Tout savoir sur le chauffage solaire

Vous cherchez une solution durable pour répondre aux besoins énergétiques de votre foyer tout en minimisant l'impact sur l'environnement ? Le chauffage solaire est peut-être la solution. Grâce au rayonnement solaire, une source gratuite et inépuisable, le chauffage solaire permet de chauffer les espaces de vie équipés d'un système de chauffage central, mais aussi de produire l'eau chaude sanitaire. Découvrez tout ce qu’il faut savoir sur le chauffage solaire, son fonctionnement, les différents types de chauffage solaire, ses avantages et ses inconvénients. 

Introduction au chauffage solaire

Qu’est-ce que le chauffage solaire, comment peut-on l’utiliser et comment ça fonctionne ? C’est le moment de le découvrir.

Qu'est-ce que le chauffage solaire ?

Le chauffage solaire utilise l’énergie du soleil pour chauffer votre maison. Dans certains cas, il sert aussi à la production d’eau chaude sanitaire. Ce sont des panneaux solaires thermiques qui captent les rayons du soleil et les transforment en énergie.

Un système de chauffage solaire est composé de différents éléments :

• des panneaux solaires thermiques ;
• un ballon d’eau ou un ballon tampon ;
• de la tuyauterie traversant les pièces de la maison à chauffer ;
• des émetteurs de chaleur comme un radiateur à eau ou un plancher chauffant.

Cependant, un chauffage solaire seul ne permet pas de répondre à tous les besoins en chauffage et en eau chaude d’une maison, particulièrement en hiver. Vous aurez besoin d’un chauffage d’appoint indépendant pour compenser le manque de soleil. Un poêle à bois, des radiateurs électriques ou encore une chaudière à granulés peuvent venir en complément. 

Vous pouvez également installer une chaudière en relais, comme une chaudière électrique qui fonctionnera automatiquement lorsque les calories emmagasinées par le chauffage solaire ne suffisent pas. Le chauffage solaire se remet ensuite en marche dès que la chaleur captée est de nouveau suffisante. La bascule automatique d’un système à l’autre vous évite d’avoir à y penser. 

Sachez enfin qu’il est possible d’installer un chauffage solaire pour la piscine. Au vu du volume d’eau à chauffer, c’est un bon moyen de réaliser des économies sur votre facture d’électricité. Puisque la période d’utilisation de votre piscine est généralement située en dehors de la période de chauffe de votre maison, la chaleur capturée par les capteurs thermiques est bien utilisée. D’autres systèmes existent pour chauffer l’eau de la piscine grâce au soleil comme l’utilisation de bâches, d’une moquette solaire ou d’un dôme solaire, mais le rendement n’est pas identique.  

Comment fonctionne un système de chauffage solaire ?

Le chauffage solaire fonctionne principalement à travers l'utilisation de panneaux solaires thermiques ou hybrides. Ces derniers captent l'énergie solaire pour chauffer un fluide à l'intérieur des capteurs. Ce fluide peut être de l'eau sous pression, de l'huile ou des sels fondus, en fonction de la configuration spécifique de l'installation solaire thermique. 

Une fois chauffé par l'énergie solaire, le fluide caloporteur est propulsé par un circulateur à travers des tuyaux vers les émetteurs de chaleur, tels que des radiateurs ou un plancher chauffant.

Si vous souhaitez opter pour l’installation d’un chauffage solaire direct, comme un plancher solaire direct (PSD) qui s’avère très efficace, vous devez planifier les travaux dès la construction de la maison. Cependant, s’il n’est pas possible de modifier la structure du plancher existant, il est toujours envisageable d’acheminer le fluide vers un ballon de stockage muni d'un échangeur thermique. Ce ballon permet au fluide de transférer la chaleur à l'eau présente dans le ballon, chauffant ainsi l'eau qui sera ensuite distribuée dans le réseau d'eau sanitaire de la maison.

En ce qui concerne les chauffages solaires hybrides, ils peuvent contribuer au chauffage solaire d'une maison individuelle, en particulier lorsqu'ils sont associés à une chaudière. Cette combinaison forme ce que l'on appelle un Système Solaire Combiné (SSC). Dans le cas d'une chaudière électrique, l'électricité générée par le système hybride peut également être utilisée pour alimenter le chauffage d'appoint. 

Ainsi, le chauffage solaire est une solution complète et polyvalente qui répond aux besoins énergétiques de votre foyer et vous offre à la fois efficacité et respect de l'environnement.

Les différents types de chauffage solaire

Découvrons à présent les différents types de chauffage solaire. 

Le chauffage solaire passif

Le chauffage solaire passif est une approche naturelle et efficace. Il utilise l'énergie solaire pour chauffer et refroidir les espaces de vie de votre habitation en se basant sur la conception architecturale et le choix judicieux des matériaux. Le chauffage solaire passif exploite les propriétés naturelles des rayons solaires pour assurer un confort thermique optimal. 

Ce processus est basé sur cinq éléments clés :

1. le collecteur : il s’agit d’une surface vitrée (fenêtre, porte-fenêtre, baie vitrée) permettant à la lumière solaire d'entrer dans la maison. L’orientation idéale est de moins de 30 degrés du sud et sans ombre pendant la saison de chauffage ;
2. l’absorbeur : c’est la surface dure et foncée (mur, plancher, réservoir d'eau) se trouvant sur la trajectoire de la lumière solaire et absorbant sa chaleur ;
3. la masse thermique : ce sont les matériaux conçus pour stocker la chaleur produite par les rayons solaires, installés en dessous et derrière la surface absorbante ;
4. la distribution : c’est la méthode de transfert de chaleur à travers la conduction (contact physique), la convection (déplacement de l’air) et le rayonnement (sous forme d’ondes). Il est possible d’utiliser des équipements spécifiques comme des ventilateurs, des conduits, ou des soufflantes pour optimiser le transfert thermique ;
5. le contrôle : ce sont les dispositifs permettant d’éviter les sous-chauffes ou surchauffes (débords de toit, thermostats activant des ventilateurs, évents, volets, stores, et auvents).

Le chauffage solaire passif n’est possible que si la construction du bâtiment est spécifiquement conçue pour capturer la lumière solaire et chauffer l'intérieur de manière naturelle. Des surplombs orientés, un aménagement paysager stratégique, et l'utilisation de matériaux de pointe tels que des fenêtres à double ou triple vitrage sont indispensables pour maximiser les gains de chaleur solaire en hiver tout en minimisant les besoins en climatisation en été. 

Le chauffage solaire actif

Contrairement au chauffage solaire passif, le chauffage solaire actif a recours à des technologies mécaniques ou électriques pour apporter de la chaleur à votre logement. 

Parmi les systèmes actifs, on retrouve l'utilisation de capteurs solaires thermiques. Plusieurs solutions de chauffage solaire actif existent et peuvent être utilisées dans votre maison.

Le chauffe-eau solaire individuel (CESI) capte l'énergie solaire thermique pour produire de l'eau chaude sanitaire. Les panneaux solaires absorbent le rayonnement solaire, chauffant le fluide caloporteur qui, à son tour, réchauffe l'eau du ballon.

Les systèmes solaires combinés (SSC) sont similaires au CESI, mais avec une double fonctionnalité : la production d'eau chaude sanitaire et le chauffage de la maison. L’installation est plus complexe, mais plus rentable.

Il existe également différents types de chauffe-eau solaires :

• le chauffe-eau monobloc : un système simple, sans échangeur de chaleur, adapté aux climats chauds ;
• le chauffe-eau thermosiphon : il utilise la convection naturelle pour transférer la chaleur, idéal pour des régions à fort ensoleillement ;
• le chauffe-eau à circulation forcée : un fluide caloporteur chauffé par les panneaux circule via une pompe électrique ;
• des systèmes à air pulsé : ils utilisent des ventilateurs pour déplacer l'air chauffé vers un échangeur de chaleur ;
• un chauffe-eau à auto-vidange : il vidange automatique pour éviter le gel.

Les systèmes de planchers chauffants solaires sont aussi diversifiés. On retrouve ainsi : 

• le plancher solaire direct (PSD) : ce sont des tubes installés entre la dalle et le revêtement de sol, reliés à des capteurs solaires, qui stockent la chaleur dans le plancher ;
• le plancher solaire combiné (PSC) : la chaleur s'accumule dans un ballon tampon, utilisé pour le chauffage du plancher et l'eau chaude sanitaire.

Les systèmes de chauffage solaire hybrides

Le système de chauffage solaire hybride utilise des panneaux solaires hybrides (aussi appelés mixtes) fonctionnant avec des capteurs photovoltaïques et des capteurs thermiques. Ainsi, ils produisent de l’électricité et de la chaleur. 

Les cellules photovoltaïques sur la surface supérieure des panneaux produisent de l’électricité grâce aux rayons du soleil, les capteurs solaires thermiques situés sur la surface inférieure du panneau captent la chaleur émise par le soleil. Un fluide caloporteur la transporte ensuite jusqu’à un ballon de stockage. 

Deux types de systèmes hybrides existent : les panneaux solaires hybrides à air et les panneaux solaires hybrides à eau. 

Les panneaux solaires hybrides à air ou panneaux aérovoltaïques comprennent un dispositif de ventilation installé à l’arrière des panneaux photovoltaïques qui récupère l’air chaud. Ce dernier est ensuite diffusé à l’intérieur du logement ou d’un ballon thermodynamique. 

En plus de chauffer votre maison, la chaleur produite sous les panneaux sert à aérer les panneaux photovoltaïques et à faire baisser leur température, ce qui leur permet de fonctionner plus efficacement. 

Les panneaux solaires hybrides à eau ou panneaux solaires hydrauliques ont un fonctionnement similaire, mais ils utilisent l’eau à la place de l’air pour produire de la chaleur. De l’eau chaude sanitaire est produite et peut être utilisée dans votre habitation.
Le chauffage de votre maison se fait grâce à des radiateurs à eau.

Ce système permet aussi de refroidir les panneaux photovoltaïques et d'augmenter le rendement.

Avantages et inconvénients

Le chauffage solaire présente une multitude d'avantages, tant sur le plan économique qu'environnemental. Cependant, malgré ses nombreux points positifs, le chauffage solaire présente quelques inconvénients à prendre en considération. 

Les avantages économiques et environnementaux

Tout d'abord, l'énergie solaire est une ressource non polluante et inépuisable. 

Les capteurs solaires, peu coûteux à l'achat, ont une durée de vie appréciable entre 20 et 30 ans, contribuant ainsi à la rentabilité de l'investissement. 

En plus de chauffer la maison, le système peut assurer la totalité de la production d'eau chaude sanitaire en dehors de la période de chauffage. 

Sur le plan environnemental, le recours à une énergie renouvelable réduit les émissions de CO2, contribuant ainsi à la préservation de l'environnement. L'utilisation du chauffage solaire permet donc de réduire les émissions de gaz à effet de serre, offrant ainsi un choix écologique. 

De plus, les dispositifs nécessaires à l'installation sont fiables et robustes. Le recyclage des composants des panneaux solaires est efficace, atteignant un taux de recyclage de 95%. Cela ajoute une dimension écologique à cette solution de chauffage.

Opter pour le chauffage solaire présente des avantages économiques significatifs. L'énergie solaire, gratuite et non dépendante des fluctuations des prix des combustibles fossiles, permet de réaliser des économies sur la facture d'électricité. 

Enfin, le fonctionnement silencieux du chauffage solaire n'occasionne aucun désagrément sonore. 

Les défis et limites

Le coût initial de l'investissement peut constituer un frein, bien que celui-ci soit rapidement amorti grâce aux économies d'énergie générées. 

Par ailleurs, l'énergie solaire étant intermittente, vous devez penser à avoir un système de chauffage d'appoint. Cela peut potentiellement engendrer des coûts supplémentaires. 

L'encombrement physique des installations, notamment pour une dalle chauffante ou un ballon solaire, nécessite de planifier minutieusement les travaux pour s'assurer que vous disposez de l'espace requis.

Le rendement naturellement plus élevé en été crée un déséquilibre saisonnier entre la production et la demande de chaleur. 

Récapitulatif des avantages et des inconvénients du chauffage solaire

Ces différents aspects sont à prendre en compte avant d'opter pour une solution de chauffage solaire. Pensez à évaluer soigneusement les avantages économiques et environnementaux par rapport aux contraintes pratiques et financières.