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Le chauffage solaire (SSC)

Schéma hydraulique Weishaupt pour un système solaire combiné

Schéma hydraulique Weishaupt pour un système solaire combiné

Comme son nom l’indique est destiné à la préparation d’eau chaude sanitaire et au soutien de chauffage.
Le complément peut être assuré par une chaudière quelconque.

Le système se compose :
– de capteurs solaires thermiques posés en toiture,
– d’un système de circulation et de régulation,
– d’un ballon de stockage d’eau chaude sanitaire et d’eau chaude pour le chauffage.

Pendant la saison de chauffage, la chaudière apporte le complément nécessaire pour atteindre la température de confort de chauffage et la température d’eau chaude sanitaire souhaitée, notamment les jours où le rayonnement solaire est insuffisant.
Ce système peur couvrir 25 à 50% des besoins énergétiques annuels d’une habitation.

 

Conditions optimales

Un système solaire combiné sera le plus performant avec la configuration suivante :
– habitation très bien isolée ou construction neuve,
– système de chauffage basse température (plancher chauffant),
– surface disponible suffisante en toiture, terrasse ou au sol,
– orientation des capteurs le plus au sud possible et avec une inclinaison de 67°.

 

chauffage solaire

PAC à captage sur nappe d’eau souterraine (eau/eau)

Le système se compose :
– d’un puits de soutirage et d’un puits de rejet distant d’une dizaine de mètres,
– d’une pompe de relevage,
– d’un échangeur intermédiaire pour protéger la pompe à chaleur des attaques physico-chimiques de l’eau,
– d’une pompe à chaleur géothermique qui transfère l’énergie contenue dans l’eau vers la maison,
– d’émetteurs de chaleur (plancher chauffant/rafraîchissant, radiateurs, ventilo-convecteurs).

 

Principe de base

principe du captage sur nappe, rivière, ou lac
L’eau est pompée dans le puits de soutirage, pour alimenter l’échangeur intermédiaire.
En passant l’eau cède des calories à la pompe à chaleur et retourne dans le puits de rejet.
La pompe à chaleur va compresser ces calories pour fournir la température souhaitée au logement (entre 30 et 65°C).
Une autre possibilité est d’exploiter l’eau d’une rivière ou d’un lac.

 
 
 

Les contraintes

La mise en œuvre de ce système nécessite la présence d’une nappe phréatique exploitable (en termes de débit et de qualité d’eau, mais également d’un point de vue réglementaire) à proximité du bâtiment traité.
 
Remarque : L’exploitation de eau est soumise à déclaration ou à autorisation préalable auprès de la Direction Régionale de l’Industrie, de la Recherche et de l’Environnement (D.R.I.R.E.) de votre région ou auprès de la préfecture de votre département.

PAC à captage horizontal (eau glycolée/eau)

Le captage horizontal se compose:
– d’un réseau de tube en plastique (PE Ø25) enfoui dans le sol à une profondeur de 0,6m à 1,2m. Sa longueur totale dépasse souvent plusieurs centaines de mètres,
– d’une pompe à chaleur géothermique qui transfère l’énergie du terrain vers la maison,
– d’émetteurs de chaleur (Plancher chauffant/rafraîchissant, radiateurs, ventilo-convecteurs).

 

Principe de basePrincipe du captage horizontal

À l’intérieur des tubes, circule en circuit fermé de l’eau glycolée (eau+antigel), au contact de la terre, l’eau se réchauffe de quelques degrés. En se réchauffant elle absorbe des calories, qui seront à leur tour cédé à la pompe à chaleur. Cette dernière va compresser ces calories pour atteindre à la sortie une température comprise entre 30 et 65°C suivant les besoins.
La surface des capteurs dépend des besoins énergétiques de la maison, de la puissance de la pompe à chaleur, et de la puissance que peut fournir le terrain.

 

Les contraintes

Il faut disposer d’une grande surface de terrain, sur laquelle aucune plantation avec racines profondes ne pourra être plantée.
Remarque : À propos du dimensionnement des capteurs on voit très souvent des installateurs et même quelques fabricants conseiller une surface de captage de 1,5 à 2 fois la surface de la maison. Il n’en est rien, une étude précise doit absolument être faite, un mauvais dimensionnement peut avoir de très graves conséquences sur l’installation, comme la panne de la pompe à chaleur, la baisse de rendement, le gel permanent du terrain, etc…

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PAC à captage vertical (eau glycolée/eau)

Un captage vertical se compose :
– d’une sonde géothermique constituée de deux tubes en plastique(polyéthylène Ø32) formant un U dans lesquels circulent de l’eau glycolée. Celle-ci est placée dans un forage qui peut atteindre 100m de profondeur, le tout est scellé dans du ciment (bentonite),
– d’une pompe à chaleur géothermique qui transfère l’énergie du terrain vers la maison,
– d’émetteurs de chaleur (Plancher chauffant/rafraîchissant, radiateurs, ventilo-convecteurs).

 

Principe de basePrincipe du captage vertical

À l’intérieur des tubes circule en circuit fermé de l’eau glycolée (eau+antigel), au contact de la terre, l’eau se réchauffe de quelques degrés. En se réchauffant elle absorbe des calories, qui seront à leur tour cédées à la pompe à chaleur. Cette dernière va compresser ces calories pour atteindre à la sortie une température comprise entre 30 et 65°C suivant les besoins.
La longueur des sondes dépend des besoins énergétiques de la maison, de la puissance de la pompe à chaleur géothermique, et de la puissance que peut fournir le terrain.
Remarque : L’installation des sondes verticales est soumise à déclaration ou à autorisation préalable auprès de la Direction Régionale de l’Industrie, de la Recherche et de l’Environnement (D.R.I.R.E.) de votre région ou auprès de la préfecture de votre département.
Elle est généralement intégrée dans la prestation du foreur.

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Le Chauffe Eau Solaire Individuel

Le système d’un chauffe eau solaire se compose de :
– capteurs solaires thermiques posés en toiture,
– d’un système de circulation et de régulation,
– d’un ballon de stockage d’eau chaude.
Ce système peut être raccordé à une chaudière existante ou utilisé indépendamment du système de chauffage avec par exemple une résistance électrique qui sert d’appoint.

 

 

Dimensionnement

Pour la production d’Eau Chaude Sanitaire, on prévoit de 0,7 à 1,5m2 de capteurs solaires thermiques par occupant et un volume de stockage d’environ 60 litres par m2 de capteurs.
La productivité des capteurs atteint 400 à 500kWh/an/m2, en énergie utile.

 

Conditions optimales

Le fonctionnement optimal des capteurs est obtenu en les orientant le plus possible au sud, avec une inclinaison entre 30 et 60°, et le plus près possible du module de transfert afin de minimiser les pertes de distribution.
Ils sont soit intégrés dans la toiture, soit fixés en superposition.
Un kit chauffe-eau solaire avec 4,6m² de capteur suffit à couvrir en moyenne 60% des besoins d’une famille de 4-5 personnes.

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L’énergie solaire thermique

L’énergie solaire est l’énergie générée par le rayonnement du soleil.
Cette énergie peut être récupérée soit de façon passive directement par rayonnement sur notre corps, sur les murs d’une maison, à travers les fenêtres, soit de façon indirecte par l’utilisation de panneaux solaires.
Un panneau solaire ou capteur solaire est un dispositif qui transforme l’énergie solaire en chaleur.
Cette technique permet la production de chaleur pour le chauffage domestique (Système Solaire Combiné), pour l’eau chaude sanitaire (Chauffe Eau Solaire Individuel), ou bien pour le chauffage des piscines.
Les applications du solaire thermique consistent à capter la chaleur offerte par le soleil afin de la stocker et de la réutiliser pour ses besoins.
Aujourd’hui nous disposons de nouveaux appareils fiables et performants qui permettent d’économiser selon la région et la taille de l’installation jusqu’à 60% d’énergie dans le cas d’un chauffe eau solaire individuel et de 25% à 50% pour le chauffage d’une habitation.
Ces systèmes offrent une alternative aux énergies fossiles et un outil de lutte contre l’effet de serre.

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Les énergies renouvelables

maison verteUne énergie renouvelable est une source d’énergie provenant de phénomènes naturels (soleil, marée, terre) et qui se renouvelle assez rapidement pour être considérée comme inépuisable.
Ainsi, le facteur vitesse de consommation et de régénération constitue une des caractéristiques des énergies renouvelables.
Le bois, par exemple, est considéré comme une énergie renouvelable s’il pousse plus d’arbre qu’on en coupe.
A contrario, le pétrole n’est pas une énergie renouvelable puisque les réserves n’ont pas le temps de se reconstituer comparativement au temps que nous mettons à les consommer.
Nos propres comportements de consommateur définissent ainsi le caractère renouvelable de chaque source d’énergie.

 

Des énergies propres ?

La notion d’énergie renouvelable n’est pas forcément liée à celle d’énergie propre ou sûre. Tout dépend du degré d’exigence que l’on se fixe.
Se chauffer au bois induit nécessairement le transport et le tronçonnage avec tout ce que cela peut impliquer : gasoil pour le déplacement du camion, matière première pour fabriquer le camion avec son moteur, ses pneus, de l’huile pour le moteur…
Il est également intéressant de prendre en compte la notion d’énergie primaire. Lorsqu’on consomme 1kWh d’électricité dans une habitation, la centrale électrique aura produit 2,58kWh d’énergie primaire.
La différence ayant été perdue pendant l’acheminement de l’électricité dans le réseau.
C’est pourquoi les pompes à chaleur doivent présenter des COP importants afin de minimiser la quantité d’énergie primaire utilisée.

 

Sources des énergies renouvelables

L’énergie nucléaire naturelle est la principale source des énergies renouvelables.

Elle se manifeste sous deux formes :
– le soleil qui génère les énergies comme le bois, le solaire, le vent, les rivières,
– la terre qui nous donne la géothermie.

VMC double flux

Les habitations sont maintenant de plus en plus isolées ce qui est très positif en matière de besoin énergétiques. Par contre, elles deviennent de plus en plus hermétiques. Donc, pour le confort et la santé, une ventilation efficace s’impose. Les ventilations traditionnelles sont composées d’une extraction d’air vicié dans les pièces humides (WC, cuisine, Salle de bain) et pour équilibrer les pressions, une entrée d’air qui se fait par des grilles de ventilations encastrées dans les fenêtres. Cette ventilation induit des déperditions assez importantes.

 

Les VMC double flux permettent de remédier en partie à ce problème en récupérant une partie de l’énergie extraite par la ventilation.
L’air extrait passe dans un module composé d’un échangeur qui va (sans contact) transmettre une partie des calories extraites à de l’air extérieur qui sera réparti par des bouches dans les pièces sèches. Il n’est plus nécessaire de mettre des grilles sur les fenêtres, par contre ce système requière un réseau de gaine pour la distribution de l’air.

 

Au niveau efficacité, le système de VMC double flux permet de récupérer 90% de l’énergie.

Le puits canadien ou provençal

Le puits canadien traditionnel

 

Le puits canadien a deux fonctions : une limitation de la température d’entrée d’air par ventilation dans les habitations en été (puits provençal) et une augmentation de la température de cet air en hiver (puits canadien).
Pour ce faire, on utilise le fait que le sol est un milieu tempéré. En faisant circuler de l’air dans le sol, on le réchauffe en hiver et on le refroidi en été. Le système est composé d’une cheminée d’entrée et de filtration d’air, d’un tube de circulation d’air et d’échange de calories, d’un regard ou d’un siphon d’évacuation des condensats.
L’air ainsi refroidi ou réchauffé est distribué dans la maison dans les zone sèches par l’intermédiaire d’une VMC simple ou double flux.

 

 

Le puits canadien ‘géothermique’

Le puits canadien présente quelques inconvénients : dans les terrains granitiques, il peut y avoir une contamination avec le radon qui est un gaz radioactif. D’autre part, l’air qui entre, circule le long d’une gaine ou se produit de la condensation, il faut donc une certaine pente et un système d’évacuation des condensats.
Pour limiter ces problèmes, on substitue l’échangeur de chaleur, qui n’est autre qu’un tube, par un échangeur de type géothermique, avec le l’eau glycolée. L’eau glycolée circulant dans une boucle est alors refroidie ou réchauffée. Le transfert d’énergie de l’eau à l’air est réalisé par l’intermédiaire d’un échangeur. L’air entre par une bouche traditionnelle et se réchauffe ou se refroidit lors de son passage dans l’échangeur au contact de l’eau glycolée.
Il n’y a donc plus de problème de condensation ou de contamination radioactive. Par contre le système requière un circulateur contrairement au puits canadien traditionnel.
En terme de réalisation, la tranchée est la même puisque les deux systèmes requièrent une tranchée de 1,5m de profondeur et de 50m de long.
Dans les deux cas, l’efficacité est également la même c’est à dire quelques degrés gagnés en hiver donc une diminution de la consommation énergétique moyenne, par contre un gain en confort assez important l’été.

Le chauffe eau thermodynamique

Le chauffe eau thermodynamique sur air ambiant

Les appareils ménagers type lave-linge, sèche-linge, frigo, congélateurs produisent de la chaleur lorsqu’ils fonctionnent. De même une chaudière thermique libère une importante quantité de chaleur. Cette énergie est perdue s’ils sont situés dans une pièce non chauffée comme une buanderie ou une cave.
Le principe du chauffe eau thermodynamique repose sur la récupération de cette énergie afin de produire de l’eau chaude sanitaire.
Un chauffe eau thermodynamique est tout simplement une petite pompe à chaleur air-eau qui récupère des calories dans l’air ambiant afin de réchauffer de l’eau.
Le rendement est de l’ordre de 70%, c’est à dire que 70% de la facture énergétique est économisée pour la production d’eau chaude sanitaire. Les 30% restants sont consommés par le compresseur, mais aussi par la résistance électrique d’appoint qui vient d’une part apporter le surplus de puissance si besoin et d’autre part permettre la montée en température jusqu’à 65°C pour les cycles anti-légionellose.
Les chauffe eau thermodynamiques sont caractérisés par une température minimum de fonctionnement (en dessous de cette température, l’épingle électrique prend le relai), la contenance du ballon et la possibilité de raccordement de panneaux solaires.

 

Le chauffe eau thermodynamique sur air extrait

Le chauffe-eau thermodynamique sur air extrait se subtilise à la VMC traditionnelle avec un ventilateur permettant d’extraire l’air vicié des pièces humides.
Cet air chaud passe alors par un évaporateur afin de céder ses calories qui seront utilisées pour chauffer de l’eau chaude sanitaire par le biais d’une petite pompe à chaleur.

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