Le SCC, le système solaire combiné

Le système solaire combiné repose sur le couplage d’une solution individuelle gaz naturel de chauffage et de production d’eau chaude sanitaire, avec un système solaire thermique constitué par des capteurs solaires et un ballon de réserve d’ECS.

Avant de proposer le système solaire combiné, il convient de vérifier que le projet comporte (ou peut intégrer) une surface pour l'implantation des capteurs solaires qui soit :
• de dimension suffisante (de l’ordre de 4 m² de capteurs par pavillon pour couvrir environ 50 % des besoins ECS) ;
- orientée préférentiellement vers le sud et avec un minimum d’ombre portée (par exemple par un bâtiment voisin) ;
• accessible : en toiture (capteurs posés sur toiture ou intégrés à la toiture), sur toiture-terrasse ou au sol (capteurs sur supports).


Le principe de fonctionnement

Il existe deux systèmes de restitution pour les systèmes solaires combinés (SSC) :

Le Plancher Solaire Direct (PSD ®)
Le Plancher Solaire Direct est une marque commerciale de Clipsol, qui désigne le type de système solaire combiné le plus répandu en France à ce jour. Il associe des capteurs solaires thermiques, un ballon d’ECS et un plancher chauffant basse température servant à la fois de stockage et d'émetteur de chaleur, sans échangeur intermédiaire.
Le fluide caloporteur est constitué la plupart du temps d'un mélange d'eau et d'antigel. Il assure le transport de l'énergie thermique du capteur vers le ballon d'ECS ou vers le système de chauffage : une pompe assure la circulation entre les capteurs thermiques et le plancher chauffant.
Un circuit de dérivation permet de produire l'eau chaude sanitaire dans un ballon en acier inoxydable. Sa conception prévoit une stratification des températures, optimisant ainsi, la production d'eau chaude par le capteur solaire. Il est équipé de deux échangeurs de chaleur en cuivre démontables, d'un groupe de sécurité eau froide, d'un mitigeur thermostatique et d'une jaquette isolante de 75 mm d'épaisseur.
Ce type de SSC présente l’avantage d’un encombrement réduit, puisque le stockage solaire pour le chauffage est intégré au plancher.

En vert : circuit où circule l'antigel.
En jaune : circuit où circule l'eau de chauffage (sans antigel).
En rouge : circuit d'eau chaude sanitaire.

Les autres systèmes
Le fluide caloporteur chauffe l'eau du ou des réservoir(s) d'eau tampon et repart vers les capteurs. La chaleur est stockée dans un ou plusieurs réservoirs d’eau tampon par le biais d'un échangeur de chaleur. Cette eau ainsi réchauffée est utilisée pour le chauffage du bâtiment, à l'aide d'émetteurs de type "chaleur douce " : PCBT (Plancher Chauffant Basse Température) ou radiateurs basse température.
L'eau chaude sanitaire peut être produite, soit dans un ballon immergé dans le volume tampon, soit par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur situé dans le ballon de stockage ou à l'extérieur de celui-ci.


En vert : circuit où circule l'antigel.
En jaune : circuit où circule l'eau de chauffage (sans antigel).
En rouge : circuit d'eau chaude sanitaire.

La chaleur issue des capteurs solaires est stockée soit :
• dans un seul ballon raccordé à la chaudière d’appoint et alimentant les circuits chauffage et ECS ;
• dans deux ballons indépendants, un pour le chauffage et un pour l’ECS, tous deux raccordés à l’appoint.<

Ces types de SSC peuvent présenter un inconvénient d’encombrement, notamment pour le ballon de stockage solaire lié au chauffage, qui nécessite un volume important (environ 800 à 1000 litres pour un pavillon de 100m² + 200 litres environ pour l’ECS).

Le dimensionnement de l'installation

Dans les deux types de SSC, le générateur gaz naturel apporte le complément de chaleur nécessaire à l'obtention de la température de confort souhaitée, notamment pendant les périodes où le rayonnement solaire est insuffisant.
En production d’ECS, l’installation solaire assure le préchauffage de l’eau chaude sanitaire et le générateur au gaz naturel apporte le complément de chaleur nécessaire à l'obtention de la température de production d'ECS souhaitée.
Le dimensionnement de l’installation de chauffage et d’ECS, se fait indépendamment de l’installation solaire.
Le régulation est un élément indispensable au bon fonctionnement du système. Son rôle est de donner la priorité à la production de chaleur par l’énergie solaire. Elle doit aussi moduler l’énergie d’appoint à apporter pour maintenir la température de confort sans ensoleillement et assurer la production d’ECS.
Le dimensionnement de la surface des capteurs est un point clef de toute installation solaire. Il convient de se rapprocher des constructeurs de matériels.
En fonction du taux de couverture solaire souhaité, de la zone climatique, de la surface des capteurs et des besoins ECS, les capacités des ballons ECS et/ou chauffage peuvent varier dans des proportions assez importantes (de 600 à 1000 litres pour le ballon chauffage et 100 à 650 litres pour le ballon ECS).
L’exploitation mixte ECS/chauffage peut imposer des arbitrages concernant l’orientation des capteurs. La priorité est alors donnée au chauffage avec une orientation à 60° des capteurs pour une récupération optimale des rayons solaires. En été cette orientation “ défavorable ” évitera des montées en température excessives tout en assurant la satisfaction des seuls besoins d’ECS.
La surface de capteurs est suffisante pour assurer les besoins d’ECS des occupants pendant l’été. La température du fluide qui parcourt les capteurs peut pendant certaines périodes d’inoccupation, atteindre des températures très élevées. Afin de maîtriser les surchauffes estivales, les constructeurs ont imaginé différents systèmes : boucles de décharge, capteurs auto-vidangeables, refroidissement nocturne, circuit sous haute pression pour éviter l’ébullition du fluide caloporteur, ou autre procédé permettant d’éviter toute dégradation du matériel.
L'aspect réglementaire

Le CSTB et le ministère du Logement ont rédigé une extension des règles Th-C et un modificatif à l’arrêté du 29 novembre 2000 (RT 2000) permettant d’intégrer les installations solaires thermiques.
Les systèmes solaires vont pouvoir ainsi être valorisés.


L'installation

Les capteurs sont de type plans vitrés. Les capteurs "sans vitrage" ou "sous vide" sont exclus, car ils ne sont pas adaptés à la production d’ECS.
Le fluide caloporteur du circuit de transfert est celui recommandé par le fabricant des capteurs. La qualité du fluide est un élément déterminant pour la longévité de l’installation.
Pour bénéficier de l’éligibilité aux primes accordées par l’ADEME , les conditions suivantes doivent être réunies :
• les capteurs solaires doivent être sous avis technique en cours de validité et certifiés CSTBat,
• l’installation doit être réalisée par un professionnel, adhérent à la charte Qualisol
La liste des installateurs agrées Qualisol est disponible sur le site internet de l’Ademe, www.ademe.fr


L’entretien et la maintenance

Le SSC, comme tout équipement de chauffage, doit être suivi et entretenu périodiquement.

Un suivi régulier
Il est recommandé de vérifier régulièrement le bon fonctionnement du système solaire, en contrôlant :
• la pression du fluide des capteurs, qui doit être d'environ 0,6 bar + H/10 (avec H représentant la hauteur entre le capteur et le ballon),
• le fonctionnement du régulateur et du circulateur, par temps ensoleillé.

Il est utile de prévoir sur l'installation un thermomètre à l'entrée et un autre à la sortie de l'échangeur solaire du ballon. En fonctionnement et par temps ensoleillé, l'écart entrée - sortie dépasse rarement 10 K. Si cet écart est supérieur à 15 K, c'est probablement le signe d'une mauvaise circulation de fluide.

Cette vérification peut être réalisée par le client, entre deux visites d’entretien du professionnel.

Un contrat d’entretien souscrit auprès d’un professionnel
Des contrôles doivent être effectuées tous les ans, suivant les indications du constructeur du matériel solaire et de l'installateur au moment de la mise en service de l'installation.
Le positionnement économique

Les systèmes solaires combinés sont référencés par l’ADEME comme éligibles aux primes COMBI (destinées aux particuliers et à condition de respecter certaines conditions de mise en œuvre).
A ce jour, la politique de l’ADEME (pour les particuliers) distingue différents niveaux d’aide avec :
• Une aide de base pour les SSC référencés;
• Un "complément 1 " si les capteurs solaires sont mis en œuvre de façon "intégrée " (le capteur solaire constitue la toiture du bâtiment) ou "incorporés " (capteurs installés en lieu et place des tuiles) au bâti ;
• Un "complément 2" pour les capteurs ayant satisfait des critères de performances, y compris par des mesures sur des sites de référence.