Capteur Plan ou Tube Sous Vide : Quels capteurs choisir ?

Comment installer les meilleurs capteurs solaires pour son projet ?

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C’est décidé, vous en avez assez de payer trop cher vos factures d’eau chaude et de chauffage.

La solution la plus simple à mettre en place c’est d’installer des panneaux solaires thermiques. Si vous êtes sur cette page c’est que vous l’avez bien compris.

Votre projet est tout à fait pertinent. Et pour qu’il soit vraiment rentable, il faut absolument que vous installiez le bon équipement.

J’ai écrit ce guide pour que vous puissiez trancher entre un capteur plan ou à tube sous vide. Ce sont les deux modules les plus utilisés. 

On va voir ensemble ce qu’il faut savoir de ces deux technologies et laquelle choisir en fonction de votre projet.

Petite précision avant d’aller plus loin pour celles et ceux qui n’ont jamais entendu parler du chauffage solaire.

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Qu’est-ce qu’un capteur solaire thermique ?

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Aussi appelé panneau solaire, le module solaire thermique permet de produire de la chaleur grâce à l’énergie du soleil. Cette chaleur vient ensuite alimenter un chauffe-eau ou un chauffage solaire. 

Un panneau solaire à eau permet donc de produire de l’eau chaude sanitaire (ECS) ou de chauffer votre logement.

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Comment ça fonctionne ?

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Les modules sont composés de tubes dans lesquels circule un fluide caloporteur (c’est un liquide qui est capable de transporter les calories).

Comme les tubes sont de couleur sombre, exposés au soleil ils chauffent. C’est cette chaleur qui est exploitée par le fluide caloporteur.
Ce fluide peut être soit de l’eau, pour les pays chauds hors gel, l’eau complétée d’un antigel pour les autres.

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Des rendements optimisés

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De nombreuses innovations techniques ont été créées pour augmenter l’efficacité des capteurs solaires. Aujourd’hui il existe, par exemple, des vitres traitées à faible teneur en oxyde de fer qui permettent d’absorber jusqu’à 95 % des rayons solaires.

Différentes aides de l’État sont proposées pour inciter les particuliers à s’équiper de ce type d’installation. En effet, un module solaire thermique permet d’atteindre des rendements largement supérieurs, à 80 %. Son efficacité n’est donc plus à prouver.

D’ailleurs si vous voulez connaître les montants alloués par l’État, j’ai écrit un document qui vous les résume. Vous pouvez cliquer ici pour le télécharger.

Les deux types de panneaux solaires

Il y a deux types de panneaux solaires thermiques :

• le capteur plan ;
• le capteur à tube « sous vide ».

C’est entre ces deux capteurs que vous allez devoir faire un choix.

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Le capteur plan

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Il fonctionne grâce à une plaque et à des tubes noirs en métal. Ces éléments sont situés dans un coffre vitré et réceptionnent les rayons solaires pour chauffer le liquide caloporteur.

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Composition d’une installation

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Le panneau plan est composé de 5 parties :

• une vitre ;
• une plaque solaire, aussi nommée l’absorbeur ;
• un circuit caloporteur que l’on appelle aussi échangeur ;
• une isolation thermique performante située sur l’arrière et les côtés du coffre vitré ;

Les capteurs vitrés sont intégrés ou fixés à la toiture ou sur le terrain.

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Comment fonctionnent-ils ?

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Les rayons du soleil traversent la vitre pour pénétrer dans le caisson du module solaire.
La plaque solaire absorbe alors les rayons solaires qui sont piégés par la vitre. Le circuit d’eau présent dans le caisson collecte ainsi la chaleur. 

Cette chaleur est échangée via le circuit caloporteur pour alimenter un chauffage ou distribuer l’eau chaude.

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La plaque solaire, au cœur de l’installation

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La plaque solaire, aussi appelée l’absorbeur, permet de transmettre la chaleur au fluide.
Pour cela, elle doit être fabriquée avec des matériaux à forte conductivité. C'est en fonction des métaux utilisés que l'on peut définir le coefficient de conductivité.

La plaque solaire est l’élément central de l’installation.
Afin d’absorber un maximum de calorie, elle est souvent de couleur noire ou de couleur sombre.
Pendant l’installation, il faut la positionner de manière qu’elle reçoive un rayonnement solaire maximal. Pour ça, il faut définir l’inclinaison idéale du module par rapport au soleil.

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Comment disposer un capteur plan ?

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Afin d’absorber un maximum d’énergie solaire, il doit être orienté Sud en tenant compte de la déclinaison (l’angle que forme le soleil à la verticale).
Il varie en fonction des saisons, mais aussi de la latitude du lieu d’implantation. En bref, le mieux c’est de pouvoir orienter et incliner votre panneau en fonction des saisons.

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Éviter les pertes thermiques

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La vitre et l’isolation ont pour objectif de limiter les pertes thermiques.
La vitre peut être faite en verre ou en plastique transparent (par exemple du polycarbonate). L’isolant doit, lui, être capable de supporter de fortes températures. 

Comme ça, le phénomène de l’effet de serre est possible.

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Attention au masque solaire

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Le masque solaire, c’est tout simplement comme ça que l’on appelle une zone d’ombre. Faites attention aux obstacles qui pourraient réduire l’efficacité de votre installation (arbres, immeubles…).

Vous pouvez positionner vos panneaux le plus haut possible afin de les éviter.

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Les capteurs à tubes sous vide

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C’est un système high-tech aux déperditions de chaleur faibles. Il est constitué d’une série de tubes transparents sous vide. Encore peu développé en France, il connaît de plus en plus de succès.

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Des propriétés isolantes performantes

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Les propriétés isolantes du vide permettent d’obtenir un gain de température de plus de 100°. Le fluide caloporteur est spécialement développé pour ce genre de système. Ce type de module est idéal si vous avez besoin de hautes températures.

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Composition d’un capteur à tube sous vide

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Il est constitué de tubes de verre sous vide. À l’intérieur de ces tubes, d’un diamètre de 5 à 15 cm, se trouve un absorbeur doté d’un circuit hydraulique. Ce circuit permet de transformer le rayonnement solaire en énergie thermique.

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Les 4 familles de capteurs à tubes sous vide

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Il existe 4 familles de capteurs à tubes sous vide :

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Pour que vous puissiez plus facilement le différencier d’un capteur plan, on regarde tout de suite comment il fonctionne.

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Comment fonctionnent les capteurs à tubes sous vide ?

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L’absorbeur capte les rayons solaires et transfère les calories au fluide caloporteur. L’échangeur transforme le rayonnement solaire en énergie thermique. Comme ils sont sous vide, les déperditions thermiques sont évitées.

Grâce aux capteurs à tubes sous vide, il est possible d’obtenir des panneaux solaires performants sans coffre de protection ni isolation thermique rapportée.

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Des tubes parfaitement hermétiques

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Si un tube n’est pas parfaitement hermétique, il doit être changé pour ne pas nuire à la performance du module solaire. Notez que pour garantir une efficacité optimale, le vide doit être poussé < 10-3 Pa. 

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Comment contrôler l’état des tubes ?

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Un témoin en baryum déposé à l'intérieur du tube permet de contrôler le parfait état des tubes. Si la couche de baryum devient de couleur blanche, cela signifie que le tube est en contact avec l’air. Il faut donc le changer.

Parlons de l’installation de ce type de système.

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Comment disposer un capteur à tubes sous vide ?

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Un capteur à tubes sous vide peut être installé :

• au sol 
• en façade : c’est la méthode utilisée par défaut si le toit ne peut pas héberger de panneaux. Le rendu est peu esthétique ;
• sur le toit : c’est la solution choisie la plus fréquemment. Ça permet d’avoir une grande superficie d’installation tout en bénéficiant de l’inclinaison du toit.

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Comment orienter un capteur à tubes sous vide ?

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Ce capteur doit être idéalement orienté plein sud lui aussi.

Pour obtenir un rendement optimal, l’inclinaison recommandée est de 45 °C à 50 °C par rapport à l’horizontale. 

Mais, si cette inclinaison n’est pas possible, une inclinaison de 25 à 30° est envisageable et suffisante. Elle ne nuit pas trop à l’efficacité de l’installation.

Maintenant que vous avez les infos les plus importantes pour les deux modèles, il faut choisir lequel installer.

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Pourquoi choisir un capteur plan ?

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Les capteurs plans sont les modèles les plus utilisés. Ils sont peu coûteux et possèdent un bon rendement, mais uniquement pendant l’été.

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Avantages

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• Ils sont robustes et techniquement perfectionnés ;
• Ils possèdent une longue durée de vie ;
• Leur surface plane permet de facilement les intégrer ;
• Installés sur le toit, ils sont discrets.

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Conclusion

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Le rapport performances/prix est très bon. Il peut satisfaire les besoins en eau chaude de toute une famille.

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Pourquoi opter pour des capteurs à tubes sous vide ?

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Ils ont un rendement à faible ensoleillement nettement supérieur que celui des capteurs plans. Ils sont capables d’absorber les rayons directs, réfléchis ou diffus, quelle que soit l’orientation du soleil.

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Avantages

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• Ils permettent de chauffer l’eau rapidement ;
• Ils permettent de tirer parti de toutes les périodes d’ensoleillement, même des plus petites ;
• Il n’y a pas de perte de chaleur accumulée ;
• Ils ont une longue durée de vie ;
• L’entretien est facilité. Certains sont dotés de verres autonettoyants ;
• L’installation est rapide.

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Conclusion

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Cette solution fonctionne toute l’année, été comme hiver. Il faut quand même noter qu’en termes de prix, c’est assez cher. 

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Capteur plan ou tubes sous vide ? Lequel choisir ?

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Capteurs plans ou capteurs à tubes sous vide, chaque solution a des avantages, mais ne répond pas aux mêmes besoins :

Si vous souhaitez une installation efficace uniquement en été, vous pouvez vous orienter vers des capteurs plans. Vous pouvez prévoir un budget plus léger.

Vous ferez quand même des économies pendant l’hiver mais de façon plus minime.

Si vous souhaitez une installation qui fonctionne bien toute l’année, optez pour des modules à tubes sous vide. Plus chère à l’achat, cette solution vous garantit des économies importantes grâce à son rendement optimal.