TOUT CE QUE VOUS VOULIEZ SAVOIR SUR
L'ÉNERGIE SOLAIRE THERMIQUE
Documentation technique
Performances été/hiver d'une installation selon l'inclinaison et l'orientation
(document Ajena octobre 2005)

    Mis à part le taux d'utilisation du capteur, l'ensoleillement et la température extérieure, la productivité d'un capteur solaire dépend de deux paramètres: son orientation et son incllnaison. En effet, un capteur produit un maximum d'énergie lois qu'il est perpendiculaire aux rayons du soleil. L'objectif est donc d'installer les capteurs pour qu'ils soient le plus longtemps possible dans cette configuration.

Influence de l'orientation

     La meilleure orientation est plein sud, pour produire le plus d'énergie possible, quelque soit le système  chauffe-eau solaire seul, système combiné (chauffage de l'habitation et eau chaude sanitaire) et/ou chauf-ffage d'une piscine.
    Cependant, pour un système combiné, si la maison est située dans une région soumise fréquemment aux brouillards matinaux en hiver, une orientation légèrement vers l'ouest est plus pertinente.
    Pour une utilisation estivale des capteurs (production d'eau chaude sanitaire et/ou chauffage d'une piscine), le fait de s'écarter du sud a moins d'incidence sur les performances que pour une utilisation hivernale. En effet, l'été, la course du soleil est plus longue et plus haute (voir graphique n°1).

Influence de l'inclinaison

Graphique 1                            Graphique 2                        Graphique 3

Le choix de l'inclinaison va dépendre de l'utilisation des capteurs:
Utilisation en majorité hivernale (système combiné):
    Le soleil étant bas (entre 20 et 45 degrés, voir graphique n°1), idéalement les capteurs devraient être indinés de 45 à 70 degrés.
    La production des capteurs dépend principalement de l'ensoleillement qui est plus important en mi-saison qu'en hiver, les capteurs seront donc plus productifs pour une inclinaison de 45-50 degrés (voir graphique n°2 et 3).
    Une troisième donnée intervient: les surchauffes d'été. En effet, l'été, les apports solaires sont plus importants et les besoins moindres. Si les capteurs sont inclinés à 45° ils vont produire beaucoup d'énergie. Pour éviter que les capteurs surchauffent, il faut évacuer cette chaleur par un tuyau enterré dans le sol par exemple (que les chauffagistes nomment boucle de décharge). Ceci engendre un léger surcoût à l'installation.
    Par ailleurs, un capteur solaire fortement incliné ne retient pas la neige. Ainsi une inclinaison à 90° permet d'éviter les problèmes de neige et aussi de surchauffe estivale. De plus, pour les climats neigeux, on augmente les rendements des capteurs de 10 à 20% grâce à l'albédo qui est plus important (réverbération des rayons solaires par la neige), on se rapproche ainsi des performances hivernales d'un capteur incliné à 45°.

Utilisation annuelle (chauffe-eau ou système combiné avec chauffage de piscine):
    L'inclinaison idéale des capteurs est de 35-45 degrés (voir graphique n°3). Dans le cas où l'appoint du chauffe-eau est une chaudière (d'autant plus si c'est une chaudière à bûches), il vaut mieux optimiser les apports estivaux pour arrêter la chaudière tout l'été. Il faut donc préférer une inclinaison des capteurs aux alentours des 30 degrés.

Utilisation en majorité estivale (maison de vacances d'été, chauffage piscine):
    Le soleil étant haut (entre 68 et 55 degrés, voir graphique n°1), l'inclinaison idéale des capteurs est de 30 degrés.
    Ces observations sont à relativiser: en effet, comme le montrent les graphiques 2, 3 et 4, à environ 30 degrés près, l'inclinaison et l'orientation n'ont que peu d'effet sur la productivité des capteurs. Finalement l'intégration architecturale sera un élément important dans le choix de l'emplacement des capteurs.

Emmanuelle Bertho