1. Le gisement solaire, les données climatiques page 1
1.1. Le soleil page 2
1.2. Le rayonnement solaire page 3
1.2.1. Direct, diffus et réfléchi page 4
1.2.2. Mesure du rayonnement solaire page 5
1.2.3. Données disponibles page 6
1.2.3.1. La durée d'insolation page 6
1.2.3.2. La fraction d'insolation page 7
1.2.3.3. L'irradiance page 8
1.2.3.4. L'irradiation page 9
1.3. Repérage du soleil page 10
1.3.1. La déclinaison page 10
1.3.2. La hauteur et l'azimut page 11
1.4. Les masques page 12
1.5. Calcul de l'irradiation hémisphérique page 13
1.6. Les autres données climatiques page 14
1.6.1. La température d'eau froide page 15
1.6.2. La température extérieure page 16
1.6.3. Les degrés-jours page 17
1.6.4. La température de base page 18
1.6.5. La neige et le vent page 19
1.6.6. Les sources de données météorologiques page 20
2. Les différents types de capteurs solaires page 21
2.1. Les capteurs sans vitrage page 22
2.1.1. Les capteurs "moquette" page 22
2.1.2. Les capteurs à air pour le séchage page 23
2.1.3. Les capteurs sans vitrage à absorbeur métallique page 24
2.2. Les capteurs plans vitrés page 25
2.3. Les capteurs à tubes sous vide page 26
2.3.1. Les capteurs à circulation directe page 27
2.3.2. Les capteurs à caloduc page 28
2.3.3. Le capteur à tube sous vide à effet "Thermos" page 29
2.3.4. Les capteurs CPC page 30
2.4. La concentration page 31
2.4.1. Les capteurs à concentration cylindro-paraboliques page 31
2.4.2. Les capteurs à concentration type "dishes" page 32
2.4.3. Les centrales à tour 18 2.5. Capteurs divers page 33
2.5.1. Les capteurs-stockeurs page 34
2.5.2. Les centrales à effet cheminée page 35
3. Les capteurs solaires plans page 36
3.1. Constitution du capteur plan vitré page 36
3.2. Principe de fonctionnement page 37
3.3. Propriétés optiques des matériaux page 38
3.4. L'effet de serre page 39
3.5. Bilan thermique d'un capteur page 40
3.6. Courbe de rendement page 41
3.7. Seuil de démarrage page 42
3.8. Température de stagnation page 43
3.9. Choix de l'orientation et de l'inclinaison page 44
3.10. Les composants page 45
3.10.1. Le vitrage page 45
3.10.2. Le revêtement sélectif page 46
3.10.3. L'absorbeur page 47
3.10.4. L'isolation page 48
3.11. Normes et avis techniques page 49
3.12. Les fabricants page 50
3.13. Synthèse page 51
4. Les systèmes page 52
4.1. Les principes de base page 52
4.2. Le chauffe-eau solaire individuel page 53
4.2.1. Les systèmes monobloc page 53
4.2.2. Chauffe-eau à éléments séparés (convection naturelle ou thermosiphon) page 54
4.2.3. Le chauffe-eau solaire à éléments séparés et convection forcée page 55
4.2.4. Les composants du chauffe-eau solaire " classique " page 56
4.2.4.1. Le clapet anti-retour page 57
4.2.4.2. Les circulateurs page 58
4.2.4.3. Le vase d'expansion page 59
4.2.4.4. Le ballon solaire page 60
4.2.4.5. La soupape de sécurité page 61
4.2.4.6. Le manomètre page 62
4.2.4.7. Les vannes page 63
4.2.4.8. Les purgeurs page 64
4.2.4.9. Les sondes de température page 65
4.2.4.10. La régulation page 66
4.2.4.11. Les échangeurs de chaleur page 67
4.2.4.12. Les canalisations page 68
4.2.4.13. Le limiteur de température page 69
4.2.4.14. Le fluide caloporteur page 70
4.2.5. Chauffe-eau bi énergies page 71
4.2.6. Adaptation d'un chauffe-eau solaire sur une installation existante page 72
4.2.7. Implantation des capteurs page 73
4.3. Le système solaire combiné page 74
4.3.1. Généralités page 74
4.3.2. Typologie des SSC page 75
4.3.2.1. Choix du stockage page 75
4.3.2.2. Choix de l'émetteur de chaleur page 76
4.3.2.3. Déstockage page 77
4.3.2.4. Raccordement de l'appoint page 78
4.3.2.5. Production d'eau chaude sanitaire page 79
4.3.2.6. Contrôle de la stratification page 80
4.3.3. Quelques exemples de systèmes diffusés en Europe page 81
4.3.4. Le Plancher Solaire Direct page 82
4.3.4.1. Principe page 82
4.3.4.2. Les premiers Planchers Solaires Directs (PSD) page 83
4.3.4.3. Les Planchers Solaires Directs à deux circulateurs page 84
4.3.4.4. Les Planchers Solaires Directs à appoint couplé page 85
4.3.4.5. Les Planchers Solaires Directs à appoint couplé (n°3) page 86
4.3.4.6. Comparaison appoint séparé / appoint couplé page 87
4.3.4.7. Les préconisations actuelles page 88
4.3.5. Intégration architecturale des systèmes page 89
4.4. L'eau chaude solaire collective page 90
4.4.1. Les applications page 90
4.4.2. Les principaux schémas page 91
4.4.2.1. Le schéma standard page 91
4.4.2.2. Montage à plusieurs ballons (stockage fractionné) page 92
4.4.2.3. Bouclage entre solaire et appoint page 93
4.4.2.4. Les différents types d'appoint collectif page 94
4.4.2.5. Stockage solaire centralisé, appoints individuels page 95
4.4.2.6. Stockages solaires individuels, appoints individuels page 96
4.4.2.7. Systèmes avec stockage en fluide technique (anti-légionnelles) page 97
4.4.3. Le bouclage page 98
4.4.4. Le mitigeage page 99
4.4.5. La régulation page 100
4.5. Les installations collectives combinées page 101
4.5.1. Les installations de petite taille page 101
4.5.2. Les installations de grande taille page 102
4.6. Les piscines solaires page 103
4.7. Le froid solaire page 104
4.7.1. Les différents procédés page 104
4.7.1.1. Les systèmes à absorption page 105
4.7.1.2. Les systèmes à adsorption page 106
4.7.1.3. Les systèmes à dessication page 107
4.7.2. COP des machines de rafraîchissement solaire page108
4.7.3. Développement du marché page 109
5. Logiques de fonctionnement, surchauffes page 110
5.1. Influence du montage page 111
5.1.1. Montage série page 111
5.1.2. Montage parallèle page 112
5.1.3. Température de consigne de la chaudière d'appoint page 113
5.2. La maîtrise des surchauffes page 114
5.2.1. Drainback page 115
5.2.2. Refroidissement nocturne page 116
5.2.3. Boucle de décharge page 117
5.2.4. Circuit primaire à haute pression page 118
5.2.5. Vase d'expansion de grand volume page 119
5.2.6. Combinaison de plusieurs solutions page 120
6. Dimensionnement page 121
6.1. Position du problème page 121
6.2. Les indicateurs de performance page 122
6.2.1. Fraction solaire, taux de couverture page 122
6.2.2. Taux d'économie d'énergie page 123
6.2.3. Productivité page 124
6.3. Cas particuliers des systèmes combinés : les indicateurs utilisés page 125
6.3.1. Définition de la Fraction Solarisable des Consommations (FSC) page 126
6.3.2. Courbe caractéristique d'un SSC page 127
6.4. Le prédimensionnement des composants page 128
6.4.1. Le volume du stockage d'eau chaude sanitaire page 129
6.4.2. La surface de capteurs solaires page 130
6.4.3. L'échangeur de chaleur page 131
6.4.4. Le diamètre des canalisations page 132
6.4.5. Les pompes page 133
6.5. Influence des différents paramètres de dimensionnement page 134
6.6. Le dimensionnement d'un chauffe-eau solaire page 135
6.7. Le dimensionnement d'un système solaire combiné page 136
7. Les performances page 137
7.1. Les résultats des comparaisons par simulation page 137
7.2. Résultats de suivis page 138
7.2.1. Projet Thermie SE 484/94 FR page 138
7.2.2. Projet Altener Combisystems page 139
7.2.3. Programme d'évaluation de l'Ademe EvalSSC page 140
8. Les outils de calcul et leurs limites page 141
8.1. La réglementation thermique (RT 2005) page 141
8.2. Les différents outils de dimensionnement page 142
9. La Garantie de Résultats Solaires page 143
9.1. Principe page 143
9.2. Quelques résultats page 144
10. Le paradoxe du solaire actif page 145
11. Calculs économiques page 146
11.1. Quelques indicateurs économiques page 146
11.1.1. Temps de retour page 146
11.1.2. Coût global actualisé page 147
11.1.3. Prix de l'énergie solaire produite page 148
11.2. Le "paradoxe" du solaire page 149
11.3. Quelques ratios d'investissements page 150
12. Bibliographie page 151
13. Liens WEB page 152