Le plancher solaire direct (PSD)

Fonctionnement

L’eau chauffée par les capteurs est acheminée, via un module de
transfert, dans le plancher chauffant basse température décrit cidessus.

Cette technique utilise des composants classiques : circulateur,
vase d’expansion, vannes, purges, régulation...

Si l’ensoleillement est insuffisant, on fait appel au réseau
d’appoint.

En été, et lorsque les besoins en chauffage sont satisfaits (beau
temps), la chaleur produite peut être utilisée pour l’eau chaude
sanitaire (ECS) ou le chauffage d’une piscine.

Pour fournir un chauffage constant tout au long de la journée,
malgré l’intermittence du rayonnement solaire, le PSD utilise
l’inertie et la capacité de stockage de la dalle en béton. D’une
épaisseur comprise entre 10 et 15 cm, celle-ci permet de restituer
avec un déphasage la chaleur du jour et de « lisser » les
apports solaires.

Dimensionnement

Pour calculer la surface de capteurs solaires nécessaire, on fait
une moyenne entre les besoins d’été et d’hiver.

Une installation peut satisfaire une part importante des besoins
en hiver, mais s’avérer complètement surdimensionnée pour la
production d’ECS durant l’été.

On peut réduire l’écart des besoins entre les différentes saisons
par une bonne conception du bâtiment en matière d’isolation et
la recherche de débouchés pour la chaleur produite par fort
ensoleillement.

Les installations sont généralement prévues pour couvrir 30 à
70 % des besoins annuels en chauffage et ECS.

La surface des capteurs est calculée pour une productivité de l’ordre
de 350 à 400 kWh/an.m2, soit une moyenne de 15 m2 pour une
maison disposant d’un plancher basse température de 100 m2.

Astuce

Un ensemble de capteurs bi-compartiment, dont le second
est déconnecté (voire vidangé, ou recouvert de canisses faisant
office d’ombrelle en été) permet de pallier le problème
de surchauffe.

Dispositif d’appoint

Il permet de garantir la totalité des besoins, quelles que soient les
conditions climatiques :

• Séparé : il consiste à rajouter sur un plancher chauffant basse
température existant un système PSD dont la régulation sera
indépendante de l’installation d’origine. Le couplage se fait au
niveau hydraulique sur le circuit de retour du plancher
chauffant.

• Intégré : l’énergie d’appoint provient d’une chaudière classique
(intégrée au module de transfert) dont la régulation
pilote l’ensemble du système de chauffage et de production
d’eau chaude sanitaire en privilégiant l’apport solaire.

Coût

La consommation d’un plancher chauffant-rafraîchissant dépend
de la pompe à chaleur installée, des caractéristiques du logement
(zone géographique, isolation, surface à chauffer/climatiser...) et
du confort souhaité.

Pour une maison individuelle de 100 m2, de plein pied, équipée
d’un plancher chauffant, le surcoût du plancher solaire direct est
d’environ 8 300 € (main d’oeuvre comprise, avec un capteur
solaire de 13 m2).

Les chauffages conçus selon ces techniques permettent des
économies variant entre 40 et 60 % en moyenne, selon que
vous les comparez à l’une ou l’autre source d’énergie, qu’ils
soient autosuffisants ou doivent être complétés par un apport
thermique annexe.

Pour relativiser ce surcoût, il faut prendre en compte que l’énergie
solaire est gratuite et non polluante.

Aides

Ce sont les mêmes que celles accordées aux chauffe-eau
solaires.

Lexique

Boucle ou circuit : longueur du tube déroulée en colimaçon
dans le sol.

Calpinage : schéma de pose sur plan.

Chape flottante : dalle désolidarisée des éléments porteurs de
la construction.

Circulateur : pompe servant à accélérer la circulation du fluide
dans les boucles pour compenser les pertes de charge.

Collecteur : organe de distribution et de réglage du fluide.

Coupe de sol : différentes couches formant le plancher de la
construction.

Delta : écart de température dans la boucle entre la partie
« aller » et la partie « retour ».

Déperditions : besoin en énergie pour compenser les pertes.

Pas : distance entre 2 tubes parallèles dans une pose en
colimaçon.

Ravoirage : couche de béton maigre contenant les canalisations
et réseaux.

Installation

Voici les différentes phases de sa mise en oeuvre :

Décaissage (en rénovation)

1) Prévoir une bonne quinzaine de centimètres sur un vide sanitaire,
un radier, un lit de sable ou autre surface de propreté
stable.

2) Dans le cas d’une réalisation neuve, le prévoir dès le départ.
3) À cette étape, il est préférable de passer tous les réseaux de
plomberie, évacuation, puits canadien, électriques…
4) Réserver les emplacements des cloisons intérieures

Isolation

Un isolant de compression d’une épaisseur de 5 cm environ, si
possible à base de matériaux naturels (chanvre, fibres de bois,
liège ou autres – voir chapitre spécifique sur le sujet), est posé de
façon jointive.

Prévoir un isolant de pourtour pour éviter les ponts thermiques
entre la dalle chauffante et les murs extérieurs et murs porteurs
intérieurs, tout en permettant sa dilatation.

Installation des boucles

Se fait avec un « pas » (espacement) conseillé de 10 à 25 cm,
selon l’étude thermique préalable.

Ces boucles peuvent être réalisées en cuivre (très onéreux), en
PER (polyéthylène réticulé), de préférence avec barrière antioxygène…

Les pièces qui nécessitent un chauffage plus important (salle de
bains, pièce à vivre…) bénéficieront, par la seule réduction du
pas de boucle sur leur surface, et sans augmentation de la
température du circuit, de plusieurs degrés supplémentaires !

Raccordement

Les boucles sont toutes raccordées à une nourrice, ou collecteur,
munie d’arrivées et de retours. Chaque nourrice comporte une
vanne d’arrêt et un dispositif d’équilibrage indépendant imposés
par la réglementation.

Le collecteur est en outre doté d’une vanne d’arrêt général, d’un
purgeur et d’un robinet de vidange (la vidange se fait à l’air
comprimé).

Coulage de la chape

Le coulage, ou enrobage, doit se faire avec le circuit chargé en
eau entre 6 et 10 bars.

Le béton doit être additionné d’un fluidifiant plutôt que vibré, afin
de ne pas endommager le circuit et qu’il ne colle pas au ciment.

L’épaisseur conseillée est de 7 cm fini pour un plancher avec ballon
tampon et 12 à 15 cm pour le cas d’un plancher solaire direct.

Il est tiré de niveau à la règle.

Contre toute idée reçue, ce type d’installation est aussi intéressante
dans le Nord que dans le Sud, puisque même si
l’ensoleillement est moins fort et les heures chaudes moins
nombreuses au nord de la Loire, il faut chauffer plus souvent et
sur une période plus longue !

En termes d’amortissement, et calculs en main, c’est donc même
plus intéressant de faire appel au chauffage solaire dans le
Nord…

Raccordement

La nourrice est ensuite raccordée au système de production
d’eau chaude (chaudière, échangeur, pompe à chaleur…).

Le chauffage solaire

Principe et fonctionnement

Raccordé soit en direct à une batterie de capteurs solaires à eau
soit par l’intermédiaire d’un échangeur à fluide caloporteur, le
chauffage solaire est constitué le plus souvent d’un tandem
« capteur/plancher chauffant » (chauffage solaire direct) ou d’un
trio « capteur/échangeur/chauffage » (adaptation d’un chauffage
traditionnel – à radiateurs par exemple – au solaire).

Selon le système installé, celui-ci peut aussi fournir l’eau chaude
sanitaire ; il est souvent couplé à un dispositif d’apport thermique
secondaire permettant d’assurer une continuité de service en cas
de manque de soleil.

L’option solaire assure d’obtenir de façon régulière des températures
d’eau entre 45 et 60 °C, ce qui est plus faible que la
production des chaudières traditionnelles et réserve en priorité
son usage aux planchers chauffants.

Il y a en effet un rapport entre la surface d’échange et la restitution
correcte des thermies emmagasinées ; c’est toute la dalle qui
joue le rôle de radiateur basse température.

Le plancher chauffant

Déjà bien connu et largement utilisé avec des sources thermiques
traditionnelles aussi diverses que chaudières à bois,
fuel, électricité, gaz…, ce système est plutôt préconisé pour
une installation dès la conception de la maison qu’en
rénovation.

Cependant, il est toujours possible de l’installer dans une
bâtisse existante dont on ne souhaite garder que les murs et
la toiture.

L’énorme avantage qu’il présente est son inertie thermique
très importante.

La température du sol est limitée à 28 °C, il n’y a donc aucun
risque de sensation de jambes lourdes.
Un thermostat ambiant permet de régler et de maintenir la
température du logement.

Le carrelage est le revêtement le mieux adapté pour une
bonne diffusion de la chaleur. Les moquettes sur mousse et
les parquets flottants ne sont pas autorisés.