ECS SOLAIRE THERMIQUE

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Principe Schéma de principe d’une installation eau chaude solaire thermique 3

Les points sensibles x Point sensible Mauvaise pratique Bonne pratique

Risques liés au solaire thermique Une installation solaire thermique peut générer deux types de désordres : x Un désordre fonctionnel : - Mauvaise orientation et implantation des capteurs - Surface de captation surdimensionnée et volume de stockage insuffisant x Un désordre performanciel : - Défaut de conception entraînant une surconsommation. 5

Orientation et masques Conception Orientation et masques Caractérisation du point sensible : Les panneaux sont ombragés tout ou partie de la journée et/ou mal positionnés sur le bâtiment. Origine / Impact : Défaut de conception (les masques solaires n’ont pas été pris en compte lors de l’étude) : la quantité d’énergie produite est inférieure à celle estimée lors de l’étude. Solution et préconisation : Prendre en compte les caractéristiques de l’environnement avant d’installer des équipements de ce type en réalisant un relevé in-situ des masques solaires. 6

Orientation et masques Conception Orientation et masques x Exemple : Mauvaise implantation des panneaux solaires thermique. Les effets de masque ont été négligés en phase conception. Sur cette photographie, la végétation vient ombrager le panneau solaire. Diminution de la production estimée. 7

Orientation et masques Conception Orientation et masques Illustration : Orientation : Elle est optimale au sud avec une plage de plus ou moins 45°. Inclinaison : Elle peut varier entre 20 et 60° (optimum entre 30° et 45°), suivant la latitude. Masques : - Eviter les masques et évaluer leurs impacts sur le rendement. - Anticiper la croissance des arbres et/ou l’évolution de l’urbanisme 8

Orientation et masques Conception Orientation et masques Exemple de bonne pratique : réalisation d’un relevé de masque in-situ Source : INES 9

Dimensionnement de l’installation Conception Dimensionnement de l’installation Caractérisation du point sensible : Mauvais dimensionnement de l’installation : inadéquation entre la surface de capteur et le volume de stockage installé Origine / Impact : Défaut de conception : risque de surchauffes estivales pouvant entraîner une usure prématurée de l’installation dans le cas d’un surdimensionnement de la surface de captation et surconsommations supplémentaires par l’appoint dans le cas d’un surdimensionnement du ballon de stockage . Solution et préconisation : Pour le dimensionnement des installations solaires thermiques, se référer à la norme NF – DTU 64-12 et NF P 50-601 ainsi qu’aux cahiers du CSTB n°1612 et n°1827 apportant des recommandations sur leur mise en œuvre. 10

Dimensionnement de l’installation Conception Dimensionnement de l’installation Exemple : Le surdimensionnement des surfaces de panneaux solaires thermiques est fréquent dans les projets de logements collectifs. A contrario. Il en résulte une dégradation rapide des installations. En effet, pendant l’été, période à laquelle beaucoup d’eau chaude est produite et peu d’eau chaude est utilisée (peu de besoins, départ en vacances…), les panneaux solaires se retrouvent en stagnation. Les très fortes températures entraînent une dégradation du liquide caloporteur et par voie de conséquence des joints et de l’installation. 11

Dimensionnement de l’installation Conception Dimensionnement de l’installation Illustration : Prévoir entre 45 et 110 litres par m² de capteur plan suivant la zone climatique. Surdimensionnement des capteurs : risque de surchauffes estivales. Surdimensionnement du ballon : consommations supplémentaires de l’appoint. 12

Isolation du volume de stockage Conception Isolation du volume de stockage Caractérisation du point sensible : Défaut d’isolation du volume de stockage : d’importantes déperditions ont pu être constatées au niveau du ballon de stockage qui peut atteindre des température importante (> 60°C). Origine /Impact : Défaut de conception : perte de performance de l’installation. Solution et préconisation : Se référer à la norme NF – DTU 64-12 et NF P 50-601 ainsi qu’aux cahiers du CSTB n°1612 et n°1827 apportant des recommandations sur leur mise en œuvre. 13

Isolation du volume de stockage Conception Isolation du volume de stockage Exemple : 1 : Le ballon solaire est isolé par 5 cm de laine de verre qui correspond à un coefficient K de 0,76 W/m².°C. Cette épaisseur d’isolation est insuffisante et les pertes thermiques sont importantes. Il faut prévoir une épaisseur d’au moins 10 cm ( K = 0,42 W/m².°C). 2 : Le fond du ballon n’est pas isolé. Il induit également des déperditions même si moins importantes par effet de stratification. 1 2 14

Accessibilité aux équipements Conception Accessibilité aux équipements Caractérisation du point sensible : L’accessibilité aux équipements est difficile voire dangereuse pour le personnel de maintenance. Origine / Impact : Défaut de conception ( le travail de la phase exploitation n’est pas anticipé) : risques pour la qualité d’entretien et de maintenance. Solution et préconisation : Prévoir des modes d’accès fixes afin de garantir la sécurité des intervenants et la qualité de leur travail. 15

Accessibilité aux équipements Conception Accessibilité aux équipements Exemple : Aucun accès à la toiture terrasse, où sont installés les panneaux solaires, n’a été prévu en conception. Il y’a un réel risque pour la qualité d’entretien et de maintenance de ces équipements. 16

Evaluation des consommations d’ECS Conception Evaluation des consommations d’ECS Caractérisation du point sensible : Surévaluation des consommations d’ECS entraînant un surdimensionnement des installations solaires. Origine / Impact : Défaut de conception : risque de surchauffe avec dégradation du matériel et surcoût lié à l’investissement initial. Solution et préconisation : Lors de la conception prendre en compte l’usage du bâtiment ainsi que le type d’utilisateur. Par exemple consommation d’eau moins importante pour un public âgé. 17

Evaluation des consommations d’ECS Conception Evaluation des consommations d’ECS Exemple : 1 : Dans cette crèche, la surface de captation a été dimensionnée pour des besoins en ECS de 1 500 L/jour alors que la consommation réelle est de 300 L/jour. 2 : Sur cette même installation, trois ballon solaires ont été installés. Finalement, un seul ballon sur les trois est utilisé. Le retour sur investissement est donc beaucoup moins bon que celui estimé. 1 2 18

Conception Position du ballon Caractérisation du point sensible : Mauvais positionnement du ballon de stockage de l’ECS Solaire. Origine / Impact : Défaut de conception : inconfort thermique lié à des déperditions importante dans le local et inconfort acoustique lié au bruit de la résistance électrique. Solution et préconisation : Installer le ballon hors de la zone chauffé ou mettre en place des systèmes auto-vidangeables. 19

Conception Position du ballon Exemple : Dans cette habitation le ballon solaire est situé sous l’escalier. Les usagers se plaignent de la chaleur dégagée par celui-ci en été, mais également de la nuisance sonore liée au déclanchement de la résistance électrique servant d’appoint. 20

Exploitation / Maintenance Réglage des installations triple énergie Caractérisation du point sensible : Difficulté de programmation et de réglage des différentes sources d’énergie pour réaliser l’ECS en complément du solaire thermique. Origine / Impact : Conception et/ou complexité des installation : allongement du délai de réglage. Solution et préconisation : Faire régler les installations par des entreprises compétentes. 21

Exploitation / Maintenance Réglage des installations triple énergie Exemple : 1 : Sur un bâtiment tertiaire, un chauffe eau solaire triple énergie (échangeur sur réseau de chaleur, solaire, appoint électrique) à été installé. Il a fallu deux année pour optimiser son fonctionnement. 2 : La programmation du programmateur a été particulièrement compliquée. 1 2 22

Exploitation Appoint Caractérisation du point sensible : Consommation excessive de l’appoint entraînant des surconsommations importantes. Sans systèmes d’alarme en cas de panne du système solaire, les appoints prennent le relais. Aucune gêne n’est ressentie par les occupants et le problème peut être difficile à repérer. Origine / Impact : Défaut de conception : surconsommation. Solution et préconisation : Mettre en place un suivi régulier des installations (téléalarmes, voyant, suivi à distance). La simple surveillance des niveaux de température de la boucle du capteur solaire ou du ballon solaire permet de vérifier le bon fonctionnement de l’installation. 23