ET JUSTIFIER L’INTERET DU CHAUFFE EAU SOLAIRE INDIVIDUEL

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1 ET JUSTIFIER L’INTERET DU CHAUFFE EAU SOLAIRE INDIVIDUEL
1. CONSEILLER LE CLIENT ET JUSTIFIER L’INTERET DU CHAUFFE EAU SOLAIRE INDIVIDUEL 3ème point de la charte QUALISOL : « En amont, l’installateur assure auprès du client un rôle de conseil, l'assiste dans le choix des solutions les mieux adaptées à ses besoins, compte tenu du "gisement solaire" local, des contraintes du site, de la taille du foyer, et des énergies d'appoint disponibles,… »

2 1.1. ASPECTS GENERAUX L’énergie solaire incidente sur un plan horizontal, en France métropolitaine, varie de : 1100 kWh/m2.an (Nord de la France) ZONE I1 ZONE I2 ZONE I3 ZONE I4 ...à... 1700 kWh/m2.an (Sud de la France)

3 1.1. ASPECTS GENERAUX Le rayonnement solaire...
...peut être converti en... ...grâce... Chaleur Électricité Biomasse À des capteurs solaires thermiques À des modules photovoltaïques (photopiles) À la photosynthèse

4 1.1. ASPECTS GENERAUX Contrairement à d’autres sources d’énergie, les énergies renouvelables permettent une production d’énergie : avec une technologie généralement peu complexe mais très spécifique (ex. du solaire thermique : chaudière aléatoire, haute température possible à l’arrêt, protection nécessaire des isolants extérieurs…) qui crée moins d’impact pour la nature et les hommes décentralisée L’énergie solaire est l’une des énergies les plus facilement exploitables ; elle est en outre inépuisable. Ses applications sont nombreuses et variées ; citons : la production d’eau chaude sanitaire, le chauffage des habitations, le chauffage des piscines, le séchage solaire agricole la cuisson solaire des aliments la production d’électricité pour des sites isolés…

5 1.2. APPLICATIONS DOMESTIQUES
Le Chauffe-Eau Solaire Individuel (CESI) : Capteurs solaires Ballon de stockage Échangeur de chaleur Eau Froide Sanitaire (E.F.S.) Eau Chaude Sanitaire (E.C.S.)

6 1.2. APPLICATIONS DOMESTIQUES
Les systèmes solaires combinés : E.C.S. E.F.S. Ballon de stockage ECS Capteurs solaires Échangeur de chaleur Centrale de distribution Plancher chauffant

7 1.2. APPLICATIONS DOMESTIQUES
Le chauffage solaire des piscines de plein air a pour but de : mettre le bassin en température en début de saison prolonger la saison de baignade relever la température du bassin après une séquence de mauvais temps ou de vent Le matériel utilisé : On utilise généralement des capteurs non vitrés, non isolés (capteurs moquettes). Une couverture nocturne de la piscine est fortement conseillée, car les pertes de chaleur par évaporation et par rayonnement sont très importantes. Elle permet de diminuer en moyenne ces pertes de 50% par rapport à une piscine non couverte. L’énergie solaire apporte le complément et permet de se passer d’une énergie conventionnelle.

8 Un chauffe eau solaire…Qu’est ce que c’est et comment ça marche ?
1.3. CONSEILS AUX CLIENTS Un chauffe eau solaire…Qu’est ce que c’est et comment ça marche ? Eau chaude Capteur solaire R Circulateur Ballon de stockage Régulation Eau froide Echangeur Le soleil peut assurer 40 à 70% de la production annuelle d’eau chaude sanitaire d’une famille : il suffit pour cela d’utiliser directement la chaleur du soleil au moyen d’un chauffe-eau solaire. Cet appareil se compose de 2 à 7 m2 de capteurs solaires, situés généralement sur la toiture ou en terrasse, et d’un ballon de stockage de l’eau chaude avec échangeur, nommé « ballon solaire », relié au capteur par des canalisations isolées thermiquement. Des équipements de sécurité et de régulation complètent le circuit du chauffe-eau.

9 Est-ce que l’on peut produire de l’eau chaude toute l’année ?
1.3. CONSEILS AUX CLIENTS Est-ce que l’on peut produire de l’eau chaude toute l’année ? La surface de capteurs installée doit permettre, par une journée bien ensoleillée, de fournir la totalité des besoins d’eau chaude des utilisateurs : Il y a des périodes d’autonomie complètes. En hiver ou pendant les journées peu ensoleillées, l’énergie solaire peut ne pas être suffisante, et l’eau froide est simplement préchauffée par le chauffe-eau solaire (30 à 40°C). Une énergie d’appoint (électricité, gaz, fioul…) est alors nécessaire pour atteindre la température souhaitée (50 à 55°C).

10 Un chauffe eau demande-t-il beaucoup d’entretien ?
1.3. CONSEILS AUX CLIENTS Un chauffe eau demande-t-il beaucoup d’entretien ? Non, mais il faut, comme pour une chaudière, vérifier régulièrement son bon fonctionnement : La pression du liquide des capteurs doit être d’environ 1.5 bar. Par temps ensoleillé, vérifiez que le régulateur fonctionne et que le circulateur tourne (voyants lumineux). Enfin le vitrage du capteur doit être nettoyé s’il est empoussiéré (jet à haute pression exclu). Il est possible à l’installateur de proposer un service annuel d’entretien.

11 Quels sont les avantages à utiliser un chauffe-eau solaire ?
1.3. CONSEILS AUX CLIENTS Quels sont les avantages à utiliser un chauffe-eau solaire ?  Le client désirant acheter et faire installer un CESI, par un professionnel signataire de la charte QUALISOL, bénéficie d’une aide financière* de l’ADEME. On peut couper la chaudière en été, c ’est un avantage appréciable. Le chauffe eau solaire individuel (CESI) répond à des exigences de qualité qui en font un matériel fiable et durable. L’utilisation de l’énergie solaire n’entraîne ni émission polluante, ni production de déchets dangereux. Utiliser l’énergie solaire permet également de préserver les combustibles fossiles ou fissiles et de réserver leur emploi à des usages plus spécifiques que la simple production de chaleur.

12 soit 200 litres par jour d ’E.C.S. à 50°C
1.3. CONSEILS AUX CLIENTS Energie solaire incidente : 1100 (nord de la France) à kWh/m2.an Energie solaire utile (en sortie du ballon solaire, pour un usage annuel) : 450 à 700 kWh/m2.an Besoins énergétiques annuels pour les besoins en ECS d’une famille de 4 : soit 200 litres par jour d ’E.C.S. à 50°C 3 200 kWh/an Exemple d’investissements moyens (ensemble des coûts de travaux, hors appoint) : 5 000 à F TTC /m2 (TVA 5,5%) Exemple de rejets de CO2 évités par mètre carré de capteurs et par an : 90 à 350 kg/m2.an (selon énergie substituée) Électricité Fioul domestique

13 2. APPORTER LES CONSEILS TECHNIQUES ET ECONOMIQUES PERTINENTS
3ème point de la charte QUALISOL : « En amont, l’installateur assure auprès du client un rôle de conseil, l'assiste dans le choix des solutions les mieux adaptées à ses besoins, compte tenu du "gisement solaire" local, des contraintes du site, de la taille du foyer, et des énergies d'appoint disponibles,… »

14 2.1. DESCRIPTIF DU CESI Chauffe-eau thermosiphon monobloc
EFS ECS Chauffe-eau thermosiphon monobloc Chauffe-eau thermosiphon à éléments séparés ECS EFS Chauffe-eau à circulation forcée

15 2.1. DESCRIPTIF DU CESI Chauffe-eau thermosiphon monobloc Chauffe-eau
Sont éligibles actuellement aux primes “Chauffe-Eau Solaire Individuel” du programme « Plan Soleil » : 3 catégories Chauffe-eau thermosiphon monobloc Chauffe-eau thermosiphon à éléments séparés Chauffe-eau à circulation forcée EFS ECS

16 Chauffe-eau thermosiphon monobloc
2.1. DESCRIPTIF DU CESI Chauffe-eau thermosiphon monobloc Vue en coupe

17 Chauffe-eau thermosiphon à éléments séparés
2.1. DESCRIPTIF DU CESI EFS ECS Chauffe-eau thermosiphon à éléments séparés

18 2.1. DESCRIPTIF DU CESI Chauffe-eau solaire constitué d’éléments séparés, dit à circulation forcée EFS ECS

19 2.1. DESCRIPTIF DU CESI Chauffe-eau solaire autovidangeable constitué d’éléments séparés, dit à circulation forcée EFS ECS R Bouteille de récupération Niveau d’eau à l’arrêt ZONE HORS GEL

20 2.2. SCHEMAS : les principaux composants
Un système solaire thermique est généralement constitué de trois parties Zone de captage Zone de transfert Zone de stockage EFS ECS Ballon de stockage Capteurs solaires Echangeur Pompe de circulation Circuit chaud Régulation Circuit froid Vers appoint

21 2.2. SCHEMAS : les principaux composants
Le capteur solaire transforme le rayonnement solaire en chaleur. Le système de transfert permet de transporter les calories depuis le capteur vers le lieu de stockage ou d’utilisation. Dans un chauffe eau solaire, le liquide caloporteur circule entre le capteur et un échangeur de chaleur situé dans le ballon de stockage. Le ballon de stockage bien isolé maintient l’eau en température jusqu'à ce qu’elle soit utilisée.

22 2.3. LES CAPTEURS Le type de capteur le plus utilisé est le capteur plan vitré. Il comprend un coffre isolant sur lequel est fixée une vitre. A l’intérieur est disposée une plaque métallique noire destinée à absorber l’énergie solaire. Un liquide caloporteur circulant dans des tuyauteries en contact avec l’absorbeur prélève les calories reçues du soleil. La vitre située sur la face avant et l’isolant permettent de réduire les déperditions de chaleur. L’absorbeur peut être recouvert d’un revêtement sélectif qui améliore ses performances.

23 2.3. LES CAPTEURS Fonctionnement de l’absorbeur : Surface absorbante
L'absorbeur est muni de tubes assurant la circulation du fluide caloporteur à chauffer. La surface absorbante (revêtement) absorbe et transforme le rayonnement solaire en chaleur. Un bon revêtement doit être fortement absorbant : il est en général noir ou de teinte sombre. Tube Surface absorbante Matière ABSORBANTE ex : la peinture noire Matière REFLECHISSANTE ex : la neige, le miroir Matière TRANSPARENTE ex : le verre

24 Pertes par Convection et Conduction : 29%
2.3. LES CAPTEURS Pertes par Rayonnement : 21% Rayonnement incident : 100% 800 W/m² Pertes par Convection et Conduction : 29% Energie récupérée par le capteur : 50% Température extérieure : 10°C Temp. moy. du fluide : 30°C

25 2.3. LES CAPTEURS L'absorbeur tend à perdre de la chaleur car il est plus chaud que le milieu environnant. Le capteur est conçu pour limiter ces pertes : Présence du vitrage (effet de serre) Présence de l’isolant Ces pertes sont d'autant plus grandes que l'écart de température avec l'environnement est plus fort. Cela signifie que plus l’écart DT de température entre l’absorbeur et l’air environnant est grand, moins bon est le rendement du capteur. Rayonnement incident : 100% Energie récupérée par le capteur : 50% DT = 20 K 10°C 30°C par le capteur : 20% DT = 50 K 60°C Capteur standard

26 2.3. LES CAPTEURS 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 (Tm - Te)/H [K.m²/W] h : Rendement [%] CAPTEUR SOUS-VIDE CAPTEUR PLAN SELECTIF CAPTEUR PLAN STANDARD CAPTEUR PLAN NON VITRE La courbe de rendement d’un capteur est définie par l’équation suivante : H T . K B e m - = h

27 2.3. LES CAPTEURS Hypothèses : capteur plan vitré avec h = 0.65 et K = 4,92 [W/m².K].

28 2.4. AVIS TECHNIQUES Commissions : Utilisation :
GS 14 : équipements génie climatique (non traditionnels) GS 5 : toitures, couvertures, étanchéité Numéro d’Avis Technique : ex. 14/79-12 Contenu : Description du capteur (technologie) Satisfaction à la réglementation en vigueur Prescriptions techniques Aptitude à l’emploi Références éventuelles Performances thermiques Mise en œuvre Durabilité -Entretien Utilisation : Guide de travail pour l’installateur Référence en cas de litige (voir : Assurances et Responsabilités) Ouverture à certains marchés (subventions et aides de l’Etat...) Exigé pour les marchés publics Exigé dans le cadre des aides « PLAN SOLEIL » n° du GS Année n° d’ordre NOTA: l ’avis technique est un document écrit qui porte sur un modèle donné d ’un composant non traditionnel du bâtiment. Le CSTB assure le secrétariat et la diffusion des AT. La demande d ’avis est un acte volontaire du constructeur la procédure est payante.

29 2.5. IMPLANTATION : ASPECT TECHNIQUE
Capteurs en toiture Capteur suivant la pente de la toiture : Les faibles pentes favorise les gains entre mars et octobre dans les régions méditerranéennes. la forte pente naturelle des toitures optimise les gains énergétiques sur l’année tout en permettant une bonne intégration des capteurs sur la toiture.

30 Positionnement des capteurs : inclinaison
2.5. IMPLANTATION : ASPECT TECHNIQUE Positionnement des capteurs : inclinaison Les valeurs optimales de l’inclinaison correspondent à la valeur en degré de la latitude du lieu d’implantation des capteurs. Toutefois une tolérance de +/- 15° par rapport à la position optimale est acceptable. Il est important de privilégier l’inclinaison du toit quand cela est possible. Exemples : 30°<<60° pour une latitude de 45° Nord. 35°<<65° pour une latitude de 50° Nord. 

31 Positionnement des capteurs : orientation
2.5. IMPLANTATION : ASPECT TECHNIQUE Positionnement des capteurs : orientation -30°<<30°  -  SUD Une orientation Sud-Ouest, pour un capteur incliné à 45°, a pour influence de diminuer de 10 % la productivité par rapport à une orientation Sud. En pratique, autour de la position optimale (sud dans notre cas), une différence de 15° à 30° peut être tolérée.

32 Hauteur et distance des obstacles devant les capteurs
2.5. IMPLANTATION : ASPECT TECHNIQUE Hauteur et distance des obstacles devant les capteurs large h D  D > 4 h ou  > 14°5 si possible, respecter la règle ci-dessus pour une utilisation annuelle. sinon, évaluer le manque à gagner à l’aide de la méthode «TRACE DE MASQUES».

33 Exemple d’obstacle devant les capteurs
2.5. IMPLANTATION : ASPECT TECHNIQUE Exemple d’obstacle devant les capteurs

34 Diagramme de la course du soleil au cours de l’année
2.5. IMPLANTATION : ASPECT TECHNIQUE Diagramme de la course du soleil au cours de l’année

35 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE
Ce chapitre a pour objet d’indiquer des solutions d’intégration des capteurs solaires. Principe d’implantation : En construction neuve : les possibilités d’intégration sont très étendues. De plus la prise en compte d’une installation solaire lors de la conception du bâtiment permet de limiter son coût de réalisation. En rénovation (bâtiment existant) : les solutions sont plus limitées qu’en construction neuve. Deux types de mise en œuvre existent : Capteurs indépendants Capteurs incorporés

36 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE
Capteurs en toiture Un cas peu acceptable : le rajout Il s’agit tout simplement de positionner le capteur sur le toit dans l’inclinaison la plus appropriée techniquement sans tenir compte de l’aspect esthétique.

37 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE
Capteurs en toiture Ci-contre le capteur est placé avec une inclinaison idéale face au sud sur le plan de toiture le plus incliné

38 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE

39 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE

40 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE

41 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE
A éviter

42 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE

43 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE

44 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE

45 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE
A éviter

46 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE
A éviter

47 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE
Capteurs en terrasse Qu’il s’agisse d’un bâtiment existant ou d’une construction neuve, la présence d’une toiture terrasse peut représenter une solution pour la pose des capteurs solaires. Acrotère

48 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE
Ce type d’installation peut être gênante, sur le plan esthétique pour le voisin.

49 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE
Capteurs en auvent Le capteur peut aussi servir de auvent pour protéger l’entrée ou le porche de la maison.

50 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE

51 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE
Capteurs au sol Les capteurs peuvent être posés au sol sur des supports fixés au sol dans les règles de l’art... …et dans certains cas favorables, les capteurs peuvent être posés sur talus. Il est alors nécessaire de les protéger des salissures qui pourraient diminuer leur rendement. Cette solution est envisageable sur un talus de jardin ou sur une terrasse au pied de la maison.

52 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE

53 2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE
A éviter

54 Capteurs implantés sur une annexe
2.6. INCORPORATION ARCHITECTURALE Capteurs implantés sur une annexe Les capteurs solaires peuvent trouver leur place naturellement comme composants des annexes de l’habitation sous réserve que ces annexes soient proches du bâtiment principal (serres, garages, abris,…).

55 2.7. REGULATION La chaleur doit aller des CAPTEURS au STOCKAGE et non l'inverse. La mise en route et l'arrêt de la circulation sont effectués par un REGULATEUR qui mesure constamment : Tc : température des capteurs Tb : température du ballon Un comparateur intégré au régulateur calcule la valeur correspondant à l’écart de température Tc - Tb (Sortie capteur ; Bas du ballon) : T. Principe R Capteur solaire Circulateur Ballon de stockage Régulation Eau froide Eau chaude Tc Tb

56 2.7. REGULATION La valeur calculée DT est alors comparée aux différentiels d’arrêt et de démarrage : Le circulateur démarre lorsque T = Tc - Tb > DD = différentiel de démarrage Le circulateur s’arrête lorsque T = Tc - Tb < DA = différentiel d'arrêt Les valeurs de DD et DA sont parfois réglables par l’installateur. Certaines régulations utilisent le réglage de l’hystérésis (Différence DD-DA). R Capteur solaire Circulateur Ballon de stockage Régulation Eau froide Eau chaude Tc Tb

57 Exemple de fonctionnement
2.7. REGULATION Exemple de fonctionnement Marche Arrêt Etat du Circulateur Evolution des températures

58 2.7. REGULATION Exercice Compléter les phrases suivantes, en tenant compte que le différentiel d’arrêt DA= 2°C et que le différentiel de démarrage DD = 6°C : La pompe se met en marche lorsque Tb=30°C et Tc = ……°C La pompe s’arrête lorsque Tc=35°C et Tb= ……°C

59 2.8. LIMITES ET PERFORMANCES
Définitions La production d’énergie : On l’exprime en kWh par jour (kWh/j), par mois (kWh/mois) ou par an (kWh/an). Les paramètres propres à l’installation sont : la surface de capteurs : la production potentielle croît avec la surface de captage, mais cette croissance n’est pas linéaire. l’inclinaison des capteurs : entre 30 et 60°, a peu d’incidence sur la production... pour une consommation annuelle, alors qu’une consommation exclusivement estivale se comporte mieux avec une faible inclinaison (30°). la qualité des composants solaires : caractéristiques des capteurs, précision de la régulation, qualité de l’isolation thermique.

60 2.8. LIMITES ET PERFORMANCES
Définitions La productivité solaire : C’est la production annuelle d’énergie solaire ramenée au mètre carré de capteurs : kWh/m2.an. Evolution de la productivité en fonction de la surface de capteurs installés pour le cas d’une famille de 4 personnes consommant 200 litres d’ECS à 50°C par jour disposant d’un ballon bi-énergie de 300 l à Carpentras (Région PACA) :

61 2.8. LIMITES ET PERFORMANCES
Définitions Le taux de couverture : C’est le pourcentage des besoins assurés par l’installation solaire : rapport entre l’économie (production solaire) et les besoins. On recherche rarement le taux de couverture maximal, car ce sont les derniers mètres carrés de capteurs qui produisent le moins, donc qui ont l’amortissement le plus faible. On vise souvent un taux annuel compris entre 50% et 70%. Pendant certaines périodes, on pourra arrêter la chaudière. J F M A S O N D TAUX DE COUVERTURE = BESOINS PRODUCTION SOLAIRE PRODUCTION SOLAIRE EXCEDENT ENERGIE D’APPOINT

62 «Temps de retour brut de
2.8. LIMITES ET PERFORMANCES Définitions La «rentabilité» ou «temps de retour brut» : C’est le coût de l’installation rapporté à l’économie produite, qui dépend de l’énergie de comparaison. «Temps de retour brut de l’investissement» Surcoût solaire (€) Economie annuelle de l’installation (€) =

63 Performances de 2 CESI à Lille et à Toulon
2.8. LIMITES ET PERFORMANCES Performances de 2 CESI à Lille et à Toulon Famille de 4 personnes : Consommation journalière : 200 l/j d’eau chaude à 50°C, soit 50 l/j.personne Surface de capteurs : 4 m² Ballon bi-énergie (Solaire + Electrique) situé dans un local contrôlé en température : Localisation : Ballon de stockage 200 l Eau froide Eau chaude Echangeur solaire Appoint Lille Toulon

64 Performances du CESI à Toulon
2.8. LIMITES ET PERFORMANCES Performances du CESI à Toulon 4 m² Ballon bi-énergie de stockage 200 l Eau froide Eau chaude Données générales : 200 l/j d’eau chaude à 50°C, Appoint

65 Performances du CESI à Lille
2.8. LIMITES ET PERFORMANCES Performances du CESI à Lille 4 m² Ballon bi-énergie de stockage 200 l Eau froide Eau chaude 200 l/j d’eau chaude à 50°C, Données générales : Appoint

66 2.8. LIMITES ET PERFORMANCES

67 2.8. LIMITES ET PERFORMANCES
Rapport Volume de stockage / Surface de capteur pour un taux de couverture de 60% pour différentes zones climatiques (Temp. eau = 45°C) Zone climatique I1 : 45 l pour 1 m² Zone climatique I2: 55 l pour 1 m² Zone climatique I3 : 65 l pour 1 m² Zone climatique I4 : 75 l pour 1 m²

68 Tableau de performances de CESI en France
2.8. LIMITES ET PERFORMANCES Tableau de performances de CESI en France Les performances indiquées dans le tableau suivant correspondent à des besoins journaliers de 250 l/j à 45°C. Le CESI est à éléments séparés et circulation forcée. Les capteurs sont orientés plein sud et incliné à 45° par rapport à l’horizontale. Stations Surface capteurs [m²] Taux de couverture [%] Productivité [kWh/m².an Lille 5,7 62 410 Abbeville 63 414 Paris 5,3 65 445 Rennes 4,9 469 Strasbourg 428 Lyon 4,5 503 Montélimar 3,7 64 617 Bordeaux 4,1 545 Marseille 3,2 66 675 Source : CLIPSOL

69 3. EVALUER LES BESOINS ET DIMENSIONNER
3ème point de la charte QUALISOL : « En amont, l’installateur assure auprès du client un rôle de conseil, l'assiste dans le choix des solutions les mieux adaptées à ses besoins, compte tenu du "gisement solaire" local, des contraintes du site, de la taille du foyer, et des énergies d'appoint disponibles,… »

70 3.1. RAYONNEMENT SOLAIRE Les variations de l’énergie reçue par le capteur sont fonction : de la durée d’ensoleillement, de la couche d’atmosphère traversée, de l’inclinaison des rayons, de la nébulosité Le rayonnement solaire global se décompose en deux parties : Le rayonnement direct : il provient directement du disque solaire et sa direction change tout au long du jour. Le rayonnement diffus : il parvient au capteur après avoir été dévié par les nuages, le ciel, le sol et les objets environnants. Il a une multitude de directions différentes.

71 3.1. RAYONNEMENT SOLAIRE Atlas Européen solaire Orientation Sud avec pente égale à la latitude Rayonnement solaire global quotidien moyen en kWh/m².j pendant le mois de janvier Valeurs moyennes

72 3.1. RAYONNEMENT SOLAIRE Atlas Européen solaire Orientation Sud avec pente égale à la latitude Rayonnement solaire global quotidien moyen en kWh/m².j pendant le mois de juillet Valeurs moyennes

73 3.1. RAYONNEMENT SOLAIRE Atlas Européen solaire Orientation Sud avec pente égale à la latitude Rayonnement solaire global quotidien moyen en kWh/m².j pendant l'année Valeurs moyennes

74 3.2. LES BESOINS EN ECS Généralement, on considère une consommation d’eau chaude de 50 litres/jour.personne à 50°C. Cette consommation est à moduler en fonction des habitudes des occupants. En fonction du type de famille défini dans le graphe ci-dessous et du nombre de personnes (attention aux personnes occasionnelles), la consommation d’eau chaude peut être définie.

75 3.2. LES BESOINS EN ECS L’énergie nécessaire annuellement pour assurer les besoins en eau chaude d’une personne considérée comme moyenne est d’environ : 800 kWh/an. Exercice : D’après les précédentes données, calculer la consommation journalière en ECS d’une famille de 4 personnes très peu économe et l’énergie annuelle nécessaire.

76 3.3. L’APPOINT ET LE COUPLAGE AU CESI
Chaudière gaz, bois, fioul... Il est des régions et des utilisations où le chauffe-eau solaire est autonome. En France métropolitaine, l’aide d’une énergie d’appoint est nécessaire : jours sans soleil, forte consommation d’eau certains jours. Le solaire doit être couplé à une énergie d’appoint (Fioul, Gaz, Bois, Electricité). Dans le cas d’une installation à éléments séparés, trois configurations sont possibles : A : Appoint séparé par ballon avec échangeur ou cumulus électrique B : Appoint séparé par chaudière gaz instantanée C : Appoint intégré dans le ballon En CESI thermosiphons monoblocs et à éléments séparés : A et B

77 A : Appoint séparé par ballon avec échangeur ou cumulus électrique
3.3. L’APPOINT ET LE COUPLAGE AU CESI A : Appoint séparé par ballon avec échangeur ou cumulus électrique CESI à circulation forcée EF compteur ECS V3V manuelle g.s Appoint Ballon solaire Mitigeur thermostatique Eté Hiver, mi-saison

78 B : Appoint séparé par chaudière gaz instantanée à puissance modulable
3.3. L’APPOINT ET LE COUPLAGE AU CESI B : Appoint séparé par chaudière gaz instantanée à puissance modulable CESI à circulation forcée EF Chaudière d’appoint compteur ECS V1 Ballon solaire Mitigeur thermostatique V2

79 C :Appoint intégré dans le ballon
3.3. L’APPOINT ET LE COUPLAGE AU CESI C :Appoint intégré dans le ballon CESI à circulation forcée EF compteur ECS Mitigeur thermostatique Thermoplongeur ou échangeur hydraulique

80 A :Appoint séparé par ballon avec échangeur ou cumulus électrique
3.3. L’APPOINT ET LE COUPLAGE AU CESI A :Appoint séparé par ballon avec échangeur ou cumulus électrique CESI monobloc (thermosiphon) EF compteur ECS V1 g.s Appoint Mitigeur thermostatique V3V manuelle Eté Hiver, mi-saison

81 B : Appoint séparé par chaudière gaz instantanée à puissance modulable
3.3. L’APPOINT ET LE COUPLAGE AU CESI B : Appoint séparé par chaudière gaz instantanée à puissance modulable CESI monobloc (thermosiphon) EF Chaudière d’appoint compteur ECS V1 Mitigeur thermostatique V2

82 3.4. LE DIMENSIONNEMENT V=? Le dimensionnement d’un CESI doit être réalisé par l’installateur de façon simple. Pour cela un certain nombre de critères permettant la sélection d’un CESI doivent être définis : 1er critère : Le système d’appoint de l’eau chaude 2ème critère : le volume du ballon d’eau chaude sanitaire 3ème critère : la région climatique ou Chaudière gaz, bois, fioul...

83 3.4. LE DIMENSIONNEMENT 1er critère : le système d’appoint de l’eau chaude Constat Type de chauffage Solution proposée Chauffage hydraulique (toutes énergies) Ballon bi-energie ou mixte : "solaire - hydraulique" ou "solaire - hydraulique - électrique" Chauffage divisé (convecteur électrique, poêle bois…) Ballon bi-énergie : "solaire - électrique" L'usager ne dispose pas de ballon d'ECS Constat Type de ballon Solution proposée Électrique Ballon bi-énergie : "solaire - électrique" Couplé à une chaudière Ballon bi-energie ou mixte : "solaire - hydraulique" ou "solaire - hydraulique - électrique" L'usager dispose déjà d'un ballon d'ECS de plus de 10 ans Constat Solution proposée L'usager dispose déjà d'un ballon d'ECS de moins de 7 ans en bon état et d'un espace suffisant pour 2 ballons Ballon solaire Le ballon existant servant d'appoint

84 ballon solaire horizontal
3.4. LE DIMENSIONNEMENT 2ème critère : le volume du ballon d’eau chaude sanitaire Après avoir déterminé la consommation d’eau chaude des usagers du CESI (cf. chapitre 3.2.), le volume du ballon peut-être défini grâce au tableau suivant : V=? Une tolérance de +/- 15% du volume du ballon est acceptable. Type de ballon Volume du ballon Ballon solaire vertical Consommation journalière d'ECS Ballon bi-énergie ou ballon solaire horizontal 1,5 fois la consommation

85 3.4. LE DIMENSIONNEMENT 3ème critère : la région climatique
En fonction du volume et du type de ballon, de la région climatique, du taux de couverture souhaité, du coût du CESI, on sélectionnera le CESI le mieux adapté aux besoins du client. Tableau définissant des taux de couverture indicatifs pour des CESI sans appoint intégré, en Zone I1 à Lille. Les résultats sont issus du logiciel SOLO 2000. Hypothèses retenues : La consommation journalière d ’ECS à 50°C est égale au volume du ballon solaire Les capteurs utilisés ont les caractéristiques suivantes : B=0.62 ; K = 4,92 [W/m².K]

86 3.4. LE DIMENSIONNEMENT Tableau définissant des taux de couverture indicatifs [%] pour des CESI avec appoint intégré, en Zone I1 à Lille. Appoint Les résultats sont issus du logiciel SOLO 2000. Hypothèses retenues : La consommation journalière d ’ECS à 50°C est égale à 2/3 du volume du ballon bi-énergie Les capteurs utilisés ont les caractéristiques suivantes : B=0.62 ; K = 4,92 [W/m².K]

87 3.4. LE DIMENSIONNEMENT Tableau définissant des taux de couverture indicatifs [%] pour des CESI sans appoint intégré, en Zone I2 à Bourges. Les résultats sont issus du logiciel SOLO 2000. Hypothèses retenues : La consommation journalière d ’ECS à 50°C est égale au volume du ballon solaire Les capteurs utilisés ont les caractéristiques suivantes : B=0.62 ; K = 4,92 [W/m².K]

88 3.4. LE DIMENSIONNEMENT Tableau définissant des taux de couverture indicatifs [%] pour des CESI avec appoint intégré, en Zone I2 à Bourges. Appoint Les résultats sont issus du logiciel SOLO 2000. Hypothèses retenues : La consommation journalière d ’ECS à 50°C est égale à 2/3 du volume du ballon bi-énergie Les capteurs utilisés ont les caractéristiques suivantes : B=0.62 ; K = 4,92 [W/m².K]

89 3.4. LE DIMENSIONNEMENT Tableau définissant des taux de couverture indicatifs [%] pour des CESI sans appoint intégré, en Zone I3 à Bordeaux. Les résultats sont issus du logiciel SOLO 2000. Hypothèses retenues : La consommation journalière d ’ECS à 50°C est égale au volume du ballon solaire Les capteurs utilisés ont les caractéristiques suivantes : B=0.62 ; K = 4,92 [W/m².K]

90 3.4. LE DIMENSIONNEMENT Tableau définissant des taux de couverture indicatifs [%] pour des CESI avec appoint intégré, en Zone I3 à Bordeaux. Appoint Les résultats sont issus du logiciel SOLO 2000. Hypothèses retenues : La consommation journalière d ’ECS à 50°C est égale à 2/3 du volume du ballon bi-énergie Les capteurs utilisés ont les caractéristiques suivantes : B=0.62 ; K = 4,92 [W/m².K]

91 3.4. LE DIMENSIONNEMENT Tableau définissant des taux de couverture indicatifs [%] pour des CESI sans appoint intégré, en Zone I4 à Carpentras. Les résultats sont issus du logiciel SOLO 2000. Hypothèses retenues : La consommation journalière d ’ECS à 50°C est égale au volume du ballon solaire Les capteurs utilisés ont les caractéristiques suivantes : B=0.62 ; K = 4,92 [W/m².K]

92 3.4. LE DIMENSIONNEMENT Tableau définissant des taux de couverture indicatifs [%] pour des CESI avec appoint intégré, en Zone I3 à Bordeaux. Appoint Les résultats sont issus du logiciel SOLO 2000. Hypothèses retenues : La consommation journalière d ’ECS à 50°C est égale à 2/3 du volume du ballon bi-énergie Les capteurs utilisés ont les caractéristiques suivantes : B=0.62 ; K = 4,92 [W/m².K]

93 3.4. LE DIMENSIONNEMENT TABLEAU DE SYNTHESE
Dans le tableau ci-dessous sont données à titre indicatif des fourchettes de dimensionnement pour les volumes de ballons et les surfaces de capteurs correspondant à une consommation journalière par personne comprise entre 50 et 60 l à 45°C, avec un taux de couverture des besoins en eau chaude par le solaire de 50 à 70%. Nombre d’occupants 1 à 2 3 à 4 5 à 6 7 et + Volume du ballon solaire a (litres) 100 à 150 150 à 250 250 à 350 350 à 500 Volume total du ballon b 100 à 250 250 à 400 400 à 550 550 à 650 ZONES CLIMATIQUES (voir carte Zones) Surface des capteurs (m2) I1 2 à 3 3 à 5,5 4 à 7 5 à 7 I2 2,5 à 4,5 3,5 à 6,5 4,5 à 7 I3 2 à 2,5 2 à 4 3,5 à 7 I4 2 à 3,5 3,5 à 6 : pour un CESI sans appoint pour un CESI avec appoint (Ballon bi-énergie) a b :

94 S=? ? 3.4. LE DIMENSIONNEMENT Exercice
Pour chaque zone climatique, effectuer le dimensionnement d’un CESI adapté aux besoins d’une famille moyenne (1 couple + 1 enfant), disposant déjà d’un chauffe-eau électrique de moins de 7 ans et en bon état. Les résultats attendus sont : La consommation moyenne journalière d’eau chaude à 50°C en litres de la famille Le type de ballon : Solaire ou Bi-énergie Le volume du ballon en litres Le ou les CESI éligibles adaptés S=? ?

95 4. ELABORER ET PRESENTER UN DEVIS CESI
4ème point de la charte QUALISOL : « Après visite sur site, l’installateur soumet au client un devis descriptif écrit, détaillé et complet, de l'installation solaire qu'il propose, en fixant un délai de réalisation, des termes de paiement, et des conditions de garantie (minimum : deux années, et décennale en cas de matériel incorporé au bâti),… »

96 4. ELABORER ET PRESENTER UN DEVIS
Garantie : 2 ans En synthèse, le devis doit faire apparaître: - le numéro QUALISOL de l ’installateur, le kit proposé (marque, référence) avec les éléments qui le constituent (X m² de capteur, Ballon Y litres…), les composants additionnels (couplage avec appoint, raccordement électrique, tube cuivre, antigel X litres…), les coûts de pose (nbre d ’heures, capteurs incorporés ou pas…) et de mise en service, le coût global de l’installation, la prime de l ’ADEME (ainsi que celles d’autres financeurs éventuels), - les délais de réalisation, les termes de paiement et les conditions de garantie des matériels installés (biennale et décennale) doivent être également spécifiés dans le devis.

97 5ème point de la charte QUALISOL :
5. CONNAÎTRE ET EXPLIQUER AU CLIENT LES AIDES FINANCIERES ET LES DEMARCHES ADMINISTRATIVES 5ème point de la charte QUALISOL : « L’installateur informe précisément le client sur les démarches nécessaires, relatives en particulier aux déclarations préalables de travaux, aux conditions d'octroi des primes de l'ADEME et autres organismes, et aux incitations fiscales en vigueur, »

98 5.1. LES AIDES DE L’ADEME Le plan soleil a pour objectif général d’atteindre en 6 ans une diffusion naturelle (sans soutien Public) des systèmes solaires thermiques en métropole. L’ADEME a mis en place depuis mi 99 des mécanismes d’aide à la décision et des soutiens à l’investissement pour les secteurs de l’habitat et du tertiaire. Deux applications en solaire thermique sont concernées par ces mécanismes d’aide : Le Chauffe-eau solaire individuel (CESI) Les installations de production d’eau chaude solaire collective

99 5.1. LES AIDES DE L’ADEME L’ADEME considère que le Chauffe-Eau Solaire Individuel (CESI) a atteint un stade de maturité technique et de fiabilité suffisant pour promouvoir la diffusion, sur tout le territoire national, des matériels industriels “certifiés et conformes”. Des primes “CESI” seront attribuées aux particuliers ou clients qui auront fait installer par un professionnel qualifié, souscrivant à la charte QUALISOL, un chauffe-eau solaire figurant sur la liste des matériels éligibles publiée par l’ADEME. Le montant plafonné de ces primes est fonction de la taille (superficie d’entrée des capteurs) de l’équipement : F (686 €) pour des CESI de 2 à 3 m² F (915 €) pour des CESI de 3 à 5 m² F (1143 €) pour des CESI de 5 à 7 m² OBJECTIF 2006 : Réalisation de unités de CESI, cumulées sur la période 1999/2006

100 5.1. LES AIDES DE L’ADEME (*)
(*) : Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie

101 5.1. LES AIDES DE L’ADEME Les 10 points de la charte QUALISOL auxquels doit souscrire l’installateur sont : 1. Il possède les compétences professionnelles nécessaires, acquises par la formation initiale ou continue, et par une pratique confirmée. Il est à jour de ses obligations sociales et fiscales, et dispose des assurances professionnelles couvrant les prestations qu'il assure, 2. Il préconise des matériels solaires sélectionnés par l'ADEME, conformes aux listes qu'elle établit et actualise, et assure le relais des informations, brochures et documents que l'ADEME diffuse, 3. En amont, il assure auprès du client un rôle de conseil, l'assiste dans le choix des solutions les mieux adaptées à ses besoins, compte tenu du "gisement solaire" local, des contraintes du site, de la taille du foyer, et des énergies d'appoint disponibles, 4. Après visite sur site, il soumet au client un devis descriptif écrit, détaillé et complet, de l'installation solaire qu'il propose, en fixant un délai de réalisation, des termes de paiement, et des conditions de garantie (minimum : deux années, et décennale en cas de matériel incorporé au bâti), 5. Il informe précisément le client sur les démarches nécessaires, relatives en particulier aux déclarations préalables de travaux, aux conditions d'octroi des primes de l'ADEME et autres organismes, et aux incitations fiscales en vigueur,

102 5.1. LES AIDES DE L’ADEME Suite des 10 points de la charte QUALISOL auxquels doit souscrire l’installateur 6. Une fois l'accord du client obtenu (devis cosigné), il réalise l'installation commandée dans le respect des règles professionnelles, normes et textes réglementaires applicables, selon les prescriptions de l'Avis Technique du matériel prévu, et les spécifications particulières des fournisseurs, 7. Il règle et met en service l'installation, puis procède à la réception des travaux en présence du client. Il lui remet notices et tous documents relatifs aux conditions de garantie et d'entretien/maintenance du CESI, 8. Il remet sans délai au client une facture détaillée et complète de la prestation, conforme au devis, et lui fournit l'attestation signée dont celui-ci a besoin pour faire valoir ses droits aux primes et aides fiscales, 9. En cas d'anomalie ou d'incident de fonctionnement de l'installation signalé par le client, il s'engage à intervenir sur le site dans des délais rapides, et procède aux vérifications et remise en état nécessaires, dans le cadre de la garantie biennale. 10. Sur simple notification de l'ADEME, il se soumet à toute opération de contrôle que l'ADEME ou son mandataire souhaiterait effectuer, aux fins d'examiner les conditions de mise en œuvre et de réalisation des prestations.

103 Pour l’installation d’un CESI, généralement une D.T. suffit.
5.2. Déclaration de Travaux (D.T.) La déclaration de travaux exemptés de permis de construire (D.T.) est obligatoire : d’une manière générale lorsque vous édifiez un ouvrage dont la surface au sol est  à 2m² et dont la hauteur  1,5 m (Capteurs au sol par exemple). Notamment si vous modifiez l'aspect extérieur d'une construction existante : capteurs sur toiture, en allège... Comment formuler votre demande ? Des imprimés de D.T. sont à votre disposition au service urbanisme de la commune. L'accord de la D.T. est tacite, passé un mois de délai d’instruction, sauf notification prolongeant le délai à deux mois. Pour l’installation d’un CESI, généralement une D.T. suffit.

104 5.3. TVA à 5.5%, autres Aides, crédit d’impôt
TVA 5.5 % pour l'installation d’équipements solaires : L'application du taux réduit aux travaux porte sur des locaux à usage d'habitation achevés depuis plus de deux ans. Le taux réduit s'applique aux travaux pour lesquels une facture est émise à compter du 15 septembre 1999. Le taux applicable est de 5,5% en France continentale et en Corse (2.1% dans les DOM). Aides régionales : Certains conseils régionaux ou conseils généraux peuvent également apporter des aides. Si cela est le cas dans votre région, la Délégation Régionale de l’ADEME vous renseignera sur le montant de ces aides supplémentaires. Crédit d’impôt et énergies renouvelables : Le crédit d’impôt pour gros équipements (chauffage, ascenseur, sauna et hammam) est étendu aux dépenses d’équipements de production d ’énergie, utilisant une source d’énergie renouvelable, intégrés entre le 1er janvier 2001 et le 31 décembre 2002, dans l ’habitation principale neuve, ancienne ou en construction du contribuable. Ce crédit d ’impôt est égal à 15% du coût TTC de l’équipement.

105 6ème point de la charte QUALISOL :
6. INSTALLER LE CESI 6ème point de la charte QUALISOL : « Une fois l'accord du client obtenu (devis cosigné), l’installateur réalise l'installation commandée dans le respect des règles professionnelles, normes et textes réglementaires applicables, selon les prescriptions de l'Avis Technique du matériel prévu, et les spécifications particulières des fournisseurs,...»

106 6.1. INSTALLATION DES CAPTEURS
Les capteurs peuvent être implantés en toiture (Tuiles, Tôles, Ardoises), en façade, en allège, en dépendance, au sol. En toiture, on distingue trois types de mise en œuvre : Les capteurs indépendants posés sur toiture inclinée Les capteurs indépendants posés sur toiture terrasse Les capteurs incorporés en toiture inclinée Dans ce chapitre, différents exemples de mise en œuvre de supports de capteurs indépendants sont présentés. Dans le cas des capteurs incorporés ou même indépendants, l’installateurs doit systématiquement se reporter aux documents constructeurs et à l’avis technique du capteur.

107 6.1. INSTALLATION DES CAPTEURS
Exemple de mise en œuvre de supports de capteurs sur toiture tuiles : L’ensemble du support des capteurs peut être maintenu sur la toiture par quatre pieds en tube de 1 ” ou 1 ” 1/4. Ces 4 pieds sont alors fixés sur la charpente. Exemple d’une fixation sur le dessus d’une poutre : Poutre Plaque de fixation Pente de la toiture Vue en coupe Vue de face

108 6.1. INSTALLATION DES CAPTEURS
Exemple de mise en œuvre des supports de capteurs sur toiture tuiles : Exemple de fixation sur le côté d’une poutre : Vue en coupe Vue de face Plaque de fixation Poutre

109 6.1. INSTALLATION DES CAPTEURS
Exemple de mise en œuvre des supports de capteurs sur toiture tuiles : Cas particulier : dans le cas d’une couverture en tuiles canal de type « à la bergère » il y aura lieu de faire une chevêtre afin de laisser passer le tube et de répartir les efforts. Vue de dessus Planche pour chevêtre Chevrons Poutre Vue en coupe

110 6.1. INSTALLATION DES CAPTEURS
Exemple de mise en œuvre des supports de capteurs sur toiture tuiles : Pour assurer la pénétration des tubes au travers des tuiles, elles devront être découpées, comme indiqué sur la figure ci-dessous : Découpe d’une tuile Romane : Une fois les coupes des tuiles effectuées, il y aura lieu de réaliser l’étanchéité soit par collage à chaud de calendrite, soit par réalisation d’une bavette en plomb.

111 6.1. INSTALLATION DES CAPTEURS
Exemple de mise en œuvre des supports de capteurs sur toiture tuiles : Exemple de fixation en tête par plaques soudées sur pans coupés : Barre de liaison Les traverses support, sur lesquelles viennent se placer les capteurs, sont ensuite fixées sur les barres de liaison.

112 6.1. INSTALLATION DES CAPTEURS
Exemple de mise en œuvre des supports de capteurs sur toiture tuiles : Exemple de fixation en tête par brides : Bride Pied Barre de liaison Les traverses support, sur lesquelles viennent se placer les capteurs, sont ensuite fixées sur les barres de liaison.

113 6.1. INSTALLATION DES CAPTEURS
Exemple de mise en œuvre de capteurs sur toiture tôles ou ardoises : Le support Toiture Tôle/Ardoise est constitué de traverses support sur lesquelles viennent se placer les capteurs.

114 6.1. INSTALLATION DES CAPTEURS
Exemple de mise en œuvre de supports de capteurs sur toiture terrasse : Effectuer le tracé : Procéder au tracé d’implantation des capteurs et de leurs supports. Tracer l’alignement bas des capteurs orientés généralement vers le Sud, ou suivant l’orientation particulière décidée.

115 6.1. INSTALLATION DES CAPTEURS
Pénétration de toiture pour le passage des tuyaux du circuit primaire : La pénétration au travers des toitures en tuiles est facilitée en utilisant une tuile chatière ou une tuile à douille : Exemple : Tuile plate chatière Tuile à douille Des accessoires pour le passage des tuyaux au travers des ardoises, de tôle… existent également (Manchon en caoutchouc sécable vulcanisé par exemple). Une fois les tubes passés dans l’accessoire, l’étanchéité doit être réalisée avec une feuille de plomb ou de zinc. Au besoin, faire appel à un confrère couvreur. Doc. I.R.B.

116 6.2. PROTECTION CONTRE LE GEL
Comme pour tous les circuits de fluide en plein air, il faut prévoir une protection contre le gel, pour éviter de faire éclater le capteur et les conduites en hiver. Or, pour un capteur non sélectif, la sensibilité au gel est accrue par le rayonnement propre de sa surface absorbante ; il peut ainsi se produire à quelques degrés au-dessus de 0°C. La solution retenue généralement pour éviter le gel est de mettre de l’anti-gel dans le circuit. Il est important d’utiliser un antigel de qualité alimentaire (exemple : mélange à base de mono propylène glycol : MPG) destiné aux installations de chauffage (et non un antigel de voiture). L’antigel est généralement fourni par le fabricant de CESI. Dans tous les cas, le mélange eau-antigel doit être aussi homogène que possible, sinon l’antigel risquera de s’accumuler dans certains endroits : bien brasser l’eau et l’antigel avant de faire le plein. Il existe des CESI auto-vidangeables qui ne nécessitent pas l’utilisation d’antigel. Toutefois leur mise en œuvre nécessite le respect d ’un grand nombre de préconisations données par le fabricant.

117 6.3. CIRCUITS HYDRAULIQUES
Le circulateur permet la circulation du liquide caloporteur entre les capteurs et l’échangeur du ballon. Il est commandé par la régulation solaire. Le circulateur fait partie du kit fourni par le fabricant. Certains fabricants fournissent des circulateurs à puissance variable 3 positions avec un tableau de choix sur la position à adopter lors de la mise en route du CESI. Cette position est définie en fonction des longueurs aller retour de raccordement des capteurs au ballon, du diamètre du tube utilisé et de la surface de capteurs installés. Par prudence, pour éviter toute détérioration due à la chaleur, on placera le circulateur en amont des capteurs : l’eau y sera moins chaude. Eviter de disposer le circulateur au point bas de l’installation afin que les saletés s’y accumulant ne le détériorent pas.

118 La sonde chaude doit être impérativement dans le capteur
6.3. CIRCUITS HYDRAULIQUES La place des sondes : Sonde applique Contre un tuyau ou un absorbeur, il est recommandé, sauf indication du fournisseur, de recouvrir la sonde d’une pâte thermique, d'un isolant thermique et de la protéger des intempéries. Sonde à plongeur avec doigt de gant : - meilleure précision - vérifier le libre passage du fluide Doc. Constructeur La sonde chaude doit être impérativement dans le capteur Capteur solaire Sortie capteur

119 entre capteurs et ballon Pression circuit primaire
6.3. CIRCUITS HYDRAULIQUES Un vase d’expansion est obligatoire. Il doit permettre un maintien de la pression du circuit primaire quelle que soit la température de l’eau dans le circuit. Il est placé sur le retour du circuit primaire au capteur (circuit froid). Attention à la compatibilité entre la membrane et l’antigel (Cas des fortes concentrations). Une soupape de sécurité est obligatoire. Elle ne doit jamais pouvoir être isolée Des robinets de vidange pour les capteurs et pour le circuit doivent être installés aux points bas. EAU AZOTE Gonflage = 0,3 bar + H/10 Avec H = hauteur entre capteurs et ballon Pression circuit primaire = 0,6 bar + H/10

120 6.3. CIRCUITS HYDRAULIQUES
Dans le cas d ’un CESI à circulation forcée, le clapet anti retour est indispensable lorsque le ballon de stockage est disposé au même niveau ou en dessous des capteurs car bien que les tuyaux soient de petits diamètres, en l’absence d’un clapet anti-retour, un thermosiphon pourra se déclencher la nuit en sens inverse et provoquer un refroidissement intempestif du ballon de stockage. Il peut être à battant ou à ressort. Les clapets à ressort de bonne qualité sont en général plus fiables (les installer en position verticale de préférence). Clapet à ressort

121 aux préconisations du constructeur
6.3. CIRCUITS HYDRAULIQUES Choix du diamètre des tuyaux pour un CESI à circulation forcée : Nous retiendrons par exemple, pour des installations de CESI avec des longueurs de tuyauteries aller-retour jusqu’à 20m, les diamètres suivants : DN 14 tube cuivre si 2 m²   4 m² DN 16 tube cuivre si 4 m²   7 m² Ne pas utiliser à la fois dans un circuit du cuivre et de l’acier galvanisé : électrolyse et dégradation du circuit par corrosion assurées !!! Se reporter toutefois aux préconisations du constructeur

122 6.3. CIRCUITS HYDRAULIQUES
Les isolants : Dans tous les cas, canalisations apparentes, en goulottes ou enterrées dans des fourreaux, ces tuyaux seront obligatoirement isolés dans des manchons souples type « Armaflex » haute température épaisseur mini = 13 mm. Variante acceptée

123 6.3. CIRCUITS HYDRAULIQUES
Aux points hauts de l’installation, l’air risque de s’accumuler, gênant ainsi la circulation de l’eau. On voit dans la figure suivante que l’air fait coupure dans le circuit : Il faut prévoir une évacuation de l’air à chaque point haut. Si l’on utilise un purgeur automatique à la sortie des capteurs, alors il devra être de qualité tel qu’il supporte les hautes températures. Il peut être confectionné une bouteille de purge (Tuyau en cuivre diamètre 50 mm par exemple) au point haut de l’installation avec un report capillaire en cuivre diamètre 4 mm muni d’une vanne dans le local technique. Air Eau

124 6.3. CIRCUITS HYDRAULIQUES
Soupape/Mano : Elle est placée sur le circuit primaire (capteurs/échangeur ballon). La soupape est chargée d’évacuer d’éventuelles surpressions. Elle est tarée à 3 bars. Le manomètre : Il indique, en bars, la pression dans le circuit primaire, qui doit se situer, à froid, à 1 bar environ et jamais au-dessus de 2 bars. Il est normal de constater une élévation de pression lorsque le circuit primaire est chaud. Vanne de remplissage du mélange antigel et de vidange : Elle doit toujours se trouver en position fermée et ne doit être manœuvrée que par l’installateur. Elle se trouve au point le plus bas de l’installation. Bar

125 6.3. CIRCUITS HYDRAULIQUES
Mise à l’épreuve et remplissage du circuit primaire : Faire un essai d’étanchéité, à 1,5 fois la pression de service pendant 24 heures. Bien rincer l’installation et faire tourner la pompe afin d’entraîner les saletés vers le bas. Ensuite on peut remplir le circuit primaire avec le fluide caloporteur (Mono Propylène Glycol prêt à l ’emploi). Attention : S’il ne s ’agit pas de MPG prêt à l’emploi, le mélange eau-MPG doit être aussi homogène que possible, sinon l’antigel risquera de s’accumuler dans certains endroits : bien brasser l’eau et l’antigel MPG avant de faire le plein.

126 CAS PARTICULIER : le CESI autovidangeable
6.3. CIRCUITS HYDRAULIQUES CAS PARTICULIER : le CESI autovidangeable Bouteille de récupération : 3 conditions essentielles sont à remplir : - Elle doit se trouver OBLIGATOIREMENT dans une zone hors-gel du circuit. - Le point le plus haut de la bouteille doit se situer sous le point le plus bas des capteurs - Le point le plus bas de la bouteille doit se situer au-dessus de l'entrée de l'échangeur. Les liaisons hydrauliques entre le circulateur et l'entrée basse des capteurs ainsi que la sortie haute des capteurs et la bouteille de récupération doivent obligatoirement respecter une légère pente qui garantira la vidange totale des capteurs et des canalisations dès l'arrêt du circulateur. Aucun coude, cintrage, contre-pente ou accidents quelconques sur la tubulure ne devront contrarier ce libre écoulement. En conséquence, toutes les tubulures contenant de l’eau à l’arrêt ne doivent en aucun cas craindre un risque de gel.

127 CAS PARTICULIER : le CESI thermosiphon à éléments séparés
6.3. CIRCUITS HYDRAULIQUES CAS PARTICULIER : le CESI thermosiphon à éléments séparés Le point le plus haut des capteurs doit se situer sous le point le plus bas du ballon Les canalisations ballon/capteur doivent observer une pente minimum (généralement à partir de 5°), sans portion horizontale ou contre-pente, elles doivent être les plus directes possibles en évitant les coudes et les réductions La longueur de la canalisation entre le collecteur supérieur du capteur et l’entrée de l’échangeur du ballon de stockage doit respecter une longueur maximale admissible préconisée par le fabricant (exemple : 3 m maxi) Le diamètre intérieur de ces canalisations devra être supérieur ou égal à celui préconisé par le fabricant (exemple : 20 mm mini)

128 6.4. PARTIE ELECTRIQUE Raccordements des composants électriques à l’armoire électrique (régulation solaire, circulateur, éventuel appoint électrique, disjoncteur, terre…) : L’installateur devra se conformer à la norme C sur les règles des installations électriques à basse tension dans les bâtiments. Il s’agit d’une norme harmonisée, simplifiée, et surtout de sécurité. En général l’installateur souscrit une assurance qui le couvre en cas d’accidents relatifs aux raccordements électriques. Si l’installateur n’est pas compétent, il doit faire appel au service d’un électricien.

129 7. ASSISTER LE CLIENT DANS LA RECEPTION DE L’INSTALLATION
7ème point de la charte QUALISOL : « L’installateur règle et met en service l'installation, puis procède à la livraison des travaux en présence du client. Il lui remet notices et tous documents relatifs aux conditions de garantie et d'entretien/maintenance du CESI,… »

130 7. RECEPTION Le jour de la réception de l’installation, l’installateur devra assurer une visite complète de l’installation avec le client. Il procèdera à la livraison des travaux. Il remettra au client notices par (ex : tableau des vannes saisonnières à manœuvrer) et tous documents relatifs aux conditions de garantie et d'entretien/maintenance du CESI. La bonne information du client sur les règles de base de vérification de bon fonctionnement de son CESI doit permettre d’éviter des interventions de l’installateur parfois non justifiées. Important Ne pas oublier que, dans le cadre de la procédure pour l’attribution de la prime CESI ADEME, l’installateur doit signer le bon de réception de l’installation et son engagement sur l’apport de la garantie au client, au dos du formulaire de description du CESI (document présenté pages suivantes). Remplir la « fiche installation » de description du CESI et la renvoyer à la délégation régionale de l’ADEME

131 7. RECEPTION DESCRIPTION DU CESI

132 7. RECEPTION

133 7. RECEPTION

134 8. PREPARER LE SERVICE APRES-VENTE
7ème point de la charte QUALISOL : « L’installateur règle et met en service l'installation, puis procède à la réception des travaux en présence du client. Il lui remet notices et tous documents relatifs aux conditions de garantie et d'entretien/maintenance du CESI,… » 8.1. Garantie biennale et décennale Page 2 8.2. Maintenance courante Page 3 8

135 8.1. GARANTIE BIENNALE ET DECENNALE
EQUIPEMENTS ELEMENTS CONSTITUTIFS ou ASSIMILES L’installation intérieure capteurs indépendants partie intérieure des capteurs intégrés capteurs intégrés dans la toiture reprise d’étanchéité de tous supports ou passages tuyaux parties extérieures des capteurs intégrés Garantie de bon fonctionnement obligatoire (garantie biennale). Durée : 2 ans Garantie décennale obligatoire. Durée : 10 ans Assurance obligatoire du maître d’ouvrage, des installateurs. POINTS PARTICULIEREMENT IMPORTANTS : la solidité du bâtiment (terrasses...), l’étanchéité du bâtiment (au niveau des entrées des supports et des canalisations). Remarques : Tout constructeur d’un ouvrage est responsable de plein droit envers le maître ou l’acquéreur de l’ouvrage, des dommages qui compromettent la solidité de l’ouvrage ou qui, l’affectant dans l’un de ses éléments constitutifs ou l’un de ses éléments d’équipement, le rendent impropre à sa destination. Aux deux garanties cités ci-dessus viennent s’ajouter : la garantie de parfaitement achèvement d’une durée de 1 an pour la réparation des désordres signalés par le client, les garanties de chaque fabricant sur le matériel vendu (durée variable). Attention : Installer un capteur en toiture nécessite de souscrire à la garantie décennale portant sur les travaux de couverture. Un excellent chauffagiste qui n ’aurait que très peu (ou aucune) pratique en matière de couverture et étanchéité de bâtiment n’est pas assuré d’obtenir cette garantie. En effet , l’assureur est en droit de lui refuser la décennale sur la pose des capteurs (ou toutes autres interventions sur le clos et le couvert des bâtiments) s’il considère que ces interventions sortent du champ de ses compétences professionnelles. 8

136 8.2. MAINTENANCE COURANTE L’installateur
L’installateur assure la mise en marche. Ensuite, certains contrôles doivent être effectués, au moins une fois par an. L’usager peut effectuer ces contrôles suivant les indications d’un carnet de maintenance fourni par l’installateur. Les principales dispositions de maintenance sont les suivantes : Capteurs solaires : contrôle des raccords hydrauliques : une fois par an et remplacement immédiat des joints fuyards resserrage de la boulonnerie des supports remise en peinture antirouille : tous les 3 ans Remplacer le mélange antigel selon la périodicité indiqué par son fabricant Notes personnelles : 8

137 8.2. MAINTENANCE COURANTE L’installateur
Circuit hydraulique primaire : Organes de sécurité : purgeurs d’air : à manœuvrer vase d’expansion : vérifier la pression de gonflage soupape de sécurité Fixation et état du calorifuge et de sa protection Doigts de gants (thermomètres, sondes): compléter graisses et huiles thermiques. Notes personnelles : 8

138 8.2. MAINTENANCE COURANTE L’installateur Régulation-électricité :
alimentation et voyants lumineux des armoires électriques fonctionnement du circulateur par mise en marche forcée caractéristiques des sondes, déclenchement forcé de la régulation (sonde trempée dans un verre d’eau chaude ou froide). Tenue du cahier de maintenance : Utile même sur une installation individuelle. Notes personnelles : 8

139 8.2. MAINTENANCE COURANTE L’usager
Vérifier régulièrement le bon fonctionnement du CESI : La pression du fluide des capteurs doit être d’environ 0,6 bar + H/10 (avec H hauteur entre capteur et ballon). Par temps ensoleillé, vérifier que le régulateur fonctionne et que le circulateur tourne. Il est utile de prévoir sur l’installation un thermomètre à l’entrée et un autre à la sortie de l’échangeur solaire du ballon. En fonctionnement et par temps ensoleillé, l’écart entrée - sortie dépasse rarement 10°C. Si cet écart est supérieur à 15°C, c’est probablement le signe d’une mauvaise circulation de fluide. Enfin le vitrage du capteur doit être nettoyé s’il est empoussiéré (jet à haute pression exclu). Il est possible à l’installateur de proposer un service annuel d’entretien L’usager Notes personnelles : 8

140 9. DIAGNOSTIC DE PANNES OU D’INCIDENTS
9ème point de la charte QUALISOL : « En cas d'anomalie ou d'incident de fonctionnement de l'installation signalé par le client, il s'engage à intervenir sur le site dans des délais rapides, et procède aux vérifications et remise en état nécessaires, dans le cadre de la garantie biennale,… »

141 9. DIAGNOSTIC DE PANNES Pression en baisse : fuite du circuit primaire
Vérifier l’étanchéité de tous les raccordements. Vérifier l’étanchéité des capteurs. Vérifier si le vase d’expansion n’est pas défectueux (membrane percée). Vidanger le primaire. Réparer le(s) fuite(s) (Joints défectueux : filasse + Gébatout et pour les joints plats : nitrile, téflon ou graphite résistants à 200°), La réparation effectuée, compléter avec de l’antigel MPG prêt à l’emploi. ?

142 9. DIAGNOSTIC DE PANNES Pression en hausse :
Risque de fuite du circuit sanitaire dans le circuit primaire au travers de l’échangeur du ballon Pendant les périodes de non utilisation de l’installation, vacances par exemple, couper l’alimentation électrique de l’appoint et laisser la régulation différentielle sous tension, ceci pour éviter des phénomènes de stagnation dans le circuit primaire.

143 9. DIAGNOSTIC DE PANNES Le circulateur ne tourne jamais :
Problème de “ gommage ” : dégommer le circulateur Problème lié à la régulation différentielle : vérifier les connections électriques et l’état des sondes, vérifier l’alimentation électrique du régulateur et qu’aucun voyant “ défaut ” ne soit éclairé. Se reporter à la notice fournie avec le régulateur. Le circulateur tourne sans arrêt : Problème de sondes : vérifier l’état des sondes et leurs connexions. Se reporter à la notice fournie avec le régulateur.

144 9. DIAGNOSTIC DE PANNES Tableau de dépannage : LOCALISATION DU DEFAUT
CIRCUIT PRIMAIRE NATURE DU DEFAUT DETECTE Pression en baisse Pression en hausse CAUSE(S) DU 2. Fuites du circuit primaire. Fuite du circuit sanitaire dans le circuit primaire. SOLUTIONS Ø Vérifier l’étanchéité de tous les raccordements. Vérifier l’étanchéité des capteurs. La remise à niveau du circuit primaire ne constitue qu’une solution de dépannage avant la recherche des fuites. Ne pas procéder à des remises à niveau systématiques du circuit sans réparation, sous peine d’entartrage rapide du circuit et des capteurs. La réparation effectuée, tester la qualité de l’antigel en réalisant un essai sur un prélèvement. 1. Remplacer le vase d'expansion. Changer l'échangeur si possible, sinon le ballon. 1. Vase d’expansion défectueux. 2.

145 9. DIAGNOSTIC DE PANNES Tableau de dépannage :

146 9. DIAGNOSTIC DE PANNES Tableau de dépannage :

147 10. SUIVI ET CONTROLE 10

148 10. SUIVI ET CONTROLE Objectif
Dans le cadre du programme HELIOS 2006, l’Ademe attribue des aides financières aux acquéreurs de chauffe-eau solaires qui présentent des caractéristiques suffisantes de qualité - qualité du matériel, qualité de la mise en œuvre. Pour vérifier la qualité de la mise en œuvre, des visites de contrôle ou audits qualité de certaines installations sont prévus. Ces visites consistent à inspecter les installations pour vérifier qu'elles ont été réalisées conformément à la charte Qualisol en dix points, signée par l'installateur. L'audit se compose de trois phases, une phase de préparation, une visite sur place et une phase de synthèse avec la rédaction d'un rapport. Notes personnelles : 10

149 10. SUIVI ET CONTROLE Exemple de grille de visite 10

150 10. SUIVI ET CONTROLE Exemple de grille de visite 10

151 11. GESTION ENVIRONNEMENTALE DES CHANTIERS

152 11.1. LE CHANTIER PROPRE Information des riverains
Réduction des nuisances visuelles (aspects visuel du chantier et de ses conséquences) Réduction des nuisances sonores (engins insonorisés, horaires de travail décalés,…) Réduction de la pollution du sol, de l’eau, de l’air (limitation des envols de poussières, d’écoulements accidentels d’eau polluée ou non,…) Maîtrise de la consommation d’eau et d’énergie (emploi d’appareils ou dispositifs économes) Gestion des déchets de chantier (déconstruction sélective, tri des déchets,…)

153 11.2. DECRET DU 13 JUILLET 1994 Il concerne les déchets d’emballage dont les détenteurs ne sont pas les ménages : ce sont : les housses plastiques, les cartons, les plastiques, le bois, les fûts, les palettes servant au transport et au conditionnement des produits ; ils ne concernent pas les déchets de fabrication produits par l’activité industrielle ; ils ne concernent pas les détenteurs dont la production hebdomadaire est inférieure à 1100 litres et qui les remettent au service de la collecte des communes.

154 11.2. DECRET DU 13 JUILLET 1994 Dispositions à prendre pour les détenteurs pour assurer ou faire assurer l’élimination de leurs déchets d’emballage : obligation de faire valoriser les déchets d’emballage par réemploi, recyclage ou toute autre action visant à obtenir des matériaux réutilisables ou de l’énergie ; obligation de tri à la source ( non mélange ) ; signature d’un contrat entre le détenteur et le tiers habilité à qui le détenteur remet ses déchets ; mise à disposition des agents de l’état des informations relatives aux conditions d’élimination. Pour tout renseignement s’adresser auprès des délégations régionales ADEME, Préfectures...

155 Signalétique des déchets de chantier
11.3. LOI DU 13 JUILLET 1992 Elle fixe qu’à partir du 1er Juillet 2002, seuls les déchets ultimes, c’est à dire les déchets ne pouvant pas être valorisés dans les conditions techniques et économiques du moment, seront admis en centres de stockage. Tous les autres déchets seront recyclés, incinérés, ou traités. Doc. F.F.B Signalétique des déchets de chantier

156 11.3. LOI DU 13 JUILLET 1992

157 11.4. LA FILIERE D’ELIMINATION
ORGANISER REGROUPER TRAITER CHANTIERS DECHETTERIE SITES de STOCKAGE ou de VALORISATION

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