Solution technique
Le solaire thermique : les écueils à éviter
Avec l’obligation d’intégrer les solutions ENR en résidentiel, la RT 2012 a boosté les installations solaires, qu’elles soient indépendantes ou sous forme de kit prévus par les industriels (PAC + solaire, condensation + solaire, etc.). Dans le respect des règles de l’art, aucun défaut de conception ne doit être constaté, et pour suivre les prescriptions du fabricant, aucun problème de pose ne doit surgir. Il est cependant prudent de rappeler quelques écueils à éviter.
Dimensionner juste
Le principal problème est celui du surdimensionnement :
Surdimensionnement du stockage
= perte de rendement
Si le stockage est trop important, l’échange de chaleur ne se réalise pas dans les meilleures conditions entre le ballon et le primaire. Le rendement est donc en chute libre.
On préconise en général (voir Guide pratique du CSTB) 50 litres de stockage pour 1 m2 de capteur, sans appoint électrique ou avec appoint par échangeur de chaleur, et 70 l/m2 avec un appoint électrique en heures creuses. Ceci correspond d’ailleurs aux Atec des fabricants même si, parfois, un dimensionnement plus important du volume de stockage par mètre carré de capteur peut exister pour les plus petits Cesi.
Surdimensionnement des capteurs
= surchauffe
Si les capteurs sont développés sur une surface trop importante par rapport au volume de stockage, les surchauffes dans le primaire sont inévitables. Le matériel est prévu pour résister à ces montées de températures (jusqu’à 200 °C) qui ne manquent pas de se produire (en cas de faible puisage ou en cas d’ensoleillement très important), même lorsque l’installation est correctement dimensionnée. Dans ce cas, l’installation cesse de fonctionner (arrêt de l’échange thermique), en attendant une baisse de la température dans le stockage pour fonctionner à nouveau. En revanche, si l’installation est mal dimensionnée, la situation de surchauffe entraînera le fonctionnement de la soupape de sécurité sur le circuit primaire. Vidé partiellement, celui-ci ne pourra plus fonctionner et la résistance électrique d’appoint se mettra en marche.
Dans chaque cas, la surchauffe génère à l’évidence un vieillissement prématuré de l’ensemble des composants.
Maintenance : les vérifications à pratiquer
Il n’existe, à ce jour, aucune contrainte réglementaire concernant l’entretien des systèmes solaires, ni norme décrivant les conditions à faire figurer dans un contrat d’abonnement pour l’entretien des systèmes solaires. Il est pourtant impératif de :
– nettoyer des panneaux solaires ;
– contrôler la présence du fluide caloporteur et les causes de surpression (caramélisation du fluide) ;
– contrôler la pression de gonflage du vase d’expansion, celle du circuit primaire, le fonctionnement des purgeurs d’air, de la soupape de sécurité, du circulateur et de son débit ;
– vérifier la qualité du fluide caloporteur (pH et protection antigel) ;
– contrôler la régulation et les sondes associées ;
– contrôler l’anode de magnésium de protection ;
– contrôler le fonctionnement de la soupape du groupe de sécurité sanitaire et du mitigeur thermostatique centralisé ;
– vérifier l’égalité des températures en sortie de capteurs (si montés en parallèle) ;
– vérifier l’état du calorifuge du circuit hydraulique primaire (fixation, état général et protection anti-UV) ;
– vérifier l’appoint électrique intégré (résistance et thermostat).
À noter que la Capeb met à disposition des artisans des contrats d’entretien pour les Cesi.
À savoir :
– les régulateurs intégrés des systèmes solaires ont une action efficace pour lutter contre les problèmes normaux ou exceptionnels de surchauffe ;
– l’installation en cas de surchauffe n’est pas forcément « responsable », il peut s’agir aussi d’un puisage insuffisant, donc d’un défaut dans l’utilisation préalablement prise en compte pour le dimensionnement (changement de modes de vie des utilisateurs par exemple, absence, etc.).
La solution la plus simple est de trouver une autre utilisation à cette énergie surabondante ou de réduire la surface des capteurs. Augmenter le stockage à l’aide d’un second ballon exige en effet une installation très délicate à concevoir afin de répartir la surchauffe correctement dans les deux ballons, ce qu’il vaut donc mieux éviter…
Conclusion :
– pour la conception, il faut respecter strictement les indications du fabricant s’il s’agit d’installer un Cesi (en fonction de la consommation estimée) ou celles fournies par l’Ines, le CSTB ou encore celles des différents fabricants s’il s’agit d’un système conçu à l’aide d’éléments séparés ou d’un système solaire combiné ;
– prévoir, pour l’ensemble des composants, des capacités de résistance équivalentes à hautes températures, afin d’éviter la disparité de vieillissement face aux contraintes.
Choisir un matériel de qualité
Le choix d’appareils et systèmes bénéficiant d’un avis technique et certifiés CSTBat ou certifiés NF CES permet de disposer de caractéristiques et de qualités contrôlées régulièrement par des tests en laboratoire.
La certification Solar Keymark garantit les performances vérifiées à l’origine, mais n’est pas suivie de contrôles.
Bien sûr, en plus de garantir pérennité et performance du matériel, ce choix assure l’obtention des aides et crédits d’impôts pour vos clients.
Installer correctement en toiture…
…demande des compétences de couvreurs et de plombier, d’où la difficulté.
La pose de capteurs solaires incorporés, par exemple, peut entraîner des défauts d’étanchéité à la jonction entre les solutions d’incorporation et le reste de la toiture, ou à la pénétration en couverture des canalisations du primaire solaire et des conduits électriques.
Mieux vaut donc opter pour des solutions bénéficiant d’un avis technique et utiliser systématiquement – en ce qui concerne les pénétrations de couverture – les accessoires proposés par les spécialistes de la toiture (crosses, chatières triangulaires, etc.).
Hormis ces problèmes de pose, les risques principaux restent la mauvaise orientation et la non prise en compte des occultants (ombres portées des arbres, constructions, etc.) et des contraintes imposées par le poids de l’installation, surtout sur un bâti existant.
Contrôler la mise en service
L’utilisateur a presque toujours de l’eau chaude lors de la mise en service, ce qui n’alerte pas sur les défauts d’installation. En effet, compte tenu de la complémentarité de production nécessaire au solaire thermique et de la complexité des installations combinant plusieurs énergies, il est possible qu’un simple défaut dans le montage d’une vanne puisse faire fonctionner l’appoint (électrique, dans le pire des cas !) plutôt que le solaire, qui doit pourtant être privilégié. Seules les factures énergétiques alerteront alors le client…
Bien que les fabricants tentent de limiter les erreurs possibles (avec des paramétrages préréglés et verrouillés), il reste donc impératif de vérifier tous les montages, le sens de circulation et les réglages, les composants installés et leurs conditions d’installation.
Textes de référence
Les règles d’installation pour le solaire thermique se trouvent définies par :
– le NF DTU 65.12 de 2012 fixant les règles de mise en œuvre et précisant l’ensemble des équipements techniques indispensables au bon fonctionnement d’une installation solaire thermique avec des capteurs vitrés. Le précédent datait de 1987 ! Ce NF DTU indique également la procédure d’essai et de mise au point à faire lors de la livraison ;
– les cahiers 1827 du CSTB (février 1983) sur les capteurs solaires plans à circulation de liquide faisant l’objet d’un avis technique ;
– les cahiers 1828 du CSTB (février 1983) sur les capteurs solaires à tubes sous vide à circulation de liquide faisant l’objet d’un avis technique ;
– les cahiers 1612 du CSTB (novembre 1979) sur les recommandations générales de mise en œuvre des capteurs solaires semi-incorporés, incorporés ou intégrés sur une couverture par éléments discontinus ;
– les recommandations professionnelles : règles de l’art Grenelle Environnement 2012 (juillet 2013) pour les systèmes solaires combinés en habitat individuel – conception et dimensionnement, installation et mise en service, entretien et maintenance – pour le neuf, comme pour la rénovation.
Virginie Bettati
