Technologies et applications

Les immeubles d’habitation disposent de deux sortes d’installations thermiques solaires : celles qui servent exclusivement au réchauffement de l’eau et celles qui viennent assurer un complément au chauffage des pièces, ces dernières étant appelées « installations combinées ». En Allemagne, environ la moitié de toutes les nouvelles installations thermiques solaires sert exclusivement au réchauffement de l’eau. Elles sont généralement conçues pour pouvoir réchauffer intégralement l’eau chaude en été. Durant la période hivernale, la préparation d’eau chaude est assurée en majeure partie par un générateur de chaleur (chaudière à gaz, au fuel ou à bois, ou pompe thermique) et elle est assistée, durant les journées ensoleillées, par l’installation thermique solaire. C’est ainsi que sur l’ensemble de l’année, l’installation thermique solaire fournit quelque 60 % du besoin en chaleur pour réchauffer l’eau.

En Allemagne, les installations solaires combinées, qui soutiennent également le chauffage des pièces, représentaient environ 60 % de part de marché des installations neuves en 2009. Elles disposent d’une plus grande surface de capteurs solaires et contribuent, au printemps et à l’automne, au réchauffement du bâtiment sous forme de chauffage d’appoint. Pour les maisons individuelles, on a généralement recours à des installations dont la surface de capteurs est comprise entre 10 et 18 m². Normalement la proportion en chaleur solaire par rapport au besoin total de chaleur du bâtiment oscille entre 10 et 30 %, selon la qualité de l’isolation de la maison et donc selon le besoin en chauffage. Il existe cependant aussi des maisons solaires qui couvrent plus de 50 %, et jusqu’à 100 %, de leur besoin en chaleur total à l’aide du thermique solaire.

Capteurs solaires
Il existe différents types de capteurs solaires.

Les absorbeurs en plastique non vitrés représentent la forme la plus simple. L’eau y est pompée et traverse des tapis noirs en plastique puis est utilisée essentiellement pour chauffer les piscines en plein air. Ce procédé permet d’atteindre des températures de 30 °C à 50 °C.

Environ trois quarts des capteurs utilisés en Allemagne sont des capteurs solaires plans, le reste étant des capteurs solaires à tube sous vide. Pour les capteurs plans, c’est l’absorbeur solaire qui, intégré dans une boîte réduisant les pertes de chaleur grâce à une isolation thermique et à une vitre, transforme les rayons de soleil en chaleur. Les capteurs solaires plans travaillent normalement dans une plage de température de 60 °C à 90 °C.

Les capteurs solaires à air sont, quant à eux, un type particulier de capteurs plans : l’air y est chauffé et utilisé généralement directement, sans emmagasinage intermédiaire, pour chauffer des bâtiments. L’air réchauffé peut également être utilisé pour le séchage de produits agricoles. L’emploi d’échangeurs thermiques à air et à eau permet aussi de réchauffer de l’eau, par ex. pour le réchauffage de l’eau potable. Les capteurs solaires à tube sous vide, permettant de limiter encore davantage les pertes de chaleur, grâce à la génération d’un vide important dans les tubes de verre, obtiennent un rendement encore plus élevé. Un capteur se compose de plusieurs tubes sous vide. Grâce au positionnement pivotant des différents tubes, la tôle d’absorption plane se trouvant dans le récipient de verre peut être tournée de sorte à être positionnée de manière optimale par rapport au soleil.

C’est la raison pour laquelle les capteurs solaires à tube sous vide peuvent être utilisés de manière presque horizontale sur les toits plats. Chaque tube isolé forme un système fermé en soi qui transmet la chaleur à l’eau domestique via un circuit de chaleur antigel.