Le transfert d’énergie par circulation naturelle de l’eau

Système direct et appoint dans le stockage

L’eau entrant par le bas du capteur est échauffée par l’ensoleillement et
sort en partie haute pour rejoindre le ballon de stockage situe à 60 cm au-dessus du capteur.
Un appoint (résistance électrique ou apport quelconque de chaleur via un échangeur) est intégré dans la partie supérieure du stockage alors que l’eau chaude solaire en occupe la partie basse.
Lorsqu’il n’y a pas d’ensoleillement, seule l’eau située dans la partie supérieure du ballon est chauffée par l’appoint. Ceci évite de chauffer toute l’eau à condition qu’il y ait une stratification des couches en fonction de la température. Cette stratification existe dans les ballons bien conçus: l’eau chaude se trouve en partie supérieure et l’eau froide en bas. Lorsque le capteur est échauffé par le soleil, le fluide caloporteur, c’est-à-dire l’eau sanitaire dans ce cas, se met en mouvement pour rejoindre le ballon. Ce dernier se vide à sa base d’une quantité correspondante d’eau froide qui retourne au capteur. En cas d’utilisation d’eau sanitaire, l’eau chauffée par le soleil va monter de la partie inférieure du ballon à la partie supérieure.


Si ce système est simple et donc peu coûteux, il présente en revanche quelques inconvénients

– une bonne stratification dans le ballon est souvent difficile à réaliser ce qui a pour conséquence qu’une grande partie du stockage est chauffée par l’appoint réduisant la contribution de l’énergie solaire;

– de plus, ce système ne peut être utilisé en cas de gel et doit même être purgé,  l’opposé, en cas de fort ensoleillement, la température peut fortement augmenter dans le ballon ce qui implique de prendre certaines précautions;

– le tracé de l’installation doit être aussi simple que possible pour réduire au maximum les pertes de charge dans le circuit (pas de pente inversée ni de point haut, peu de coudes,…).

Système indirect avec thermocirculation et appoint hors du stockage

Dans ce cas, il a deux circuits: l’un dit «primaire» contient l’eau qui est échauffée»dans le capteur tandis que le circuit «secondaire» est alimenté par l’eau sanitaire à réchauffer.
Le transfert de chaleur se fait par un échangeur situé dans le ballon. L’appoint est située en dehors du stockage. Comme la circulation n’est pas forcée, on veillera, comme dans le système précédent, à placer le bas du ballon au moins 60 cm au-dessus du haut du capteur et à simplifier au maximum le circuit de canalisations. Le double circuit a l’avantage d’éviter la purge du système en cas de gel.

Le placement de l’appoint à l’extérieur de ballon permet au capteur de fonctionner librement sans que l’apport réalisé par l’appoint devienne excessif. Par contre, ce type d’installation est plus coûteux et la présence de l’échangeur nécessite que le capteur travaille à plus haute température ce qui diminue son rendement.