Le panneau solaire thermique capte la chaleur du rayonnement solaire pour chauffer un fluide caloporteur (eau glycolée). Ce fluide circule dans un circuit fermé entre le capteur en toiture et un ballon de stockage. Un échangeur thermique transfère la chaleur du fluide à l'eau sanitaire. La température atteint 60 à 80 °C par beau temps, suffisant pour couvrir 50 à 70 % des besoins en eau chaude d'un foyer.
Contrairement à un module photovoltaïque, il ne produit pas d'électricité : il produit de la chaleur, utilisée pour l'eau chaude sanitaire et parfois pour le chauffage. Il fait partie des usages de l'énergie solaire renouvelable dans l'habitat.
Le principe en quatre étapes
- Absorption : la plaque noire du capteur transforme la lumière en chaleur.
- Transport : le fluide caloporteur se réchauffe au contact de l'absorbeur et part vers le ballon.
- Échange : dans le ballon, un serpentin cède la chaleur du fluide à l'eau sanitaire, sans que les deux liquides se mélangent.
- Retour : le fluide refroidi remonte vers le capteur et le cycle recommence tant que le soleil chauffe.
Les deux types de capteurs
Le capteur plan vitré est le plus répandu. Il se compose d'une plaque absorbante noire sous un vitrage trempé, isolée à l'arrière par de la laine de roche. Le capteur à tubes sous vide offre un rendement supérieur (15 à 20 % de plus) grâce à l'isolation par le vide, mais coûte 30 à 50 % plus cher. Il est recommandé dans les régions froides ou pour le chauffage combiné.
Circulation forcée ou thermosiphon
Dans un système à circulation forcée, le ballon peut être installé dans la maison (garage, cellier), loin du capteur : c'est une pompe qui assure le déplacement du fluide. Dans un système à thermosiphon, le ballon est placé plus haut que le capteur : le fluide chaud, plus léger, monte seul vers le ballon et le fluide froid redescend, sans pompe ni régulation électrique. Le thermosiphon est plus simple, mais il impose un ballon au-dessus du capteur, souvent visible sur le toit.
Circuit et régulation
Un circulateur (pompe) met le fluide en mouvement quand la température du capteur dépasse celle du ballon. La régulation (sonde de température + régulateur différentiel) pilote le circulateur automatiquement. En cas de surchauffe estivale, une vanne de décharge ou un vase d'expansion protège le circuit contre la surpression.
- Température fluide : 60 à 80 °C en été
- Surface capteur pour 4 personnes : 3 à 5 m²
- Couverture eau chaude : 50 à 70 % annuels
- Volume ballon recommandé : 200 à 300 litres
Les jours sans soleil, un appoint (résistance électrique dans le ballon ou raccordement à la chaudière) prend le relais pour garantir l'eau chaude.
L'entretien se limite à un contrôle annuel du fluide caloporteur (niveau, pH, point de congélation) et à une vérification de la pression du circuit. Le fluide se remplace tous les 5 à 10 ans. La durée de vie d'un capteur thermique atteint 20 à 30 ans, comparable à celle d'un panneau photovoltaïque.
Panneau solaire thermique : vos questions sur son fonctionnement
Un panneau solaire thermique fonctionne-t-il en hiver ?
Oui, il continue de capter la chaleur du rayonnement, même par temps froid et clair, mais il en produit moins qu'en été. L'eau glycolée évite le gel du circuit et l'appoint complète la production.
Pourquoi utiliser de l'eau glycolée plutôt que de l'eau ?
Le glycol abaisse le point de congélation du fluide : le circuit installé en toiture ne gèle pas l'hiver. C'est aussi pourquoi le point de congélation fait partie du contrôle annuel.
Peut-on chauffer toute une maison avec ?
Un système solaire combiné alimente à la fois l'eau chaude et un chauffage basse température (plancher chauffant), mais il garde toujours un appoint : la production chute précisément en hiver, quand le besoin de chauffage est le plus fort.