Chauffage solaire à caloduc

Chauffage solaire à tubes sous vide

Le chauffage solaire à caloduc est une technologie simple, fiable et efficace. C’est donc trois excellentes raisons de s’intéresser de très près à cette alternative. Dans cette fiche technique, vous pourrez trouver des conseils de montage avec des schémas et les meilleurs plans pour s’équiper. Après avoir lu cette contribution, vous serez incollable sur les tubes sous vide à caloduc.

Les tubes sous vide, comment ça marche ?

Le principe de fonctionnement d’un tube sous vide à caloduc repose en grande partie sur l’effet de serre. En premier lieu, nous avons un tube qui intègre un vide d’air total tout autour de sa paroi. Ce qui nous donne un thermos très efficace pour piéger la chaleur provoquée par le rayonnement solaire. C’est cette montée en température qui permet au caloduc de se comporter comme une sorte de petite pompe à chaleur qui n’a pas besoin d’autre énergie que celle du soleil pour se mettre en action. Pour que ce procédé soit efficace, il suffit de monter les tubes en série sur un collecteur et d’ajouter un châssis pour obtenir un panneau solaire thermique. Ensuite, c’est un peu comme avec le photovoltaïque, on branche les panneaux en série et/ou en parallèle jusqu’à obtenir le pouvoir calorifique désiré.

Raccordement panneau solaire thermique série parallèle

Les avantages du solaire à caloduc

Le premier avantage de ces panneaux solaires c’est que l’eau du circuit de chauffage ne circule pas à l’intérieur des tubes. De ce fait, ils ne craignent pas le gel. Ils fonctionnent sans problème jusqu’à moins 40 degrés. Et bien sûr, si jamais l’un des tubes venait à se casser il n’y aurait aucune perte de liquide sur le circuit. Mais le plus intéressant reste à venir. Avec cette technologie on peut produire du chaud toute l’année. Même avec des températures négatives, et même par temps couvert à l’aide du rayonnement qui traverse les nuages. Par rapport à des capteurs plats, un capteur tubulaire permet de beaucoup mieux capter l’énergie solaire tout au long de la journée. Cette forme autorise également une très grande résistance aux chocs. Et pour finir, le prix reste très abordable si vous réalisez l’installation vous-même.

Orientation des panneaux solaires à tube sous vide

Les performances des panneaux solaires à caloduc

Le rendement parle de lui-même. En fonction de la qualité de fabrication on peut atteindre jusqu’à 80% de captation de l’énergie solaire ! Sur certains modèles, la température peut monter jusqu’à 200 degrés au niveau de la tête chauffante du tube. Selon des mesures indépendantes, la production calorifique quotidienne moyenne est de 2,5 à 3,5 kWh par mètre carré dans le nord de la France et de 3,5 à 4,5 kWh par mètre carré dans le sud du pays. Il faut compter approximativement 1 mètre carré de panneau par tranche de 10 mètres carrés à chauffer.

Chauffage solaire

La durée de vie de ces modules dépend en majeure partie de leur qualité de fabrication. En théorie, avec une bonne liaison verre/métal on doit facilement atteindre les 30 années d’utilisation. Un tube ne fonctionne plus s’il perd son vide d’air. Pour se repérer facilement, au fond de chaque tube il y a une fine couche de baryum qui change de couleur si elle entre en contact avec l’air. Si cela se produit, il suffit de remplacer le tube. Cette opération est aussi simple que de changer une ampoule électrique. On déclipse l’ancien tube et on reclipse le nouveau. Pas besoin d’être bricoleur.

Tube solaire sou vide témin de vide d'air

Malgré ces excellentes caractéristiques, il n’est malheureusement pas possible de couvrir l’intégralité de tous ses besoins en chauffage avec cette technologie. Suivant les cas, on peut arriver à couvrir entre 40 et 90%. Cela dépend du niveau d’ensoleillement de votre région, de la qualité des panneaux et évidemment du niveau d’isolation de votre maison. Sur ce dernier point, voici une précision utile : Si votre habitation est une passoire énergétique, vous devriez d’abord songer en priorité à vous occuper de ce problème. Et ensuite, vous pourrez vous installer un chauffage écologique à moindre coût. C’est tout de suite mieux quand on fait les choses dans l’ordre.

Avec ce procédé, on obtient de meilleurs résultats avec un chauffage basse température. Si vous votre maison est équipée de transmetteurs à haute température, il est préférable de les remplacer par un système moins gourmand. Par exemple par des plinthes chauffantes hydrauliques.

Pourquoi on n’en voit pas partout ?

Je sens que je vais encore me faire des amis en répondant à cette question 😀 Il y a quelques années, j’étais parti en vadrouille du coté de la Suisse et de l’Allemagne. A l’occasion de ce déplacement, j’ai eu l’agréable surprise de constater que de nombreuses habitations était équipées d’un chauffage solaire à tubes sous vide. De retour en France, je me suis dit qu’il fallait absolument faire connaitre cette alternative en faisant évoluer la mentalité des installateurs. J’ai donc initié une campagne d’information et de formation à leur destination. Mais c’était sans compter sur le pouvoir de nuisance des lobbies et la paresse intellectuelle d’une bonne partie des artisans. Sous l’influence des fabricants d’équipement et des vendeurs d’énergie tels que EDF, nos braves installateurs préfèrent de loin poser des maudites pompes à chaleur et des radiateurs électriques au kilomètre plutôt que de s’intéresser à des alternatives bien plus bénéfiques pour leurs clients. Pire encore, pour essayer de couvrir leur incompétence, certains chauffagistes n’hésitent pas à inventer de faux arguments pour dissuader leurs prospects de passer au solaire. Voilà le fond du problème. Il ne faut pas chercher plus loin. Ceci dit, il existe des exceptions. Dans chaque région, en cherchant bien, vous pouvez des artisans compétents pour le dimensionnement et l’installation d’un chauffage solaire thermique. Si vous en connaissez, on sera ravi de leur donner de la visibilité.

Solaire thermique à tubes sur toiture maison

Le caloduc pour les nuls

Après ces premières explications, on va pouvoir entrer en douceur dans la technique. Je vais vous expliquer le plus simplement du monde comment fonctionne un caloduc. Tout d’abord, il faut comprendre que le rôle d’un caloduc est de transporter la chaleur. Dans le cas qui nous intéresse, le but est de capter un maximum de chaleur issue du rayonnement solaire pour la transmettre ensuite au circuit de chauffage.

Concrètement, voilà ce que ça donne : Le caloduc est une sorte de tube en métal qui contient un peu d’eau glycolée. Le rôle du glycol est simplement d’éviter que l’eau puisse geler lorsque le soleil est absent. Quand la température grimpe à l’intérieur du caloduc le liquide s’évapore et monte en pression au sommet sous forme de gaz. Il transfère ainsi ses calories à l’échangeur. Ce qui lui permet de se condenser et de retomber dans le fond du caloduc à l’état liquide. Et ainsi de suite… On est donc dans une sorte de cycle perpétuel tant que l’étanchéité du tube le permet.

Schéma de fonctionnement d'un caloduc

Ce qu’il faut retenir en 4 phases :

  • 1) Le liquide se transforme en gaz sous l’effet de la chaleur.
  • 2) le gaz monte en pression et transmet sa chaleur au collecteur.
  • 3) En transmettant sa chaleur le gaz se condense.
  • 4) En se condensant, il retombe au fond du tube à l’état liquide.

Au final, on peut donc dire que la chaleur est collectée pour être ensuite concentrée sur son point de transmission. A savoir que le caloduc n’est pas réservé au solaire. C’est une technique très connue des bidouilleurs de l’informatique qui overclockent la puissance de leur processeur. Dans ce cas précis, le rôle du caloduc est d’extraire un maximum de chaleur du processeur pour lui éviter de griller lamentablement. Cette chaleur ainsi collectée est ensuite dissipée hors du boitier de l’ordinateur. On peut donc aussi utiliser le caloduc pour des applications de refroidissement, on aura l’occasion de revenir sur ce sujet dans une autre fiche.

Fonctionnement détaillé des panneaux à caloduc

Maintenant que vous avez compris le fonctionnement d’un caloduc, on va pouvoir passer au fonctionnement du système dans sa globalité. Première étape, notre caloduc est équipé d’un absorbeur de rayonnement solaire. Ce rayonnement provoque un dégagement de chaleur qui est pris au piège dans le tube sous vide, ce qui fait rapidement grimper la température à l’intérieur du caloduc. Le liquide s’évapore et vient transmettre ses calories à une sorte de tétine en cuivre située au sommet du tube. Chaque tube sous vide est relié à un collecteur de chaleur par l’intermédiaire d’un trou borgne. Cela permet de chauffer en série le liquide caloporteur du circuit de chauffage qui circule à travers le collecteur. Le liquide réchauffé circule ensuite dans un échangeur placé dans un ballon de stockage qui permet de conserver longtemps la chaleur. On peut dire qu’il a un rôle similaire à celui d’une batterie dans le domaine électrique. Et puisqu’il n’est pas possible de couvrir l’intégralité des besoins en chauffage avec le solaire, dans la logique le ballon est équipé d’un autre échangeur qui fonctionne à l’énergie de votre choix. Avec un bon schéma, vous allez tout de suite y voir plus clair :

Schéma d'installation d'un chauffage solaire

Réaliser une belle installation

Certains installateurs de chauffage ne recommandent pas le chauffage solaire car il génère trop de puissance à vide en été. Dans les faits, ils n’ont pas tout à fait tort. Sauf que ce problème est très facile à contourner. Si vous avez une piscine, quand vous n’avez plus besoin de chauffer votre maison il suffit de décharger la chaleur produite par les panneaux pour chauffer votre bassin de baignade. C’est un montage enfantin à réaliser pour n’importe quel plombier amateur. Avec cette méthode, pour sensiblement le même tarif vous faites coup double : une bonne partie du chauffage maison + chauffage piscine dans son intégralité. Maintenant, je comprends bien que tout le monde ne possède pas une piscine. A ce moment là, il suffit de mettre les panneaux hors service durant l’été en les couvrant avec une house ou bien avec un volet électrique s’ils sont difficiles d’accès. Dans cette configuration il est plus qu’intéressant de conserver un ou deux panneaux en activité pour produire de l’eau chaude sanitaire. Là encore, ce n’est pas une opération complexe.

Suivant la hauteur des panneaux par rapport au ballon, vous aurez surement besoin d’un circulateur relié à des capteurs de température. La consommation de ce dispositif électrique est infime. Dans l’absolu, il est clair qu’il est préférable de travailler en thermosiphon. Mais ce n’est pas toujours possible.

Au niveau du placement des panneaux, vous avez l’embarras du choix : Sur le toit, sur une toiture terrasse, sur le mur, au sol, en pergola… Bien évidemment, on oriente les panneaux au sud de façon à ce qu’ils puissent produire de la chaleur toute la journée.
Schéma chauffage solaire simple

La bonne astuce

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Conseils d’achat pour les panneaux

Il faut rendre à César ce qui est à César. Les panneaux solaires à tubes sous vide ont été inventés par des chinois dans les années 80. Depuis ce temps, les brevets sont tombés dans le domaine public. C’est ce qui explique sans doute que la plupart des fabricants soient basés en Chine. Malgré cela, je ne conseille absolument pas d’acheter des modèles de confection asiatique car la qualité de fabrication laisse franchement à désirer. On est quand même sur un achat important qui doit rester fonctionnel un maximum d’années. Fort de ce constat, mieux vaut débourser 10 ou 20 pourcents de plus à l’achat pour être tranquille sur le très long terme. A titre personnel, j’ai l’habitude de travailler avec les excellents panneaux de chez Kingspan qui est un fabriquant irlandais de grande qualité. Cela fait très longtemps qu’ils produisent des panneaux à tubes sous vide. Le matériel est vraiment au top. Sinon vous pouvez regarder aussi du coté des fabricants allemands tels que Viessmann ou autre. Pour les autres composants c’est la même chose, choisissez en priorité des fabricants européens pour avoir de la qualité. Sinon, c’est un peu à vos risques et périls.

Vue en coupe d'un panneau solaire à tubres sous vide

En conclusion

Les panneaux solaires à caloduc représentent une belle alternative écologique qui permet de participer activement à la diminution des rejets de CO2 et autres gaz nocifs pour l’écosystème de notre planète. De plus, les matériaux qui entrent dans leur composition sont très facilement recyclables. Et pour mémoire, il s’agit d’un très bon investissement durable. Sur ce rappel, cette contribution se termine. Mais on n’a pas fini de s’intéresser aux tubes sous vide à caloduc sur Solutions Alternatives. Tout simplement parce que cette technologie nous offre encore d’autres possibilités assez impressionnantes que vous pourrez découvrir dans d’autres fiches techniques. Si vous avez des questions ou une expérience personnelle à partager, merci d’utiliser le forum dédié ou bien l’espace commentaire situé en bas de cette page.
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