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Se chauffer à lénergie solaire, une démarche écologique

Pollution oblige et grâce à des solutions éprouvées, le solaire bénéficie d'un regain intérêt. Un procédé qui assure non seulement le chauffage de l’habitation mais aussi la production d’eau chaude sanitaire, le tout en diminuant sensiblement la facture d’énergie.

Se chauffer à lénergie solaire, une démarche écologique

PSD : plancher solaire direct

Le PSD (ou Plancher solaire direct, développé par la société Clipsol) repose sur des capteurs qui absorbent le rayonnement solaire et le transforment en chaleur. Celle-ci est ensuite transférée dans l’échangeur d’un plancher chauffant et d’un ballon d’eau chaude sanitaire. Un dispositif d’appoint – chaudière, chauffage ou résistance électrique – couvre la demande thermique quand le soleil fait défaut.

Des avantages certains

  • En moyenne, on constate que 30 à 60% des besoins thermiques (chauffage et eau chaude sanitaire) des maisons individuelles équipées d’un PSD sont couverts par les apports solaires.
 
  • Avec ce système, le recours aux énergies classiques, qui nuisent à l’environnement, est fortement diminué. Consommer moins d’électricité, de fioul, de gaz… permet de réduire les rejets polluants ou certains déchets (à l’échelle locale, autour des centrales), donc de limiter l’émission des gaz à effet de serre. Avec 10 m de capteurs solaires, on économise à l’année environ 4 000 kWh d’énergie, ce qui évite le rejet dans l’atmosphère de 1 à 2 tonnes de CO2.
 
  • L’investissement est variable suivant la taille du bâtiment et la configuration du système solaire. Pour une maison individuelle de 100 à 120 m habitables, les coûts varient de 13 720 à 15 244 € sans chaudière d’appoint et avec, de 16 769 à 21 342 €. Comparés à ceux d’une installation classique de chauffage central avec eau chaude sanitaire, 9 147 à 10 671 €, la différence peut sembler importante. Mais elle s’amortit au fil des ans selon les subventions de l’Adème, l’énergie utilisée en appoint et la région concernée. À titre d’exemple : on peut espérer 35 % d’économie de chauffage par an à Strasbourg et 65 % à Marseille.

Principe d'installation

Se chauffer à lénergie solaire, une démarche écologique

1. Capteurs solaires intégrés en toiture
2. Gestionnaire d’énergie
3. Ballon d’eau chaude sanitaire
4. Chaudière murale (ou au sol) couplée au chauffage solaire
5. Collecteurs de distribution
6. Plancher chauffant basse température.

Une parfaite intégration : le capteur solaire

  • Un capteur solaire comporte un circuit de tubes où circule un fluide caloporteur, intégré dans un revêtement absorbant l’énergie solaire. Le tout est disposé sur un isolant et protégé par un vitrage. Le capteur laisse pénétrer la lumière solaire et bloque le rayonnement infrarouge ré-émis par l’absorbeur chaud qui réchauffe le fluide du circuit.
 
  • En toiture, une surface de captage de 10 à 20 m est suffisante pour alimenter un plancher chauffant basse température, un ballon d’eau chaude et éventuellement le chauffage de l’eau d’une piscine. L’inclinaison des capteurs doit être d’environ 45°, dans la mesure du possible, mais il est préférable d’approcher les 60° pour permettre une bonne réception du flux solaire en hiver et éviter l’accumulation de neige.
 
  • Préparé en usine à partir de composants standards, le capteur mis en œuvre est livré en kit pour être assemblé sur le site. Le montage se limite à la pose d’éléments légers qui se clipsent ou s’emboîtent simplement, sans risque d’erreur. La progression s’effectue par modules de l 50 x L 100 cm, qui facilitent notablement le calepinage.
 
  • À l’inverse des capteurs en caisson qui se posent sur la couverture et apportent donc une surcharge, celui-ci bénéficie d’un Avis Technique du CSTB comme «capteur intégré en toiture». Léger (18 kg/m), il devient alors un élément de couverture à part entière qui remplace les tuiles et se pose directement sur la charpente. Sa conception répond aux exigences d’étanchéité, de stabilité et de durabilité d’une couverture. Il bénéficie d’une garantie décennale contractuelle pour ses deux fonctions. Installé en toiture, il est en outre couvert sans plus-value par la garantie multirisque de la maison, au même titre que les tuiles ou ardoises. Sa souplesse de pose permet également de le monter en façade, sur un abri ou sur un châssis au sol.
 
  • Le circuit hydraulique en cuivre est incorporé dans un revêtement noir qui absorbe un maximum de rayonnement solaire. L’ensemble du capteur est protégé par un vitrage en verre trempé, contribuant au réchauffement du fluide : il est résistant à la grêle et démontable. L’étanchéité est assurée par un joint silicone haute température qui permet aux différents composants de se dilater librement.

Le plancher chauffant

  • Véritable accumulateur de chaleur, le PSD est comparable au plancher chauffant basse température «traditionnel». Il se compose d’un réseau de tubes en polyéthylène réticulé (PEX), disposés en escargot sur des panneaux isolants et noyés dans une dalle de béton. Quelques différences plus ou moins importantes existent cependant.
 
  • Le choix de l’isolant à poser au sol est laissé libre : il peut se faire en fonction des qualités propres à chaque matériau, de son coût et de l’isolation thermique recherchée. Une résistance thermique R = 2 est obligatoire en construction pour les planchers sur vide sanitaire : pour l’obtenir, on utilisera des panneaux type PSE Th de 70 mm d’épaisseur ou en polystyrène extrudé de 60 mm. Si le plancher est sur terre-plein, la résistance est abaissée à R = 1,4 : l’épaisseur des panneaux passera respectivement à 50 et 40 mm.
 
  • Dans le cas du PSD, c’est le liquide réchauffé par les capteurs solaires qui circule dans le plancher chauffant et dans l’échangeur du ballon d’eau chaude sanitaire. Ce fluide caloporteur (appelé “Clipsogel”) est un antigel non toxique (garanti jusqu’à - 25 °C) composé d’un mélange d’eau et de monopropylène-glycol, comportant des inhibiteurs de corrosion. Ceux-ci empêchent la formation de boues et leur dépôt dans le réseau de tubes.
 
  • Deux à trois fois plus épaisse que pour un plancher chauffant traditionnel (10 à 15 cm au lieu de 5 cm), la dalle de béton accumule l’énergie fournie par le capteur et la restitue dans le volume à chauffer. Une bonne régulation s’impose pour en compenser l’inertie.

La gestion des énergies

Un module central (“Blocsol”) gère le PSD. Il regroupe tous les organes de fonction­nement : circuit hydraulique, circulateurs, vase d’expansion, pompe de mise en pression, système de purge, câblage électrique, ainsi qu’un régulateur à microprocesseur automatique et convivial. Ce dernier commande la circulation du fluide caloporteur lorsque la température du capteur solaire est supérieure à celle du plancher chauffant ou celle du ballon d’eau chaude sanitaire. Le module central offre deux modes de gestion selon la configuration de l’installation.

  • Avec appoint séparé (PSDAS)

Totalement indépendant du plancher chauffant, le complément de chauffage peut être, au choix, une cheminée à foyer fermé, un poêle à bois, des convecteurs ou des panneaux rayonnants électriques. Pour la production d’eau chaude sanitaire, il existe aussi plusieurs possibilités : soit un ballon d’appoint monté en série avec le ballon solaire, qui assure alors le préchauffage de l’eau chaude sanitaire pendant les périodes froides, soit un ballon bi-énergie électro-solaire ou doté d’un échangeur pour chaudière.

La solution PSDAS est parfaitement adaptée aux résidences principales à petite surface de plancher chauffant (50 à 70 m), les résidences secondaires (mise hors-gel), ainsi que les refuges et les gîtes de montagne.
 

  • Avec appoint intégré (PSDAI)

Le chauffage est intégralement assuré par le plancher chauffant basse température. Lorsque les capteurs ne fournissent pas assez d’énergie, une chaudière gaz, fioul ou électrique prend le relais. Le régulateur optimise l’utilisation de l’énergie solaire et dose avec parcimonie l’énergie d’appoint nécessaire au confort désiré, les jours peu ensoleillés. Il tient compte des apports passifs des baies vitrées ou de la chaleur d’un feu de bois.

Grâce à une programmation, les utilisateurs peuvent personnaliser leur confort en fonction de leurs rythmes de vie journalier et hebdomadaire. Le régulateur (de série) est couplé à un modem téléphonique permettant une assistance technique : en option, il peut réguler des radiateurs installés à l’étage par exemple. Pour la production d’eau chaude sanitaire, le ballon est équipé de deux échangeurs de chaleur : l’un solaire, l’autre d’appoint connecté à la chaudière. Enfin, le module central peut être équipé d’un kit d’adaptation, simple et efficace, permettant d’installer le chauffage solaire dans les maisons disposant déjà d’un plancher chauffant.

Des subventions à la clé

  • L’installation d’un chauffe-eau solaire ou d’un PSD entre dans le cadre du «Plan soleil» de l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (Adème), qui accompagne et soutient financièrement le projet. Attribuée par le bureau régional de cette institution, la subvention varie dans des proportions parfois importantes d’une région à l’autre, certaines attribuant des primes complémentaires.
 
  • À titre indicatif, en 2001, l’Adème Ile-de-France accorde  une subvention, pour l’installation d’un chauffe-eau solaire, de 686 à 1 143 €* selon la surface des capteurs et étudie au cas par cas les dossiers concernant le plancher solaire. La région Rhône-Alpes, fer de lance du solaire en France, est l’une des plus «généreuses». Pour un PSD, le régime des aides à l’investissement est le suivant : 2 591 € + 152 € par m de capteur solaire. Elle ajoute encore 914 € + 609 € si il y a intégration architecturale du capteur solaire. Une surface minimum de 10 m est exigée, le plafond de la subvention s’établissant à 4 116 € pour 20 m de captage et plus, hors prime d’intégration architecturale.
 
  • La demande est à adresser à l’Adème. Elle doit être accompagnée du devis de l’installateur (agréé Qualisol), détaillant le type de matériel à installer et la surface de capteurs mise en œuvre. Un accord formel de l’Adème est obligatoire pour pouvoir bénéficier de cette aide financière, attribuée après les travaux sur présentation d’une facture acquittée. Attention, ces subventions sont limitées en nombre et dégressives dans le temps jusqu’en 2006.

* Tous les coûts sont indiqués avec une TVA à 19,60 %. Une TVA de 5,5 % peut s’appliquer si la maison est construite depuis plus de deux ans.

Installer un plancher chauffant basse température

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Les circuits électriques et les canalisations d’eau peuvent être intégrés dans un béton de propreté, ou dans une première couche d’isolant découpée à cet effet. Elle contribuera à renforcer l’isolation du sol.

Éviter les infiltrations de ciment

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Le long des murs, dérouler une bande en mousse de polyéthylène autoadhésive. Agrafer par dessus une bande de polyane qui évitera les infiltrations de ciment entre les panneaux isolants et le bas des murs.

Poser le sol en polystyrène à plots thermoformés

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Ces plaques de polystyrène expansé à plots thermoformés supporteront les tubes. Elles s’assemblent, à joints croisés, par emboîtement de feuillures qui assurent en même temps leur étanchéité.

Vérifier l'alignement

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Les placer toujours dans le même sens et conserver la chute de la dernière plaque de chaque rang pour débuter le suivant. Vérifier l’alignement des plots.

Installer le circuit d'eau basse température

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Le plancher chauffant comporte plusieurs circuits, alimentés individuellement à partir de deux collecteurs (départ et retour) placés dans un local technique. Les fixer sur leur support et visser celui-ci au mur.

Vidange des circuits et purge

Se chauffer à lénergie solaire, une démarche écologique À chaque extrémité de collecteur, visser à l’aide d’une clé, sans trop serrer, un té dont une sortie servira à la vidange des circuits et l’autre à un purgeur automatique qui éliminera les bulles d’air.

Connecter circuit et collecteur

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Raccorder le tube du premier circuit sur l’un des robinets du collecteur de départ ou de retour. La connexion s’effectue ici avec des raccords à visser à triple étanchéité. Là encore, ne pas serrer trop fort.

Protéger le tube PEX

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Introduire un gainage rouge ou bleu sur le tube PEX. Ce fourreau permettra d’indiquer la fonction du tube (aller ou retour) tout en le protégeant des chocs éventuels jusqu’au début du plancher.

Dérouler et encastrer le tube PEX

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Dérouler le tube PEX en colimaçon sur le plancher en veillant à respecter le pas défini par le bureau d’études. Encastrer le tube au fur et à mesure, avec le pied ou la main, entre les plots des panneaux isolants.

Maintenir le tube en place

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Au centre de la pièce, le tube revient en arrière en décrivant le même dessin jusqu’au collecteur. À ce niveau et dans les courbures, le coincer avec des agrafes spéciales pour éviter qu’il ne se soulève.

Raccorder les circuits

Se chauffer à lénergie solaire, une démarche écologique Raccorder le tube de retour sur son collecteur. Procéder de la mê­me façon pour tous les circuits.
La pose des circuits requiert méthode et patience :  l’implantation et le pas doivent être parfaitement respectés pour obtenir une chaleur homogène dans la pièce.

Visser et fixer les vannes

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Les circuits raccordés, visser les vannes principales sur les collecteurs. Puis fixer sur celles–ci un thermomètre qui permettra de contrôler les températures d’arrivée et de sortie dans les circuits.

Chasser les bulles d'air

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Remplir chaque circuit de fluide caloporteur à l’aide d’une pompe sous pression pour chasser les bulles d’air. Visser un bouchon sur les collecteurs, en attente de leur connexion au module hydraulique.

Couler une dalle de béton

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Pour terminer l’installation du plancher chauffant, couler une dalle de béton (avec treillis soudé) de 10 à 15 cm d’épaisseur. Sa mise en température n’interviendra pas avant deux semaines au moins, et se fera progressivement.

Monter le capteur solaire

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Découvrir la toiture en fonction de la surface de captage prévue. La pose s’effectue à l’avancement, de la gauche vers la droite, sur un réseau de profilés d’aluminium, appelés lisses, qui se fixent sur la charpente avec des clips.

Poser la bavette et le closoir inférieur

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Poser la bavette puis le closoir inférieur. Ce dernier comporte des en­coches pour le passage du support de vitrage. Introduire le bas dans l’encoche de la lisse inférieure et rabattre vers le haut.

Visser les supports de vitrage

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Visser les supports de vitrage, dont la longueur correspond à l’écartement entre les lisses : ils se superposent et se fixent au droit de ces dernières. Procéder par rang complet en partant du bas.

Poser les panneaux en laine minérale

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Les panneaux en laine minérale revêtue d’un film réflecteur alu se posent en débordant de chaque côté. Ils sont fournis aux formats adéquats pour se loger entre les lisses et remplir chaque ligne du capteur.

Plaquer le film aluminium

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Déplier le rebord du film aluminium et le plaquer sur les lisses et sur le panneau isolant précédent. Dégrafer la lèvre placée sur la lisse et la rabattre sur le film pour bloquer le panneau isolant.

Raccorder les absorbeurs

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Chaque rangée accueille dans sa hauteur deux absorbeurs, disposés côte à côte. Les manipuler avec soin et les raccorder au collecteur avec deux clés plates (de 13 et 15). Serrer bien mais sans forcer, puis poser le cache collecteur.

Profiler et monter les supports

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Les supports intermédiaires sont profilés pour recevoir une vitre de part et d’autre. Effectuer le montage un rang sur deux, en commençant par le bas, puis garnir les intervalles restés libres.

Clipser les parcloses

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Présenter les parcloses sur les supports de vitrage et les clipser en frappant dessus avec un maillet et une cale de bois interposée. Travailler toujours de bas en haut, en contrôlant le clipsage.

Fixer les supports de vitrage

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Équiper le bord latéral (laissé vierge) de closoirs et de pièces d’étanchéité, avant de fixer les supports de vitrages. Une fois les vitres installées, placer une bande de rive et clipser les parcloses.

Assurer l'étanchéité

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Le long du collecteur, poser une coque isolante puis la capote de protection. Pour assurer une bonne étanchéité, déposer un cordon de mastic polyuréthane au recouvrement de la capote et des tuiles.

Ajuster la couverture

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Replacer les éléments de couverture, en les retaillant à la meuleuse pour les ajuster sur les rives du capteur. Pour préserver l’étanchéité du toit, les tuiles doivent recouvrir les bords de la bavette, des pièces d’étanchéité (ou d’abergement) et de la capote.

Raccorder au système de chauffage

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Une fois le capteur prêt à fonctionner, remplir son circuit de fluide caloporteur puis procéder aux raccordements du ballon d’eau chaude sanitaire, du module de gestion, de la chaudière et du plancher chauffant.


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