Conception d'installations solaires thermiques "low-tech"

Bonjour à toutes et tous,

Je suis thermicien solaire de formation et je trouve que l’on ne parle pas assez de solaire thermique pour le chauffage et l’eau chaude.

Je vous propose ici une démarche et des idées pour concevoir et réaliser une installation solaire personnalisée, permettant aux habitations à basse consommation d’avoir une fourniture complète de chauffage et d’eau chaude, sans système d’appoint, et indépendante du réseau public électrique. Les techniques proposées ici permettent donc d’avoir des systèmes qui fournissent ces services chauffage et ECS gratuitement et de manière autonome.

Voici dans cet article un résumé de ces idées, et ici le lien pour télécharger un document descriptif complet de 15 pages : Principes pour un solaire thermique low-tech

Je serais très heureux de d’échanger avec des personnes intéressées par le sujet, qu’elles soient en activité professionnelle ou en projet d’auto-construction ! N’hésitez pas à visiter mon profil !

Conception et réalisation d’une installation solaire thermique active « low-tech » pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire

Pourquoi stocker la chaleur solaire dans une cuve d’eau chaude ?

Le solaire thermique, source qui sera encore disponible pendant quelques milliards d’années, est utilisable pour servir les usages de chaleur (chauffage et eau chaude) dans des bâtiments d’habitation. La principale difficulté dans son utilisation est de le stocker au moment où il arrive (surtout en été), pour l’utiliser au moment des besoins, qui sont principalement en hiver pour le chauffage. Le rôle du stockage est donc crucial.

Pour fournir chauffage et eau chaude pendant l’hiver, la solution « solaire actif » consiste à mettre en place un système de stockage de chaleur longue durée dans un ballon d’eau chaude, chauffé par des capteurs thermiques plans. On peut avoir ainsi un stockage de chaleur en quantité importante et de longue durée (plusieurs semaines, voire plusieurs mois), à condition qu’il soit très bien isolé.

Ce principe est utilisé par la profession pour proposer des systèmes complets appelés « Systèmes Solaires Combinés » (SSC), qui fournissent chauffage et eau chaude sanitaire.

L’idée présentée ici consiste à repenser ces installations solaires thermiques SSC dans un esprit « low-tech » :

1- Adapter les principes du solaire actif de la manière la plus simple possible, à travers des systèmes techniques rustiques et intrinsèquement sécurisés, sans trop sacrifier la performance énergétique globale du système.

2- Utiliser si possible des équipements issus du réemploi ou de la récupération (matériels et équipements d’occasion).

Ces choix permettent, en principe, de concevoir des systèmes à coût réduit par rapport aux installations classiques « clé-en-main ». Le fait de passer par le marché de l’occasion peut faire sauter en partie cette barrière de l’investissement, ce qui permet de sur-dimensionner l’installation (surface de capteurs et volume de stockage) pour qu’elle atteigne un taux de couverture très élevé permettant de se passer d’appoint.

Limites du concept :

1- Ces systèmes ne sont pas « prêts à l’emploi » comme ceux que l’on trouve sur le marché traditionnel. Ils nécessitent une appropriation par les personnes utilisatrices, à la construction puis à l’usage, pour optimiser et surveiller leur fonctionnement quotidien.

2- On ne peut espérer un taux de couverture très important, pour se passer d’appoint, que si le bâtiment a des consommations très faibles. Comme dans toute démarche énergétique, il faut d’abord viser la réduction des besoins (sobriété) avant de concevoir un système qui apporte l’énergie.

DESCRIPTION DES « LOW-TECH » PROPOSÉES :

Schéma de principe d’un Système Solaire Combiné :

Les techniques simples présentées dans ce document concernent :

1- le choix des capteurs thermiques plans

2- l’implantation des capteurs (orientation et inclinaison)

3- l’installation éventuelle de volets réfléchissants

4- le fonctionnement de la pompe de circulation

5- le choix du schéma hydraulique

6- la cuve de stockage et ses équipements intérieurs

7- la fourniture de chaleur à l’ECS et au chauffage

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Bon début, merci.
J’envisage la pose de panneaux photovoltaïques (de récup) et si possible, pour les refroidir et récupérer leur chaleur dommageable et perdue, de faire circuler sous les panneaux, des serpentins avec de l’eau ou un liquide de refroidissement…
Sous la maison, une grande cave, mais pas de très gros récipient isolé.
Une ancien chauffe eau de 300L et des cuves à fioul de 1500L mais en plastique.

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(fausse manip=suite)
il serait à priori plus économique de chauffer avec l’électricité générée par les panneaux, que de faire parcourir 20m à de l’eau pas très chaude et 10m ensuite à de l’eau qui se sera au moins un peu refroidie.
Aspect économie, j’ai placé ma PAC au dessus de l’entrée de la cave, et envisage de la capoter pour aspirer surtout l’air passant par la cave (à +8° en hiver) en cas de grands froids. La cave se refroidirait, mais c’est envisagé pour faire face à un coup de froid qui ne durerait (sud Loire) que quelques jours (comme début janvier 2026).
L’autre récup de chaleur: sous les ardoises du grenier. Mais le risque: la condensation !
Je suis attentif à toute suggestion !

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Bonjour Dominique,

Ton approche est intéressante. Personnellement je suis en réflexion pour installer un chauffe-eau solaire en thermosiphon à mon installation existante qui comporte déjà un ballon ECS préchauffé par mon poêle de masse. Je suis dans le Sud-Vienne donc pas très loin de chez toi. Ça pourrait m’intéresser d’échanger avec toi.

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Je viens de mettre en service mon installation en thermosiphon. Bon, j’ai pas énormément de recul sur son efficacité puisque c’est en place depuis 3 semaines. Mais ça semble fonctionner même en plein hiver (on est à 700m d’altitude à coté de Grenoble).

Je peux partager le schéma de l’installation si ça intéresse.

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Bonjour,

Merci beaucoup pour ton travail @DFourtune ! J’ai lu le document et j’y ai trouvé plein d’infos intéressantes pour mes projets. Si tu fais une réalisation de la sorte partage nous les détails :slight_smile:

Je suis jeune plombier-chauffagiste reconverti, pour mon projet perso de construction et pour la partie Pro auprès de clients, je m’intéresse également au solaire thermique low-tech.

Je n’en suis pas encore à me lancer dans un système combiné.

En premier lieu je souhaite réaliser un premier projet de chauffe-eau solaire thermique d’été : thermosiphon et circuit ouvert avec un ballon d’eau chaude (électrique vertical classique de récupération) positionné à l’horizontal au dessus d’un capteur fait maison.

Par la suite je réaliserai un chauffe-eau solaire thermique en thermosiphon et boucle fermée, avec antigel dans le circuit primaire et un ballon avec échangeur (récupéré d’une chaudière).

Si toi ou quelqu’un.e.s a des ressources prêtes à l’emploi pour ce type de réalisation je suis interessé.

Bonne journée à toustes les bricoleureuses,
Simon

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Bonjour,

Je suis interessé par le shéma de principe de ton installation !
Merci d’avance pour le partage !

Simon

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Hello Nicolas, j’avais vu ton profil.
Intéressé pour discuter d’installation thermosiphon sur un cas pratique (voir mes recommandations dans mon doc technique sur le forme des tuyaux de l’absorbeur : bien choisir les capteurs).
Au plaisir

Hello, merci de ton expérience. Un schéma, c’est bien, et des photos d’installation, c’est pas mal non plus. :star_struck:
Au plaisir

Merci !
Juste une remarque de plombier : la vanne de purge haute peut être avantageusement remplacée par un purgeur d’air automatique.

Hello, puisque tu es plombier et que tu as un projet pour cet été, je suis très intéressé par une collaboration sur mon idée de PV-siphon. Je pourrais étudier une variante à ton projet sur la base du descriptif dans mon doc technique. Tu es situé où ?
Au plaisir.

Bonjour et merci de ce témoignage.

Récupérer la chaleur sous panneaux PV est une bonne idée, car on récupère de la chaleur et, en refroidissant les panneaux PV, on améliore leur rendement. Mais attention : ce faisant, on modifie le régime thermique du PV, qui est fabriqué pour se refroidir “naturellement” en évacuant une partie de sa chaleur vers l’arrière. Si on modifie ce régime d’évacuation en face arrière, il faut que notre système remplace ce refroidissement naturel par un autre système qui garantisse le bon refroidissement. Donc soit s’assurer que le système de récupération n’empêche pas le refroidissement naturel, soit faire un système qui évacue bien la chaleur quand il le faut, et de manière fiable pour éviter une surchauffe du PV.

Encore faut-il trouver une solution technique pour “coller” un matériau en face arrière pour que le transfert de chaleur soit efficace. Donc il faut chercher quelque chose comme une plaque métallique mince sur laquelle on soude des tubes, qui soit “collée” à la face arrière du PV par un produit pâteux et conducteur de chaleur. Ce produit existe-t’il en low-tech ?

Je suggère de chercher vers :

  • des capteurs thermiques HS dont on pourrait réutiliser l’absorbeur, mais il y aura un gros problème de dimensions qui ne correspondront pas
  • on peut imaginer un système de tuyauterie en face arrière qui soit isolé dans un petit coffre calorifugé, mais alors il faudra faire très attention à assurer le refroidissement correct du PV.
  • le mieux à faire est d’aller voir du côté de l’industriel qui commercialise des panneaux hybrides : https://dualsun.com/pro/documentation-technique/ pour voir comment le copier.
  • Enfin, le plus simple est peut-être de récupérer de l’air chaud en face arrière …

Pour le chauffage de l’eau en direct à partir du PV, c’est une bonne idée, beaucoup plus simple. Mais n’oubliez pas que le rendement du PV est au max de 20% (et moins pour vos capteurs d’occasion) alors que le rendement d’un capteur thermique est de 50 à 60%. Il vous faut donc 3 fois plus de surface en PV pour la même puissance de réchauffage de l’eau. Mais pourquoi pas si vous avez facilement de la surface PV pas trop chère.

Enfin, pour vos cuves en “plastique”, vous devez chercher quelle est leur température max. de fonctionnement en régime établi. Il y a de nombreuses sortes de matériaux de cuves pour lesquelles il faut vérifier cette caractéristique. Je n’ai pas fait cette recherche, et elle est importante.

Au plaisir.

Bonjour,
Juste une petite remarque, beaucoup de panneaux PV sont bi-faciaux aujourd’hui.

Cacher la face arrière n’est peut-être pas une bonne idée.

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Bonjour,

Merci pour ces échanges constructifs.

J’ai moi-même en tête d’inclure le solaire thermique dans ma rénovation. J’ai de bonnes bases dans le bâtiment, particulièrement en ossature bois et charpente, mon métier. Mais j’ai des limites en plomberie, régulation, solaire et après de nombreux (très nombreux) renseignements, je suis un peu perdu.

Après chiffrage d’équipements solaire (balon, panneaux, régulation, vas d’expansion etc ), je trouve complète déraisonnable d’investir cette somme (env 10 000€ d’équipements seuls).

Ce sujet m’intéresse donc particulièrement. Je serai ravi d’échanger sur les dimensionnements (balon notamment, panneaux), les équipements annexess (vase d’expansion, etc. )

A très bientôt !!

Joris

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Coté budget, pour ma part, j’en ai eu pour 3200€ de matos pour une solution 150 litres solaire thermosiphon (sans circulateur, sans régulation).

Et sinon, pour avoir un niveau mini de connaissance, il y a la formation solaire dispensée par Oikos (à coté de Lyon) qui est vraiment top.

Bonjour,

Comme je l’indique dans mon profil, je ne suis pas et ne veux pas faire Bureau d’Etudes Thermiques (BET). Donc je ne fais pas de calculs de dimensionnement et de performances. Ce que je peux faire, et gratuitement (sauf mission particulière), c’est jouer un rôle d’accompagnement du Maître d’Ouvrage pour aider à dialoguer, si besoin, avec le Bureau d’Etudes pour préciser les besoins d’études et les choix de technologies et d’équipements.

Donc plusieurs solutions :

1- la conventionnelle : tu cherches un BET et tu le rémunères pour une mission classique performances/dimensionnement et il te trouve un fabricant de matos qui peut s’engager sur le résultat (taux de couverture solaire)

2- la solution “hybride” : je peux t’aider à dialoguer avec le BET pour optimiser les équipements et donc les investissements; mais dans ce cas, le BET aura des difficultés à garantir les performances car il n’y aura pas de produit fourni par une entreprise particulière, il faudra estimer l’efficacité du système

3- la solution “tout autoconception” (avec éventuellement intervention d’un chauffagiste pour l’installation du matos) sur la base de connaissances générales que tu peux acquérir et de mes conseils pour adapter à ta situation, dans l’esprit de mon document (lien dans le début de la discussion). Je peux, bien évidemment, donner les sources de tout ce que je dis.

Je rajoute que dans ton cas de rénovation, les principaux paramètres sont :

  • le niveau de performance de l’isolation du bâti (loin ou proche de la “maison passive” ?)
  • si tu veux ECS et/ou chauffage

Au plaisir

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Côté budget ici, j’en ai eu pour 4350€ pour un CESI 450L auto-vidangeable et 3 panneaux (7m²), 5100€ au total avec la quincaillerie inox et de quoi faire une structure de support.

Ca fonctionne du feu de dieu (allumage de la résistance 12h l’hiver dernier, et 3h50 pour l’instant cet hiver)

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A mon humble avis, cela doit être dû principalement au gros volume de stockage.

Merci pour ces informations. Je vais regarder du côté d’ Oïkos.

Ton ballon thermosiphon est-il en intérieur ? Si tu as des photos ce serait top !

Merci

A bientôt