Guide complet sur le chauffe-eau solaire

publié le 28/06/2023 | mis à jour le 08/02/2024 | par L'équipe Choisir.com

Qu’est-ce qu’un chauffe-eau solaire ?

Selon l’ADEME (l’Agence de la transition écologique), l’eau chaude sanitaire (ECS) peut représenter jusqu’à 20 % de la consommation d’énergie d’un ménage. Il s’agit donc d’un poste sur lequel il est important d’agir pour réduire le montant de ses factures. Le chauffe-eau solaire est une solution qui peut être mise en œuvre relativement facilement.

Comment fonctionne un chauffe-eau solaire ?

L’énergie solaire peut être utilisée pour la production d’électricité grâce à des panneaux photovoltaïques. Elle peut aussi produire de la chaleur via des capteurs solaires thermiques. C’est le système qui est utilisé avec le chauffe-eau solaire individuel (CESI).

Pour commencer, cet équipement fonctionne grâce à l’aide de certains éléments principaux :

• des panneaux solaires thermiques : capables d’absorber le rayonnement du soleil et de le transformer en chaleur. Ils peuvent être installés sur le toit du bâtiment (le plus courant), sur sa façade ou au sol (dans le jardin). Il en existe différents types dont le rendement peut varier ;
• un ballon d’eau chaude : il sert de réservoir dans lequel est stockée l’eau qui est chauffée afin d’être utilisée dans le logement ;
• le fluide caloporteur : une fois l’énergie solaire captée par les panneaux, ce liquide les traverse et se réchauffe. La chaleur est ensuite transmise à l’eau sanitaire du ballon via un échangeur, avant de reprendre le même cycle, vers les capteurs puis le réservoir ;
• un régulateur : qui permet de donner la priorité au solaire lorsque celui-ci est disponible. Quand ce n’est pas le cas, c’est un système d’appoint qui doit prendre le relais.

Le schéma ci-dessous peut vous aider à visualiser davantage le fonctionnement d’un chauffe-eau solaire individuel (CESI) :

La plupart des fabricants proposent des kits solaires thermiques, dans lesquels sont compris tous les éléments nécessaires à ce système. Ils sont alors prémontés en partie, ce qui limite les risques d’erreurs et le temps passé au montage pour l’installateur.

Quels sont les avantages et les inconvénients du chauffe-eau solaire ?

Le chauffe-eau solaire est un système qui présente de nombreux avantages. Toutefois, il existe d’autres solutions pour produire de l’eau chaude sanitaire grâce à des énergies renouvelables. Nous pouvons notamment citer l’exemple du chauffe-eau thermodynamique (CET) qui est également très performant. Avant de faire son choix et d’installer un chauffe-eau solaire, il est donc essentiel de bien prendre en compte ses avantages comme ses inconvénients :

Quels sont les différents modèles de chauffe-eau solaire ?

Différents modèles de chauffe-eau solaires sont disponibles sur le marché, avec chacun leurs points forts et leurs points faibles.

Le CESI monobloc

Avec le chauffe-eau solaire monobloc, le réservoir est directement associé aux capteurs. Son fonctionnement se base sur le principe du thermosiphon. C’est-à-dire que le liquide caloporteur est envoyé vers le ballon d’eau chaude par convection naturelle. Ce type de CESI ne contient donc pas de pompe électrique.

Ce système est le moins cher pour s’équiper d’un chauffe-eau solaire. En revanche, il convient uniquement aux climats chauds. Il est d’ailleurs répandu en Outre-mer. Son réservoir étant stocké à l’extérieur, les déperditions de chaleur seraient importantes avec des températures trop basses. Il peut toutefois s’agir d’une solution pour les résidences secondaires occupées uniquement en été (à conditions que les températures estivales le permettent).

Le CESI à éléments séparés

Le chauffe-eau solaire peut aussi être constitué d’éléments séparés. Cet équipement s’adapte alors à davantage de situations, notamment pour un usage régulier et sur toute l’année, quel que soit le climat.

Il faut alors distinguer :

• le chauffe-eau solaire à circulation forcée : il est équipé d’une pompe électrique, qui lui permet de faire circuler le fluide caloporteur entre le ballon d’eau chaude et les panneaux solaires thermiques ;
• le chauffe-eau solaire à thermosiphon : il ne contient pas de pompe électrique et fonctionne par convection naturelle. Cela oblige à installer le réservoir en hauteur par rapport à l’emplacement des capteurs. Il peut, par exemple, se trouver dans les combles de la maison.

Plus complexe à mettre en œuvre, le système à circulation forcée revient plus cher que celui par convection naturelle. Cependant, le chauffe-eau à thermosiphon affiche de moins bonnes performances en hiver. Par ailleurs, le fait de devoir placer le ballon d’eau chaude en hauteur par rapport aux capteurs peut ne pas convenir dans toutes les situations.

Le CESI optimisé

Le chauffe-eau solaire optimisé permet de réduire les déperditions thermiques. Le fonctionnement est alors différent de celui des modèles présentés précédemment :

1. l’eau contenue par le réservoir est préchauffée par l’énergie solaire : produite par un panneau unique de 2 m² ;
2. cette même eau est ensuite envoyée vers l’équipement d’appoint séparé : qui est ici une chaudière au gaz instantanée ou micro-accumulée. Cette dernière ne fonctionne que lorsque cela est nécessaire. C’est-à-dire, si le solaire n’a pas permis à l’eau d’atteindre sa température de consigne. Cette chaudière assure le chauffage en plus de l’appoint d’ECS.

Attention, le CESI optimisé ne convient pas aux maisons dont la superficie dépasse 120 m², sauf pour celles qui sont équipées d’une seule salle de bain. Si ces conditions sont bien respectées, les performances de ce chauffe-eau solaire peuvent être semblables à celles d’une CESI à éléments séparés.

Selon l’ADEME, le chauffe-eau solaire optimisé peut permettre une couverture des besoins en ECS de :

• 45 % à Metz ;
• 55 % à Nantes ;
• 70 % dans le sud-est de la France.

Les différents types de capteurs et ballons solaires

Au moment de choisir son chauffe-eau solaire, il est également indispensable de se pencher sur le type de capteurs thermiques et de ballon d’eau chaude.

Les capteurs solaires thermiques

Les panneaux solaires thermiques doivent être performants, durables et résistants aux intempéries (le vent, la grêle, la chaleur et le froid). Il en existe différents types :

Les ballons solaires

Pour ce qui est des ballons solaires, il en existe deux types :

• les ballons verticaux : ces modèles sont les plus communs et offrent la meilleure efficacité ;
• les ballons horizontaux : leur efficacité est moins bonne que celle des modèles verticaux, puisqu’il leur faut plus de temps pour porter l’eau à la bonne température. Toutefois, dans le cas de l’installation d’un CESI à thermosiphon, il peut être nécessaire d’opter pour cette option du fait des contraintes qu’impose ce système.

Comme nous l’avons évoqué plus haut, il est impossible de conserver son ancien ballon d’eau chaude pour le coupler à un système solaire. En effet, les réservoirs utilisés pour ce type d’installation sont conçus pour résister à de très fortes températures. De plus, ils sont dotés d’une très bonne isolation qui permet de limiter les pertes de chaleur pour un meilleur rendement.

Et si vous faisiez des économies sur vos factures d'énergie ?

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Comment se passe l’installation d’un chauffe-eau solaire ?

Pour installer un chauffe-eau solaire individuel, plusieurs étapes sont nécessaires, de l’étude de faisabilité au choix du matériel.

L’étude de faisabilité

Avant d’installer un CESI, vous devez commencer par faire réaliser une étude de faisabilité. Ainsi, la rentabilité du système solaire pourra être évaluée. Dans le cas où les capteurs doivent être posés sur la toiture, une étude de celle-ci doit notamment être réalisée :

• sa pente ;
• son exposition ;
• son orientation.

Si la toiture ne convient pas pour obtenir une installation optimale, il est aussi possible de poser des capteurs solaires au sol, sur châssis ou sur un mur (à conditions qu’il soit bien exposé). Attention, d’autres critères doivent être pris en compte, comme la présence d’éventuels ombrages (arbres, cheminées, etc.) à éviter.

Contrairement à certaines idées reçues, les capteurs sont aussi efficaces dans les régions moins ensoleillées. Il est tout à fait vrai que le rendement des panneaux solaires sera moins important dans le nord que dans le sud de la France. En revanche, le chauffe-eau solaire reste un système économique et performant dans les régions qui bénéficient de moins de soleil. Retrouvez ci-dessous le nombre d’heures d’ensoleillement en fonction des zones géographiques :

Le choix de l’emplacement des capteurs thermiques et du ballon d’eau chaude

La bonne installation d’un chauffe-eau solaire nécessite de choisir l’endroit idéal pour les capteurs thermiques, ainsi que pour le ballon d’eau chaude.

Quelle orientation pour les panneaux solaires thermiques ?

Pour obtenir un rendement optimal (100 %) avec un chauffe-eau solaire, l’inclinaison de la toiture doit être de 30 à 45° par rapport à l’horizontale, et son orientation plein sud.

Toutefois, les panneaux restent efficaces avec une orientation vers l’est ou l’ouest et une inclinaison de la toiture de 30 à 60°. Le rendement est alors de 90 à 70 %.

Quel emplacement pour le réservoir ?

Idéalement, le ballon solaire doit se trouver au plus près :

• des points d’eau du logement : afin d’éviter le gaspillage d’eau qui se produit du fait de la latence entre la demande et l’arrivée de l’eau chaude ;
• des capteurs : afin de limiter les pertes de chaleur.

Le dimensionnement du chauffe-eau solaire

L’installation d’un chauffe-eau solaire nécessite également de bien dimensionner le système. Pour cela, le nombre de panneaux solaires doit principalement être déterminé en fonction :

• du climat dans la région ;
• du nombre d’occupants dans le logement.

Attention, le surdimensionnement est une erreur fréquente avec ce type de système. Or, installer des panneaux solaires sur une trop grande surface n’est pas une bonne idée. Cela entraîne :

• un surcoût à l’achat ;
• une baisse de l’efficacité : la production solaire se déclenche uniquement lorsque le capteur est plus chaud que l’eau contenue dans le réservoir. Or, si le ballon d’eau reste chaud constamment, c’est la solution d’appoint qui fonctionne le plus souvent pour maintenir sa bonne température ;
• des risques de surchauffe ;
• une détérioration prématurée du matériel : la dégradation de la qualité du liquide caloporteur, l’usure des raccords et du circulateur, par exemple.

Plus les besoins en eau chaude sanitaire sont importants, plus la surface de panneaux solaires thermiques est grande. En se basant sur une consommation journalière d’eau par personne de 50 à 60 litres, l’ADEME propose plusieurs indications pour dimensionner un CESI :

Attention, ces informations sont données à titre indicatif. Le bon dimensionnement de panneaux solaires thermiques nécessite l’intervention d’un professionnel qualifié. Faites donc appel à un professionnel labellisé RGE (Reconnu garant de l’environnement) pour vous accompagner dans votre projet d’installation.

Le choix du matériel

Afin de vous assurer d’acheter un chauffe-eau solaire de bonne qualité, qui offrira de bonnes performances, vous pouvez vous baser sur plusieurs repères.

Les certifications

Il existe différents labels et certifications pour les chauffe-eau solaires :

• CTSBat ou Solar Keymark : pour les capteurs solaires thermiques ;
• CTSBat et NF CSI : pour les installations solaires.

Ces derniers garantissent les bonnes performances de l’installation. Ils sont accordés uniquement aux équipements qui répondent aux normes fixées pour bénéficier des aides financières à la rénovation énergétique.

L’étiquette énergie

Les performances du chauffe-eau solaire sont également renseignées sur son étiquette énergie :

• l’étiquette énergie du « matériel » , pour les CESI dont la puissance n’excède pas 70 kW, et dont le ballon d’eau chaude (de moins de 500 litres) est intégré à l’installation de chauffage central. Elle comporte :
  • la classe énergétique pour la production d’ECS dans des conditions climatiques moyennes : il s’agit d’une note attribuée sur une échelle allant de G à A. Les systèmes les plus efficaces sont ceux affichant une classe A ;
  • le nom du fabricant ;
  • la référence du produit ;
  • la capacité de production d’ECS ;la consommation annuelle d’électricité dans des conditions climatiques moyennes ;
  • la carte européenne d’irradiation solaire avec 3 niveaux ;
  • le niveau sonore à l’intérieur en décibels (dB).
• l’étiquette énergie « combinée », pour les systèmes qui comprennent le CESI, son appoint et son réservoir. Elle reprend les mêmes informations que celles présentées plus haut. En revanche, sa classe énergétique est attribuée en utilisant une échelle allant de G à A+++.

Coût d’un chauffe-eau solaire : achat, aides financières, consommation

Le prix d’un chauffe-eau solaire varie en fonction de sa marque, de sa technologie et de chaque projet. Bien que s’équiper de ce type de système coûte relativement cher, il est possible de réduire cet investissement grâce aux différentes aides de l’État.

Quel est le prix d’un chauffe-eau solaire ?

Selon la technologie du chauffe-eau solaire (monobloc, à éléments séparés ou optimisé), le prix à prévoir n’est pas le même :

Quelles aides financières pour un chauffe-eau solaire ?

Le chauffe-eau solaire individuel est éligible à différentes aides financières pour la rénovation énergétique :

• MaPrimeRénov’ : qui remplace le CITE (Crédit d’impôt pour la transition énergétique) et les aides « Habiter mieux » de l’Anah (l’Agence nationale de l’habitat). Accordée pour les travaux réalisés sur les logements occupés à titre de résidence principale, son montant pour un CESI peut aller de 2 000 à 4 000 € (selon ressources) ;
• la prime énergie (CEE) : ces aides sont accordées par les acteurs du secteur de l’énergie, comme les fournisseurs qui commercialisent des contrats d’électricité et/ou de gaz. Son montant varie en fonction de l’entreprise qui l’accorde, des travaux réalisés et des revenus du foyer ;
• l’éco-prêt à taux zéro (Éco-PTZ) : ce crédit à taux nul est accordé par certaines banques ayant signé une convention avec l’État. Comme pour d’autres types de travaux de rénovation énergétique, vous pouvez en profiter pour l’installation d’un chauffe-eau solaire ;
• la TVA à 5,5 % : pour les travaux d’amélioration énergétique, le professionnel en charge applique automatiquement une TVA à taux réduit sur la facture ;
• les aides des collectivités locales : votre région, votre département ou votre commune peuvent également soutenir ce type d’investissement. N’hésitez pas à vous renseigner sur les éventuelles aides proposées pour le développement des énergies renouvelables.

Il est tout à fait possible de cumuler ces différentes aides pour l’achat d’un chauffe-eau solaire. Si vous êtes éligible à MaPrimeRénov’, vous pouvez donc profiter de la prime CEE et de l’éco-PTZ, par exemple.

Le chauffe-eau solaire est-il économique à l’usage ?

Le chauffe-eau solaire est un système très économique. Selon l’ADEME, il peut permettre de diviser par deux ou trois ses dépenses liées à l’eau par rapport à un équipement fonctionnant à l’électricité, au gaz ou au fioul.

Toutefois, les économies réalisables varient en fonction de chaque installation. Selon le climat (ensoleillement), l’orientation des panneaux solaires, la technologie du CESI, les habitudes du foyer et sa composition, le chauffe-eau solaire peut couvrir de 50 à 80 % des besoins moyens annuels en ECS.

Les économies réalisables grâce au chauffe-eau solaire peuvent permettre de rentabiliser cet équipement. Le retour sur investissement estimé est relativement rapide (8 à 10 ans).