Les paragraphes suivants synthétisent quelques détails essentiels de conception ou de mise en œuvre d'un chauffe-eau solaire.
Montage rapporté ou superposé à la toiture
Des pattes sur lesquelles viennent se poser des guides sont directement fixées sur la charpente en passant sous la couverture de toiture. Deux guides par capteur, attachés à ces supports (deux par guide), vont retenir le capteur. En dehors des percements pour le passage de la tuyauterie, l'étanchéité de la couverture de toiture est préservée. Le passage des conduites du circuit primaire à travers la couverture s'effectue par des tuiles de ventilation ou tuiles chatières.
La surcharge engendrée par un capteur plan vitré rapporté à la toiture ) est de l'ordre de 25 kg/m 2 , ce qui est supporté par la plupart des structures de charpentes d'immeubles de logements en Belgique.
Montage de capteurs plans rapportés à la toiture -Composition de toiture
Montage intégré à la toiture
La structure de la toiture doit être suffisamment rigide, le capteur est généralement placé et fixé sur les liteaux sous le capteur solaire. Même isolé sur sa face arrière, un capteur ne remplace en aucun cas l'isolation sous toiture qui doit être maintenue sous la surface des capteurs intégrés à cette toiture. Le poseur doit prévoir un espace de ventilation entre la face inférieure des capteurs et la sous toiture afin d'éviter tout risque de condensation dans la toiture. Le lattage et le contre-lattage seront conçus de façon à ménager un espace pour l'aération des capteurs.
Espace pour l'aération (2) entre le dos du capteur et la sous-toiture (3)
Des capteurs solaires intégrés seront de préférence implantés à proximité du faîte, de façon à ce que les eaux de pluie provenant d'une zone supérieure du versant de la toiture ne ruissellent pas dessus, ce qui les encrasseraient plus rapidement. En outre, les résidus d'oxydation de l'élément métallique supérieur qui forme le lien entre la couverture de toiture et le capteur accentuent encore le risque d'encrassement.
Ferblanterie supérieure d'un capteur solaire intégré en toiture
Si cet élément est en plomb, il faut le recouvrir d'une couche protectrice anti-oxydante à renouveler régulièrement afin de lui conserver son efficacité. La ferblanterie de pourtour de capteur doit répondre à ces exigences et doit impérativement être compatible avec le métal utilisé pour le cadre du capteur.
Ferblanterie inférieure d'un capteur solaire intégré en toiture
- tuile
- capteur solaire
- espace de ventilation
- sous-toiture
- ferblanterie inférieure
L'étanchéité à l'eau et à l'air des raccords entre la toiture et les capteurs solaires et des connexions des capteurs entre eux doit être garantie par l'entrepreneur.
Détail du raccordement entre deux modules de capteurs et la toiture
Montage de capteurs plans intégrés à la toiture – Composition de toiture
Capteur solaire intégré dans une toiture en tuiles
Montage sur toiture plate
On utilise un cadre de support adapté pour le montage sur toitures plates. Le concepteur doit impérativement veiller aux aspects suivants :
- la fixation de ce cadre à la structure portante du toit (arrimage)
- la fixation éventuelle des capteurs à un lestage adapté, placé au-dessus de l'étanchéité
- la charge supplémentaire constituée par les capteurs lestés nécessite une conception adaptée, voire la vérification de la stabilité de la structure portante
- l'arrimage du cadre à la structure portante et/ou son lestage éventuel ne peuvent en aucun cas détériorer l'étanchéité de la toiture.
Arrimage de capteurs plans montés sur toiture plate
Montage en façade
- a) capteur plan monté verticalement, adossé à la façade, l'absorbeur est placé verticalement
- b) capteur plan monté « en auvent » sur un support arrimé à la façade, l'absorbeur est incliné à 45° par rapport à l'horizontale
- c) capteur tubulaire sous vide adossé à la façade, les tubes sont disposés verticalement, la surface d'absorption est également verticale
- d) capteur tubulaire sous vide adossé à la façade, les tubes sont disposés horizontalement et les ailettes de l'absorbeur solaire sont inclinées de 30 à 50° par rapport à l'horizontale.
Influence du montage sur le rendement de production du système solaire
Pour la production d'ECS, les montages a) et c) (surface d'absorption verticale), présentent un rendement moyen annuel de 10 à 30 % inférieur à celui des montages b) et d).
Conception des branchements du circuit solaire
Les départs de conduites depuis la moitié supérieure du ballon de stockage doivent être munis de dispositifs anti-convection, soit sous forme d'écrous, soit via un départ vers le bas sur une quinzaine de centimètres (± 10 fois le diamètre de la conduite) suivi d'une remontée de la conduite en forme de siphon.
Ce dispositif anti thermosiphon aussi appelé ‘ lire' ' permet d'éviter l'apparition d'un courant laminaire à l'intérieur de la conduite, qui entraînerait des déperditions thermiques et une surconsommation de l'appoint.
Dispositif anti-thermosiphon
Deux types de protection complémentaires contre l'effet thermosiphon
Les clapets anti-retour préviennent la formation d'un courant par effet thermosiphon dans la boucle solaire.
la lire prévient la formation d'un courant laminaire par effet thermosiphon à l'intérieur de la conduite de départ capteur raccordée à la partie supérieure de l'échangeur solaire dans le ballon
