Comment installer soi-même un chauffe-eau solaire avec capteurs thermiques au sol ?

Utiliser l’énergie solaire, c’est préserver l’environnement, agir sur la réduction des émissions de gaz à effet de serre, mais aussi s’affranchir de la hausse des coûts des énergies traditionnelles. Le chauffe-eau solaire individuel (CESI) est un système qui permet de produire de l’eau chaude sanitaire avec des capteurs solaires thermiques. Ce système peut couvrir jusqu’à 70 % des besoins annuels en eau chaude sanitaire, sous nos latitudes. En hiver, un appoint doit toutefois compenser le manque de soleil. Voici comment installer soi-même un chauffe-eau solaire pour réduire rapidement ses factures et son impact carbone.

Vous êtes un bon bricoleur et disposez de connaissances en plomberie ? C’est parti ! En optant pour un chauffe-eau solaire individuel (CESI), vous avez fait le choix du meilleur rapport qualité/prix. Suivez notre tutoriel pas-à-pas pour concevoir et déployer votre projet.

1 – Préparer le projet

• Faire une simulation des besoins en eau chaude sanitaire de votre foyer

→ En règle générale, la consommation moyenne d’une personne est de 60 l/jour d’eau à 60 °C. Sachez qu’1 m² de capteur thermique produit 45 litres par jour dans le nord, 70 litres par jour dans le sud (à 60 °C).
→ La valeur moyenne à retenir est de 1 m² de capteur par personne.
→ Si votre famille est composée de 2 personnes et de 2 enfants, choisissez un CESI avec un préparateur solaire de 300 litres et une surface de capteur de 4 m² en pose au sol.

• Choisir l’emplacement

→ Vos capteurs thermiques doivent être orientés sud, non ombragés en hiver avec le soleil déclinant. L’avantage de la pose au sol plutôt qu’en toiture permet de régler sa zone de captage plein sud ou d’avoir la possibilité de s’en approcher.
→ Il est préférable de faire une déclaration préalable de travaux à la mairie.
→ La distance entre le champ de capteurs et votre maison doit être faible.
→ La distance pour atteindre votre ballon d’eau chaude existant doit être courte.

2 – Choisir le matériel

• Votre chauffe-eau solaire individuel doit être composé des éléments suivants :

Un préparateur eau chaude sanitaire de 300 litres avec un échangeur solaire en serpentin.
Deux capteurs plan vitrés d’une surface totale de 4 m².
Un support inclinable avec barre stabilisatrice pour la pose des capteurs.
Une couronne double-tubes pré-isolée en cuivre recuit, avec le câble intégré pour le raccordement de la sonde capteur.
Un ensemble de raccords pour cuivre, sans brasure, de type bicône à olive.
Une station solaire avec pompe de circulation et l’ensemble régulation solaire/ sondes.
Un vase d’expansion avec la soupape de sécurité. NB : la station solaire, le vase d’expansion et la soupape, sont généralement livrés prémontés, où à monter sur le ballon solaire.
Un mitigeur thermostatique
Un bidon de liquide solaire antigel.
Les notices de montage et de mise en service.

3 – Réaliser les travaux à l’extérieur

• Creuser la tranchée nécessaire au passage des conduites double-tubes pré-isolés pour la liaison entre la maison et la zone de capteur. Une profondeur de 30 à 40 cm est suffisante, le fluide caloporteur solaire circulant est antigel.

• Prévoir la protection par fourreau PVC de la liaison double-tubes pré-isolés avant le recouvrement.

• Faire le repérage d’un tube aller et d’un tube retour.

• Pour la pose des capteurs thermiques au sol, vous avez deux possibilités :

→ Solution A – Votre zone est stable et recouverte de gravier ou autres.

Vous pouvez monter votre structure de support inclinable sur le sol, avec l’obligation de la lester suffisamment, en tenant compte de l’exposition au vent. Des dalles de bordure peuvent être utilisées à cet effet. Un lestage de 500 kg par capteur est nécessaire.

→ Solution B – Vous avez choisi de réaliser une dalle en béton pour le support des capteurs.

Votre structure de support inclinable est fixée sur cette dalle, avec des fixations chevilles solides. À noter que le support inclinable est souvent fixe à une inclinaison de 45°, ce qui est le meilleur compromis, pour l’exposition au soleil été et hiver.

• Poser les capteurs sur votre structure avec les fixations fournies.

• Connecter les capteurs entre eux ainsi que le raccordement aux double-tubes pré-isolés, avec les flexibles et raccords adaptés, en respectant le sens repéré sur la notice.

• Placer la sonde solaire à l’endroit dédié, en effectuant son raccordement au câble incorporé à la liaison double-tubes pré-isolée.

4 – Réaliser les travaux à l’intérieur

• Mettre en place votre préparateur solaire à proximité de votre ballon d’eau chaude actuelle, en considérant que celui-ci est en bon état, peu importe l’énergie utilisée.

• Monter la station solaire, le vase d’expansion, la soupape de sécurité et la régulation, si ces éléments ne sont pas déjà prémontés sur votre préparateur.

• Connecter la station solaire à la liaison double-tubes pré-isolée avec les raccords bicône, en respectant l’aller et retour repérés sur la notice.
• Raccorder la sonde du capteur à la régulation solaire.

• Poser la sonde sanitaire à l’emplacement sur le préparateur solaire et faire le raccordement à la régulation.

• S’il n’est pas monté d’usine, monter le mitigeur thermostatique sur le départ eau chaude de votre préparateur, selon la notice. Il permet un réglage de départ eau chaude de 40 à 60° C, pour limiter les risques de brûlures au robinet. C’est un organe de sécurité obligatoire en solaire, car on peut stocker de l’eau chaude jusqu’à 80° C, que l’on ne souhaite pas renvoyer sur le réseau.

• Effectuer le raccordement à votre circuit d’eau. Le principe est de mettre votre préparateur solaire en « série » avec votre ballon existant. C’est la technique la plus simple et la plus performante, appelée « raccordement en préchauffage » . Lors des soutirages, l’eau chaude du préparateur solaire est transférée à votre ballon et ensuite à votre robinet.

→ Si votre température solaire est suffisante, votre appoint ne démarre pas.
→ Si votre température solaire est moindre ou inexistante, votre appoint fait le complément ou la totalité.

À gauche le ballon de 330 litres, à droite la station solaire avec la régulation au milieu à côté le vase d’expansion solaire (rouge). Le bidon bleu sert à récupérer le fluide en cas d’ouverture de la soupape qui est jaune en haut de la station solaire. Le mitigeur thermostatique est à droite du ballon, à l’arrière, sur le départ calorifugé. Le vase d’expansion blanc, au fond à hauteur, est pour la protection sanitaire du ballon eau chaude. / Image : Philippe Gasnier.

Désolidariser le tube « entrée » eau froide de votre ballon et le déporter à l’entrée d’eau froide du préparateur solaire. La sortie eau chaude du mitigeur thermostatique est à raccorder sur l’entrée eau froide de votre ballon. ⚠️Il est important de conserver le groupe de sécurité sur votre ballon et de positionner un autre groupe de sécurité à l’entrée du préparateur solaire.

• Respecter le diamètre des tubes, au moins équivalent à ceux en place, en utilisant cuivre, PER ou multicouche, compatible avec l’eau sanitaire.

• L’ensemble réalisé, remplir le circuit solaire.

Le principe est d’incorporer le fluide caloporteur antigel, au moyen d’une pompe de remplissage ou avec une pompe à épreuve. Il est important de procéder à un dégazage minutieux du réseau solaire. Le réglage de pression est au moins égal à la pression du vase d’expansion, généralement gonflé à une pression de 2,5 bars.

→ À savoir : la pression maxi d’un circuit solaire est de 6 bars, pression à laquelle est réglée la soupape de sécurité.

→ Il est important de recouvrir vos capteurs thermiques avec une couverture, pour effectuer votre remplissage à froid.

• Raccorder la soupape solaire sur un bidon, pour récupérer le fluide, en cas d’ouverture de la soupape. Ne pas raccorder à l’égout.

5 – Mettre en service

• Mettre votre régulation sous tension. L’affichage permet de lire la température des capteurs et la température du préparateur solaire. En fonction des températures capteur et préparateur mesurées, la pompe solaire est enclenchée pour faire circuler le fluide entre les capteurs et l’échangeur du préparateur.

• Découvrir votre zone de capteur en supprimant les couvertures. Le rayonnement solaire réchauffe le fluide caloporteur dans le capteur. Quand la température différentielle programmée est atteinte, entre le capteur et la sonde sanitaire, la pompe fait circuler le fluide aussi longtemps que la température du capteur est supérieure au préparateur.

• Le transfert d’énergie ainsi effectué va augmenter la température de stockage de l’eau chaude sanitaire de votre préparateur. Des thermomètres sont disponibles sur la station solaire et ils permettent de contrôler les températures aller et retour du circuit solaire. Assurez-vous que la pression du circuit solaire reste stable en fonction de la chauffe, ce qui est le signe que votre vase d’expansion fonctionne bien. Il est important de calorifuger la totalité du tube de liaison solaire pour minimiser les pertes, mais également pour éviter tous contacts avec les tubes. Un capteur thermique vitré peut atteindre des températures élevées et le fluide en transfert s’approcher des 100° C.

• Votre installation solaire est en service. Elle va vous permettre d’utiliser cette énergie gratuite, et non polluante pour produire vos besoins en eau chaude sanitaire. Notre planète reçoit quotidiennement un flux important d’énergie solaire. En France, la quantité d’énergie solaire moyenne reçue sur l’année est de l’ordre de 1 115 kWh/m²/an. C’est la seule énergie renouvelable 100 % écologique et gratuite. Le soleil ne vous enverra jamais de factures.