L'eau chaude n'est pas un besoin vital, mais cela reste un élément de confort dont je ne suis pas encore prêt à me passer ! Qu'il s'agisse de la vaisselle, de la douche, du ménage ou de la machine à laver, les besoins en eau chaude requièrent une consommation énergétique non négligeable (600 kWh /personne/an) et une alimentation électrique.
En effet, la chaleur peut provenir d'une résistance électrique (cumulus), de votre chaudière à gaz, à fioul et parfois au bois, ou encore d'une pompe à chaleur. Dans tous les cas, la première coupure de courant provoque un arrêt du chauffage de l'eau.
Partant de ces constats, l'idée qui vient en premier, c'est le chauffe-eau solaire (CES) ! Brûler du gaz fossile pour chauffer de l'eau, alors que le soleil tape sur la maison, ce n'est pas ce qu'il y a de plus pertinent. Mais il y a deux limites à ce système: il n'y a presque pas de soleil en hiver et les équipements qui sont installés actuellement requièrent de l'électricité pour faire tourner les circulateurs et alimenter la carte électronique qui gère le fonctionnement de l'ensemble. Ces deux limites nous ont conduits à faire les choix détaillés ci-après.
Le CES en thermosiphon: simplicité et robustesse
Pour notre CES, nous avons choisi d'utiliser un phénomène physique bien connu, selon lequel un fluide, lorsqu'il est chauffé, a tendance à monter naturellement. Ainsi, si vos capteurs solaires sont situés plus bas que votre ballon de stockage, le fluide chauffé par le soleil dans les capteurs se met en mouvement et transporte les calories jusque dans votre ballon. Une fois dans le ballon, il transmet la chaleur à l'eau grâce à un échangeur. Se refroidissant au contact de l'eau, il redescend vers les capteurs où il sera de nouveau réchauffé, etc.
Ce système s'appelle le thermosiphon et il est très utilisé dans les pays chauds, où l'on voit sur les toits terrasses des capteurs surmontés d'un ballon de stockage. En France, ce système appelé "monobloc" (car il s'agit d'un kit complet), est beaucoup moins utilisé parce qu'il fait froid une bonne partie de l'année et que le stockage de l'eau chaude à l'extérieur n'est pas intéressant. En revanche, le système que j'ai installé consiste à mettre le ballon à l'intérieur de la maison. Il faut juste qu'il soit plus haut que les capteurs pour offrir une pente d'environ 10% minimum entre le haut des capteurs et l'entrée dans le ballon.
Contrairement à ce que disent les légendes urbaines, cela fonctionne très bien !
Chauffe-eau solaire thermosiphon monobloc sur toiture. Source : www.chauffeeausolaire.info
Le système doit être bien conçu au départ et la configuration du logement doit être propice à ce genre d'installation. Si ces deux conditions sont remplies, vous aurez de l'eau chaude quoi qu'il arrive, entre avril et octobre, sans risque de panne ou de dysfonctionnement, et pour un prix raisonnable.
Schéma de l'installation, capteurs en place sur le toit et tuyaux de circulation du fluide
Le bouilleur en thermosiphon: le complément pour l'hiver
La seconde limite évoquée plus haut, c'est que le CES ne fournit que 60% des besoins d'une maison sur une année. J'ai pu le vérifier en mesurant la consommation de la résistance électrique d'appoint de notre ballon. Après un an de fonctionnement, nous avons consommé environ 600 kWh d'électricité pour deux adultes et un enfant, c'est-à-dire que le CES nous a bien fourni les deux tiers de notre consommation théorique. Il reste donc un dernier tiers à fournir pour ne plus dépendre de l'électricité pour l'eau chaude pendant l'hiver. Pour cela, on peut utiliser le même phénomène physique (thermosiphon), mais avec un chauffage au bois.
Le principe est aussi simple que pour le CES, mais la source de chaleur est la combustion du bois bûche. Nous avons donc décidé d'installer un poêle de masse équipé d'un bouilleur, c'est-à-dire d'un échangeur de chaleur qui va récupérer la chaleur des fumées pour chauffer le fluide. Le fluide ainsi chauffé monte naturellement dans le ballon situé à l'étage, puis il redescend après avoir transféré la chaleur à l'eau du ballon. Pour une telle installation il faudra acquérir un ballon équipé de deux échangeurs de chaleur.
Pour résumer, en période chaude et ensoleillée, le CES est suffisant pour fournir 100% des besoins. Dès que le soleil est trop bas ou absent, il suffit de mettre des bûches dans le poêle pour faire le complément d'eau chaude, tout simplement. Vous obtenez ainsi une production d'eau chaude fiable, complète et autonome (si vous avez un approvisionnement fiable en bois de chauffage).
Schéma d'installation d'un bouilleur conventionnel (sans thermosiphon). Source: www.bouilleur.fr
Pas tout à fait low tech ... mais presque !
L'installation que je viens de décrire est un compromis entre coût, temps de conception, de fabrication et d'installation, fiabilité et rendement énergétique. Il est possible de faire encore moins cher en fabriquant soi-même les éléments, mais c'est beaucoup plus long, le rendement est souvent moins bon et le risque de fuites accru.
Vous aurez surement du mal à trouver des professionnels qui acceptent de mettre en place ce genre de choses chez vous, c'est pourquoi le partage d'expérience est essentiel.
Si vous souhaitez, comme moi, faire profiter de votre expérience, n'hésitez pas à laisser un commentaire. Enfin, vous pouvez également contacter l'entreprise militante Solaire-Diffusion qui accompagne les auto-constructeurs et fournit du matériel pour de telles installations et le forum APPER Solaire qui concentre les retours d'expérience et les discussions sur le sujet.