Chauffe-eau solaires et systèmes solaires combinés ont beaucoup en commun. Les progrès réalisés dans la conception des premiers ont largement profité aux seconds, dans les deux cas on récupère la chaleur du soleil avec des capteurs thermiques.
Cependant, les capteurs ne produisent de la chaleur que lorsque l’ensoleillement est suffisant, alors que les besoins les plus importants se manifestent en général en l’absence de soleil. Il faut donc mettre en place un dispositif de stockage.
Enfin, pour pallier les déficits d’ensoleillement, une source d’énergie d’appoint s’impose, car ces systèmes solaires sont en réalité bi-énergie (solaire + appoint conventionnel).
Produire
De préférence orientés plein sud et inclinés avec un angle de l’ordre de 45°, ils pourront néanmoins, sans réduction trop importante des performances, avoir une orientation allant du sud-est au sud-ouest, et une inclinaison comprise entre 30 et 60°. En cas de doute sur les ombres portées par les montagnes ou les immeubles environnants, une étude détaillée permettra d’en chiffrer l’influence.
Stocker et restituer
Les autres systèmes fonctionnent selon le principe suivant : lorsqu’il y a du soleil, la chaleur est stockée dans un réservoir d’eau tampon par le biais d’un échangeur de chaleur. Cette eau ainsi réchauffée est utilisée pour le chauffage des bâtiments à l’aide d’émetteurs basse température. L’eau chaude sanitaire peut être produite soit dans un ballon immergé dans le volume tampon, soit par l’intermédiaire d’un échangeur de chaleur situé dans le ballon de stockage ou à l’extérieur de celui-ci.
Relayer
Lorsque le soleil est déficient, un appoint est nécessaire. Il peut être indépendant ou couplé au système solaire combiné :
- dans le premier cas, une cheminée, un poêle ou tout autre appareil indépendant apportent le complément de chaleur nécessaire pour le chauffage. L’appoint pour l’eau chaude sanitaire sera le plus souvent assuré par une résistance électrique.
- Ce système est suffisant et facile à gérer dans une région bien ensoleillée, pour une petite maison ou une résidence secondaire ;
- dans le second cas, la production de chaleur est assurée par une chaudière traditionnelle qui prend le relais automatiquement.
Cette solution est préférable dans les grandes maisons et les régions à ensoleillement irrégulier.
Réguler
La régulation est un élément indispensable au bon fonctionnement du système. Son rôle est de donner la priorité à l’énergie solaire chaque fois que celle-ci est disponible.
Elle doit aussi moduler l’énergie d’appoint à apporter pour maintenir la température de confort sans ensoleillement et assurer la production d’eau chaude sanitaire suffisante.
Maîtriser les surchauffes estivales
La surface de capteurs est largement suffisante pour assurer les besoins d’eau chaude sanitaire des occupants pendant l’été. Si les habitants partent en vacances pendant cette période, les capteurs, qui n’ont plus de besoins à couvrir, peuvent atteindre des températures
très élevées.
Pour maîtriser ces éventuelles surchauffes, les constructeurs ont imaginé différents systèmes : boucles de décharge, capteurs autovidangeables, refroidissement nocturne, circuit sous haute pression pour éviter l’ébullition du liquide caloporteur, ou autre procédé permettant d’éviter toute dégradation du matériel.