Chauffe-eau solaire : calcul de la puissance, du nombre de litres, type de chauffe-eau, avantages et inconvénients

Explication du calcul de la puissance et de la dimension d’un chauffe-eau solaire

Besoin en eau chaude

  • Lavage de main : 3 L
  • Lavage de vaisselle à la main : 10 à 15 L
  • Bain : 120 à 160 L
  • Toilette au lavabo : 10 à 15 L
  • Douche : 30 à 40 L

Surface de panneaux nécessaire

Surface en m2 = total des besoins en eau chaude/70
En moyenne, 70 L nécessitent 1m2 de panneaux 

Volume du ballon

Pour 1 m2 de panneaux, on adopte un ballon de 50 L
D’où
Volume = Surface panneaux x 50

Puissance nécessaire

Puissance = masse volumique de l’eau x Volume du ballon x Capacité calorifique de l’eau x variation de température/temps de chauffage (en sec)

  • Masse volumique de l’eau = 1 kg/L
  • Capacité calorifique = 4186 J/kg/°C
  • Variation de température pour chauffer l’eau de 10 à 60 degrés = 60 – 10 = 50°C

Prenons l’exemple d’un foyer composé de 3 personnes avec les dépenses en eau chaude suivantes au quotidien :

  • 6 lavages de main : 6 x 3 = 18 L
  • 2 lavages de vaisselles : 15 x 2 = 30 L
  • 2 toilettes rapides : 10 x 2 = 20 L
  • 2 Douches : 30 x 2 = 60 L
  • 1 Bain = 150 L
  • Temps de chauffe souhaité : 2 heures, soit 2 x 3600 = 7200 secondes.

On a donc :

  • Consommation totale = 278 L
  • Surface des panneaux = 268/70 = 3,8 soit 4 m2
  • Volume du ballon = 4 x 50 = 200 L
  • Puissance nécessaire = 1 x 200 x 4186 x 50/7200 = 5814 W 

À quoi sert le dimensionnement d’un chauffe-eau ?

Dimensionnement d’un chauffe-eau
Dimension d’un chauffe-eau

Dimensionner un chauffe-eau revient à déterminer le volume et la puissance idéale pour que l’appareil puisse répondre aux besoins du logement sans difficulté tout en suivant les normes. Cette opération est très importante avant de penser à investir dans un chauffe-eau solaire : une installation qui, de base, coûte déjà assez cher.

Un appareil sous-dimensionné aura beaucoup de mal à remplir ses fonctions et s’usera plus vite que prévu. Le rendement en eau chaude sera alors plus faible, voire insuffisant et les coûts d’entretien vont faire exploser vos factures.

En revanche, un chauffe-eau surdimensionné va gaspiller de l’argent (coût d’achat plus élevé) et votre espace (équipement plus volumineux).

Et enfin, s’il est bien dimensionné, il permettra de réduire la facture mensuelle en électricité et en eau chaude du foyer.

Les critères influençant le choix d’un chauffe-eau solaire

Le choix d’un chauffe-eau solaire dépend de plusieurs variables telles que :

  • La consommation en eau chaude du foyer ;
  • Le nombre de points d’eau chaude sanitaire ;
  • Le nombre de personnes habitant le domicile ;
  • La température de départ et celle souhaitée (eau froide : 10°C, eau chaude, 55°C à 60°C) ;
  • L’orientation des panneaux solaires ;
  • L’emplacement de l’appareil ;
  • Le climat de la région ;
  • Le temps de chauffage.

Chauffe-eau solaire – lequel choisir ?

Il existe plusieurs modèles de chauffe-eau solaire sur le marché. On peut néanmoins les regrouper sous quatre catégories.

Monobloc

Comme son nom l’indique, le ballon forme un seul bloc avec le panneau. Pour ce type de chauffe-eau, l’installation d’une pompe n’est pas nécessaire. Comme pour la version à thermosiphon, l’eau est directement soumise au rayonnement solaire en circulant dans le panneau et rejoint par la suite le ballon.

Ce système est plus adapté pour les zones à climat chaud.

À thermosiphon

Chauffe-eau solaire thermosiphon
Chauffe-eau solaire thermosiphon

Pour ce chauffe-eau solaire, les panneaux sont placés sur un niveau plus bas que le ballon d’eau. Il part du principe que l’eau froide est plus lourde que l’eau chaude. Une fois que le liquide atteint une bonne température de chauffe dans les panneaux, celui-ci monte naturellement vers le ballon de stockage et cède sa place à une nouvelle arrivée d’eau froide.

Ce système convient idéalement aux régions à climat tempéré.

À circulation forcée

Pour ce type de chauffe-eau, un liquide caloporteur circule dans les panneaux et transmet la chaleur recueillie au ballon de stockage par l’intermédiaire d’un échangeur. À cause de la propriété du liquide, le gel ne prend pas effet sur lui. Cet appareil ne craint donc pas les régions froides. Quant à l’emplacement de la cuve de stockage, il y a plus de liberté de choix que pour les modèles susmentionnés. 

À autovidange

Il a le même fonctionnement que le chauffe-eau à thermosiphon. La seule différence c’est que dès qu’il n’y a plus de chaleur suffisante pour chauffer les panneaux, ce dernier se vide automatiquement. Et dès que la lumière du soleil refait surface, la circulation de l’eau reprend son cours.

Chauffe-eau solaire – avantages et inconvénients

L’utilisation de l’énergie solaire pour un chauffe-eau présente aussi bien des avantages que des inconvénients.

Avantages

  • Source d’énergie gratuite et renouvelable.
  •  Écologique : pas d’émission de gaz à effet de serre.
  • Investissement fiable avec une longue durée de vie.
  • Entretien moins fréquent.
  • Son installation est éligible pour des subventions et des avantages fiscaux. 

Inconvénient

  • Coût d’installation élevé.
  • Prix du ballon plus cher, suivant le volume nécessaire.
  • Pas de production pendant la nuit.
  • Les mauvaises conditions climatiques ont un impact négatif sur le bon fonctionnement de l’appareil. 

FAQ

Où installer son chauffe-eau solaire ?

Idéalement, un chauffe-eau solaire devrait se poser sur la toiture de la maison qui est orientée vers le sud, afin de profiter pleinement du soleil durant toute la journée. Une inclinaison de 45° est nécessaire, et il faut s’assurer que les panneaux ne soient pas masqués par des obstacles.

L’appareil peut également être installé dans le jardin si ce dernier propose un emplacement dégagé et bien ensoleillé.

Un chauffe-eau solaire peut-il couvrir la totalité des besoins en eau chaude ?

Ce type de chauffe-eau couvre environ 50 à 60 % des besoins en eau chaude d’un foyer. Néanmoins, cela dépend aussi de la consommation quotidienne du ménage. 

En été ou dans les régions à climats chauds, il est possible que cet appareil puisse subvenir à la totalité des besoins. Dans le cas contraire, la production peut diminuer largement.

Combien coûte un chauffe-eau solaire ?

Selon la dimension des ballons et le type de chauffe-eau solaire, cet appareil a un coût variant de 1300 € jusqu’à la somme de 8000 €. Les modèles monoblocs sont les plus abordables avec un prix allant de 1300 € à 4000 €.

Toutefois, l’installation d’un chauffe-eau solaire peut bénéficier d’une aide financière ou de subventions.

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