Pourquoi et comment acheter un chauffe-eau solaire ?

Tu hésites encore à investir dans les énergies renouvelables ? Tu hésites entre acheter une chaudière traditionnelle ou un chauffe-eau solaire ? Pourquoi choisir un chauffe-eau solaire ? Et bien, la réponse est simple : pour investir dans un système de production d’eau chaude sanitaire simple, écologique et très rentable. Tu trouveras difficilement un système avec un package d’avantages aussi complet que celui du chauffe-eau solaire. 

Alors pour t’aider à faire ton choix, on a conçu ce guide explicatif sur le chauffe-eau solaire. Il a été rédigé de manière à répondre au maximum de questions que tu pourrais te poser. Qu’est ce que c’est ? Comment ça marche ? Quels sont les avantages et les inconvénients ? Combien ça coûte ? Quel modèle choisir ? Puis-je le fabriquer et l’installer moi-même ?

Un chauffe-eau solaire : c’est quoi?

Un chauffe-eau solaire est un système qui permet de produire de l’eau chaude sanitaire (ECS) grâce à l’énergie solaire. Il a un très faible impact environnemental et permet de faire des économies sur la deuxième plus grande dépense d’énergie des ménages après le chauffage : l’eau chaude sanitaire (environ 11% de la facture totale).

L’énergie est captée grâce à des capteurs solaires thermiques (panneaux solaires), le plus souvent situés sur le toit d’un logement. Ne pas confondre les panneaux solaires thermiques avec les panneaux solaires photovoltaïques, qui eux fournissent de l’électricité.

Un chauffe-eau solaire peut couvrir 50 à 80% de tes besoins annuels en eau chaude. Dans la plupart des cas, un système d’appoint intégré comblera le restant à produire durant la période hivernale.

Clin d’oeil historique sur le chauffe-eau solaire

Les humains n’ont pas attendu les années 2000 pour découvrir les pouvoirs énergétiques du rayonnement solaire. En effet, ils ont été découverts très tôt, mais réellement mis en valeur et exploités assez tardivement, vers la fin du 19ème siècle.

Certains racontent, que déjà, en 213 avant Jésus-Christ, Archimède aurait accompli un exploit d’ordre scientifique. Il aurait réussi à mettre le feu à des vaisseaux ennemis grâce à des miroirs paraboliques, dans la ville grecque de Syracuse, alors assiégée.

Miroir Archimède
Peinture murale de la Galerie des Offices, Stanzino delle Matematiche, à Florence en Italie, montrant le miroir du mathématicien grec Archimède utilisé pour brûler des navires militaires romains. Peint en 1600 par Giulio Parigi. {{PD-USGov}} : https://commons.wikimedia.org/wiki/Template:PD-USGov

Au 17ème et 18ème siècle apparaissent les véritables expérimentations sur l’énergie solaire par les scientifiques de l’époque. Le physicien genevois Horace-Benedict de Saussure (1857-1913) met en avant le principe de l’effet de serre. Il développe le concept des capteurs thermiques Plan (vitrage au-dessus d’un absorbeur dans un caisson isolé). Ces derniers font d’ailleurs toujours partie des éléments essentiels des systèmes solaires thermiques actuels. Au 19ème siècle, des machines pour convertir l’énergie solaire sont expérimentées dans le domaine industriel (essor de la mécanique).

Quant aux chauffes-eau solaire individuels (CESI), c’est dans les années 1910-1920 que l’on voit leurs premières commercialisations apparaître aux Etats-Unis. Malheureusement, le développement des énergies fossiles (pétrole, charbon etc.) plus rentable économiquement à l’époque, freine leur progression.

C’est finalement dans les années 2000 qu’un regain d’intérêt se dessine pour la conversion du rayonnement solaire, en réponse aux enjeux écologiques, économiques et sociaux mondiaux. En effet, certains grands sujets commencent à être mis sur la table : la réduction des gaz à effet de serre, l’anticipation de l’épuisement des énergies fossiles, et la diminution de l’utilisation de l’énergie nucléaire.

Comment fonctionne un chauffe-eau solaire ?

Les 4 principaux éléments d’un chauffe-eau solaire sont : des capteurs  solaires thermiques (en panneaux ou en tubes) , un circulateur, un  ballon de stockage et un échangeur thermique.

Au sein des panneaux solaires (capteurs solaires thermiques) circule un liquide : de l’eau ou un fluide caloporteur selon les modèles. Grâce au rayonnement solaire, les panneaux captent de l’énergie et réchauffent ce fameux liquide. Celui-ci continue ensuite son chemin jusqu’au ballon de stockage, grâce une pompe ou bien naturellement, selon le modèle. Le fluide circule alors dans un échangeur thermique, qui va permettre de transmettre la chaleur à l’eau présente dans le ballon (principe de convection). Le liquide perd donc de sa chaleur et remonte vers les panneaux solaires pour en récupérer et ainsi de suite.

Ce dispositif est à l’arrêt durant la nuit, mais le ballon a la capacité de conserver l’eau à une certaine température jusqu’au lendemain matin.

Enfin pour certains modèles de chauffe-eau solaire, un régulateur intégré peut stopper le système lorsque l’eau atteint des températures trop élevées.

Dans les périodes hivernales où le rayonnement du soleil est plus timide, c’est le système d’appoint qui prend le relais pour maintenir la température de l’eau. Celui-ci peut se présenter sous différentes formes, plus ou moins écologiques et économiques selon tes attentes :

  • Conserver ton installation existante qui fonctionnera uniquement en hiver 
  • Installer un chauffe-eau supplémentaire, plus classique, électrique ou au gaz
  • Relier ton ballon de stockage à un système d’appoint (poêle à bois, à granulé etc.)

Depuis quelques années, il existe également une autre possibilité pour couvrir la totalité de tes besoins en eau chaude sanitaire : le chauffe-eau  thermodynamique-solaire. Le ballon de ce système permet de récupérer  les calories présentes dans l’air ambiant, extrait ou extérieur. Ces dernières peuvent alors chauffer l’eau lorsque l’énergie solaire se fait insuffisante en hiver.

Intérêt écologique du chauffe-eau solaire

En installant un chauffe-eau solaire, tu fais un bon investissement personnel sur le long terme mais aussi pour notre planète, qui en a plus que jamais besoin.

En effet ce système d’installation solaire thermique représente une solution à certains des principaux problèmes environnementaux et sociaux de notre époque :

  • Il offre une sécurité d’approvisionnement énergétique, capable de fonctionner presque uniquement avec la source d’énergie soleil inépuisable (pour plusieurs milliards d’années encore…)
  • Il n’émet aucune émission de CO2 et ne participe donc pas au dérèglement climatique dans ce sens
  • Il n’utilise pas d’énergies fossiles qui font partie des plus polluantes pour notre planète
  • Il utilise une énergie locale : le soleil, ne générant ainsi aucune pollution liée à son transport 
  • Il ne génère aucune pollution sonore, le soleil est une énergie silencieuse

Quels sont les avantages et les inconvénients d’un chauffe-eau solaire ?

Voici une petite présentation succincte des principaux avantages et inconvénients associés au chauffe-eau solaire, quoique la balance penche fortement du côté des avantages…

Les avantages d’un chauffe-eau solaire

En achetant un chauffe-eau solaire, tu fais le choix d’investir dans :

  • Un système écologique de haute technologie, qui ne génère aucune émission de CO2 et utilise une énergie locale : l’énergie solaire, inépuisable sur le prochain milliard d’années
  • Une plus grande indépendance énergétique grâce à un système qui n’utilise pas d’énergie fossile polluante pour notre planète, et menacée d’épuisement
  • Un matériel conçu pour durer, simple à installer et à entretenir . La durée de vie des capteurs est de 30 ans en moyenne, et 10 ans pour le reste des composants.
  • Un système te permettant de réduire jusqu’à 40% ta facture en électricité en couvrant jusqu’à 80% de tes besoins annuels, qui devient rentable dès 3 à 5 ans d’utilisation
  • Une installation offrant des avantages fiscaux (crédit d’impôt et primes diverses) et la possibilité d’obtenir des aides financières de diverses organismes étatiques (ADEME, ANAH, Collectivités Locales etc.)

Que demander de plus franchement ?

Les inconvénients d’un chauffe-eau solaire

On va tout de même te présenter quelques inconvénients associés au chauffe-eau solaire, afin de respecter nos exigences de neutralité. Toutefois ces derniers sont négligeables, les voici :

  • Son coût relativement élevé selon le modèle choisi, en effet les prix peuvent varier de 200 à 6000 euros environ. Cependant ce coût ne prend pas en compte les aides financières possibles, ni les économies d’énergies que tu réaliseras sur le long terme. En moyenne, au bout de 3 à 5 ans d’utilisation, son coût d’achat sera amorti.
  • La nécessité de remplacer son ancien ballon de stockage dans le cas d’une rénovation. En effet, le ballon solaire répond à des critères plus élevés en termes d’isolation, surtout dans les zones géographiques les plus exposées au froid.
  • La nécessité de prévoir un système d’appoint, capable de compenser la baisse de production de chaleur des capteurs durant les périodes les moins ensoleillées (principalement en hiver). Toutefois des solutions simples existent, comme conserver ton ancienne chaudière ou choisir un chauffe-eau solaire avec un système d’appoint intégré.
  • La nécessité d’effectuer une étude précise en amont pour bien évaluer si les conditions optimales d’installation de ton chauffe-eau solaire sont respectées (dimensions, localisation, orientation et inclinaison des panneaux).

Les critères importants à prendre en compte avant l’achat

Avant d’acheter un chauffe-eau solaire, il est indispensable de vérifier si ton projet personnel respecte certains critères de faisabilité indispensables.

Au niveau de ton habitation et de ses éléments environnants, il faut vérifier la présence de masques solaires qui pourraient faire de l’ombre à ton installation, par exemple : une cheminée, un arbre ou un immeuble voisin.

D’un point de vue géographique, il est primordial de bien connaître l’orientation de ta toiture, ainsi que la météo de ta région. Les conditions optimales sont de pouvoir orienter ses capteurs vers le Sud, avec une inclinaison de 40-45 degrés dans une région à fort taux d’ensoleillement. Mais toutefois, il est presque toujours possible d’installer un chauffe-eau solaire, même dans les zones les moins ensoleillées. 

Enfin, après avoir réuni toutes ces informations, tu pourras déterminer selon le nombre de personnes occupant le logement, si ton projet d’installation d’un chauffe-eau solaire est viable. N’hésite pas à te faire accompagner par un professionnel pour cette étude préalable.

Combien coûte un chauffe-eau solaire ?

Le prix d’achat d’un chauffe-eau solaire peut être très variable car de nombreux facteurs sont en jeu, notamment le type de modèle choisi, le nombre d’occupants du logement, et les caractéristiques de ton installation (facteur ensoleillement, orientation de tes panneaux etc.)

Les variantes de prix d’un chauffe-eau solaire

Les différentes variantes de prix

Le prix d’achat de ton matériel varie principalement en fonction de la capacité de contenance du ballon et de la surface des panneaux solaires. Or la dimension de ces éléments varient selon tes besoins en eau chaude et le facteur ensoleillement de ton installation.

Certains choix techniques peuvent également faire varier le prix de ton chauffe-eau solaire :

  • Un panneau solaire intégré à la toiture fait augmenter d’environ 15% son prix
  • Le type de capteur solaire : capteur plan non vitré, capteur plan vitré, capteur tubulaire
  • Le modèle de chauffe-eau solaire : à pompe électrique, à thermosiphon ou monobloc

Pour te donner un ordre d’idée des variations de prix selon les différents modèles de chauffe-eau solaire, voici un petit tableau récapitulatif des fourchettes de prix approximatives (hors pose) :

Modèle de chauffe-eau solairePrix Hors-Taxe (hors pose)
Le chauffe-eau solaire monoblocTaille de ballon de 5L à 300Lentre 200 € et 2500 €
Le chauffe-eau solaire à thermosiphonentre 1500 € et 4500 €
Le chauffe-eau solaire à circulation forcéeentre 2500 € et 6000 €

Modèles de calcul approximatif du prix d’un chauffe-eau solaire

L’ADEME estime que pour une famille de 4 personnes, le prix d’un chauffe-eau solaire et de son installation peut se calculer selon cette formule : 900 à 1700 € / ㎡ de capteur. Or La dimension moyenne d’un capteur solaire est d’environ 0,5 à 1 ㎡/habitant.

Donc, si on fait le calcul, le prix d’achat d’un chauffe-eau solaire (modèle à circulation forcée, le plus classique) avec pose du matériel par un professionnel, pour une famille de 4 personnes, peut varier entre 3600 et 6800 euros environ. Tu peux donc d’ores et déjà t’amuser à faire ce calcul pour évaluer le coût de ton projet. 

Le facteur ensoleillement de ta région et de ton habitation a également un impact sur le prix d’achat de ton matériel. En effet, une famille de 4 personnes a besoin de panneaux solaires d’une superficie d’environ 3 ㎡ dans le sud de la France et plutôt 5 ou 6 ㎡ dans le nord.

Quant à la pose du chauffe-eau solaire par un professionnel, son prix peut varier en moyenne de 1000 € à 2000 € en fonction de la surface des capteurs. Le tarif moyen est d’environ 1300 € pour 3 à 5 ㎡ de capteurs solaires posés sur la toiture et 1600 € pour les modèles intégrés.

Coût d’achat d’un chauffe-eau solaire

Pour conclure et te donner une ordre d’idée, en moyenne, le prix total pour l’achat et la pose d’un chauffe-eau solaire peut varier entre 2500€ et 7000 €. Pour certains matériels de haute technologie, ça peut encore monter plus haut, jusqu’à 10 000 €. Si tu décides de l’installer toi-même, tu pourras économiser environ 1500 € sur la facture totale. Par contre tu ne pourras plus compter sur les aides financières de l’Etat.

Enfin, si tu te lances dans l’auto-construction et l’auto-installation de ton chauffe-eau solaire, le prix total peut varier entre 100 et 4300 € environ. Cela dépendra du type de matériel que tu utilises, récupération ou pièces neuves. Mais pour cette dernière possibilité, des compétences techniques spécifiques sont indispensables, ainsi que le temps de libre nécessaire à sa fabrication (environ 2 jours).

Coût d’entretien d’un chauffe-eau solaire

Un chauffe-eau solaire est un système simple d’utilisation, qui requiert peu de temps d’entretien, et réduit ainsi son coût. Il n’y a pas d’obligation réglementaire à ce sujet. Toutefois il est recommandé d’organiser un contrôle par un professionnel minimum tous les 3 à 5 ans. 

Contrats de maintenance d’un chauffe-eau solaire

Les fabricants et/ou installateurs de chauffe-eau solaire te proposent généralement d’insérer un contrat de maintenance annuelle au coût global de ton achat, bien souvent à un prix abordable, autour de 120 ou 150 euros. Certains prévoient un système de contrôle à distance, permettant de détecter les éventuelles anomalies techniques. Si tu n’as pas envie de t’embêter, ça reste la solution la plus simple.

Conseils d’entretiens d’un chauffe-eau solaire

Concernant l’entretien de tes capteurs solaires thermiques, vérifie de temps en temps qu’aucun élément ne gêne tes capteurs solaires (feuille, arbre qui commence à faire de l’ombre etc.). Quant au nettoyage du vitrage, dans la plupart des cas il est autonettoyant. 

Pour certains modèles de chauffe-eau solaire, il est recommandé de vérifier l’état du fluide caloporteur une fois par an.

Concernant l’entretien de ton ballon de stockage, il est conseillé de le détartrer environ tous les trois ans, pour optimiser sa performance. Pour les chauffes-eau solaire dont le ballon se situe à l’extérieur (modèle à thermosyphon ou monobloc), il est conseillé de faire une vidange après l’hiver, surtout s’il a été particulièrement froid.

Enfin, concernant les chauffe-eau solaires avec pompe électrique, il est nécessaire que tu contrôles régulièrement que celle-ci fonctionne de manière optimale. Tu dois vérifier qu’il n’y ait pas de  fuite au niveau du circuit hydraulique et enfin que la pression du circuit caloporteur soit convenable.

Retour sur investissement du chauffe-eau solaire

Quoi qu’il en soit, n’oublie pas que d’investir dans un chauffe-eau solaire te permet de faire environ 80% d’économie sur tes factures en énergie (électricité, gaz, ou fioul). Cela correspond à environ 200 euros d’économie par an pour une installation standard.

Le coût d’achat de ton matériel sera donc amorti au bout de 5 à 10 ans en moyenne.

Pour calculer ton retour sur investissement, tu peux utiliser le logiciel en ligne Calsol, édité par l’Institut National de l’Energie Solaire (INES). 

Enfin ce retour sur investissement sera d’autant plus rapide si tu fais le bon choix de matériel grâce à une bonne étude préalable de son dimensionnement.

Aides financières pour l’achat d’un chauffe-eau solaire

Le coût d’achat d’un chauffe-eau solaire peut parfois être assez élevé, en fonction des différentes caractéristiques de ton projet. Mais si tu prends bien le temps de te renseigner sur les différentes aides financières possibles, tu as de grandes chances de faire baisser le prix de ta facture de manière conséquente.

Soit averti que dans la plupart des cas, ces aides sont accordées aux conditions suivantes :

  • Logement de plus de 2 ans d’existence 
  • Faire appel à un professionnel RGE certifié Qualisol pour l’installation du matériel

Mais les modalités de ces aides varient très régulièrement, il est donc indispensable que tu ailles vérifier par toi même les différents critères d’éligibilité. 

Qui contacter pour se renseigner sur les aides financières ?

Pour être certain de bénéficier de toutes les aides financières auxquelles tu pourrais avoir le droit lors de l’achat de ton chauffe-eau solaire, voici quelques recommandations :

  • Contacter un conseiller FAIRE : https://www.faire.gouv.fr/ , service public gratuit qui te guide dans tes travaux de rénovation énergétique
  • Te rapprocher de l’espace info-énergie le plus proche de chez toi

Aides financières possibles

Pour te donner une petite idée du type d’aides que tu pourrais solliciter, voici un récapitulatif non exhaustif des dispositifs en vigueur, avec des liens utiles :

L’éco-prêt à taux zéro, prêt que ta banque peut t’accorder, dont l’Etat prendra en charge les intérêts. Il est cependant nécessaire de vérifier si tu respectes les conditions d’éligibilité, en consultant par exemple la présentation de l’éco-prêt à taux zéro du Ministère de l’Economie, des Finances et de la Relance.

Le crédit d’impôt pour la transition énergétique 2020 (CITE), son montant est égal à 30% du coût du matériel hors pose. Attention bien vérifier les dates en vigueur car ce dispositif sera définitivement supprimé au 1er janvier 2021 et remplacé par MaPrimeRenov. Pour plus d’informations, tu peux te rendre sur la page de présentation du CITE du site Economie.gouv.

MaPrimeRénov’, remplace le crédit d’impôt pour la transition énergétique et les aides de l’Agence nationale de l’habitat (Anah) “Habiter mieux agilité”. C’est une prime dont le montant est forfaitaire, calculé en fonction de tes revenus et du gain écologique permis par tes travaux. Il est donc indispensable que tu ailles vérifier les conditions d’éligibilité et les barèmes en vigueur. Pour cela tu peux consulter la présentation de MaPrimeRénov’ du Ministère de l’Economie, des Finances et de la Relance.

Coup de pouce chauffage est un dispositif développé par le Ministère de la Transition Écologique et Solidaire depuis début 2019. L’objectif est d’aider les ménages à faire baisser le coût de leurs factures et de diminuer la consommation d’énergies fossiles.

Tu peux consulter la présentation du Coup de pouce chauffage du Ministère de la Transition Écologique pour déterminer si ton projet respecte les conditions d’éligibilité.

La TVA à taux réduit est un autre soutien financier possible dans le cas d’une rénovation (construction terminée depuis plus de 2 ans). Ce dispositif prévoit notamment l’application d’une TVA réduite à 5,5% au lieu de 20% pour l’achat et l’installation d’un chauffe-eau solaire. Fais bien attention, encore une fois, de vérifier en amont les conditions d’éligibilité, en te rendant sur le site du Service Public.

Pour des explications plus précises, tu peux consulter un guide de l’ADEME (janvier 2021) en ligne sur la réglementation des aides financières pour les travaux de rénovation énergétique.

Quel modèle de chauffe-eau solaire choisir ?

Il existe principalement trois types de chauffe-eau solaire : le chauffe-eau solaire à circulation forcée (avec pompe électrique), le chauffe-eau solaire à thermosiphon et enfin le chauffe-eau solaire monobloc.

Le chauffe-eau solaire à circulation forcée 

C’est le modèle le plus couramment utilisé, notamment car il s’adapte facilement à tout type de logement, quelle que soit son architecture. En effet, le ballon de stockage est le plus souvent situé à l’intérieur du logement, à une grande distance des capteurs solaires. Cela est possible grâce à la présence d’une pompe électrique qui active la circulation du fluide caloporteur entre ces deux éléments. Dans la plupart des cas, le chauffe-eau solaire à circulation forcée est également constitué d’un régulateur thermique. Ce dernier ordonne l’arrêt ou le déclenchement de la circulation du fluide selon la température de l’eau dans le ballon et de celle des capteurs.

Parmi les modèles de chauffe-eau solaire à circulation forcée, certains sont autovidangeables. Cette option est pratique pour éviter les surchauffes du système en été ou le gel du fluide caloporteur en hiver. Le principe est que la circulation du fluide s’arrête dans de telles situations. Les panneaux solaires se vident alors de leur liquide, qui sera stocké dans une zone prévue à cet effet (zone hors-gel). La vidange se déclenche donc automatiquement en phase d’arrêt.

Avantages

  • Il offre une plus grande flexibilité d’utilisation par rapport aux autres modèles. Tu peux choisir l’emplacement de ton ballon de stockage à l’intérieur de ton logement (buanderie, cave, salle de bain etc.). Il est toutefois recommandé de le positionner au plus près des endroits de puisage, pour une meilleure performance.
  • Il offre de très bons résultats en termes de performance. Les pertes de chaleur au niveau du ballon de stockage sont plus faibles car il est situé à l’intérieur du logement.
  • Le modèle autovidangeable diminue le risque de gel du fluide caloporteur en hiver et les risques de surchauffe du système en été. Il facilite également l’entretien du matériel grâce à la vidange qui se déclenche automatiquement.

Inconvénients

  • La présence de la pompe électrique augmente le risque de panne du système
  • Le coût d’achat est plus élevé que les autres modèles en raison de sa plus haute technicité

Le chauffe-eau solaire à thermosiphon

Le chauffe-eau solaire à thermosiphon est constitué d’éléments séparés : les capteurs et le ballon de stockage. Mais contrairement au chauffe-eau solaire à circulation forcée, la circulation de la chaleur des capteurs vers le ballon se fait naturellement, grâce à la différence de température (processus de thermosiphon). Le ballon de stockage doit pour cela, toujours être positionné plus haut que les capteurs solaires. Il est donc le plus souvent situé sur le toit et soumis aux variations de températures extérieures. En conséquence, le chauffe-eau solaire à thermosiphon présente plus de risques de déperditions de chaleur que le chauffe-eau solaire à circulation forcée.

Avantages 

  • Relativement simple à installer
  • Fonctionne de manière autonome, ne nécessite aucun raccordement électrique
  • Système simple avec un faible risque de panne 
  • Coût global d’achat (matériel, installation, entretien) plus abordable que celui du chauffe-eau solaire à circulation forcée

Inconvénients

  • Moins bonnes performances que le chauffe-eau solaire à circulation forcée dans les régions les plus froides, risque de déperdition de chaleur plus élevé
  • Intégration architecturale plus complexe, voire impossible dans certains cas, si le ballon ne peut être positionné au dessus des capteurs

Le chauffe-eau solaire monobloc 

Monobloc
Modèle de chauffe-eau solaire monobloc en toiture ©Jérômeguyon / Licence de documentation Libre GNU version 1.2

Le chauffe-eau solaire monobloc fonctionne selon le même principe que le modèle thermosiphon, mis à part qu’il soit constitué en un seul “bloc” (comme son nom l’indique…). En effet, ses deux principaux éléments, le ballon de stockage et les capteurs solaires sont situés sur un seul et même châssis. C’est le modèle de chauffe-eau solaire dont le fonctionnement est le plus simple et qui est le plus facile à installer.

Avantages

  • Facile à installer et à transporter (quoique très volumineux)
  • Possibilité d’installation au niveau du sol (avec un support adapté), dans le jardin par exemple
  • Fonctionne de manière autonome, ne nécessite aucun raccordement électrique
  • Système simple avec un faible risque de panne
  • Coût global d’achat le moins élevé de tous les modèles

Inconvénients

  • Moins bonnes performances dues à l’augmentation du risque de déperditions de chaleur du ballon de stockage situé à l’extérieur
  • Système surtout adapté aux régions les plus ensoleillées 
  • Équipement volumineux et visuel un peu moins discret et esthétique lorsque le dispositif est situé sur la toiture

Quel modèle de capteurs solaires thermiques choisir ?

Installation Panneaux Solaires en toiture
Installation de panneaux solaires en toiture

Les capteurs solaires thermiques ou panneaux solaires thermiques ont la capacité de transformer le rayonnement solaire en chaleur. Pour ce faire, ils sont constitués d’un absorbeur de couleur noir. L’effet de corps noir, alors en jeu, offre une absorption très élevée de la chaleur. Cette chaleur est transmise au fluide caloporteur qui circule au sein des panneaux. Certains modèles de panneaux solaires thermiques sont équipés d’une vitre, afin de piéger les rayons infrarouges. C’est le principe de l’effet de serre qui est à l’œuvre ici afin d’obtenir un gain de chaleur supplémentaire.

Les panneaux solaires thermiques sont conçus pour être bien isolés, de manière à conserver la chaleur captée. Cependant, les propriétés isolantes des panneaux peuvent sensiblement varier selon les modèles. En effet, il existe trois grands types de capteurs solaires thermiques : les capteurs plans vitrés, les capteurs plans non vitrés et les capteurs à tubes sous vide

Les capteurs plans vitrés 

Ce sont les plus courants et se présentent sous la forme d’un caisson, bien isolé, dont la face exposée au soleil est vitrée. Le caisson comprend en son sein des tubes et des plaques métalliques. La vitre, elle, permet de piéger les rayons de soleil et donc la chaleur, au sein des capteurs, grâce au principe de l’effet de serre

Les capteurs plans vitrés offrent un rendement moyen, avec une capacité à capter environ 350 kWh annuel par ㎡. Plutôt simple à concevoir, il représente l’un des meilleurs rapport qualité-prix parmi les différents types de capteurs.

Les capteurs plans non vitrés 

Ils fonctionnent selon le même principe que les capteurs plans vitrés, à la différence près qu’il n’y a aucune vitre présente sur la face exposée au soleil. Les tubes absorbeurs noirs sont donc à l’air libre. 

Cela présente bien évidemment des désavantages, notamment en termes de rendement. L’absence de vitre diminue le caractère isolant des panneaux, et donc sa capacité à conserver la chaleur lorsque la température extérieure est plus fraîche.

Quant aux avantages, ces panneaux sont plus légers, moins coûteux et moins soumis au risque de surchauffe.

Du fait de leur faible rendement, les capteurs plans non vitrés sont plus adaptés aux régions avec un climat doux ou pour chauffer une piscine par exemple.

Les capteurs à tubes sous vide 

Ce sont les modèles les plus avancés technologiquement. L’isolation des capteurs est assurée par un vide d’air, ce qui leur offre notamment un meilleur coefficient d’isolation thermique que les capteurs plans. Il existe plusieurs modèles de tubes sous vide, notamment avec absorbeurs sur support en verre ou sur ailette en cuivre

Nous n’irons pas plus loin au niveau des détails techniques et des différentes configurations existantes, au risque de te perdre…. Mais n’hésite pas à te renseigner par toi-même sur des sites plus experts techniquement si le sujet t’intéresse.

En attendant ce qu’il faut retenir, c’est que les capteurs à tubes sous vide offrent un très bon rendement, ils peuvent capter en moyenne 500 kWh annuel par ㎡. Ils ont également l’avantage d’être moins sensibles aux masques solaires (ombres des arbres, feuilles etc.).

Ils offrent une plus grande flexibilité d’implantation architecturale grâce à leurs ailettes inclinables et orientables. Tu peux, par exemple, choisir de les installer sur ton balcon, en position verticale, en guise de garde-corps. Ce qui ne t’empêcheras pas d’obtenir un bon rendement énergétique.

Pour ce qui est des désavantages, le prix d’achat des capteurs à tubes sous vide sera environ 20% plus élevé que les modèles les plus courants. Mais ça reste un investissement sur le long terme, car tu réaliseras très rapidement des économies en faisant baisser le montant de tes factures d’énergie (électricité, gaz ou fioul). 

Enfin le risque de surchauffe des capteurs est plus élevé en raison de leur haute performance, ils sont donc plus adaptés à l’usage dans les régions tempérées et les plus froides (nord de la France).

Comment bien choisir son chauffe-eau solaire ?

Performance d’un chauffe-eau solaire

Avant d’acheter un chauffe-eau solaire, il est important de bien définir tes motivations personnelles, ton budget, tes besoins (usages), ainsi que les caractéristiques de ton logement et de ta zone géographique.

Cette petite étude préalable à l’achat est essentielle. En effet, elle va te permettre de dégager les grandes lignes de ton projet et de calculer les dimensions optimales de ton matériel. Ainsi tu es assuré de faire le bon choix de modèle. L’objectif est que ton chauffe-eau solaire soit en adéquation avec tes besoins et donc qu’il soit le plus performant et rentable possible.

Détermination de ton budget et de tes motivations personnelles 

  • Souhaites-tu investir dans un modèle le plus écologique possible ou le plus performant possible? Es-tu prêt à faire certains efforts pour avoir un profil de consommation d’eau chaude plus économe ?
  • Quel est ton budget maximum?

Détermination de tes besoins et tes usages 

  • Pour quel usage tu souhaites acheter un chauffe-eau solaire : système principal ou un système d’appoint ? La réponse à cette question détermine la couverture solaire. C’est la part d’énergie solaire dans la production d’eau chaude sanitaire totale de ton logement.
  • De quelle quantité d’énergie solaire as-tu besoin pour combler tes besoins en eau chaude? Combien de personnes occupent le logement et consomment de l’eau chaude ? y aura t-il des absences répétées et régulières ? Le profil de consommation des utilisateurs est-il plutôt économe ou gourmand ? Quel type de matériel est susceptible d’être raccordé à ton chauffe-eau solaire (douche, machine à laver, lave-vaisselle, etc.) ? Prévoyez-vous certains changements dans le futur (naissance, location du logement etc.) ? 

Détermination des caractéristiques de ton logement et de ta zone géographique 

  • Quelles sont les caractéristiques techniques de ma toiture : 

matériaux, surface, orientation (sud, nord, est, etc.), angle

  • Quelles sont les caractéristiques de ma zone géographique :

taux d’ensoleillement, températures minimales et maximales etc.?

  • Quelles sont les caractéristiques de mon logement : taille, points d’eau,

raccordement à l’électricité ou site isolé ?  

En répondant à toutes ces questions, les grandes lignes de ton projet vont se dégager. Tu pourras déjà éliminer certains choix de modèles de chauffe-eau solaire.

Par exemple dans le cas où :

  • Ton chauffe-eau solaire est prévu pour être ton système de production d’eau chaude sanitaire principal (et non d’appoint)
  • Vous êtes 5 utilisateurs dans la maison
  • Tu habites dans le nord de la France, où le climat est froid en hiver

alors, tu peux conclure que le modèle de chauffe-eau solaire monobloc ne conviendra pas.

En effet tu auras besoin d’un modèle plus performant, comme le chauffe-eau solaire à circulation forcée.

Dimensionnement d’un chauffe-eau solaire

Ça y est, tu as déterminé les grandes lignes de ton projet et recueilli toutes les informations indispensables en termes d’usage et de caractéristiques techniques de ton logement.  Tu vas maintenant pouvoir calculer le dimensionnement optimal de ton chauffe-eau solaire, plus précisément celui de ton ballon et de tes capteurs.

Calcul du dimensionnement de ton ballon de stockage

Il est calculé en fonction de tes besoins journaliers en eau chaude sanitaire. 

En général, on considère qu’une personne au profil plutôt économe, consomme en moyenne 50 litres d’eau chaude à 55° par jour

Or, lorsque ton chauffe-eau solaire est installé comme système principal, il faut que son ballon puisse couvrir 2 jours de consommation d’eau chaude.

Avec toutes ces informations, tu peux donc déduire la taille optimale de ton ballon en prenant en compte le nombre de personnes présentes dans ton logement.

Prenons pour exemple une famille de 4 personnes, présentes de manière constante dans le logement : 

Besoin journalier total  = 4 x 50 = 200 litres

Besoin pour 2 jours = 2 x 200 = 400 litres

Donc cette famille devra prévoir un ballon de stockage de 400 litres si elle souhaite installer un chauffe-eau solaire comme système principal, sans autre appoint en énergie.

Pour t’aider, tu peux également utiliser les données de l’ADEME, qui prennent pour référence une situation des plus courantes : 

-une couverture solaire de 50 et 70% des besoins totaux en eau chaude 

-une consommation quotidienne de base par personne de 50 à 60 litres d’eau chauffée à une température de 45°C.

Nbre d’occupants1 ou 23 ou 45 ou 67 ou 8
Volume du ballon solaire (pour un chauffe-eau solaire d’appoint)100 à 150 L100 à 250 L250 à 350 L350 à 500 L
Volume du ballon solaire (pour un chauffe-eau solaire sans appoint)100 à 150 L250 à 400L400 à 550 L550 à 650 L

Calcul du dimensionnement de tes panneaux solaires thermiques

Il dépend principalement de la taille de ton ballon de stockage, mais également du taux d’ensoleillement de ton installation.

La dimension moyenne d’un capteur solaire doit être d’environ 0,5 à 1 ㎡/habitant

Encore une fois l’ADEME est une bonne référence en matière de méthode de calcul, tu peux donc t’aider de son tableau de référence à cet effet. Elle a également édité un petit guide pratique “chauffage et eau chaude solaire” téléchargeable gratuitement sur son site, avec plein d’informations intéressantes. 

En attendant voici un tableau que l’on a créé à partir de données recueillies sur le site de l’ADEME :

Surface des capteurs en mètresNombre d’occupants du logement
Zones climatiques1 ou 2 3 ou 4 5 ou 6 7 ou 8
Zone 12 à 3 3 à 3,5 4 à 75 à 7
Zone 22 à 3 2,5 à 4,5 3,5 à 6,54,5 à 7
Zone 32 à 3 2,5 à 4 3 à 3,53,5 à 7
Zone 42 à 3 2 à 3,52,5 à 4,53,5 à 6

Pour déterminer dans quelle type de zone géographique tu te situes, voici un lien vers 

une carte des zones climatiques de référence en France du site d’ECOInfo Energies Renouvelables.

Prenons encore une fois l’exemple une famille de 4 personnes, présentes de manière constante dans le logement : 

Cette famille habite à Vannes, dans le département du Morbihan en Bretagne.

La carte indique que ce département est situé en zone 2.

Selon les données du tableau, la surface optimale de leurs capteurs solaires thermiques est de 2,5 et 4,5 mètres

Point de vigilance : bien respecter les proportions

Il est indispensable de prévoir de respecter les proportions requises entre les différents éléments de ton chauffe-eau solaire. 

Si ton ballon est trop petit en comparaison à la surface de tes capteurs, il ne stockera pas la quantité d’eau espérée. Cela peut provoquer une surchauffe des capteurs et donc une augmentation du risque de panne et d’usure prématurée.

Dans le cas inverse, si ton ballon est trop gros, il sollicitera l’énergie de ton système d’appoint pour continuer à chauffer l’eau. Cela entraînera donc un surcoût supplémentaire inutile et néfaste en termes d’économie d’énergie.

La surface de tes capteurs solaires doit être en adéquation avec les dimensions du reste de ton installation (volume du ballon, longueur du circuit caloporteur etc.)

Les modèles vendus en kit sont étudiés de manière à respecter ces règles de fonctionnement optimal (bonne qualité, quantités et proportions optimales).

Qualité et Durabilité d’un chauffe-eau solaire

Voici maintenant quelques conseils pour t’assurer d’investir dans du matériel de bonne qualité. L’objectif est qu’il est longue durée de vie et t’offre ainsi le meilleur rendement possible.

Acheter du matériel certifié

Le rendement d’un matériel certifié répond aux exigences des réglementations en vigueur. Voici quelques recommandations :

  • Pour les capteurs solaires thermiques il existe les certifications “CSTBat” ou “Solar Keymark”
  • Pour les installations solaires, privilégie la certification “CSTBat” ou la marque “NF CESI”.

Si tu installes toi-même ton chauffe-eau solaire, limite les risques en optant pour un kit pré-préparé qui te fournit tout le matériel nécessaire à l’installation.

Vérifier les mesures de performance du matériel

Prends le temps de jeter un œil sur les mesures de performance du matériel, en consultant son étiquette énergie.

Pour les capteurs par exemple, une étiquette informative mentionne : le fabricant, le numéro d’avis technique, la date de fabrication et les principales caractéristiques techniques. 

Grâce au numéro d’avis technique tu peux aller consulter l’évaluation technique qui a été faite par le Centre scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB).

Sur cette évaluation technique est indiqué le rendement théorique des capteurs solaires thermiques. Attention comme son nom l’indique, c’est un rendement théorique, c’est-à-dire qu’il ne prend pas en compte les conditions réelles de ton installation. Tu obtiendras ce rendement théorique si ton projet a bien été préparé en amont comme vu plus haut. Enfin pour t’aider à comparer, sache que le rendement moyen pour des capteurs bien isolés est de 50%.

Si tu souhaites aller encore plus loin dans tes recherches, tu peux également consulter le site de l’Institut National de l’Energie Solaire (INES).

Installation : points de vigilance 

Si tu souhaites faire appel à un professionnel pour installer ton chauffe-eau solaire, vérifies bien en amont, qu’il a de réelles compétences en la matière. En effet, cette phase est très importante, les conditions optimales d’installation doivent être respectées. Un matériel mal installé, peut être moins performant et s’user plus vite dans le temps.

Dans tous les cas,  il est très fortement conseillé de choisir un professionnel ayant la qualification RGE Qualisol.

Que tu décides d’installer toi même ton chauffe-eau solaire ou que tu décides de faire appel à un professionnel, n’oublie de vérifier ces quelques points techniques :

  • Dans le cas où ton projet nécessite un système d’appoint, as-tu bien pensé aux détails techniques du raccordement ? As-tu prévu un système directement intégré à ton ballon de stockage solaire (appoint électrique intégré) ou bien un système supplémentaire à raccorder ?
  • La bonne orientation de tes panneaux solaires thermiques est essentielle pour garantir la performance de ton installation. Ils doivent pouvoir capter un maximum de rayons solaires. Vérifie qu’ils soient bien positionnés plein sud dans la mesure du possible. 
  • La bonne inclinaison de tes panneaux solaires thermiques est, elle aussi, primordiale. Idéalement, elle doit être entre 35° et 45°

Bien entendu, il n’est pas toujours possible de respecter à la lettre toutes ces recommandations. Pas de panique, il existe pratiquement toujours une solution adaptée à chaque situation. N’hésite pas à demander conseil à des professionnels pour t’aider à trouver le meilleur compromis possible.

Par exemple, dans certains cas, il sera plus judicieux d’installer tes panneaux solaires au sol sur un châssis, avec une bonne inclinaison. C’est une alternative possible si le positionnement en toiture présente trop d’obstacles (trop d’ombre provoquée par un immeuble ou un arbre par exemple).

Installer soi-même son chauffe-eau solaire ou le faire installer par un professionnel ?

C’est bien réfléchi, ça y est, tu es prêt à investir dans un chauffe-eau solaire et à favoriser l’utilisation d’une énergie propre et renouvelable. Tu es prêt à investir sur le long terme, en commençant dès demain, à faire baisser le coût de tes factures en électricité, en gaz ou en fioul. C’est une merveilleuse nouvelle! Il ne te reste plus qu’à choisir ta formule, et oui, car il y a de multiples manières d’installer un chauffe-eau solaire chez toi.

Auto-construire son chauffe-eau solaire

Si tu as de solides connaissances techniques et le temps de libre nécessaire, tu peux choisir d’opter pour la formule : auto-construction et auto-installation.

Tu n’as pas les compétences techniques nécessaires

Alors non, ne te lance pas ! Il est alors fortement déconseillé d’opter pour cette formule si tu n’as pas les compétences adéquates. 

Du point de vue de ta sécurité :  cela pourrait se révéler très dangereux, car les régimes de températures sont très élevés : jusqu’à 100°. Tu pourrais donc te brûler sévèrement en cas d’erreur. 

D’un point de vue technique : par exemple, si tu choisis d’installer un chauffe-eau solaire à circulation forcée, tu dois maîtriser les mécanismes de régulation et de pompe. Tu dois être capable de prévenir et appréhender les problèmes de surchauffe. Le risque à vouloir faire toi-même est alors de te retrouver avec une installation non performante qui s’use rapidement.

Tu as les compétences techniques nécessaires

Si tu en es certain(e) et que tes proches aussi…, alors pourquoi pas ! Toutefois, n’hésites pas à bien te renseigner auprès de professionnels en amont. Tu peux également consulter des sites spécialisés dans l’autoconstruction solaire et visionner des tutoriels. Voici quelques exemples de sites à consulter :

Il existe également des formations pour t’aider à la fabrication et à l’installation de ton chauffe-eau solaire. On peut citer par exemple, un centre de formation breton Aezeo, spécialisé dans les énergies renouvelables depuis 2010. Il propose des formations courtes (8 à 37 jours environ) à l’autonomie énergétique dans le bâtiment pour les professionnels, mais aussi pour les particuliers, dans plusieurs villes de France. 

Installer son chauffe-eau solaire soi-même à l’aide d’un kit 

Si tu es moins aguerri(e), mais que tu as tout de même de bonnes connaissances techniques et un peu de bon sens, il existe une formule intermédiaire. Tu peux opter pour l’installation de ton chauffe-eau solaire à l’aide d’un kit CESI prévu à cet effet.

Cette formule est très intéressante, car dans la plupart des cas, tu es assuré(e) d’avoir un matériel de bonne qualité et bien dimensionné. En effet, les fabricants de chauffe-eau solaire en kit paramètrent tout le matériel en amont de ton installation. Pour ce faire, ils te demandent toutes les informations nécessaires : tes besoins en eau chaude, ta zone géographique, l’orientation de ta toiture, etc.

Quoi qu’il en soit, n’oublie pas de te renseigner en amont sur les bonnes pratiques et les bonnes méthodes d’installation de ton kit. Il reste indispensable d’acquérir certaines notions techniques spécifiques et de faire preuve de rigueur dans ton installation. C’est la garantie d’avoir un chauffe-eau solaire qui fonctionne de manière optimale, le plus longtemps possible.

Faire installer son chauffe-eau solaire par un professionnel

Enfin il reste la dernière formule, la plus adaptée si tu n’as pas le bagage technique nécessaire à l’installation : faire appel à un professionnel certifié RGE Qualisol.

Dans ce cas, il est recommandé de faire jouer la concurrence pour obtenir  le meilleur prix possible.

Mais surtout, pour t’assurer d’avoir un chauffe-eau solaire performant qui dure dans le temps, opte pour professionnel expérimenté et reconnu en la matière.

Sois attentif(ve) au fait qu’ils te posent des questions techniques précises, indispensables pour une installation rigoureuse et en bonne et dû forme.

Vérifie bien que le professionnel ait une certification RGE Qualisol , notamment si tu souhaites bénéficier d’aides financières de l’Etat. 

Faire appel à un professionnel reste la solution la plus rapide si tu n’as pas beaucoup de temps devant toi. Ton chauffe-eau solaire aura de grandes chances d’être opérationnel dès le premier jour d’installation. Enfin c’est la solution la plus raisonnable si tu n’as aucune connaissance technique en la matière.

Quelles sont les démarches obligatoires à effectuer lors de l’achat d’un chauffe-eau solaire ?

Et oui, pas moyen de faire main basse sur les démarches administratives…!

Selon les caractéristiques de ton projet, tu en auras probablement une, voire deux, à effectuer auprès de ta mairie.

Démarches à effectuer dans le cas d’une construction neuve

Tu dois joindre une attestation à ton permis de construire, mentionnant la manière dont tu intègres ton système solaire thermique. S’il a déjà été déposé, tu peux déposer un modificatif de permis de construire auprès de ta mairie.

Démarches à effectuer dans le cas d’une maison existante

Tu dois obtenir une autorisation d’urbanisme pour l’installation de tes capteurs solaires. Pour ce faire, rapproches-toi de ta mairie qui t’indiquera les démarches à suivre.

De plus, que ce soit une construction neuve ou une maison déjà existante, si ton logement est situé sur un site classé, tu devras obtenir un avis favorable de l’architecte des bâtiments de France
Enfin l’installation de capteurs solaires non intégrés dans la toiture nécessite d’être déclarée auprès de ton assureur.