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15/10/2013
1Objectif 2050 asbl
O2050
Le chauffe eau solaire
Cycle d’information
« Nouvelles techniques de chauffage »
Le 24 octobre 2013
Joseph Dejonghe, asbl Objectif 2050
O2050
15/10/2013
3Objectif 2050 asbl
Le plan SOLTHERM• 1999 découverte en RW des énergies renouvelables et du CES , le chauffe eau solaire
• Si le solaire fonctionne dans les pays voisins avec le même climat, est ce que cela ne pourrait pas fonctionner chez nous?
• -La Région wallonne a donc décidé de donner une impulsion déterminante au marché des chauffe-eau solaires (CES) par la mise en place du Plan d'Action SOLTHERM. Ce Plan veille à promouvoir le chauffe-eau solaire (primes, sensibilisation, information) et à assurer la qualité des équipements et de leur installation.
• Soltherm c'est de l’information et de la sensibilisation, une prime, des installateurs qualifiés et agrées et un contrôle de qualité !
• Les priorités sont:
• Formation des installateurs et agréation après 56 heures de cours et un examen de haut niveau
• Sensibilisation et promotion: exemple l’Héliomobile
• information: le réseau des Guichet de l’Energie joue le rôle de « facilitateur » pour le particulier
• Facilitateur pour les grands systèmes solaires thermiques
• -Tous les documents SOLTHERM mentionnés peuvent être obtenus
• sur le site http://energie.wallonie.be -> Soltherm
• -détail des primes (avant PEB et après PEB)
• -annuaire des installateurs agrées
• -document technique Soltherm
• -formulaire de demande de prime et son annexe technique
Programme de la présentation
1. Les préalables au solaire thermique
2. La ressource
3. Les différents types de capteurs
4. Description du système
5. Les principaux composants
6. Implantation et installation des capteurs
7. Fonctionnement des capteurs : rendements et limites
8. Dimensionnement du système
9. Soutien au chauffage par capteurs solaires
10. Aspects économiques et financiers
15/10/2013
4Objectif 2050 asbl
1-Les préalables au solaire
thermique
Facture énergétique des ménages
wallons
Transport
25%
Chauffage
57%
Eclairage
1%
Electro-ménager
6%
Cuisson
2%
Eau chaude
sanitaire
9%
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5Objectif 2050 asbl
2. La ressource
www.grach.be
L’énergie solaire: est-ce réaliste?
• Réserve mondiale d'énergie primaire
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6Objectif 2050 asbl
Irradiance maximale = Puissanceen Watts/m2
CONSTANTE
SOLAIRE
1.354 W/m²
Atmosphère
terrestre
TERRE
Puissance
maximale
1000 W/m²
Localement = Puissance variablemême sans voir le soleil nous recevons sa lumière!
Mesurée en Watts/m2
15/10/2013
7Objectif 2050 asbl
Bilan annuel belge (IRM)ENERGIE solaire en kWh
L’énergie c’est la puissance multipliée par le temps
• Le bilan solaire global moyen annuel est une
donnée très importante
• Il est l’image de ce qui tombe du ciel en terme
d’énergie sur un sol donné durant une année
• Pour la Belgique, nous pouvons arrondir cette
donnée à :
1000 kWh par m² et par an
1 m² 100 litres de mazout
100 m³ de gaz naturel
1litre de mazout ou 1 m3 de gaz contiennent
10 kWh d’énergie
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9Objectif 2050 asbl
Seuil d’énergie
nécessaire à la
chauffe de l’eau
chaude sanitaire
Appoint
nécessaire
Arrêt de l’appoint
La couverture solaire estivaleet la FRACTION SOLAIRE (FS)
ou taux de couverture solaire
3. Le capteur plan
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12Objectif 2050 asbl
Description du système
!Un CES se greffe toujours sur n’importe quelle
installation existante!
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13Objectif 2050 asbl
CapteursAbsorbeur sélectif
Circuit primaireEau + Glycol
Vidange
Boiler solaireBi ou tri énergie
Stratification
Régulation2 Sondes
Système d’appointElectrique-Chaudière-
Externe
Autres :
-Circulateur
-vase d’expansion
-soupape de sécurité
-compteur d’énergie
-thermomètres
-débitmètres
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17Objectif 2050 asbl
• Capteurs– Absorbeur sélectif
• Circuit primaire– Eau + Glycol
– A vidange
• Boiler solaire– Bi ou tri énergie
– Stratification
– Bouchon pour placement d’un résistance électrique
– Ouverture pour l’entretien
• Boiler solaire– Protection anticorrosion
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18Objectif 2050 asbl
• L’appoint en cas d’insuffisance solaire:
-soit dans le boiler solaire
-via une résistance électrique
-via le serpentin d’échange supérieur et une chaudière
-soit en série à l’extérieur au moment du puisage
ATTENTION: il faut programmer l’enclenchement de l’appoint
en fin de journée!
• Capteurs– Absorbeur sélectif
• Circuit primaire– Eau + Glycol
– A vidange
• Boiler solaire– Bi ou tri énergie
– Stratification
• Régulation– Sonde
• Système d’appoint– Résistance électrique
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19Objectif 2050 asbl
• Capteurs– Absorbeur sélectif
• Circuit primaire– Eau + Glycol
– A vidange
• Boiler solaire– Bi ou tri énergie
– Stratification
• Régulation– Sonde
• Système d’appointChaudière-Externe
Mazout ou gaz
• Capteurs– Absorbeur sélectif
• Circuit primaire– Eau + Glycol
– A vidange
• Boiler solaire– Bi ou tri énergie
– Stratification
• Régulation– Sonde
• Système d’appoint– Chaudière-Externe
Par exemple chauffe bain mural au gaz
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21Objectif 2050 asbl
Mise en place
• Toiture inclinée
A) Non Intégré
B) Intégré
• Toiture plate
• Autres
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25Objectif 2050 asbl
7. Fonctionnement des
capteurs : rendements et limites
Le rendement maximum d’un capteur est de 80 %!
C’est le RENDEMENT OPTIQUE
Réflexion du
vitrage 8%
1% absorption du vitrage
Réflexion de l`absorbeur 5%
3-5% émission d‘infra rouge
80%
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26Objectif 2050 asbl
Limite des capteurs plansLa courbe de rendement d’un capteur plan
Capteurs tubulaires sous vide
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27Objectif 2050 asbl
Solution 1 = Tube sous vide à circulation directe
Solution 2 = Tube sous vide à caloduc
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28Objectif 2050 asbl
Capteurs sous vide type HEAT-PIPE
avec une seule paroi en verre
AVANTAGES
- Rendement plus élevé(comparaison faite des capteursplan)
- Moins de surface installée - Capteur orientable
INCONVENIENTS
- Plus complexe au montage (fragilité)- Non intégrable en toiture- Investissement plus important
Capteurs sous vide type HEAT-PIPE
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29Objectif 2050 asbl
Solution 3 = Tube de Sidney ou CPC
CPC ou bouteille thermoà double paroi de verre
(CPC: compound parabolique collector)
15/10/2013
30Objectif 2050 asbl
Solution 4 = Le tube sous vide « hybride »
le caloduc avec la bouteille thermo
Capteurs sous vide
AVANTAGES
- Rendement plus élevé- Moins de surface installée ???- Capteur orientable
INCONVENIENTS
- Plus complexe au montage (fragile)
- Non intégrable en toiture- Investissement plus important
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31Objectif 2050 asbl
Courbes de rendement comparaison capteurs plans et
bouteilles thermo à double paroi de verre CPC
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32Objectif 2050 asbl
Capteurs plans vitrés :
rendement moyen annuel
Réflexion du
vitrage 8%
1% absorption du vitrage
Convection 15
%
3 % Conduction de la chaleur
Réflexion de l`absorbeur 5%
8% Pertes de chaleur de
l`absorbeur
Le rendement global d’un CES
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33Objectif 2050 asbl
Rendement global d’un CES
• Le rendement annule d’un capteur plan est de 50 à 60 % et délivre donc entre 500 et 600 kWh par m2 et par an.
• Si on déduit encore les pertes liées aux stockage dans la boiler et au transport de l’eau chaude on estime le rendement global annule d’un CES entre 30 et 40 % soit 300 à 400 kWh par m2 et par an
• Soit un gain théorique de 30 à 40 litres de mazout ou m3 de gaz par m2 de capteurs placés.
• Mais le vrai gain d’énergie fossile est à multiplier par le rendement de la chaudière que l’on remplace
• La véritable économie peut donc aller jusqu'a 80 litres de mazout épargné par m2 de capteur placé!
L’augmentation de la fraction solaire fait chuter le
rendement d’un CESRecherche d’un compromis économique!
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34Objectif 2050 asbl
8. Dimensionnement du
système
Le dimensionnement
30
50
70
0
20
40
60
80
Co
ns
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e]
Famille
ˇ conome
Famille
moyenne
Famille tr¸ s
peu ˇ conome
Est calculé pour chauffer 60% à 80% de la consommation en ECS, mais 100% en période de non chauffe du bâtiment
1) Evaluer la consommation journalière réelle d’ECS
2) Décider le taux de couverture solaire/Fraction solaire souhaitée
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35Objectif 2050 asbl
Le dimensionnement en chiffres
• La superficie des capteurs variera d’1m² à 2 m²
• En fonction de la FRACTION SOLAIRE/ TAUX DE
COUVERTURE SOLAIRE qui est de minimum 60%
en RW
• En fonction de la consommation réelle
• Stockage de 50 à 80 litres par mètre carré de
capteurs, minimum de 150 litres
• Tenus aux équipements « standards »: Volume du
boiler, superficie des capteurs
Orientation et inclinaison
• Orientation:
– Optimal = plein sud
– En pratique = entre l’est et l’ouest
• L’inclinaison favorise les apports:
– En été si inclinaison de 30°
– En hiver si inclinaison de 60°
– En moyenne 45°
– En pratique : la pente de la toiture inclinée
Compensation: on augmente la surface en conséquence
15/10/2013
38Objectif 2050 asbl
Température de chauffage
O2050
Soutien au chauffage
Superficie de capteurs plus élevée (min 12 m2)
Taux de couverture solaire intéressante si chauffage basse température
Cuve de dimension importante
Superficie de capteurs plus élevée
15/10/2013
39Objectif 2050 asbl
Superficie de capteurs plus élevée (min 12 m2)
Taux de couverture solaire intéressante si :
chauffage basse température par le sol ou par radiateurs surdimensionnés
maison correctement isolée
régulation efficace
Soutien au chauffage
Inconvénients :
Cuve de dimension importante
Superficie de capteurs élevée (12 à 25 m2)
Le kit « clé sur porte »
15/10/2013
41Objectif 2050 asbl
Le stockage inter saisonnier
• Comment garder de la chaleur de l’été vers l’hivers?
• La réponse: le stockage thermochimique!
– La zéolithe
– Le silicate gel
– 10m3 de zéolithe et 25m2 de capteurs
– =70 % d’économie sur le chauffage!
10. Aspects économiques et
financiers
15/10/2013
42Objectif 2050 asbl
Estimation du coût moyen d’un CES (5m²)
varie de 1000 à 1200 € par m2 installé
Détails des prix des différents éléments (hTVA)
Les capteurs: de 300 à 400 € le m2
1.800 €
Le boiler: de 750 à 1500 € pour capacité de
200 à 300 litres
1.200 €
La régulation hydraulique : circulateur, vase
d’expansion, soupape de surpression, etc
400 €
La régulation électronique y compris un
compteur de calories
500 €
L’ensemble de la tuyauterie et de l’isolant
HT
800 €
Total du matériel 4.700 €
La main d’œuvre, p. ex. 4 jours de 8 heures 1.300 €
Total général 6.000 €
Les primes RW• Pour les maisons unifamiliales dont l'accusé de réception du permis
d'urbanisme est antérieur au 1er mai 2010
• 1.500 € pour toute installation présentant une surface optique allant de 2 m² à 4 m² et un supplément de 100 € par m² de surface optique supplémentaire.
• Le montant total de la prime ne peut excéder 6.000 € et le cumul avec toute autre subvention est autorisé pour autant que le montant total perçu n'excède pas 75% du montant total de l'investissement.
• Cette prime est cumulable avec la prime octroyée par certaines provinces et communes
• Pour les maisons unifamiliales dont l'accusé de réception du permis d'urbanisme est postérieur au 30 avril 2010
• 500 € pour toute installation présentant une surface optique allant de 2 m² à 4 m² et un supplément de 100 € par m² de surface optique supplémentaire.
• Le montant total de la prime ne peut excéder 5.000 € et le cumul avec toute autre subvention est autorisé pour autant que le montant total perçu n'excède pas 75% du montant total de l'investissement.
• Cette prime est cumulable avec la prime octroyée par certaines provinces et communes
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43Objectif 2050 asbl
Les autres primes et aides
• Les primes des provinces de 0 à 750 €
• Les primes des communes
• L’Ecopack de la RW
• Les prêts sans intérêt (par ex. Liège)
Le prix du kWh solaire• Exemple un CES de 5 m2 300 litres• 6000 € -1600 RW - 500 province - 400 commune
• = 3500 €
• Production sur 20 ans : 300 kWh x 5 m2 x 20 ans = 30000 kWh
• Le kWh solaire coute: 3500 : 30000= 0.12 €/kWh!
• PRIX GARANTI 20 ANS ET LA 21 EME ANNEE?
• Le litre de mazout coute: 0.8 €
• Le kWh mazout coute 0.08 € à diviser par le rendement saisonnier du système de chauffage par ex 70 % soit 0.12 €/kWh
• PRIX GARANTI DU JOUR! MAIS DEMAIN????
15/10/2013
44Objectif 2050 asbl
Asbl Objectif 2050
Rue Nanon, 98 – 5000 NAMUR
www.objectif2050.org /mail : objectif2050@gmail.com
Tél +32/497 544 359
Ensemble, économisons votre énergie.
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