Dimensionnement d'une installation solaire

La taille de l'immeuble et le profil de consommation pour le chauffage de l'eau et le chauffage d'appoint sont déterminants pour le dimensionnement de la surface de capteurs et de l'accumulateur de chaleur.

Les conditions climatiques et la durée d’ensoleillement influent sur le rendement du lieu correspondant.
Les conditions climatiques et la durée d'ensoleillement influent sur le rendement du lieu correspondant.

Le kit solaire sert-il exclusivement au chauffage de l'eau (boiler) ou également au chauffage d'appoint ? Si le soleil doit également contribuer au chauffage ambiant, il faut une plus grande surface de capteurs, et le besoin en espace de l'accumulateur de chaleur augmente également. Les deux tableaux ci-dessous fournissent des valeurs indicatives pour le dimensionnement des surfaces de captage et de l'accumulateur de chaleur.

Préparation solaire d'eau chaude sanitaire

Nombre d'habitants

Surface de captage (m²)

Contenance du chauffe-eau

Jusqu'à 20 personnes

1,0 à 1,5 m²/personne

80 à 120 l/personne

20 à 100 personnes

0,5 à 1,1 m²/personne

60 à 90 l/personne

plus de 100 personnes

0,4 à 0,8 m²/personne

40 à 70 l/personne

Exemple

Pour l'approvisionnement d'une maison individuelle sur le Plateau, un kit de panneaux solaires d'une surface de 4 à 6 m2 environ suffit, ainsi qu'un réservoir d'eau chaude d'une capacité de 400 à 500 l. Pour les toitures à l'ombre ou dont l'inclinaison n'est pas idéale, il faut tenir compte de suppléments entre 20 % et 50 %.

Production solaire d'eau chaude sanitaire et chauffage d'appoint

Pour ces installations, la précision du dimensionnement s'avère particulièrement importante afin d'éviter les surchauffes en été. Pour cette raison, les valeurs ne doivent pas être inférieures aux valeurs indicatives de l'accumulateur de chaleur.

Remarque : * se réfère à la consommation totale d'énergie utilisée pour la génération de chaleur, à savoir chauffage et eau chaude. Le tableau se base sur l'hypothèse de la mise en place d'une installation solaire pour le chauffage de l'eau et le chauffage d'appoint avec accumulateur de chaleur et module d'eau fraîche (échangeur de chaleur externe).

Catégorie de bâtiment

Surface de captage (m²)

Capacité de l'accumulateur de chaleur

Maison individuelle

0,5 à 1,0 m2/100 l de fuel*

100 l/m² de surface de capteur

Logement collectif

0,4 à 1,6 m2/100 l de fuel*

130 l/m² de surface de captage

Conseil

Avant de penser au dimensionnement de l'installation de capteurs solaires, il faut isoler l'enveloppe du bâtiment. Ce faisant, on réduit le besoin en énergie et par conséquent la surface nécessaire au captage et le volume de l'accumulateur également. Le chauffage solaire de l'eau peut également prendre en charge l'alimentation du lave-vaisselle et de la machine à laver ; le besoin en surfaces de captage, respectivement le volume de l'accumulateur d'énergie ne s'en trouvent guère influencés. 

Positionnement

Les conditions climatiques et la durée d'ensoleillement influent sur le rendement du lieu correspondant : néanmoins, sur le Plateau suisse, les rendements ne varient guère tandis que les Alpes ou le Tessin profitent généralement de rendements plus élevés en raison de leur ensoleillement majeur.

  • Toiture en pente : le toit n'étant guère utilisé à d'autres fin, celui-ci se prête aux capteurs intégrés au toit.  

  • Toiture plate : très adaptée ; installation de captage sur châssis.

  • Façade : rendement faible en cas de montage vertical, mais en vogue actuellement.

  • Balustrades : les collecteurs à tubes sont actuellement utilisés comme balustrades.

  • Jardin : solution acceptable si le champ du collecteur solaire n'est pas à l'ombre.

Angle d'inclinaison et orientation

L'orientation et l'inclinaison des capteurs sont significatives pour le rendement de l'installation solaire. On peut certes compenser des angles d'inclinaison non optimaux en agrandissant la surface de captage des panneaux photovoltaïques, mais cela se répercute négativement sur la rentabilité. Les inclinaisons fortes augmentent la rentabilité hivernale, car le soleil est plus bas pendant la saison froide. Pour les installations d'appoint de chauffage, il faut particulièrement tenir compte de cet aspect, car on sait qu'il y a suffisamment de chaleur dans la maison en été.  

Utilisation

Orientation

Inclinaison

Chauffage de l'eau

Sud-est à sud-ouest

15° à 60°C

Préparation d'eau chaude sanitaire et chauffage d'appoint

Sud mais un écart de jusqu'à 30° à l'ouest ou à l'est est acceptable

30° à 60 °C

Rendement moyen des capteurs – valeurs indicatives

 

Emplacement : Plateau suisse

Emplacement : zone alpine

 

Rendement annuel net par m2 de surface de captage (absorbeur)

Maison individuelle avec chauffage normal de l'eau

450 kWh/m2a

500 kWh/m2a

Logement collectif avec préchauffage de l'eau

500 kWh/m2a

550 à 600 kWh/m2a

Préparation d'eau chaude sanitaire et chauffage d'appoint

250 à 300 kWh/m2a

300 à 350 kWh/m2a

Les installations de captage fournissent les rendements les plus élevés par basses températures. Pour l'eau chaude et le chauffage, il faut également souvent des températures plus élevées. Dans ce cas, la chaleur supplémentaire doit être fournie par le chauffage de base. Cette contribution réduit bien entendu le taux d'utilisation et la rentabilité de l'installation solaire. 

Les rendements thermiques obtenus par les installations de panneaux solaires avec capteurs à tubes sous vide sont de 10 à 50 % plus élevés. Les capteurs performants sont cependant nettement plus coûteux. Pour cette raison, installer des collecteurs plans ou tubulaires dépend de la surface disponible et de l'exposition.

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