Dans les climats froids, les panneaux solaires thermiques risquent de geler en hiver. C'est pourquoi, dans le Nord, nous utilisons un mélange de glycol comme fluide caloporteur. Cela empêche les panneaux de geler mais introduit de nouveaux problèmes pendant les mois d'été, lorsqu'ils risquent de surchauffer.

Il existe deux principaux types de chauffe-eau solaires thermiques résidentiels : les capteurs plans et les tubes sous vide. Les deux utilisent un mélange de glycol dans les climats froids, et les deux sont susceptibles de surchauffer en été.

Nous utilisons généralement moins d'eau chaude en été, et il y a plus d'heures d'ensoleillement pour collecter la chaleur. Avec une demande réduite et un apport d'énergie plus important, les réservoirs de stockage peuvent atteindre leur température maximale tôt dans la journée et entrer dans un état de stagnation, créant un environnement à haute température et haute pression.

Les capteurs solaires plans peuvent atteindre des températures allant jusqu'à 200°C (395°F), et les capteurs à tubes sous vide peuvent atteindre des températures allant jusqu'à 295°C (563°F). Il est important de savoir que le glycol solaire commencera à se dégrader lorsque les températures dépasseront 150-200°C pendant de longues périodes. Le glycol deviendra alors acide et provoquera la formation de particules ou de dépôts ; cela signifie également que vous pompez un liquide corrosif à travers un système coûteux avec des composants métalliques.

Pour espérer qu'un système dure un temps raisonnable, il nécessitera une méthode pour prévenir la surchauffe. Il peut s'agir d'une solution automatisée et mécanique pour évacuer ou rediriger la chaleur, ou d'une solution manuelle et laborieuse, comme les couvrir pendant les journées extrêmement chaudes et ensoleillées.

Devoir couvrir et découvrir votre chauffe-eau solaire à intervalles réguliers finira par irriter n'importe qui, même s'ils sont bas et facilement accessibles, sans parler de ceux qui sont sur un toit. Il y a aussi le risque que vous oubliiez d'installer les couvertures ou que vous oubliiez de les enlever, rendant le système inutile pendant un certain temps.

Cela nous amène au capteur plan Vitosol 200-FM de Viessmann. Le panneau Vitosol a un taux d'absorptivité d'environ 95 % et un taux d'émissivité de seulement 6 % environ. Cela signifie que la majorité de la chaleur disponible n'est pas simplement captée et instantanément perdue (les premiers panneaux avaient des taux d'émissivité bien supérieurs à 50 %), elle est captée et livrée.

L'innovation révolutionnaire des panneaux Vitosol est le revêtement activé par la température (ThermProtect) qui permet à l'absorbeur du capteur de moduler et de devenir moins efficace. La manière la plus simple de décrire ce que cela signifie est de le comparer à ces lunettes de prescription qui se teintent automatiquement lorsque vous passez de l'intérieur à l'extérieur, au soleil.

Lorsque le panneau atteint 75°C (167°F) et plus, l'absorbeur commencera à moduler, et la valeur d'émissivité passera de 6 % à 40 % (en fonction de la température). Cela réduit efficacement la performance du capteur solaire et diminue la température maximale qu'il peut atteindre.
Pendant la stagnation, le capteur restera à une température maximale de 145°C (293°F), ce qui est dans la plage de température de survie du glycol – un peu comme garder votre cuisinière en dessous de la température de combustion d'une huile de cuisson.

Capteur solaire thermique plat Vitosol

Un système de capteurs plans peut être utilisé pour le chauffage de l'eau sanitaire, le chauffage de la piscine, ou en conjonction avec des radiateurs hydroniques ou des planchers radiants. Le pourcentage de votre demande de chauffage qu'un capteur fournira dans n'importe quelle situation dépend de la disponibilité solaire et de la consommation ; c'est-à-dire, de l'efficacité de votre maison, de la taille de votre piscine ou de la quantité d'eau chaude que vous consommez.

Gardez à l'esprit que le moyen le moins cher de s'assurer qu'un capteur solaire fournit un pourcentage élevé de votre chauffage de l'eau est de réduire la demande – il vous en coûtera beaucoup moins cher d'installer des pommes de douche et des robinets à faible débit que d'acheter un panneau supplémentaire pour répondre à tous vos besoins en eau chaude.

Angle d'installation solaire :

La plupart des toits résidentiels ont une pente entre 4/12 et 6/12 (18,4° - 26,6°), et dans ces paramètres, les panneaux sont mieux montés au ras du toit en pente sur le versant le plus orienté au sud. C'est pour des raisons à la fois esthétiques et fonctionnelles : des panneaux élégants posés à plat sur un toit sont moins gênants pour l'œil et sont également moins susceptibles de subir des dommages lors de vents violents ou de nécessiter une ingénierie pour être solidement fixés aux fermes de toit.

Nous vous conseillons vivement de consulter un ingénieur en structure avant d'installer des capteurs solaires dans une position surélevée par rapport au toit en pente. Cette approche est généralement adoptée pour obtenir de meilleures performances pendant l'hiver.

Dans la plupart des cas, si votre toit est orienté au sud et se situe dans cette plage de 4/12 à 6/12, il ne devrait pas y avoir de perte d'efficacité mesurable due à l'angle. Il peut produire un peu plus en été ou un peu plus en hiver selon la pente, mais il n'y a pas de grande différence si vous calculez sur une base annuelle. Cependant, si votre besoin principal de chaleur est spécifique à une saison, comme un chauffe-piscine ou un chauffe-eau de chalet, vous verriez plus d'avantages en ajustant l'angle en conséquence.
Généralement, au Canada, un angle de 45° à 60° est considéré comme le meilleur angle global pour la collecte de chaleur solaire thermique.

Achat :

Vous pouvez acheter des composants solaires individuels séparément, mais acheter un ensemble solaire thermique pré-conçu peut être plus judicieux que d'acheter des articles « à la carte ». Viessmann propose deux options pour les ensembles solaires thermiques pré-conçus - le Vitosol DHW Solar Pack, ou alternativement, ils travailleront avec vous pour concevoir et fournir l'équipement pour un système solaire thermique personnalisé ou spécifique au site.

Le « Vitosol DHW Solar Pack » coûte environ 5 600 $, est livré sur une palette de 48” x 48” x 92” et comprend les éléments suivants :

  • 2x capteurs plans Vitosol 100-FM, surface brute de 23,5 pi² (81-1/4” x 41-3/4” x 2-3/4”)
  • Matériel de montage pour toits en bardeaux d'asphalte en pente
  • Station de pompage solaire pré-câblée et pré-raccordée au réservoir solaire
  • 1x vase d'expansion solaire de 18 litres (4,7 gal US) avec support de montage
  • 1x bidon de 20 litres (5,3 gal US) de propylène glycol solaire prémélangé 50 %/50 %

L'une des deux options de réservoir solaire :

  • Vitocell 100-W, CVBA (Double serpentin permettant un appoint par chaudière ; réservoir indirect en acier émaillé de 250 L)
  • Vitocell 100-W, CVSA (Simple serpentin avec élément électrique d'appoint de 4,5 kW et réservoir indirect en acier émaillé de 260 L)
Réservoir de stockage pour chauffe-eau solaire

 

Coût total avec installation :

Le Vitosol DHW Solar Pack est relativement simple à installer car les entrepreneurs reçoivent tous les composants nécessaires pour assembler le système. Le réseau de tuyauterie pour aller des capteurs au réservoir solaire n'est pas inclus dans les ensembles solaires et doit être réalisé sur place car toutes les maisons seront différentes. Seuls les tuyaux en cuivre ou en acier inoxydable pré-isolé peuvent être utilisés sur les systèmes solaires thermiques.

Une estimation approximative pour l'ensemble mentionné ci-dessus serait d'environ 8 000 $ à 9 000 $ installé. Ce serait pour la rénovation d'une maison existante, mais ce serait probablement moins cher pour une nouvelle construction en raison des intérieurs non finis.

Approfondissez votre expertise en construction durable

Maîtriser une technique comme les chauffe-eau solaires est une étape. L'adapter aux différents climats et normes de construction, que ce soit en Europe ou en Amérique du Nord, en est une autre. Explorez ces guides essentiels pour des projets réussis, peu importe votre région :

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