Comment fonctionne un panneau solaire thermique ?

Comment utiliser l’énergie solaire thermique ?

Quand vous pensez aux panneaux solaires, c’est peut-être la technologie photovoltaïque qui vous vient d’abord à l’esprit. Il existe toutefois d’autres modèles de capteurs solaires qui ne produisent pas d’électricité, mais de la chaleur.

Pour l’eau chaude sanitaire et le chauffage

Selon l’équipement avec lequel les panneaux thermiques sont associés, l’énergie solaire qu’ils valorisent peut servir à la production :

• d‘eau chaude sanitaire : l’eau utilisée lorsque vous prenez une douche, un bain ou que vous faites la vaisselle est alors chauffée grâce à une énergie renouvelable et gratuite ;
• de chauffage : si vous avez des radiateurs à eau ou un plancher chauffant, ces émetteurs de chaleur peuvent être alimentés par les capteurs solaires.

L’eau chaude sanitaire et le chauffage sont deux postes de consommation sur lesquels vous pouvez agir pour réduire de manière significative vos factures d’énergie. D’après l’ADEME (l’Agence de la transition écologique), ils peuvent représenter 77 % de la consommation d’énergie de votre ménage (66 % pour le chauffage et 11 % pour l’eau chaude).

Votre système de chauffage solaire peut justement couvrir une grande partie de vos besoins en chauffage, entre 40 et 60 % selon l’ensoleillement dans votre région. Les économies que vous pouvez obtenir avec un tel dispositif sont donc loin d’être négligeables. De quoi rentabiliser votre investissement initial !

Le principe de fonctionnement d’une installation solaire thermique

Le fonctionnement d’un panneau thermique peut se résumer en quelques étapes :

• le capteur solaire emmagasine la chaleur des rayons du soleil : en utilisant, selon le type de capteur, l’effet de corps noir (cette couleur absorbe la chaleur) et l’effet de serre (avec une surface vitrée, le capteur piège les rayons infrarouges) ;
• la chaleur est transmise à un fluide caloporteur qui circule dans le module thermique : ce liquide, aussi présent dans les systèmes de chauffage central classiques, est capable de transporter la chaleur ;
• le fluide caloporteur est acheminé jusqu’à un ballon de stockage : il réchauffe alors l’eau qui s’y trouve avant de refroidir et de retourner vers les panneaux thermiques ;
• l’eau du ballon de stockage peut être utilisée dans le logement : au niveau de vos robinets, de votre douche, de votre lave-linge et, selon le système associé, dans le circuit de chauffage de votre logement.

Les panneaux solaires hybrides combinent la technologie solaire thermique et photovoltaïque. Ils produisent à la fois de l’électricité et de la chaleur. Une solution intéressante si vous n’avez pas de place pour installer les deux types de capteur chez vous ! Ces capteurs ont aussi l’avantage d’être plus efficaces en cas de fortes températures. Ils affichent donc de meilleures performances que les panneaux thermiques ou photovoltaïques, pour lesquels les problèmes de surchauffe entraînent une baisse de rendement.

Adrien, référent technique rénovation

Les types de capteur solaire thermique

Il existe différents types de capteurs thermiques. Pour faire votre choix, il faut que vous preniez en compte l’ensemble des besoins en eau chaude et/ou en chauffage de votre foyer et la région dans laquelle se trouve votre logement. Explications…

Les capteurs plans non vitrés

Les capteurs plans non vitrés sont les modèles les plus simples. Vous pouvez les reconnaître grâce à leurs tuyaux foncés et opaques qui contiennent le fluide caloporteur. Lorsqu’ils sont exposés au rayonnement solaire, le fluide caloporteur emmagasine la chaleur. Elle est générée par l’effet de corps noir. Il n’y a ni vitre, ni effet isolant.

L’avantage de ce type de panneau thermique est son coût plutôt abordable. Notez toutefois qu’il n’affiche pas un très bon rendement puisqu’il ne bénéficie pas d’une bonne isolation thermique. Les pertes de chaleur sont donc importantes. Ces capteurs sont plutôt réservés aux climats chauds. Sous un climat tempéré, ils sont adaptés pour le chauffage de votre piscine ou de votre maison secondaire lors de la période estivale.

Les capteurs plans vitrés

Les capteurs plans vitrés sont aujourd’hui les plus répandus dans les installations solaires thermiques en France. Ils allient l’effet de corps noir et l’effet de serre grâce à une vitre en verre trempé de couleur noire. Les tubes où circule le fluide caloporteur se trouvent sous cette plaque avec laquelle ils sont en contact.

Ces modules thermiques sont aussi isolés pour limiter les déperditions de chaleur. Ils détiennent une meilleure efficacité que les panneaux plans non vitrés et une durée de vie plus importante. Avec leurs bonnes performances, ils peuvent suffire à couvrir l’ensemble des besoins en eau chaude et en chauffage de votre foyer.

Les capteurs solaires à tubes sous vide

Les capteurs tubulaires sont composés de plusieurs tubes sous-vides individuels. Ce sont ces panneaux qui vous offriront les meilleures performances. Ils peuvent tirer parti de l’ensoleillement même quand il n’est pas très important, et limitent encore davantage les pertes de chaleur ! Ces panneaux thermiques à tubes sont cependant peu développés en France. À l’heure actuelle, ils sont plutôt réservés aux industriels.

Les différents équipements associés

Pour produire de l’eau chaude sanitaire et/ou du chauffage, vos panneaux thermiques doivent être associés à un autre équipement. Vous avez le choix entre un chauffe-eau solaire individuel et un système solaire combiné. Découvrez quels sont ces appareils innovants !

Le chauffe-eau solaire individuel

Le plus souvent, c’est le chauffe-eau solaire individuel (CESI) qui est installé avec des panneaux thermiques. Il peut produire de l’eau chaude sanitaire, mais pas de chauffage.

Ce système est composé :

• de panneaux thermiques : quel que soit le modèle ;
• d’un ballon de stockage pour l’eau : vous ne pouvez pas conserver votre vieux cumulus pour l’associer aux capteurs thermiques. Le ballon solaire est un appareil particulier avec une très bonne isolation thermique, qui conserve la chaleur produite par l’énergie solaire le plus longtemps possible ;
• de la tuyauterie : qui relie les capteurs au ballon de stockage afin que le fluide caloporteur puisse céder sa chaleur à l’eau du ballon.

Le système solaire combiné

Le système solaire combiné (SSC) est très similaire au CESI. Il peut toutefois alimenter le circuit de chauffage de votre logement en plus de produire votre eau chaude sanitaire. Le fluide caloporteur est alors utilisé dans le système de chauffage central (radiateurs ou plancher chauffant) de votre logement. Il peut aussi chauffer l’eau d’un ou plusieurs ballons d’eau chaude.

Sachez qu’un appoint est indispensable dans une installation de chauffage solaire. Séparé ou intégré au CESI ou au SSC, il vous permet d’avoir de l’eau chaude et/ou de chauffer votre logement même quand l’ensoleillement ne suffit pas. L’appoint peut être une résistance électrique, une chaudière ou même une pompe à chaleur. Il prend le relais quand cela est nécessaire en donnant la priorité à l’énergie solaire lorsqu’elle est disponible.

Adrien, référent technique rénovation

Comment améliorer le fonctionnement des panneaux solaires thermiques ?

Pour maximiser l’efficacité de votre installation solaire thermique, il est important d’optimiser l’installation de vos capteurs. De cette manière, vous tirerez le meilleur parti de l’énergie solaire, même dans des conditions moins idéales.

Quel est le rendement d’un panneau solaire thermique ?

Le rendement d’un panneau solaire thermique se situe entre 35 et 40 %. Orienter vos capteurs plein sud est idéal pour atteindre le meilleur rendement possible et optimiser votre installation de chauffage solaire. Votre logement ne permet pas une telle configuration ? Ne vous en faites pas ! Avec une orientation à l’est ou à l’ouest, les performances seront aussi tout à fait satisfaisantes.

Comment les capteurs produisent en hiver ?

En hiver, vos panneaux solaires thermiques continuent de fonctionner. Leur rendement est toutefois moins important en raison de l’intensité solaire réduite et des jours plus courts. C’est à ce moment-là que votre système d’appoint est le plus utilisé. Les capteurs solaires sont cependant conçus pour capter même les faibles rayonnements du soleil.

Pensez à les nettoyer au sortir de l’hiver, afin qu’ils puissent capter au mieux les rayons du soleil quand les jours rallongent. N’hésitez pas à faire appel à un professionnel pour cet entretien si vos panneaux solaires sont posés sur une toiture.

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Les informations fournies dans cet article sont données à titre indicatif et n'ont pas de valeur réglementaire ou contractuelle.

Rédigé par : Marlène

Passionnée par les questions liées à la préservation de l’environnement et la transition écologique, Marlène s’est spécialisée dans la rénovation énergétique. Attentive aux réglementations en vigueur, elle a à cœur de vous guider pour rendre votre logement plus efficient.