Installer un système solaire thermique de grande capacité

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1 Energie > Référentiel pour les Maîtres d ouvrage Installer un système solaire thermique de grande capacité Eléments à intégrer dans le Cahier Spécial des Charges pour l exécution des travaux Version octobre 2011 Toute l'information sur l'énergie en Région wallonne : L énergie solaire thermique en Région wallonne/ secteur tertiaire : Service du Facilitateur Energie Solaire Thermique Grands Systèmes, Région wallonne: Tél. : (permanence le mardi) Facilitateur.GrandSolaireTherm@gmail.com

2 INSTALLER UN SYSTEME SOLAIRE THERMIQUE DE GRANDE CAPACITE Eléments à intégrer dans le Cahier Spécial des Charges pour l'exécution des travaux SOMMAIRE Sommaire... 2 Contenu... 3 Objectif... 3 Public-cible... 3 Introduction... 4 Eléments à intégrer dans le cahier Spécial des Charges pour l'exécution des travaux d installation d un système solaire thermique CONSIDERATIONS GENERALES SPECIFICATIONS MATERIELLES ET DE MISE EN OEUVRE Capteurs Réservoirs de stockage (et de vidange éventuel) Conduites (intérieures et extérieures) Isolation des conduites intérieures et extérieures Organes hydrauliques de circulation Organes hydrauliques de sécurité Fluide caloporteur Régulation électronique : logique de régulation Calorimétrie PLANS D EXECUTION Toiture Bâtiment Local technique Schéma hydraulique... 9 Annexe 1 : Prescriptions particulières (non limitatif) Pour les capteurs solaires Pour les grandes installations assemblées à façon Pour les installations préfabriquées en usine Annexe 2 : Schéma de principe d une installation solaire thermique de production d eau chaude de grande capacité COMPOSANTS DU SYSTEME SOLAIRE Les capteurs solaires Le circuit primaire Le circuit d'eau sanitaire Le circuit piscine La régulation L'appoint Annexe 3 : Référentiels solaire thermique PAGE 2 SUR 16 INSTALLER UN SYSTEME SOLAIRE THERMIQUE DE GRANDE CAPACITE- REFERENTIEL D - OCTOBRE 2011

3 CONTENU Ce référentiel vise à organiser l exécution des travaux en récapitulant sous forme de check-list les éléments indispensables à intégrer dans un cahier des charges pour l'installation d'un système solaire thermique de production d'eau chaude de grande capacité. OBJECTIF Le Service Public Wallonie souhaite fournir aux maîtres d ouvrage et aux bureaux d études une série de check-lists ou de cahiers des charges de référence relatifs à la conception et à l exécution des travaux d installation de grands systèmes solaires thermiques intégrés au bâti. L'objectif de ce référentiel est d assister le commanditaire à intégrer les éléments essentiels à la réalisation de l étude technique en vue de l exécution des travaux d installation d un système solaire thermique de grande capacité dans les clauses techniques du cahier des charges du maître d ouvrage. PUBLIC-CIBLE Une analyse du potentiel de production d eau chaude grâce à l énergie solaire dans le secteur tertiaire et l habitat groupé 1, indique que de nombreux établissements d'accueil ou d'hébergement de collectivités présentent un potentiel significatif de production d'eau chaude au départ de l'énergie solaire. Par conséquent ce référentiel s adresse aux porteurs de projet, maîtres d ouvrage du secteur tertiaire public et privé, gestionnaires d immeubles de logement collectif, investisseurs ainsi qu aux techniciens responsables de la rédaction des clauses techniques des cahiers des charges relatifs aux travaux de construction. 1 3E ; Architecture & Climat ; 2003 PAGE 3 SUR 16 - INSTALLER UN SYSTEME SOLAIRE THERMIQUE DE GRANDE CAPACITE- REFERENTIEL D - OCTOBRE 2011

4 INTRODUCTION La phase initiale d'un projet d'installation de système solaire thermique dans un bâtiment consiste à évaluer successivement la pertinence et la faisabilité de l installation en réalisant un quick scan puis un audit solaire thermique. Le résultat de l audit solaire fournit l'essentiel des données nécessaires à la conception et au dimensionnement du système et partant, à l exécution des travaux d installation. Au stade de la conception, les données de consommation d eau chaude et d irradiation solaire du site, nécessaires au dimensionnement final et à l intégration de l'installation solaire dans le système de chauffage existant sont essentielles. Au stade de l étude technique, les éléments indispensables à intégrer dans les clauses techniques du cahier des charges relatif à l exécution des travaux d installation d'un grand système de chauffe-eau solaire concernent notamment : Le métré récapitulatif et détaillé; Le dimensionnement détaillé des composants du système: diamètres et débits des conduites, fixation des capteurs, puissance de la pompe, type de régulation, isolation des composants, Le mode d intégration du chauffe-eau solaire dans le système de production de chaleur existant (conception, raccordement, description et caractéristiques techniques des composants de l appoint de chauffe, spécificités de la mise en service, ); Les exigences de qualité des matériaux mis en œuvre ; Les schémas hydrauliques et plans «AS BUILT», regroupant tous les composants du chauffe-eau solaire et ceux nécessaires à son intégration dans le reste de l HVAC ; Le choix d une méthode d évaluation des performances ; Les exigences relatives au soumissionnaire (expérience, références, formation,...) La procédure de tests et de mise en service de l'installation ; Le type de monitoring et la méthode de suivi des performances. PAGE 4 SUR 16 INSTALLER UN SYSTEME SOLAIRE THERMIQUE DE GRANDE CAPACITE- REFERENTIEL D - OCTOBRE 2011

5 ELEMENTS A INTEGRER DANS LE CAHIER SPECIAL DES CHARGES POUR L'EXECUTION DES TRAVAUX D INSTALLATION D UN SYSTEME SOLAIRE THERMIQUE 1. CONSIDERATIONS GENERALES Deux approches différentes, sont envisageables pour rédiger le cahier des charges relatif à l exécution des travaux d'installation d un grand système solaire thermique de production d eau chaude. Sur base des résultats de l'étude de faisabilité (audit solaire), le maître d'ouvrage, assisté d un bureau d'études, peut soit : Définir un objectif de production solaire et des exigences de base auxquelles le système et ses composants doivent satisfaire. La responsabilité de dimensionner une installation qui produit annuellement le nombre de kwh solaires fixé incombe au soumissionnaire. Cette approche de type «performantielle» est utilisée dans le cadre de la Garantie de Résultats Solaires 2. Dimensionner lui-même l'installation optimale et décrire en détail les caractéristiques du système et de tous ses composants. Cette approche de type «prescriptive» plus conventionnelle impose au soumissionnaire de remettre offre pour la fourniture des composants et des travaux d'installation spécifiés. Dans tous les cas, le cahier des charges spécifiera les critères de qualité et de durabilité des matériaux et composants à utiliser afin de garantir le fonctionnement optimal de l'installation durant un grand nombre d années. Quelques points qui doivent faire l'objet d'une attention particulière lors de la rédaction du cahier des charges et doivent faire partie intégrante des clauses techniques: Plus encore que dans les systèmes de production de chaleur traditionnels, un matériel de qualité, monté dans les règles de l'art est indispensable au bon fonctionnement de l'installation solaire thermique. Deux grands types de systèmes sont couramment utilisés sous nos latitudes : les systèmes à vidange et les systèmes sous pression. Le choix du type de système doit être laissé au soumissionnaire à condition de spécifier les exigences de qualité minimales pour chaque type de système. Sauf indication contraire, si des marques d équipement sont citées, elles ne sont prescrites que pour préciser les données techniques exigées; tout matériel similaire, équivalent ou supérieur en performance et en qualité, doit pouvoir être proposé, à l'appréciation du maître d'ouvrage. Le jugement de cette équivalence ou supériorité se fera sur des critères techniques explicités dans le cahier des charges. Les capteurs constituent, avec la régulation, le cœur du système solaire thermique. Ils doivent satisfaire à de nombreux critères de durabilité, de rendement et de résistance à des conditions extrêmes de température et de pression. Ces critères doivent être testés conformément aux normes d essais européennes (enregistrées comme normes belges) - NBN EN :2010 & Annexe 1: Installations solaires thermiques et leurs composants - Capteurs solaires - Partie 1 : Exigences générales ; et NBN EN : 2006 : Installations solaires thermiques et leurs composants Capteurs solaires - Partie 2 : Méthodes d'essais 3. La preuve de conformité d un capteur solaire avec ces normes est attestée par le Solar Keymark Capteur, qui doit être exigé par le maître d ouvrage dans le cahier des charges. 2 Référentiel E : Installations solaires thermiques de grande capacité avec garantie de résultat. Eléments à intégrer dans le Cahier des Charges pour l exécution des travaux (septembre 2011) 3 Disponibles auprès de l'institut Belge de Normalisation ( PAGE 5 SUR 16 - INSTALLER UN SYSTEME SOLAIRE THERMIQUE DE GRANDE CAPACITE- REFERENTIEL D - OCTOBRE 2011

6 Les installations solaires thermiques de grande capacité sont toujours «assemblées à façon». Elles doivent dès lors satisfaire aux Spécifications Techniques (TS) et normes européennes suivantes : CEN/TS : Installations solaires thermiques et leurs composants - Installations assemblées à façon - Partie 1: Exigences générales pour chauffe-eau solaires et installations mixtes CEN/TS : Installations solaires thermiques et leurs composants - Installations personnalisées - Partie 2: Méthodes d'essai pour chauffe-eau solaires et installations mixtes NBN EN :2009 : Installations solaires thermiques et leurs composants - Installations assemblées à façon - Partie 3: Méthodes d'essai des performances des dispositifs de stockage des installations de chauffage solaire de l'eau CEN/TS : Installations solaires thermiques et leurs composants - Installations personnalisées - Partie 4: Méthodes d'essai de performances des dispositifs de stockage mixtes pour des installations de chauffage solaires CEN/TS : Installations solaires thermiques et leurs composants - Installations personnalisées - Partie 5 : Méthodes d'essai de performances des systèmes de régulation L'énergie solaire est transférée au stockage par un échangeur de chaleur (interne ou externe au ballon). Le dimensionnement correct de cet échangeur est primordial. Un mauvais dimensionnement risque d'influencer négativement tant la performance des capteurs que la consommation électrique de la pompe du circuit primaire. Les pertes thermiques au niveau du réservoir de stockage solaire doivent absolument être limitées par une isolation parfaite du ballon et de ses orifices La boucle de distribution d'eau chaude s'il y en a une doit être parfaitement isolée également. A noter que la recirculation de l'eau par une boucle de distribution augmente les pertes de stockage d'au moins 30%. Une conception appropriée de l'installation permet de limiter ces pertes. L'isolation ininterrompue des conduites du circuit primaire est capitale. L'isolation des conduites extérieures doit faire l'objet d'une attention particulière. Le matériau isolant doit résister aux intempéries et aux rayons ultraviolets, et dans bien des cas, une gaine rigide en aluminium sera nécessaire pour le protéger des rongeurs et des oiseaux. Dans les systèmes sous pression permanente, le vase d'expansion du circuit primaire doit pouvoir contenir l'intégralité du fluide caloporteur contenu dans les capteurs augmenté du volume correspondant à la dilatation thermique du fluide en cas de vaporisation suite à la montée en température des capteurs. Les soupapes de sécurité ne sont là que pour permettre au fluide chaud de s'échapper en cas de problème au niveau du/des vase(s). Tous les matériaux mis en œuvre dans le circuit primaire (solaire) doivent être conçus pour résister simultanément à des températures et pressions plus élevées que dans des systèmes de chauffage conventionnelles. La garantie matérielle offerte sur les composants principaux d une installation solaire thermique doit être de minimum 10 ans sur les capteurs (y compris pour les tubes sous vide), 5 ans sur le ballon de stockage et deux ans sur tous les autres composants du système. Le suivi des performances et la maintenance préventive de l'installation solaire revêtent une importance particulière pour éviter tout dysfonctionnement. A défaut, une dérive du système risquerait de passer inaperçue dans la mesure où le système d appoint doit être dimensionné pour fournir toute l'énergie nécessaire à la production d'eau chaude. Un dispositif de suivi élémentaire de l'installation, tel qu un calorimètre monté sur la conduite primaire et raccordé à la régulation afin de mesurer l'énergie solaire réellement transférée au réservoir de stockage, doit être exigé par le maître d ouvrage dans le cahier des charges. PAGE 6 SUR 16 INSTALLER UN SYSTEME SOLAIRE THERMIQUE DE GRANDE CAPACITE- REFERENTIEL D - OCTOBRE 2011

7 2 SPECIFICATIONS MATERIELLES ET DE MISE EN OEUVRE Des paragraphes «prêts à l emploi» se rapportant aux clauses technique de votre cahier des charges peuvent être directement générés au départ du fichier Excel disponible gratuitement sur le Site Portail de l Energie en Région Wallonne ; pour différents type de systèmes collectifs ou individuels (à vidange, sous pression permanente, avec ou sans chauffage d appoint ). Les paragraphes essentiels à intégrer dans le cahiers des charges concernent les composants décrits ci-dessous : 2.1 Capteurs a) Spécification du matériel Type de capteurs : plans, vitrés ou non vitrés, capteurs à tubes sous vides ; Rendement global minimum (selon formule et conditions d utilisation ou conditions standards des tests de performance conformes la norme NBN EN 12975). b) Spécification quantitative Il y a plusieurs manières de définir la surface d un capteur : la surface brute est la surface extérieure ou surface d encombrement du capteur la surface optique est la surface d ouverture ou surface d entrée du vitrage la surface d absorption est la surface de l absorbeur de chaleur Le cahier des charges spécifiera l'ouverture ou surface optique du champ de capteurs minimale, en m². c) Mise en œuvre Type de raccords hydrauliques ; Prescription d arrimage des capteurs à la toiture ou autre surface portante, compte tenu de la résistance à l'arrachage et des contraintes dues au vent ; Mesures de protection de l étanchéité de toiture. 2.2 Réservoirs de stockage (et de vidange éventuel) a) Spécification du matériel Type de matériau (revêtement de la paroi interne du ballon, ) Ballons en inox, spécifier la qualité d'inox utilisé; Acier émaillé, préciser le type d'émaillage (simple couche, double couche, à chaud, ) ; Type d échangeurs de chaleur (interne, externe, ) ; Pertes thermiques maximales admissibles par 24h (en C) ou isolation thermique minimale requise (épaisseur en mm et valeur U de l isolant en W/m².K). b) Spécification quantitative Contenance totale du réservoir de stockage (en litres). c) Mise en œuvre Positionnement (intégration dans le circuit hydraulique, volume d'encombrement, charge pondérale par m², verticalité, stratification, ) ; Type de raccords hydrauliques ; Dispositifs d assise éventuels (dalles béton, arrimage au mur ou au sol). PAGE 7 SUR 16 - INSTALLER UN SYSTEME SOLAIRE THERMIQUE DE GRANDE CAPACITE- REFERENTIEL D - OCTOBRE 2011

8 2.3 Conduites (intérieures et extérieures) Matériaux acceptés ou exigés (type de métal, flexibles, ) ; Mode de mise en œuvre (par assemblage ou par soudure & type de soudure) ; Inclinaison / pente éventuelle des conduites dans le cas d'un système à vidange. 2.4 Isolation des conduites intérieures et extérieures Type de matériau, caractéristique thermique (k en W/m².K) et épaisseur (mm) ; Coques de protection pour conduites extérieures : L'isolant extérieur doit être imputrescible, résistant aux UV, au gel, aux hautes températures et aux attaques de polluants, protégé de l'attaque des rongeurs et des oiseaux, imperméable au vent et à la pluie. 2.5 Organes hydrauliques de circulation Pompes de circulation ; Vannes, électrovannes et robinets ; Clapets anti-retour et disconnecteur ; Dispositifs de dégazage ; 2.6 Organes hydrauliques de sécurité Vases d expansion (contenance, type de membrane, place dans le circuit hydraulique, ); Soupapes de sécurité (tarage, type, localisation dans le circuit hydraulique, ). 2.7 Fluide caloporteur Propriétés chimiques, compatibilité avec les matériaux mis en œuvre (parties métalliques ou autres), présence d'inhibiteurs de corrosion ou autres additifs, ; Propriétés physiques (résistance au gel, résistance aux surchauffes, capacité calorifique, ). 2.8 Régulation électronique : logique de régulation Nombre et positionnement des sondes de température ; Logique de fonctionnement du module de régulation. 2.9 Calorimétrie Nombre, positionnement et type de sondes de température et débitmètre(s) ; Fonctions de comptage de chaleur nécessaires. PAGE 8 SUR 16 INSTALLER UN SYSTEME SOLAIRE THERMIQUE DE GRANDE CAPACITE- REFERENTIEL D - OCTOBRE 2011

9 3 PLANS D EXECUTION Les éléments suivants doivent, au minimum, être décrits sur les plans d exécution 3.1 Toiture Implantation du champ de capteurs (orientation, inclinaison, visibilité depuis l espace public) ; Détails des dispositifs d arrimage à la structure portante ; Détail des mesures de protection d étanchéité de toiture, des conduites et autres composants hydrauliques. 3.2 Bâtiment Tracés et chemin de passage des conduites (gaines techniques ). 3.3 Local technique Eléments à représenter: localisation du réservoir de stockage (et éventuellement du réservoir de vidange), du vase d'expansion, des conduites solaires et autres composants hydrauliques (vannes, clapets, ). 3.4 Schéma hydraulique Schéma détaillé reprenant tous les composants du système solaire et les connexions à l installation existante de production / distribution d eau chaude. Un exemple de schéma hydraulique pour une piscine publique est présenté à l'annexe 2. PAGE 9 SUR 16 - INSTALLER UN SYSTEME SOLAIRE THERMIQUE DE GRANDE CAPACITE- REFERENTIEL D - OCTOBRE 2011

10 ANNEXE 1 : PRESCRIPTIONS PARTICULIERES (NON LIMITATIF) - Le marquage CE des produits de construction atteste de la conformité avec les exigences essentielles de la directive européenne sur les produits de construction. Il est obligatoire lorsqu il existe une norme harmonisée fixant ces exigences. - Le label volontaire européen Solar Keymark atteste de la conformité du capteur ou du système préfabriqué en usine avec les normes d essais européennes EN ou Les labels nationaux attestent de la conformité aux exigences (complémentaires) des Etats membres dans le cadre de mécanismes d aides à l investissement (prime, crédit d impôt...). Le cahier des charges stipulera que l'installation solaire thermique de production d'eau chaude doit être conforme aux normes d essais européennes enregistrées comme normes belges. Le soumissionnaire joindra en annexe les attestations qui prouvent que le système satisfait aux normes en usage. Pour les capteurs solaires Les exigences générales de la norme concernent spécifiquement : La durabilité et la fiabilité du capteur La sécurité d utilisation L identification du capteur au moyen de : Schémas et fiches techniques Etiquetage (fiche signalétique ) Notices d instruction de montage pour l installateur Les méthodes de test permettant de vérifier que le capteur satisfait à ces exigences générales sont définies dans la seconde partie de la norme (NBN EN :2006). Les rapports et certificats de tests permettent au fournisseur d apporter la preuve que le capteur satisfait aux exigences de la norme. L Annexe E de la norme présente notamment un résumé du rapport d essai des performances des capteurs vitrés : la puissance délivrée par le capteur dans les conditions normalisée du test (rayonnement solaire incident, plage de débit du capteur, pression de service, température de stagnation, caractéristiques de l absorbeur ) y est clairement indiquée, ce qui facilite la comparaison des performances. Le Comité Européen de Normalisation (CEN) a mis en œuvre un système de certification volontaire - le Solar Keymark- qui vérifie, atteste et garantit qu un capteur ou qu un système solaire complet satisfait à l ensemble des exigences imposées respectivement par la norme EN12975 (ou 12976). Cette procédure de certification européenne, développée par la Fédération Européenne de l Industrie Solaire Thermique (ESTIF) avec le soutien de la Commission Européenne est opérationnelle depuis En octobre 2011, plus de 1500 capteurs solaires thermiques bénéficiaient du Solar Keymark européen.

11 Outre la conformité aux normes EN12975 (ou 12976), le Solar Keymark garantit - via une inspection régulière des lignes de montage sur site le(s) site(s) de fabrication - que les produits vendus sur le marché européen sont de qualité équivalente à ceux testés en laboratoire. Plus d info : Pour les grandes installations assemblées à façon Cette série de norme concerne plus spécifiquement les systèmes solaires thermiques de grande capacité, dimensionnés au cas par cas et assemblés à façon. Pour les installations préfabriquées en usine Il s agit d installations de petite taille, généralement montées sur des maisons particulières ou des petites PME. Elles sont vendues sous forme de kits complets, prêts à installer et dotés d une dénomination commerciale : L'installation doit également satisfaire aux prescriptions des sociétés de distribution d'eau et d'énergie au moment de l'adjudication du marché. PAGE 11 SUR 16 - INSTALLER UN SYSTEME SOLAIRE THERMIQUE DE GRANDE CAPACITE- REFERENTIEL D - OCTOBRE 2011

12 ANNEXE 2 : SCHEMA DE PRINCIPE D UNE INSTALLATION SOLAIRE THERMIQUE DE PRODUCTION D EAU CHAUDE DE GRANDE CAPACITE Dans la plupart des établissements gros consommateurs d'eau chaude, le système solaire est dimensionné de manière à préchauffer l'eau sanitaire, comme illustré dans le schéma de principe ci-dessous. D autres schémas sont possibles, en fonction de la situation particulière de l'établissement et du système envisagé, mais celui-ci présente une approche couramment utilisée pour le préchauffage par l'énergie solaire de l'eau sanitaire et de l'eau de renouvellement des bassins d'une piscine. P T Purgeur (7) (1) Champs de capteurs solaires Vanne 3-voies motorisée (11) B A T (12) Venant du bac tampon (6) Echangeur piscine T Vers échangeur existant piscine Soupape de sécurité Réservoir de glycol Manomètre P Réservoir tampon (4) (5) Vase d'expansion Filtre Clapet anti-retour (8) T Echangeur eau chaude sanitaire (9) Ballon de stockage (2) (3) (10) T Vers échangeur existant eau chaude et vers bac tampon de la piscine le cas échéant Thermomètre Set de remplissage et de vidange Set de nettoyage Disconnecteur à zones de pression différentielle Arrivée eau froide Figure 1 : Schéma de l installation solaire thermique proposée pour la production d ECS et d eau de renouvellement des bassins de natation PAGE 12 SUR 16 INSTALLER UN SYSTEME SOLAIRE THERMIQUE DE GRANDE CAPACITE- REFERENTIEL D - OCTOBRE 2011

13 Composants du système solaire Les composants du système solaire présentés à la figure ci-dessus peuvent être regroupés en 6 catégories. 1. Les capteurs solaires Pour la production d'eau chaude sanitaire nous choisirons des capteurs plans atmosphériques. En effet, des capteurs solaires sous vides sont à privilégier pour des applications à plus haute température ou lorsque la surface disponible en toiture est limitée. 2. Le circuit primaire Le circuit primaire est un circuit fermé composé de tuyauteries, généralement en cuivre, qui relient le capteur (1) à un échangeur de chaleur (2) externe au ballon de stockage solaire (3). Généralement, pour les grands systèmes solaires, au-delà de 30 m² de capteurs, un échangeur de chaleur externe est utilisé. En effet, les puissances importantes mises en jeu nécessitent de grandes surfaces d échange. Il n est cependant pas rare de rencontrer des ballons de stockage solaires à échangeur interne, même pour ces grands systèmes. Ce choix est à discuter avec le fournisseur. Le circuit primaire, relatif à l'installation sous pression, est totalement rempli d un fluide caloporteur résistant au gel. On pourrait également travailler avec de l'eau pure non glycolée dans le cas d'un système à vidange. Dans ce cas précis, on peut omettre le vase d expansion car le circuit primaire n'est pas mis sous pression, mais il faut prévoir la place pour installer le réservoir à vidange entre le champ des capteurs et le ballon de stockage solaire. Le choix d'un système "sous pression" ou "à vidange" peut encore s'effectuer lors de la rédaction du cahier des charges ou même lors de l'adjudication. Le circuit primaire d un système sous pression permanente est muni des accessoires suivants : Une soupape de sécurité (4) munie d un manomètre destinée à évacuer les surpressions en cas de surchauffe de l installation. Cette vanne est raccordée à un réservoir de collecte du fluide caloporteur glycolé pour éviter tout rejet toxique dans le réseau d'égout, Un vase d expansion (5), placé du côté aspiration de la pompe de circulation, chargé d'absorber les différences de volume et de récolter la totalité du fluide caloporteur expulsé des capteurs en cas de surchauffe, Une pompe de circulation (6) assurant la circulation du fluide caloporteur dans le circuit, Un purgeur manuel (7) permettant d éliminer l air en partie haute du circuit lors du remplissage et des entretiens, Un clapet anti-retour (8) pour éviter la formation d un contre-courant de thermo circulation qui déchargerait le ballon de stockage solaire de sa chaleur, Plusieurs vannes d isolement pour isoler les composants principaux du système en cas d entretien ou de remplacement, Un robinet permettant le remplissage et la vidange du circuit en fluide caloporteur. PAGE 13 SUR 16 - INSTALLER UN SYSTEME SOLAIRE THERMIQUE DE GRANDE CAPACITE- REFERENTIEL D - OCTOBRE 2011

14 3. Le circuit d'eau sanitaire En amont des ballons de stockage, le circuit d eau sanitaire est équipé des dispositifs suivants : une vanne d arrêt permettant d isoler le chauffe-eau solaire du réseau de distribution d eau sanitaire, une soupape de sécurité destinée à protéger le circuit des surpressions, un robinet permettant de vidanger l installation, Le réservoir de stockage (3), alimenté par le circuit de transfert (9), permet de stocker temporairement l'énergie apportée par l'échangeur (2). Le circuit d'eau sanitaire est également pourvu des composants suivant : une vanne on/off à contrôle thermostatique dirigeant l eau sortant du ballon de stockage solaire, en fonction de sa température, soit vers l installation de chauffe complémentaire, soit directement vers les points de puisage, une conduite (10) équipée d un clapet anti-retour et d un circulateur permettant de transférer l eau chaude du ballon vers les échangeurs, En outre, en cas d ensoleillement important, l eau chaude sanitaire peut sortir du réservoir de stockage solaire à une température supérieure à la consigne. Afin d éviter tout risque de brûlure aux points de puisage, l installation est donc munie d une vanne thermostatique à 3 voies mélangeant de l eau froide à l eau chaude de façon à produire de l eau à une température maximale égale à la consigne. 4. Le circuit piscine Lorsque la température dans le stockage solaire (3) dépasse la température de consigne, la vanne à trois voies motorisées (11) bascule en position A et envoie la chaleur provenant des capteurs solaires (1) vers le bac tampon de la piscine via l échangeur piscine (12). Ce schéma peut être complété par une conduite reliant le ballon de stockage solaire au bac tampon. 5. La régulation L'installation solaire thermique de production d'eau chaude est totalement automatisée. Ce système possède plusieurs organes de régulation (généralement contenu dans un seul boîtier), avec entre autres un appareil de régulation pour le circuit primaire, qui commande le circulateur et celui du circuit de transfert, un appareil de régulation commandant le circulateur de la chaudière et le circulateur de la conduite. 6. L'appoint Les panneaux solaires ne peuvent à eux seuls satisfaire l'entièreté des besoins en eau chaude, un système solaire comprend donc toujours une connexion à un appoint. Dans la plupart des cas, l'appoint sera assuré par les chaudières et les échangeurs de chaleur existants. PAGE 14 SUR 16 INSTALLER UN SYSTEME SOLAIRE THERMIQUE DE GRANDE CAPACITE- REFERENTIEL D - OCTOBRE 2011

15 ANNEXE 3 : REFERENTIELS SOLAIRE THERMIQUE La Région wallonne met à disposition des gestionnaires, des Responsables Energie et des bureaux d'études des outils pour les concepteurs et les maitres d ouvrage, afin qu ils utilisent efficacement l énergie solaire thermique dans les bâtiments. Ces documents sont disponibles sur le site portail de l énergie: L'installation d'un système solaire thermique en toiture ou en façade d'une piscine, d'un hôpital, d'une maison de repos, d un immeuble à appartements ou de tout autre type de bâtiment collectif peut produire suffisamment de chaleur utile sur l année pour couvrir 20 à 50% des besoins en eau chaude sanitaire du bâtiment. Dans certains cas, le système peut également offrir un soutien au chauffage, voire au refroidissement des locaux et entraîner des économies d énergie substantielles. Les établissements du secteur tertiaire offrent généralement des caractéristiques favorables à ce genre d installation, telles que : toiture plate non ombragée, gaines techniques espace de stockage consommation d'eau chaude importante et régulièrement répartie sur l année Dans le cadre du Plan d action Soltherm Tertiaire, une série d'outils permettent d'évaluer l'intérêt d'un système solaire dans un établissement donné et fournissent une aide à la réalisation de ce type de projet. Au stade initial de la réflexion : une brochure explique le principe de fonctionnement d'un grand système solaire thermique et offre un aperçu du potentiel par secteur ainsi que les étapes d'une démarche projet Pour évaluer la pertinence d une telle installation dans les conditions spécifiques à l établissement : un outil Excel de pré-dimensionnement -le Quickscan- estime la fraction solaire optimale du système en fonction de la consommation d ECS du bâtiment et des contraintes en toiture. L outil calcule l énergie primaire, les émissions de CO 2 et le combustible économisé ainsi que le montant de l investissement (avec et sans subside), le temps de retour simple et la valeur actuelle nette. Pour analyser la faisabilité technique et économique de l installation, l'audit solaire thermique permet de dimensionner le système à l optimum et dresse un bilan énergétique, économique et environnemental précis de l installation, sur base de simulations thermiques dynamiques. Un cahier des charges type pour faire effectuer l audit solaire thermique est disponible pour les gestionnaires de bâtiment. En phase d exécution, une check-list reprend les éléments essentiels à inclure dans le cahier des charges relatif à l exécution des travaux d'installation du système solaire thermique. Des aides à l investissement (Soltherm, UREBA, Infrasport ) sont disponibles pour stimuler la réalisation de ce type de projet. PAGE 15 SUR 16 - INSTALLER UN SYSTEME SOLAIRE THERMIQUE DE GRANDE CAPACITE- REFERENTIEL D - OCTOBRE 2011

16 Rédaction : Bernard Huberlant Jérémie De Clerck Editeur responsable : Dominique SIMON Service public de Wallonie Chaussée de Liège B-5100 Jambes Infos : PAGE 16 SUR 16 INSTALLER UN SYSTEME SOLAIRE THERMIQUE DE GRANDE CAPACITE- REFERENTIEL D - OCTOBRE 2011