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Comment vérifier et optimiser le rendement d’une installation solaire thermique?

18 juillet 2019 | Comment vérifier et optimiser le rendement d’une installation solaire thermique? | Vladimir Mange

Selon Swissolar et notre expérience, un certain nombre d’installations solaires fonctionnent mal, voire pas du tout.

Les raisons en sont multiples : il y malheureusement quelques installateurs peu compétents, voire n’ayant pas compris les règles physiques, ou qui pensent que la technique pourra remédier à des défauts de conception.

La plupart des installations ne sont ni optimisées ni contrôlées quelques semaines après leur mise en service, parce que ce n’est pas prévu dans le prix de l’installation. 

La majorité des systèmes solaires ont un circuit du ballon (ou boiler ou accumulateur) jusqu’aux capteurs qui est rempli d’antigel, pour éviter le gel dans les capteurs, ce qui serait évidemment grave.

Une installation solaire étant le plus souvent en appoint, avec une source d’énergie principale, les éventuels dysfonctionnements passent inaperçus, parce que la disponibilité du système est entière même en cas de problème.

Des contrats de maintenance ne sont pas proposés, parce que leur coût serait prohibitif en regard des gains solaires attendus, mais aussi parce que le contrôle périodique est si simple, que sa facturation serait disproportionnée avec les 5 minutes qu’il faudrait y consacrer annuellement et couvrirait majoritairement le déplacement et la gestion.

Un système solaire thermique est un système très simple, avec une grande fiabilité, qui a une très longue durée de vie, et pour lequel les défauts sont, à priori, rares et simples à réparer. Une durée de vie en dizaines d’années, voire cent ans, devrait être la règle, avec seulement des éléments simples à remplacer.

Avant l’hiver, il faut vérifier la teneur en antigel, idéalement en achetant un « réfractomètre optique à antigel » (prix environ 30CHF) : placer quelques gouttes sur la vitre et lire la température. Les limites minimales de température sont : -20°C en plaine, -30°C à 1000m et -40°C à 1’500m.

Relever la pression dans le circuit solaire, env. 1.5 bar pour une installation froide, et 3 à 4 bars pour une installation en plein soleil. Vérifier que le bidon de décharge soit vide. N.B. Il y a toujours une soupape de surpression, qui devrait être raccordée à un bidon transparent. En effet l’antigel sur le sol est très glissant. Il est donc mieux de le récupérer.

Vérifier le fonctionnement : Le principe d’une installation solaire est très simple. La température dans le ballon est comparée avec celle dans les capteurs. Lorsque cette dernière est supérieure (env. + 8°C), la pompe se met en route pour amener la chaleur et charger le ballon. Les défauts peuvent provenir des divers capteurs de température (T sur le schéma ci-dessus), des relais de commande ou de la pompe. Selon le modèle de système de gestion de votre système, on peut vérifier le nombre de kilowatts produits (de 400 à 600 kWh/m2/année, ou le nombre d’heures de fonctionnement de la pompe (de 2’000 à 5’000). Malheureusement, plusieurs boîtiers de commande sont trop complexes et ces informations sont bien cachées. Nous vous conseillons de faire venir votre installateur qu’il vous explique le système de commande. On peut aussi vérifier l’apport de chaleur : la pompe fonctionne et les conduites sont (très) chaudes lorsqu’il y a du soleil, et le système s’arrête en l’absence de soleil, au plus tard après quelques heures. Selon notre expérience, la température des capteurs est généralement toujours facilement lisible sur les systèmes de commande.

Il suffit de faire ces contrôles une fois l’an et de les noter dans un petit cahier de suivi.

Évidemment, vous pouvez aussi relever les valeurs plus souvent pour avoir le plaisir de voir les économies d’énergie que vous réalisez.

Sachez que chaque 10 kWh économisé correspond à 1 litre de mazout ou équivalent gaz et à env. 3 kg de CO2 qui ne sont pas émis.

Mes conduites sont-elles parfaitement isolées?

On ne devrait presque pas voir de conduite « à nu », mais toutes bien isolées avec au moins 2 cm d’isolant, sauf l’éventuel « lac froid »

Quel type de pompe (circulateur) est installée, quelle puissance / vitesse de fonctionnement?

Une grande partie de ces systèmes sont surdimensionnés et d’ancienne génération, sachant que la puissance devrait être d’environ 10 à 20W pour un champ de 5 à 15 m2 pour une hauteur de 10m. Le rendement des pompes a fait d’énormes progrès ces dernières années (voir p.ex. le site de Suisseénergie).

Un thermosiphon est-il présent?

Malheureusement plus de la moitié des systèmes installés ont ce défaut. Un « lac froid » devrait être installé aux raccords qui vont aux capteurs solaires comme le raccord de départ pour l’eau chaude, ceci pour éviter que l’eau chaude, plus légère, ne remonte naturellement dans les conduites et dissipe sa chaleur dans les murs ou sur le toit. Pour une installation récente, nous vous conseillons de contacter Swissolar, qui vous aidera à obtenir de votre installateur une mise en conformité.

Quel volume de ballon?

La règle de base est de dimensionner le ballon avec env. 100 l / m2 en toiture (un peu moins si l’on est très raide). Malheureusement pour des questions de coût, d’accès et de place, plusieurs installateurs proposent des systèmes mal dimensionnés, qui auront comme principal problème de partir en surchauffe, d’où un vieillissement prématuré du système (principalement l’antigel) et de ne pas profiter de tout l’énergie solaire gratuite.

Contrôler la purge d’air?

L’air est toujours dissous dans les liquides de chauffage et le circuit solaire. Avec le temps et la chaleur, cet air se sépare et il faut l’éliminer, car un bouchon d’air empêche la circulation. Pour cette raison, on met le plus souvent des purgeurs automatiques. Vérifiez l’absence de coulures sur ou autour de ces purgeurs. Comme ils ont tendance à fuir et laissent passer la vapeur éventuelle, il est préférable de fermer la vis supérieure et de ne l’ouvrir qu’occasionnellement, une fois par semaine après le remplissage, puis une fois par mois et une fois par année lorsque l’installation est stabilisée. On entend très bien l’air s‘échapper pendant quelques secondes.

Rédacteur

  • Vladimir Mange
  • Dr ès sciences, ingénieur conseil en optimisation énergétique
  • Aube-N
  • www.aube-n.ch

Source

Photo: Image de l’auteur © VladimirMange