Zoom sur le chauffage solaire

publié le 29/04/2024 | mis à jour le 29/04/2024 | par L'équipe Choisir.com

Les différents systèmes de chauffage solaire pour maison

Dans un monde en quête de solutions durables et respectueuses de l’environnement, le chauffage solaire constitue une alternative énergétique intéressante. Différents systèmes peuvent permettre de profiter de cette ressource illimitée, gratuite et qui n’émet pas de gaz à effet de serre. Tout d’abord, il faut savoir que ces technologies se basent sur différents types de panneaux solaires :

• les panneaux solaires thermiques qui utilisent l’énergie du soleil afin de produire de l’eau chaude sanitaire et/ou du chauffage. Les rayons du soleil sont alors captés par les panneaux avant d’être transformés en chaleur. Cette dernière est ensuite transmise à un fluide caloporteur qui est envoyé vers un échangeur. Le fluide sert ensuite à chauffer l’eau chaude sanitaire (ECS) dans le cas du cumulus solaire. Avec un système qui permet aussi de chauffer le logement, l’eau passe dans le circuit de chauffage (radiateurs ou plancher chauffant) ;
• les panneaux photovoltaïques qui produisent de l’électricité à partir des rayons du soleil. Ici, la chaleur n’est donc pas directement produite par l’énergie solaire. Toutefois, l’électricité des panneaux photovoltaïques peut permettre de couvrir les besoins en chauffage si le logement est équipé d’un chauffe-eau et/ou de radiateurs fonctionnant à l’électricité. Il ne s’agit donc pas réellement d’un chauffe-eau solaire, mais l’énergie utilisée est la même ;
• les panneaux solaires hybrides (ou mixtes) qui produisent de l’électricité et de la chaleur. Deux systèmes sont possibles :
  • les capteurs aérovoltaïques. Ce système capte l’énergie du soleil via une des faces du panneau solaire afin de produire de l’électricité. Cette production d’électricité permet de générer de la chaleur, captée par l’autre face du panneau grâce à un système ventilé. Ce dernier insuffle ensuite l’air chauffé dans la maison par une VMC (ventilation mécanique contrôlée). D’ailleurs, les panneaux aérovoltaïques ne servent pas uniquement de système de chauffage solaire. Ils peuvent aussi rafraîchir le logement en été en récupérant l’air frais à l’extérieur pendant la nuit. En revanche, ces capteurs ne peuvent pas produire d’eau sanitaire,
  • les capteurs solaires hybrides hydrauliques, dont le fonctionnement est très semblable à celui des panneaux aérovoltaïques. C’est cependant de l’eau qui est utilisée pour circuler depuis les capteurs solaires jusqu’aux émetteurs de chaleur (radiateurs à eau ou plancher chauffant). Ce système permet aussi de produire de l’ECS contrairement à l’aérovoltaïque.

Selon l’ADEME (l’Agence de la transition écologique), le chauffage et l’eau chaude sanitaire représentent 77 % de la consommation d’énergie d’un foyer. S’équiper de capteurs thermiques ou de panneaux photovoltaïques peut donc permettre de réduire le montant de ses factures de manière significative.

Le chauffage solaire thermique

Les panneaux thermiques solaires peuvent produire de la chaleur pour deux types de systèmes : le chauffe-eau solaire individuel et le système solaire combiné.

Le chauffe-eau solaire individuel (CESI)

Le chauffe-eau solaire individuel (CESI) est utilisé pour la production d’eau chaude sanitaire, et parfois le chauffage. Un système de chauffage peut donc être nécessaire en complément. Il s’agit de la solution thermique solaire la plus simple à installer.

Le CESI peut couvrir entre 45 et 80 % des besoins moyens annuels en eau chaude sanitaire d’un ménage. Cela dépend toutefois de l’ensoleillement dans votre région. Néanmoins, le chauffage solaire n’est pas réservé qu’aux zones très ensoleillées. Vous pouvez tout à fait installer ce type de système au nord de la France. La surface de panneaux thermiques solaire devra alors être pensée pour convenir à l’ensoleillement dans votre région et à vos besoins en termes de consommation d’ECS.

Un chauffe-eau solaire peut permettre de diviser par deux ou trois le montant de ses factures par rapport à un chauffage électrique, au gaz ou au fioul. Pour ce qui est de la préservation de notre environnement, le ballon d’eau chaude solaire permet de diminuer de 45 % à plus de 70 % les émissions de gaz à effet de serre par rapport à un cumulus électrique ou un ballon au gaz. Ce taux varie selon l’appoint utilisé avec le chauffage solaire. Il est meilleur lorsque le chauffe-eau est couplé avec une chaudière biomasse ou une pompe à chaleur qu’avec un système fonctionnant avec une énergie fossile (gaz, fioul, charbon).

Nous l’avons déjà évoqué au début de cet article, le fonctionnement du CESI est simple. Les capteurs solaires transforment les rayons du soleil en chaleur afin de réchauffer le fluide caloporteur. Celui-ci parcourt ensuite ce circuit :

1. il passe dans le ballon d’eau chaude solaire ;
2. il transmet sa chaleur à l’eau sanitaire grâce à l’échangeur ;
3. il repart vers les capteurs pour être réchauffé à nouveau.

Plusieurs types de chauffe-eau solaire sont disponibles :

• le CESI monobloc avec lequel le cumulus est installé avec les capteurs à l’extérieur du logement. Son principe de fonctionnement est celui du thermosiphon. Cela signifie que le fluide caloporteur circule par convection naturelle, sans avoir besoin de pompe électrique. Attention, ce type de ballon d’eau chaude solaire ne convient qu’aux climats chauds. Le cumulus situé à l’extérieur subit, en effet, les variations de températures. Il est d’ailleurs courant d’en installer en Outre-mer. Il peut aussi convenir pour une résidence secondaire utilisée uniquement l’été ;
• le CESI à éléments séparés qui est le système le plus courant dans les résidences principales en métropole. Il est alors possible de choisir entre un système :
  • à thermosiphon qui utilise la convection naturelle pour la circulation du fluide caloporteur. Le cumulus solaire doit alors être situé au-dessus des capteurs,
  • à circulation forcée qui fonctionne avec une pompe électrique. Il est plus complexe et coûteux que le système à thermosiphon, mais offre de meilleures performances en hiver ;
• le CESI optimisé qui permet de limiter les pertes de chaleur et produit aussi du chauffage pour la maison. L’eau qui est stockée dans le ballon est simplement préchauffée par l’énergie solaire. C’est seulement lorsqu’elle est prélevée (à un robinet ou autre) que la chaudière prend le relais pour atteindre la température de consigne. D’après l’ADEME, ce type d’équipement peut couvrir 45 % des besoins en ECS d’un foyer à Metz, 55 % à Nantes et 70 % dans le sud-est de la France.

Le chauffe-eau solaire peut être intéressant en remplacement d’un chauffe-eau électrique, par exemple. Il peut aussi être installé en complément d’une pompe à chaleur (PAC) ou d’une chaudière. Il est alors possible d’éteindre cette dernière en été lorsque le chauffage est éteint. Lors de cette période estivale, le taux d’ensoleillement supérieur peut souvent permettre de couvrir la totalité de la demande en eau sanitaire du foyer.

Le système solaire combiné (SSC)

Pour le chauffage solaire, il est aussi possible d’installer un système solaire combiné (SSC). Cet équipement produit à la fois de l’eau chaude sanitaire et du chauffage. Selon la région, 40 à 60 % des besoins en chauffage du foyer peuvent être couverts par le SSC. Ce dernier est particulièrement rentable dans les régions où la demande en chauffage est plus conséquente. La période de chauffe étant plus longue dans le nord de la France qu’au Sud, l’énergie économisée grâce au système combiné y est plus importante. Dans ces régions plus froides, un équipement de chauffage solaire permet notamment de répondre à la demande de chauffe du foyer en automne et au printemps en profitant encore d’un bon ensoleillement. Dans les zones où le climat est plus doux sur ces périodes, il n’est souvent pas nécessaire d’allumer le chauffage sur ces mois-ci. En montagne, c’est 70 % d’économies pour le chauffage et l’eau chaude qui peuvent être attendues avec un SSC (dans une maison très bien isolée).

Pour simplifier, le SSC est un peu une chaudière solaire. Il s’agit d’un système de chauffage central qui fonctionne obligatoirement avec un appoint. Nous l’avons vu un peu plus haut, ce dernier peut être indépendant ou couplé au système solaire combiné. Pour les grandes maisons ou si l’ensoleillement n’est pas régulier chez vous, il est recommandé de choisir un SSC avec appoint intégré.

Il existe aussi différentes technologies de système solaire combiné :

• le système solaire combiné à hydroaccumulation qui permet d’anticiper les variations d’ensoleillement grâce à un cumulus « tampon ». Ce dernier stocke la chaleur produite à partir des panneaux solaires thermiques. L’eau chaude qui se trouve dans ce ballon alimente directement le circuit de chauffage (radiateur à eau ou plancher chauffant). Pour ce qui est de l’ECS, la chaleur est transmise à un autre cumulus immergé dans le ballon solaire thermique ;

• le système solaire direct avec lequel le fluide caloporteur circule directement des capteurs jusqu’aux émetteurs de chaleur (radiateurs haute ou basse température, plancher ou murs chauffants), avant de repartir vers les capteurs. Les émetteurs de chaleur jouent alors un rôle de stockage. Un autre circuit est utilisé pour la production d’ECS. Cette technologie offre un meilleur rendement que le système à hydroaccumulation puisque les pertes de chaleur sont limitées. Un autre de ses avantages est la place réduite qu’il occupe par rapport aux autres systèmes.

Le chauffage photovoltaïque

Les panneaux photovoltaïques peuvent aussi permettre de chauffer sa maison au solaire. En effet, ces capteurs qui produisent de l’électricité en transformant l’énergie des rayons du soleil en courant continu, peuvent alimenter tout votre logement. L’onduleur photovoltaïque est alors essentiel pour transformer le courant continu en courant alternatif. Il peut ensuite être envoyé vers le circuit électrique du foyer, pour l’éclairage, les appareils électroménagers (four, réfrigérateur, lave-linge, etc.), mais aussi pour votre chauffage s’il fonctionne à l’électricité. Il peut s’agir :

• de radiateurs électriques alimentés par des panneaux solaires. Pour obtenir un confort optimal et réduire vos factures, pensez à installer des radiateurs à inertie connectés au solaire. Bien plus efficaces que les vieux convecteurs, ces appareils peuvent emmagasiner la chaleur lorsque le chauffage est allumé et la restituer pendant un certain temps une fois le radiateur éteint. Cela évite les chutes brutales de température et permet aux radiateurs de se relancer moins souvent ;
• d’une pompe à chaleur. Qu’elle soit aérothermique ou géothermique, elle a besoin d’électricité pour fonctionner. Celle-ci peut être produite par des panneaux photovoltaïques afin d’augmenter encore davantage le recours à des énergies décarbonées.

Le solaire thermique et les panneaux photovoltaïques sont souvent complémentaires. Si une installation photovoltaïque peut parfois couvrir l’ensemble des besoins d’un ménage, ce n’est pas toujours le cas. Tout dépend de l’exposition de la toiture, de son inclinaison, de l’ensoleillement dans la région, ainsi que des habitudes des occupants du logement. Installer aussi des panneaux solaires thermiques peut permettre de produire de la chaleur pour son chauffage et/ou la production d’ECS en plus de l’électricité.

Notez que la production d’électricité des panneaux photovoltaïques peut aussi parfois dépasser la consommation du ménage. Dans ce cas, le surplus peut être injecté automatiquement dans le réseau de distribution. L’électricité est alors revendue à EDF dans le cadre d’un contrat d’obligation d’achat avec vente de surplus. Il est aussi possible de revendre la totalité de sa production d’électricité à EDF. Dans tous les cas, un tarif d’achat est fixé au moment de la signature du contrat et reste valable pendant toute sa durée (20 ans).

Attention, si vous choisissez la vente totale d’électricité, vous ne vous chaufferez pas réellement à l’énergie solaire. En effet, c’est alors l’électricité du réseau qui alimente votre logement. L’inconvénient par rapport à l’autoconsommation est aussi que vous risquez davantage de subir les variations de prix qui se produisent régulièrement sur les marchés de l’énergie. Produire sa propre électricité et/ou chaleur, même si cela ne couvre pas l’ensemble des besoins du foyer, permet de se protéger de ces éventuelles hausses des tarifs.

Le chauffage solaire hybride

Pour produire de l’électricité et du chauffage solaire pour sa maison, il est aussi possible d’opter pour une technologie hybride. Ce système présente un double intérêt :

1. utiliser la chaleur emmagasinée par les capteurs photovoltaïques pour chauffer le logement ;
2. augmenter les performances des panneaux solaires qui perdent en rendement lorsqu’ils montent trop en température. Si la température d’un capteur dépasse 25 °C, son rendement chute de 0,5 % pour chaque degré supplémentaire. Le système de ventilation ou l’eau des panneaux hybrides permettent de les refroidir. Il faut savoir qu’après un fort ensoleillement en été, la température des capteurs photovoltaïques peut monter jusqu’à 60 °C.

L’efficacité de ce système pour produire du chauffage solaire est toutefois à nuancer. Une étude de l’ADEME et Hespul montre notamment que les économies réalisables sur le chauffage avec l’aérovoltaïque sont variables :

• de 3 à 10 % dans une maison des années 1970-1980 avec une classe D sur son DPE (diagnostic de performance énergétique) ;
• de 6 à 27 % pour une maison neuve avec un DPE de A.

En effet, les panneaux aérovoltaïques peuvent être intéressants en mi-saison (printemps et automne) lorsque l’ensoleillent est relativement important et que la température des capteurs peut suffisamment augmenter pour en tirer parti. Toutefois, ce n’est pas à ce moment de l’année que la demande en chauffage est la plus importante.

L’installation d’un chauffage solaire

Pour installer un système de chauffage solaire, il est indispensable de bien dimensionner les capteurs. Dans le cas des équipements fonctionnant avec un ballon (chauffe-eau solaire), certaines recommandations sont aussi à suivre pour obtenir des performances optimales.

Installer un chauffage solaire dans le neuf ou en rénovation

La facilité d’installation d’un chauffage solaire varie en fonction de chaque projet. En effet, dans le neuf, il suffit de concevoir le logement en fonction de celui-ci. Il est notamment intéressant d’associer le système solaire combiné à un plancher chauffant pour un bon confort thermique.

En rénovation, il est nécessaire de prendre en considération les contraintes imposées par l’existant. Si votre maison n’est pas équipée d’un système de chauffage central (comme une chaudière avec des radiateurs à eau), l’installation d’un SSC pour l’eau chaude et le chauffage représente de lourds travaux. Il pourra donc être plus pertinent de se tourner vers le photovoltaïque qui pourrait alimenter vos radiateurs électriques au solaire, par exemple. Vous pouvez alors l’associer à des capteurs thermiques et un chauffe-eau solaire individuel pour votre production d’eau chaude sanitaire.

Dans tous les cas, il est vivement conseillé de faire appel à un professionnel qualifié et de suivre ses conseils pour que l’installation soit optimisée.

L’installation des capteurs solaires

L’installation d’un chauffage solaire dépend de la technologie choisie. Toutefois, que ce soit avec des panneaux solaires thermiques, photovoltaïques ou hybrides, il est essentiel de bien prendre en compte :

• l’orientation de la toiture qui doit idéalement être exposée plein sud ;
• l’inclinaison des capteurs solaires, qui devrait se situer entre 30 et 45° par rapport à l’horizontale pour une installation optimale ;
• les masques solaires qui peuvent être créés par différents éléments, comme des arbres ou une cheminée.

Si votre projet ne correspond pas à ces indications, vous pouvez tout de même mettre en œuvre votre installation de chauffage solaire. Avec une orientation à l’ouest ou à l’est et une inclinaison entre 30 et 60°, les panneaux solaires pourront tout de même afficher une bonne efficacité.

Il faut aussi savoir que les capteurs solaires (thermiques, photovoltaïques ou hybrides) ne sont pas toujours installés sur une toiture. Il est tout à fait possible de les poser au sol ou sur un mur, à condition qu’ils bénéficient d’une bonne exposition au soleil. Il existe aussi des kits solaires photovoltaïques ou des kits solaires thermiques à poser soi-même. L’installation de ces équipements nécessite toutefois d’être bon bricoleur. Notez aussi qu’avec ce type de kits, vous ne pourrez pas relier vos capteurs photovoltaïques au compteur électrique pour revendre votre électricité. Ils conviennent donc uniquement pour de l’autoconsommation.

L’installation du ballon solaire

Dans le cas de l’installation d’un chauffe-eau solaire, il faut aussi réfléchir au ballon. Pour réduire au maximum le recours à l’appoint, il est important de limiter au mieux les pertes de chaleur au niveau du cumulus et des tuyauteries :

• le ballon et les canalisations peuvent être isolés, notamment pour les parties qui se trouvent à l’extérieur ou dans des pièces non chauffées ;
• le cumulus solaire doit être installé au plus près des capteurs. Cela évite de perdre de la chaleur lorsque l’eau circule dans les tuyauteries. De cette manière, vous pouvez aussi éviter le gaspillage d’eau qui se produit lorsqu’une latence est nécessaire entre la demande en eau chaude et son arrivée au robinet ;
• le ballon solaire doit idéalement être installé dans une pièce chauffée. Si une telle configuration est impossible chez vous, veillez au moins à ce que cet espace soit isolé pour éviter que l’eau sanitaire ne refroidisse trop rapidement.

L’entretien du chauffage solaire

L’entretien du chauffage solaire varie selon la technologie :

Le contrôle de l’installation de chauffage solaire n’est pas une obligation. Il reste toutefois vivement conseillé d’en effectuer un tous les ans ou tous les deux ans. Cela permet de garantir le bon fonctionnement du système, ses performances et sa durabilité. À cette occasion, le professionnel procédera à une vérification des différents éléments (niveau du fluide caloporteur, étanchéité, etc.), au nettoyage des panneaux solaires, ainsi qu’à d’éventuels réglages et réparations.

Le nettoyage des panneaux solaires thermiques ou photovoltaïques est aussi important. Il permet de retirer les saletés qui pourraient obstruer le passage des rayons du soleil. Effectivement, les arbres, les oiseaux ou la pollution peuvent laisser des traces sur les capteurs. Pour que l’installation ne perde pas en productivité, il est donc essentiel de procéder régulièrement à leur nettoyage. L’idéal est d’attendre la fin de l’hiver pour préparer les panneaux avant que les jours ne rallongent. Vous pouvez vous en charger vous-même, en restant prudent s’il est nécessaire de monter sur le toit, ou confier cette tâche à un professionnel.

Il est possible de souscrire un contrat d’entretien auprès d’une entreprise de nettoyage de panneaux solaires. Vous serez ainsi garanti de ne pas oublier de prévoir cette intervention.

Quels sont les avantages et inconvénients du chauffage solaire ?

Vous êtes convaincu par l’intérêt du chauffage solaire ? Avant de vous lancer dans l’installation de ce type de système, il est essentiel de bien prendre en compte ses avantages et ses inconvénients :

Comment choisir le chauffage solaire pour sa maison ?

Plusieurs critères sont à prendre en compte dans le choix d’un système de chauffage solaire pour sa maison. Tout d’abord, il faut savoir si vous souhaitez chauffer toute la maison au solaire, produire uniquement le l’ECS, chauffer votre piscine, etc. Ensuite, comme nous l’avons déjà évoqué, une rénovation nécessite de prendre en compte le système de chauffage déjà en place. Une fois que le type de chauffage solaire est sélectionné, il est primordial de se pencher sur la question du dimensionnement des capteurs solaires, de la capacité du cumulus et de la qualité des équipements.

Le dimensionnement des panneaux solaires

Le dimensionnement des capteurs solaires doit être pensé de manière à utiliser au maximum l’énergie solaire plutôt que celle de l’appoint. La surface de panneaux à installer varie selon la région, l’exposition de la toiture (du terrain ou du mur), ainsi que les besoins du foyer en eau sanitaire et en chauffage (en fonction du projet).

Il est possible de suivre quelques indications pour le dimensionnement des capteurs thermiques et photovoltaïques. Veillez toutefois à bien respecter les conseils d’un professionnel qualifié qui saura vous proposer le dimensionnement le plus optimisé pour votre situation :

• pour un chauffe-eau solaire individuel (devant produire de 40 à 60 litres d’ECS à 50 °C par jour et par personne) : 4 m² de capteurs pour une famille de 4 personnes dans le nord de la France et 2 m² dans le sud du pays ;
• pour un système solaire combiné :
  • 1 m² de capteurs pour 10 m² chauffés en rénovation,
  • 0,7 m² de capteurs pour 10 m² chauffés dans un logement RT2012 ;
• pour une installation photovoltaïque ou hybride, en fonction de la consommation annuelle d’électricité du foyer :
  • 20 m² de capteurs pour 11 000 kWh (puissance de 3 kWc),
  • 40 m² de capteurs pour 11 000 à 17 000 kWh (puissance de 6 kWc),
  • 60 m² de capteurs pour plus de 17 000 kWh (puissance de 9 kWc).

La capacité du ballon d’eau chaude solaire

Avec un chauffe-eau solaire (CESI ou SSC) équipé d’un cumulus, la capacité de celui-ci doit aussi être bien choisie. Attention, un ballon solaire surdimensionné entraînerait une consommation plus importante de l’appoint afin de maintenir la température souhaitée.

Pour savoir quel volume doit faire un ballon solaire, il faut se baser sur la consommation journalière d’ECS de votre foyer :

Les certifications pour chauffage solaire

Pour choisir un chauffage solaire, il est aussi important de se renseigner sur les performances de l’appareil. Plusieurs labels et certifications sont notamment mis en place pour permettre aux consommateurs d’identifier les systèmes solaires qui respectent les normes européennes ou françaises. En voici quelques-uns :

Le prix d’un chauffage solaire

Le prix d’un système de chauffage solaire dépend surtout de la surface de capteurs à poser, qu’il s’agisse de modèles thermiques, hybrides ou photovoltaïques. D’autres éléments influencent toutefois le budget total à accorder à ce type d’installation :

• le type de panneau solaire ;
• la marque du matériel ;
• la configuration des lieux qui peut rendre la mise en œuvre de l’installation plus ou moins complexe.

Retrouvez ci-dessous le budget nécessaire pour un chauffage solaire, selon les différentes technologies :

Les aides pour le chauffage solaire

Le coût d’un chauffage solaire est conséquent. Néanmoins, plusieurs aides financières peuvent vous permettre d’alléger cet investissement. Les dispositifs ne sont pas les mêmes pour le solaire chauffant et le photovoltaïque :

Attention, il est important de savoir que pour bénéficier de ces différentes aides, vous devez obligatoirement confier l’installation du chauffage solaire à un professionnel labellisé RGE. Concernant les équipements eux-mêmes, notez que les panneaux thermiques doivent impérativement disposer d’une certification CSTBat ou Solar Keymark (ou équivalent).

Chauffe-eau solaire ou thermodynamique : lequel choisir ?

Si vous êtes à la recherche d’un système de chauffage écologique, vous vous demandez peut-être quel équipement choisir entre le chauffe-eau thermodynamique ou solaire.

Tout d’abord, l’énergie valorisée n’est pas la même avec ces deux appareils. En effet, le chauffe-eau thermodynamique (CET) produit généralement de l’eau chaude sanitaire grâce aux calories naturellement présentes dans l’air. Il ne fonctionne donc pas avec des panneaux solaires thermiques, mais avec une pompe à chaleur. La plupart du temps, cette PAC est un modèle aérothermique (air-eau). Il existe toutefois des CET fonctionnant avec des pompes à chaleur géothermiques, qui valorisent l’énergie présente dans le sol. Certains chauffe-eau thermodynamiques utilisent l’énergie solaire (modèle héliothermique). Ils sont cependant très rares sur le marché français à l’heure actuelle.

Ensuite, contrairement à certains systèmes de chauffage solaire pour la maison, le CET ne permet pas de chauffer le logement. Il s’agit, en effet, uniquement d’un chauffe-eau qui permet de produire de l’eau chaude sanitaire. Il faut aussi savoir que le CET nécessite un appoint électrique pour couvrir l’ensemble des besoins du foyer en ECS, comme c’est le cas du ballon d’eau chaude solaire.

Pour faire son choix entre un chauffe-eau solaire et thermodynamique, il est aussi important de noter que le CET a l’avantage de ne pas dépendre de l’ensoleillement. Ainsi, il peut généralement couvrir une plus grande part des besoins du ménage en eau chaude sanitaire. Les économies réalisables sur les factures d’énergie sont non négligeables, pouvant aller jusqu’à 70 %.