Pour les applications de chauffage solaire, les panneaux solaires à tubes sous vide à effet caloduc sont une technologie simple, fiable et d’une efficacité remarquable. Ce qui nous donne déjà trois bonnes raisons de s’y intéresser de près. Alors dans ce guide technique, tu pourras trouver des conseils pratiques pour leur installation, ainsi que de très bonnes astuces.

Mais attention ! Il ne s’agit pas non plus de foncer tête baissée pour s’équiper de ces panneaux solaires. Parce que l’on trouve beaucoup de conseils foireux concernant cette technologie qui proviennent de certains sites putaclics qui annoncent des performances totalement fantaisistes et présentent ce système comme une solution miracle. Alors qu’en réalité, ces panneaux solaires ne sont pas adaptés à toutes les configurations. C’est donc aussi pour cette raison qu’il nous a paru très intéressant de réaliser ce guide afin de démêler le vrai du faux dans l’objectif de t’aider à faire le bon choix.

Les caloducs pour les nuls

Pour commencer, je vais t’expliquer clairement comment fonctionne un caloduc. La première étape c’est d’abord de comprendre que l’objectif principal d’un caloduc c’est de transférer la chaleur. Dans notre cas, l’idée c’est de capter un maximum d’énergie solaire sous forme de chaleur pour la transmettre à ton système de chauffage.

Maintenant que les bases sont posées voilà comment ça fonctionne : Le caloduc est un tube métallique qui contient une petite quantité d’eau glycolée. A noter que le glycol sert uniquement à éviter le gel en cas de températures négatives. Et quand la température augmente à l’intérieur du tube grâce au rayonnement solaire, le liquide s’évapore et se transforme en gaz. Ce gaz chaud monte ensuite jusqu’en haut du tube à l’aide de la pression pour transmettre sa chaleur à l’échangeur. Une fois cette étape terminée, le gaz se condense en se refroidissant et redescend sous forme liquide vers le bas du tube. Et ce cycle recommence, encore et encore, tant que le tube reste bien étanche et qu’il est exposé au soleil ce processus continue de fonctionner.

À retenir en 4 étapes simples :

• Le liquide se transforme en vapeur lorsqu’il est chauffé.
• La vapeur monte sous pression et transmet sa chaleur au collecteur.
• En libérant sa chaleur, la vapeur se condense.
• Une fois condensée, elle redescend sous forme liquide vers le bas du tube.

Au final, on peut donc voir le caloduc comme un moyen de capter la chaleur et de la concentrer exactement là où elle est nécessaire. C’est-à-dire au point de transfert. Et au passage, les caloducs ne sont pas réservés aux systèmes solaires. Car ils sont bien connus des passionnés d’informatique qui poussent leurs processeurs à fond grâce à l’overclocking. Mais dans ce cas, le rôle du caloduc est d’évacuer un maximum de chaleur du processeur pour éviter qu’il ne grille. C’est donc l’effet inverse de ce qui nous intéresse.

Comment fonctionnent les systèmes solaires à tubes sous vide à caloduc

Maintenant que tu sais comment fonctionne un caloduc, voyons plus en détail comment s’organise l’ensemble du système.

Première point : chaque caloduc est équipé d’un absorbeur de rayonnement solaire. Et lorsque les rayons solaires frappent cet absorbeur cela génère de la chaleur qui totalement piégée dans le tube sous vide. La température monte alors très rapidement à l’intérieur du tube et le liquide s’évapore pour transmettre ses calories à une sorte de téton en cuivre qui est situé en haut du tube.

Pour garantir une étanchéité parfaite, chaque tube est relié à un collecteur thermique par l’intermédiaire d’un trou borgne. Ce montage permet aux tubes de chauffer de manière indépendante le fluide caloporteur qui circule dans le collecteur. Ce fluide réchauffé est ensuite envoyé vers un échangeur de chaleur placé à l’intérieur d’un ballon de stockage. Et ce ballon conserve la chaleur pour qu’elle puisse être utilisée plus tard pour diverses applications, telles que chauffer ta maison ou produire l’eau chaude sanitaire.

On peut donc considérer ce ballon comme une batterie thermique. Et comme l’énergie solaire ne suffit pas toujours à couvrir 100% des besoins en chauffage sur toute l’année, les ballons incluent presque tous un second échangeur thermique qui est relié à une source d’énergie d’appoint de ton choix. Et on peut même trouver des ballons avec trois échangeurs. Mais plutôt qu’un long discours, voici un bon schéma pour que tout soit limpide :

Si tes panneaux sont situés plus bas que ton ballon de stockage, il faudra prévoir une pompe de circulation reliée à des sondes de température. Mais rassure toi, la consommation électrique de cet ensemble reste très faible. A coté de ce système très répandu, l’idéal reste un système à thermosiphon car il n’y pas besoin de circulateur ni de capteurs. Mais cela suppose que ton ballon de stockage soit situé plus haut que tes panneaux solaire, ce qui est hélas très loin d’être toujours possible.

À lire attentivement avant d’investir dans un système de chauffage solaire

Avant de parler de chauffage solaire, il est très important de poser quelques bases. Pour commencer, avant de dépenser un seul centime dans une installation de chauffage solaire, assure-toi d’abord que ton logement est correctement isolé. Et s’il ne l’est pas, mieux vaut commencer par investir dans la réduction des pertes de chaleur plutôt que de gaspiller de l’argent pour chauffer autant l’intérieur que l’extérieur. Parce qu’au final, si ta maison est mal isolée il te faudra par exemple 10 panneaux. Tandis que si l’isolation est correcte, tu pourras par exemple descendre à 5 panneaux pour le même résultat tout en gagnant en confort à l’aide de ton isolation.

Deuxième point, le chauffage solaire à tubes sous vide fonctionne vraiment bien avec des systèmes hydrauliques basse température. Et pour ce faire, l’idéal c’est un plancher chauffant qui fait circuler de l’eau tiède dans le sol de ta maison. C’est ultra confortable car la chaleur est douce et homogène. Et tu peux marcher pieds nus toute l’année. C’est qui est vraiment très agréable. Mais ce cas de figure est plutôt réservé aux habitations qui sont déjà équipées d’un chauffage au sol hydraulique. Sinon les travaux pour en installer un sont vraiment trop importants. Mais si tu rénoves, tu peux aussi opter pour des plinthes hydrauliques basse température. Ce n’est pas aussi performant, mais ça reste très efficace.

Clarifions maintenant quelques mythes marketing. Non, tes panneaux solaires ne vont pas chauffer ta maison à 25 °C en plein hiver. Non, ta facture de chauffage ne va pas être divisée par 10 comme par magie. Mais la réalité reste néanmoins très positive. Car dans les climats tempérés, tu peux tout même réaliser de belles économies au printemps et à l’automne en utilisant uniquement l’énergie gratuite du soleil quand la météo le permet. Et c’est exactement pareil pour la production d’eau chaude sanitaire. Il ne faut pas t’attendre à des miracles en hiver, mais ça peut rester tout de même un petit complément.

Passons maintenant à une astuce de pro qui peut te faire économiser beaucoup d’argent lors de l’achat d’un chauffe-eau solaire pour l’eau chaude domestique :

Conseils clés pour une installation solaire thermique réussie

Beaucoup de chauffagistes ne recommandent pas les systèmes de chauffage solaire. Non pas parce qu’ils ne fonctionnent pas, mais parce qu’ils risquent de produire trop de chaleur en été. Et il est évident que l’on n’a pas besoin de chauffage quand il fait chaud dehors. De plus, cela risque de détériorer les tubes.

La solution ? Mettre les panneaux hors service pendant l’été. Pour ce faire, il suffit de les couvrir avec une bâche de protection, ou d’installer un volet électrique si les panneaux sont difficiles d’accès. Dans ce type de configuration, il peut être judicieux de laisser un ou deux panneaux actifs pour continuer à produire de l’eau chaude sanitaire. C’est assez simple à gérer, mais cela implique soit un coût supplémentaire, soit un peu d’entretien manuel. Mais pas de panique car il existe une astuce bien pensée pour contourner ce problème :

Durée de vie, sécurité et entretien

La durée de vie de ces modules solaires dépend surtout de leur qualité de fabrication. Mais avec un bon scellement verre-métal, ils peuvent facilement tenir jusqu’à 30 ans en théorie. A partir de là, un tube cesse de fonctionner s’il perd son étanchéité. Et pour détecter facilement ce problème, une fine couche de baryum est placée au fond de chaque tube. Car le baryum change de couleur lorsqu’il est exposé à l’air. Et si cela se produit, il suffit de remplacer le tube. C’est qui est aussi simple que de changer une ampoule : on déclipse juste le tube défectueux, on clipse le nouveau à la place et ça repart pour un tour sans que le système de chauffage ne soit interrompu. Pas besoin d’être bricoleur et surtout pas besoin de vidanger le système.

L’un des plus grands avantages des systèmes à caloduc, c’est que même si un ou plusieurs tubes tombent en panne, les autres continuent à produire de la chaleur sans interruption. Les tubes sont certes un peu fragiles à manipuler, mais une fois installés leur forme arrondie leur donne une excellente résistance aux impacts. Car par rapport aux panneaux plans, ils résistent beaucoup mieux à la grêle ou autres impacts. Et côté entretien, un petit coup de chiffon de temps en temps si vraiment ils prennent trop la poussière et c’est tout. Et un dernier conseil : évite de faire tourner ton système à sec, c’est-à-dire sans liquide pour absorber la chaleur. Parce que des températures excessives peuvent réduire la durée de vie des tubes, voire même les détruire complètement.

Cas d’usage spécifiques des panneaux solaires à caloducs

Ce guide se concentre volontairement sur le scénario le plus courant : les zones tempérées comme la majeure partie de l’Amérique du Nord et de l’Europe. Mais dans certains cas particuliers, si tu vis dans une région avec plus de 200 jours de soleil par an, la donne peut être très différente.

Par exemple, lorsque je gérais encore mon bureau d’études, j’ai été confronté à toutes sortes de défis spécifiques parce que des clients voulaient rendre leur activité plus écologique tout en réalisant de grosses économies d’énergie. Par rapport à cela, je me souviens d’une mission qui concernait plusieurs entreprises agroalimentaires du nord de l’Afrique qui utilisaient chaque jour de grandes quantités d’eau très chaude. Et inutile de le préciser, ce genre d’activité entraîne des factures énergétiques monstrueuses. Du coup, dans ce cas précis, j’ai préconisé des panneaux à tubes sous vide à caloducs de haute qualité qui ont permis de produire de l’eau bouillante pratiquement tous les jours avec une autre source d’énergie renouvelable en appoint. Avec ce concept, mes anciens clients ont pu se libérer de leurs factures d’énergie pour chauffer l’eau tout en décrochant une certification écologique.

Un autre cas spécifique avec un hôtel situé dans une région ensoleillée toute l’année qui a pu amortir très rapidement son investissement en produisant l’eau chaude sanitaire grâce à des panneaux à tubes sous vide à caloduc. Et en bonus, cette action l’a aidé aussi à décrocher un label écologique.

Autre anecdote : J’ai un jour été contacté par le propriétaire d’un immense hammam au Maroc. Il dépensait une fortune chaque mois pour produire de l’eau chaude et de la vapeur. Et en passant au solaire thermique à l’aide des tubes sous vide, il a réussi à réduire sa facture énergétique mensuelle de 70%. Pas mal !

Je ne me souviens pas de tous les cas, mais il y en a eu une quantité impressionnante où le solaire thermique a pu remplacer le bois, le gaz, le charbon ou l’électricité pour chauffer de l’eau ou pour produire de la vapeur. Donc si on parle de solaire thermique à haute température, les panneaux à tubes sous vide à caloduc sont clairement la meilleure option dans la majeure partie des cas.

Conseils d’installation et guide d’achat

Concernant l’emplacement des panneaux, tu n’as que l’embarras du choix : sur un toit en pente, sur un toit plat, contre un mur, au sol avec une structure porteuse, ou même en version pergola. La seule règle à respecter c’est que les panneaux solaires doivent toujours être orientés plein sud pour capter un maximum de soleil tout au long de la journée. D’ailleurs, il y a un point que l’on n’a pas encore mentionné et qui représente un atout énorme. A savoir le fait que les capteurs à tubes sous vide sont bien plus performants que les panneaux plans pour capter la lumière du matin et du soir grâce à leur forme ronde qui leur permet de capter pleinement le rayonnement solaire de tous les cotés. C’est une capacité de plus qui rend leur rendement et leur régularité pratiquement imbattables.

Concernant le dimensionnement d’un système, tu peux jouer avec différentes configurations en série ou en parallèle. C’est un peu comme en électricité : En série on augmente l’intensité de la chaleur et en parallèle on augmente le volume à traiter.

Mais attention, car ce genre de montage ne s’improvise pas. Car au préalable, il faut impérativement effectuer des calculs pour trouver le dimensionnement optimal. Alors si tu n’y connais rien dans ce domaine, fais appel à un professionnel plutôt qu’à des tutoriels foireux sur Youtube. Et en ce qui concerne les gros projets, les bureaux d’études spécialisés utilisent des logiciels dédiés pour réaliser ces calculs avec un très haut niveau de précision. Dans tous les cas, voici un schéma pour t’aider à comprendre comment fonctionnent les configurations en série et en parallèle :

A présent, rendons à César ce qui lui revient : les capteurs solaires à tubes sous vide ont été inventés par des ingénieurs chinois dans les années 1980. Depuis, les brevets sont passés dans le domaine public. C’est pour cela qu’aujourd’hui la majorité des fabricants sont basés en Chine. Mais chinois ne veut pas dire bas de gamme. Parce que comme pour tout autre matériel, tout dépend de la marque et de la qualité de fabrication. Autrement dit, il existe de très bons produits et aussi quelques vraies daubes. Alors à toi de bien te renseigner avant d’acheter.

Petit conseil utile : si tu commandes les panneaux toi-même, n’oublie pas de commander quelques tubes de rechange en plus. Comme ça, si un ou deux cassent plus tôt que prévu, tu ne te retrouveras pas à galérer pour trouver un modèle compatible. Et si tu passes par un installateur, demande-lui qu’il te fournisse quelques tubes de rechange. Puis range-les en lieu sûr et de cette façon tu seras tranquille en cas de problème.

Mais soyons clairs : Installer un système solaire thermique ce n’est pas du bricolage d’amateur car il faut de vraies compétences techniques et de l’expérience. Alors si ce n’est pas ton domaine, laisse tomber les tutos YouTube et fais appel à un pro. Mais on ne va pas se mentir parce que dans le secteur des énergies renouvelables, il y a aussi des gens pas sérieux du tout. Alors pour trouver un bon installateur ne te fie ni aux beaux sites web, ni aux plaquettes commerciales, ni aux avis Google qui peuvent très bien être bidons. Le bon réflexe avant de faire affaire avec un professionnel c’est de lui demander de voir de tes yeux au moins une ou deux installations qu’il a déjà réalisées. C’est tout à fait normal et un artisan sérieux ne refusera jamais. A partir de là, tu pourras éviter bien des problèmes et tu pourras avancer dans ton projet l’esprit tranquille.

En conclusion

Les panneaux à tubes sous vide à caloduc sont une vraie alternative écologique qui permet de participer à réduire les émissions de CO₂ et autres gaz nocifs pour le climat. De plus, ils sont composés de matériaux recyclables. Alors si tu penses que cette technologie peut répondre à tes besoins, on ne peut que te féliciter si tu arrives à aller jusqu’au bout de ton projet. En attendant, si tu as des questions ou une expérience à partager, n’hésite pas à utiliser l’espace commentaires ci-dessous

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