Production d'eau chaude sanitaire par l'énergie solaire
Guide de conception des installations collectives

La France s'est engagée à diviser par 4 ses émissions de gaz à effet de serre à l'horizon 2050.

Cette ambition confirmée lors du Grenelle de l'environnement exige de profondément modifier les fondamentaux économiques et sociaux. L'enjeu est technologique mais surtout sociétal.

Le secteur du bâtiment est un champ d'action incontournable pour atteindre cet objectif. Le recours à l'énergie solaire s'impose comme nécessité et opportunité. C'est une énergie inépuisable et particulièrement bien adaptée à la production d'eau chaude. Garantir dans la durée un service et des performances de qualité, assurer des économies réelles aux maîtres d'ouvrage et aux usagers sont impératifs pour assurer la pérennité du développement de cette technologie. C'est pourquoi l'ADEME a voulu éditer un guide de conception des installations solaires.

Destiné aux bureaux d'études et aux services techniques des maîtres d'ouvrage, ce guide propose une démarche simple et concrète basée sur l'expérience et les bonnes pratiques pour concevoir, dimensionner, installer et maintenir des installations solaires collectives de qualité.

Cet ouvrage, réalisé par l'association ICO regroupant une quarantaine de bureaux d'études, permettra sans nul doute d'améliorer la connaissance, les performances et la fiabilité de ces installations à un moment où elles se multiplient sur tout le territoire.

Il doit aussi contribuer à sortir la compétence «Solaire thermique» du cercle des initiés. La satisfaction des maîtres d'ouvrage et des utilisateurs s'en trouvera confortée de même que l'avenir de la filière.

PR?ACE . 1

SOMMAIRE G??AL . 2

INTRODUCTION .
5

1.
l'EXAMEN D'OPPORTUNITE "7
1.1
LES ??ENTS FAVORABLES AUNE PRODUCTION D'ECS SOLAIRE 8

1.1,1
Les motivotions..... .. , 8

1.1,2
Lo noture et le profil des consommotions d'ECS 9

1.1.3
Le potentiel solaire du site .., .. 9

1.1.4
Les possibilit?d'implantation des copteurs 10

1.1.5
Les possibilit?d'implantation du stockage 11

1.1.6
Outil d'aide ala d?sion .. , 11

1.2
LES ORDRES DE GRANDEUR UTILES ACONNA?RE .. 12

1.2,1
Surface de copteurs ., .. 12

1.2.2
Co?'investissement ,, 12

1.2.3
Consommations d'ECS .. 12

1.2,4
Environnement ,, 12

2.
L'?UDE DE FAISABILIT?, 13

2.1
L'OBJECTIF DE L'?UDE DE FAiSABILIT? 14

2.2
L'?ALUATION FINE DES BESOINS ET DES PROFILS DE CONSOMMATION 14

2.2.1
Les besoins d'EC5 dons r hobitot 15

2.2,2
Les besoins ECS dons les h?s et les centres de voconces.. . 15

2.2.3
Les besoins d'ECS dons les ?blissements de sant?...... . 16

2.3
LE DIMENSIONNEMENT DE L'INSTALLATION SOLAIRE................ .. 16

2.3.1
Objectif , ,, 16

2.3.2
Crit?s de d?sion et contraintes 16

2,3.3
La m?ode SOLO .. 16

2.4
LES ARGUMENTS ?ONOMIQUES .. 18

2,4.1
Investissement ,., , " " " ,', ", ,."".,".,,' 18

2,4.2
Co?'exploitation et de maintenance 18

2.4.3
Temps de retour brut , 19

2.4.4
Co?lobol actualis? 19

2.4.5
Aides ?'investissement .. 19

2,5 LES ARGUMENTS ENVIRONNEMENTAUX " ,', , ,., ," ,', ,', ,',., "., " ,.,20

3.
L'?UDE PROJET ,, 21

3.1
G??ALIT? ,. .. ,22
3.2
SCH?AS DE PRINCIPE .. 23

3,2,1 Le sch? g?ral , .. .24

3.2,2
Sch?s avec appoints individualis?.. .26

3.3
LES POINTS Cl?: LES M?HODES DE CALCUL 29

3.3.1
Les indicateurs de performance .. .29

3.3.2
Influence des principaux param?es ," ,." ,.., "., "., " , ,', ,., , ,', , ,..30

3,3.3
Les logiciels .31

3.4
LES POINTS Cl?: LES CAPTEURS SOLAIRES 32

3.4.1
L'int?ation des copteurs .. 32

3.4,2
Le codre r?ementaire et administratif .33

3.4.3
La prise en compte des masques et des ombres , 34

3.5
LES POINTS Cl?: LE BALLON DE STOCKAGE .. 36

3.5.1
Fonction du stockage ., ,',..," ,.,.." , " ,', , ,, , ,.,, " 36

3.5.2
Oimensionnement du stockage. .. .36

3.5.3
Crit?s de choix du ballon de stockage de l'eau sanitaire 36

3,5.4
Les installations collectives ?ppoint individualis?8

3.6
LES POINTS Cl?: LE DISPOSITIF DE REMPLISSAGE : 38

3,6.1
Le choix de l'antigel , .. 38

3.6.2
Crit?s de s?ction , ,, .39

3,6.3
prescriptions de mise en œuvre et accessoires 39

3,7 LES POINTS Cl?: LA ROBINETTERIE ET LES CANALISATIONS 40

3.7.
1 Dimensionnement des canalisations .. .40

3.7.2
Crit?s de s?ction des tuyauteries . .41

3.7.3
Prescriptions de mise en œuvre des canalisations ..41

3.7.4
Emploi des tuyauteries en acier noir NFEN 10216 (A49-200) 41

3.7.5
Emploi de tuyauteries en cuivre ..42

3.7.6
Calorifuge. . .42

3.7.7
Dimensionnement des vonnes et robinets.................. . .43

3.7.8
Crit?s de s?ction des vannes................ . .43

3.8
LES POINTS CL?: LES ?HANGEURS DE CHALEUR . 44

3.8.1
Fonction . .44

3.8.2
Dimensionnement . .44

3.8.3
Prescriptions de mise en œuvre .. .44

3.9
LES POINTS Cl?: LES POMPES ET LES CIRCULATEURS .45

3.9.1
Fonction . 45

3.9.2
Dimensiannement 45

3.9.3
Crit?s de s?ction 45

3.9.4
Prescriptions de mise en œuvre et accessoires .46

3.9.5
Installotions collectives ?ppoinl individuolis?7

3.9.6
lo mO?rise des consommations ?ctriques .47

3.10
LES POINTS CL?: LES PURGES D'AIR .48

3.10.1
Fonction 48

3.10.2
Prescriptions de mise en œuvre .48

3.10.3
Installations collectives ?ppoint individualis?49

3.11
LES POINTS Cl?: LE VASE D'EXPANSION DU CIRCUIT PRIMAIRE .......................................................•..........................50

3.11.1
Fonction .50

3.11.2
Dimensiannement du vase .50

3.11.3
Prescriptions de mise en œuvre et occessoires .52

3.12
LES POINTS CL?: L'APPOINT ET LA DISTRIBUTION 53

3.12.1
G?ralit?. .53

3.12.2
Points importants .. .53

3.12.3
Circuits secondaires . .54

3.12.4
les installations ?tockage et appoint individualis?. .56

3.13
LES POINTS Cl?: LA R?ULATION . 57

3.
13.1 Principes . .57

3.13.2
les r?ages . .57

3.14
LES POINTS CL?: LA S?URIT?SANITAIRE .59

3.
14.1 G?ralit?.59

3.14.2
Stockage en eou technique . 61

3.15
LES POINTS Cl?: LE RISQUE DE BR?URE 62

3.16
LES POINTS CL?: L'?UILIBRAGE DES INSTAllATIONS COllECTIVES INDIVIDUALIS?S 63

3.
16.1 Principe . 63

3.16.2
les vannes d'?ilibrage . 63

3.16.3
M?odes d'?ilibrage 64

3.17
LES POINTS CL?: LA MISE EN SERVICE DE L'INSTALLATION 66

3.17.1
Principes g?raux 66

3.17.2
Remplissoge 66

3.17.3
Essois hydrauliques 66

3.17.4
Essais de la r?lation 67

3.17.5
Essais thermiques instantan?67

3.18
LES POINTS Cl?: LA MAINTENANCE ET LE MAINTIEN DES PERFORMANCES 69

3.18.1
Principes g?raux 69

3.19
LES POINTS Cl?: LA R?EPTION DE L'INSTAllATION ET LA PRISE EN CHARGE PAR L'EXPLOITANT 70

3.19.1
la r?ption de l'installotion ..70

3.19.2
la prise en charge par l'exploitant .71

3.20
LES POINTS Cl?: LE SUIVI DES PERFORMANCES 72

3.20.1
le suivi X3A .72

3.20.2
la garantie de r?ltats solaires . 73

3.20.3
le contr61e de ban fonctionnement . ..75

3.20.4
Instrumentation. . .75

SOMMAIRE DES ANNEXES . 5ur CD Rom