les capteurs thermiques. Un clapet anti-retour est aussi nécessaire afin d’éviter que le système ne s’inverse.
 

L’orientation à privilégier des capteurs est une exposition plein sud, avec un angle d’inclinaison par rapport au sol de 45° à 50°.
 

L’entretien des capteurs solaires thermiques est très simple : un lavage à l’eau douce annuel ou en cas de fort dépôt de poussière est suffisant. Il est important de veiller à ne pas rayer le verre.

Avantages et inconvénients

Le capteur solaire thermique a de nombreux avantages et quelques inconvénients :
 

Avantages     Inconvénients
  • énergie gratuite, abondante et inépuisable : le soleil
  • coût de fonctionnement très faible
  • entretien réduit
  • matériaux très résistants
  • prix d’achat élevé
  • la production dépend du taux d’ensoleillement

 

Prix du capteur solaire thermique

Le prix d’un capteur solaire thermique dépend d’une part de la technologie utilisée, mais aussi du dimensionnement de l’installation.
Ainsi, pour un capteur d’environ 2m2, le prix est compris entre 400 et 800 € pour un capteur plan vitré, et peut atteindre 1100 à 1300 € pour un capteur tubulaire sous vide. Il faut ensuite ajouter le prix du ballon d’eau chaude, ainsi que la main d’œuvre.
On estime ainsi que pour une famille de 4 personnes, le budget total est compris entre 5000 et 7000 euros.

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