Un ballon prévu pour le solaire a un grand serpentin dans la partie basse du récipient, un doigt de gant de sonde à la base et son appoint dans le tiers supérieur, de sorte que les deux tiers inférieurs restent froids pour les capteurs. Un ballon électrique standard maintient tout son volume chaud avec une résistance proche du bas, ne laissant rien à chauffer à la boucle solaire : c'est pourquoi il faut le remplacer plutôt que l'adapter.
Qu'est-ce qui fait qu'un ballon est prévu pour le solaire ?
Quatre caractéristiques, toutes structurelles. Un grand échangeur de chaleur dans la partie basse du récipient, pour que les capteurs rencontrent toujours l'eau la plus froide. Une source d'appoint dans la partie haute du récipient, pour qu'elle ne complète que le volume nécessaire au prochain puisage. Un doigt de gant de sonde à la base, au niveau du serpentin, pour le régulateur solaire. Et un récipient prévu pour les températures solaires, car un champ en stagnation peut porter un ballon bien au-delà d'un service de chaudière normal.
Tout le reste (groupe de transfert, régulateur, capteurs) peut être ajouté plus tard. Ces quatre éléments, non.
| Caractéristique | Ballon électrique standard | Ballon prévu pour le solaire | Pourquoi c'est important |
|---|---|---|---|
| Échangeur de chaleur | Aucun, ou un petit serpentin haut | Serpentin de 1,0–1,5 m² dans le tiers inférieur | Les capteurs ont besoin de l'eau la plus froide et d'un transfert à basse température |
| Appoint | Résistance en bas du ballon | Résistance ou serpentin dans le tiers supérieur | Laisse les deux tiers inférieurs disponibles pour le soleil |
| Doigts de gant de sondes | Un, à hauteur du thermostat | Deux, base et zone supérieure | Le régulateur a besoin d'une vraie température de bas de ballon |
| Rapport hauteur/diamètre | Souvent 1,5:1 ou trapu | 2,5:1 ou plus haut | Préserve la stratification |
| Volume par foyer | Dimensionné sur les besoins quotidiens | Dimensionné sur la surface de capteurs, 50–70 L par m² | La production solaire arrive par à-coups, pas à la demande |
| Température nominale | Service d'environ 60–65 °C | Pointes prolongées à 80 °C et plus | Surchauffe estivale et reprise après stagnation |
Pourquoi un ballon électrique standard ne peut-il pas être utilisé avec le solaire ?
Parce que la résistance est au mauvais endroit. Un ballon électrique à accumulation classique a sa résistance près du bas pour que tout le volume atteigne la température. Faites fonctionner cette résistance sur une horloge et tout le ballon est à 60 °C avant le lever du soleil ; la boucle solaire ne trouve alors aucune eau froide et les capteurs n'apportent presque rien.
Même si la résistance est coupée, un ballon standard n'a toujours pas de serpentin. Ajouter un échangeur à plaques externe et une boucle à circulateur est possible, mais cela détruit la stratification, ajoute un circulateur et une régulation, et donne généralement un taux de couverture solaire inférieur de 20 à 30 % à celui d'un ballon conçu à cet effet sur le même champ.
Quelle taille doit avoir un ballon solaire ?
Plus grand qu'un ballon de chaudière pour le même foyer, car l'énergie solaire arrive quand le soleil brille et non quand la douche coule. Le chiffre de planification dans la majeure partie de l'Europe est de 50 à 70 litres de stockage par m² de surface d'entrée de capteur, examiné en détail dans volume du ballon par m² de capteur.
Une seconde contrainte est la forme. Un récipient haut et mince, avec un rapport hauteur/diamètre de 2,5:1 ou plus, maintient ses couches séparées : le haut du ballon peut être à 60 °C pendant que le serpentin du bas baigne encore dans une eau à 25 °C et que les capteurs continuent de fonctionner. Dans les ballons trapus, les couches se mélangent, et un ballon brassé ne donne aux capteurs rien de froid avec quoi travailler.
Que demande d'autre le service solaire au ballon ?
Trois choses qu'une chaudière ne demande jamais :
- Résistance aux températures. Quand le circulateur s'arrête par une journée chaude, le capteur atteint sa température de stagnation et la boucle peut renvoyer de l'eau à plus de 90 °C au redémarrage. Le récipient, les joints et l'isolation doivent la supporter.
- Compatibilité avec le glycol. Le serpentin transporte un mélange de propylène glycol et non de l'eau : le calcul du transfert de chaleur et la surface du serpentin tiennent donc compte de sa chaleur massique plus faible et de sa viscosité plus élevée.
- Protection contre la corrosion adaptée à une plus grande amplitude de température. L'émaillage selon la norme DIN 4753-3 avec une anode en magnésium est la réponse européenne standard ; l'inox en est l'alternative lorsque l'eau s'y prête.
Comment vérifier une fiche technique ?
Cherchez cinq valeurs : la surface du serpentin inférieur en m², la hauteur des piquages du serpentin inférieur au-dessus de la base, le nombre et la hauteur des doigts de gant de sondes, le rapport hauteur/diamètre et la température maximale admissible du ballon. Si l'une d'elles manque, le ballon est probablement un ballon de chaudière vendu comme prévu pour le solaire.
Solimpeks fabrique des ballons de stockage solaire à Konya depuis 2004, et sa gamme de ballons émaillés place le serpentin solaire en bas, l'appoint en haut et les doigts de gant de sondes de série.
Questions fréquentes
Puis-je raccorder des capteurs solaires à mon ballon d'eau chaude existant ?
Seulement s'il possède déjà un serpentin libre dans la partie basse du récipient. Un ballon électrique standard avec une résistance en bas n'a pas de serpentin et garde tout son volume chaud : les capteurs n'auraient donc pas d'eau froide à chauffer. Dans ce cas, le ballon doit être remplacé, non adapté.
Pourquoi l'appoint est-il en haut d'un ballon solaire ?
Pour qu'il ne chauffe que le volume nécessaire au prochain puisage, généralement les 60 à 80 litres du haut, et laisse froids les deux tiers inférieurs pour les capteurs. Une résistance proche de la base chaufferait tout le ballon et annulerait l'apport solaire.
De combien de litres de ballon ai-je besoin par mètre carré de capteur ?
De cinquante à soixante-dix litres par m² de surface d'entrée, 60 L/m² étant le chiffre de planification habituel. Un champ de 4 m² de capteurs plans s'associe donc à un ballon de 200 à 280 litres, généralement autour de 240 litres, soit une taille au-dessus d'un ballon de chaudière type pour le même foyer.
Un ballon solaire nécessite-t-il une protection contre la corrosion différente ?
Les mêmes principes s'appliquent, mais sur une plage de température plus large. L'acier émaillé selon la norme DIN 4753-3 avec une anode en magnésium est la solution européenne standard, et l'anode doit être inspectée tous les deux ans, car des températures de pointe plus élevées accélèrent sa consommation.