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BULLETIN TP EXPRESS - MAI 2010


Le solaire thermique
Pour chauffer l’eau et l’air

Plusieurs technologies tirent parti efficacement de l’énergie solaire pour le chauffage de l’eau ou de l’air. Ce n’est qu’une question de temps avant qu’elles s’ajoutent à l’éventail d’options avantageuses des concepteurs.

Le solaire se décline en plusieurs technologies : le solaire photovoltaïque qui produit de l’électricité, le solaire thermique et les équipements hybrides, c’est-à-dire à la fois photovoltaïques et thermiques à l’air. Le solaire thermique pour le chauffage de l’eau est particulièrement attrayant. Il réduit la dépendance à l’électricité en proportion de 60 % à 70 % pour produire de l’eau chaude sanitaire. C’est un gain important quand on considère que cette dépense représente 15 % à 20 % d’une facture énergétique résidentielle. Le solaire thermique pour le chauffage de l’air démontre également ses avantages dans le secteur institutionnel.


Capteurs solaires à l'air


Le solaire thermique pour l’eau
Le chauffe-eau solaire thermique comporte un capteur, une tubulure contenant un liquide caloporteur, un échangeur, une pompe et un réservoir d’accumulation. Lorsque la température du caloporteur — idéalement du propylène glycol — dans le capteur dépasse celle du réservoir, la pompe démarre aussitôt. Le réservoir permet d’abaisser la température de l’eau au point de consigne. Les capteurs installés sur le toit sont l’élément visible du système.On en compte trois types. Le capteur non vitré consiste en une tubulure de plastique.Peu coûteux, son absence d’isolation le rend vulnérable aux grands froids.Vient ensuite le panneau plat vitré contenant des tubes de cuivre recouvert d’une ailette d’aluminium.


Panneaux plats vitrés
Très efficace en période froide, il produit une eau à une température entre 140 °F et 130 °F. Sa vitre — une surface plane permet à la neige de glisser — en fait aussi le mieux adapté aux situations hivernales. Le troisième type est le capteur à tubes sous vide. Chacun des tubes de verre renferme un tuyau de cuivre contenant une substance réfrigérante. Si elle est moins efficace à basse température, cette technologie génère par contre des températures très élevées (180 °F à 200 °F) adaptées au chauffage des bâtiments.

L’échangeur est une pièce importante du système. Il peut s’agir d’un échangeur à plaques (plus efficace) ou d’un échangeur tubulaire de type noyé. Plusieurs systèmes avec échangeur à plaques sont autonettoyants pour éliminer les problèmes associés à la présence de calcaire dans l’eau.

Un équipement complémentaire
La technologie comporte une caractéristique limitative. Le solaire thermique est un équipement complémentaire destiné à fournir une partie de la demande. Sa dépendance à l’ensoleillement l’empêche d’être utilisé seul. Il s’ajoute donc nécessairement à un équipement standard pouvant fournir 100 % de la demande. Mentionnons que le réservoir solaire peut s’installer à n’importe quel endroit, même dans un garage.

Maximiser l’ensoleillement
L’angle idéal des capteurs pour profiter du rayonnement solaire varie selon l’application. Pour chauffer l’eau domestique, il est de 45°; pour tempérer l’eau de piscine, l’angle serait de 60°. En chauffage de bâtiment, des inclinaisons de 30° ou 90° maximisent les apports solaires hivernaux. Une exposition au sud est une condition essentielle pour obtenir une installation optimale. Lorsque ce n’est pas possible et que les capteurs sont disposés vers l’ouest, des panneaux additionnels seront nécessaires pour combler le déficit d’ensoleillement. Des panneaux additionnels sont également nécessaires si, pour des raisons esthétiques, on choisit une inclinaison de 30° plutôt qu’une de 40°, plus efficace.


Tubes sous vide

Efficacité
L’efficacité du thermique solaire est excellente. Un système peut fournir entre 60 % et 80 % de la consommation d’eau chaude d’un bâtiment commercial ou institutionnel, et jusqu’à 70 % d’une habitation. Ainsi, une facture annuelle résidentielle de 500 $ en chauffage de l’eau sanitaire sera réduite de 350 $. Lorsque la consommation d’eau chaude est considérable, comme dans le cas d’un hôpital, une installation partielle (c.-à-d. satisfaisant une fraction de la demande) procurera d’importantes économies. Des subventions sont accordées par les fournisseurs d’énergie et l’Agence d’efficacité énergétique du Québec.

Au résidentiel, la technologie devient plus rentable lorsqu’on lui accole d’autres utilisations comme le chauffage de l’eau de piscine. Le solaire thermique peut aussi compléter un système géothermique. Lorsqu’on utilise peu la climatisation, la chaleur excédentaire peut servir à régénérer le sol, une opération indispensable pour maintenir l’équilibre du système.

Contraintes
Les technologies du solaire présentent quelques contraintes. Les panneaux bien visibles sur les toits peuvent paraître à certains peu esthétiques. L’installation requiert plusieurs compétences techniques. Le poids additionnel (68 kg par panneau) supporté par la toiture nécessite parfois l’intervention d’un ingénieur en structure. Les travaux doivent être exécutés par un entrepreneur détenant les licences appropriées. Des précautions doivent être prises puisqu’il faut percer le toit. Règle générale, c’est une technologie qu’on évitera d’installer sur une toiture de 15 ans puisqu’il faudra tout démanteler pour la remplacer.

Le solaire thermique de l’air
Le solaire thermique à l’air ressemble au système pour l’eau. La pompe est remplacée par un ventilateur qui pousse l’air dans les conduits vers l’échangeur. L’utilité principale du solaire thermique est de préchauffer l’air frais. En période hivernale, il permet d’élever la température de l’air de -20 °C à 0 °C. Un de ses usages intéressants est de remplacer un mur solaire lorsqu’il est impossible d’en installer un, soit pour des raisons d’orientation, soit pour des motifs réglementaires municipaux.

Les technologies du solaire sont destinées à occuper une place de plus en plus grande parmi les choix de concepteurs. Même si leurs coûts paraissent encore élevés, ce n’est qu’une question de temps avant qu’elles équipent nos bâtiments commerciaux et résidentiels.

 


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