Réponse d'expert

N°123 : Le ballon tampon d’un CESI optimisé est-il maintenu à température de consigne ?

Mis à jour le

Non, le ballon utilisé dans un CESI optimisé est monovalent. L’appoint n’est pas réalisé dans le ballon mais directement par la chaudière. Le ballon de stockage d’un CESI optimisé ne stocke que de l’eau solaire (non maintenue en température) et est donc de plus petite taille (entre 150 et 200 litres). Cette spécificité technique permet de réduire sensiblement les pertes liées au stockage de la solution.

Schéma CESI classique
Schéma CESI classique
Schéma CESI optimisé

Contexte réglementaire

D’un point de vue réglementaire, cette solution répond aux exigences de la RT2012 dont entre autres le recours aux énergies renouvelables. Deux possibilités sont offertes pour respecter cette dernière exigence :

 

  • Le CESI équipant le logement doit être doté de capteurs solaires disposant d’une certification (CSTBat, Solar Keymark ou équivalente), d’une surface à minima de 2 m2 orientés sud et d’inclinaison entre 20° et 60°.
  • Démontrer que la contribution des énergies renouvelables au Cep du bâtiment, calculé selon la méthode de calcul Th-BCE 2012, est supérieure ou égale à 5 kWhep/(m².an).
     

D’autre part, des recommandations professionnelles émanant du programme « Règles de l’Art Grenelle Environnement 2012 » définissent les prescriptions techniques pour la conception, le dimensionnement, l’installation/mise en service et l’entretien d’installations solaires individuelles destinées à la production d’eau chaude sanitaire.

Spécificités et performances du CESI optimisé

Le développement du chauffe-eau solaire individuel optimisé découle d’un constat mis en exergue par des études menées par GRDF et appuyées par le CRIGEN et des partenaires externes (INES et COSTIC). Ces études ont permis d’identifier des pistes d’amélioration énergétique du CESI. En effet, une installation de CESI « classique »  présente : 
 

  • Des pertes thermiques du ballon dues à la surface d’échange entre le volume de stockage et l’air ambiant, et à la température élevée de l’eau stockée (60 °C)
  • Une consommation d’énergie fournie par la chaudière pour maintenir en permanence la température de consigne dans le ballon
     

L’émergence du concept de « CESI optimisé » a permis de répondre aux problématiques soulevées lors de ces études. La taille du ballon a été réduite (moins de 200 litres). Outre le gain en terme d’encombrement, cette réduction du stockage a permis de limiter la surface d’échange du ballon et de fait les déperditions thermiques inhérentes (pertes statiques résultant de la non consommation d’ECS).

La seconde évolution notable, intimement liée à la réduction du volume tampon, est la présence d'un ballon monovalent. Habituellement, un CESI impose de garder en température une partie du volume d’eau chaude sanitaire présente dans le ballon. A contrario, le CESI optimisé est proposé sans maintien de température du volume de stockage. La chaudière, placée en série, ne s’enclenche que pour fournir le juste complément d’énergie nécessaire pour porter l’eau sanitaire préchauffée à sa température de consigne en cas de besoin. Ce principe permet de réduire les consommations de gaz et de réaliser des économies d'énergie lorsqu'il n'y a pas de demande aux différents points de puisage. D’autre part, les pertes thermiques liées au ballon sont gratuites puisque seule l'énergie solaire est stockée dans ce ballon. 

Des simulations, comparant les deux configurations CESI (2 capteurs + ballon de 300 L solaire avec appoint versus 1 capteur + ballon 150 L solaire) ont montré que les pertes totales du ballon étaient ainsi divisées par 5 (environ 65 kWh/an pour un CESI optimisé contre 380 kWh/an pour le CESI Classique).

Comparaison des pertes thermiques entre les ballons du CESI Classique et du CESI Optimisé
Comparaison des pertes thermiques entre les ballons du CESI Classique et du CESI Optimisé

Le gain énergétique observé entre les deux solutions (environ 300 kWh de différence en pertes du stockage) correspond à 70 % de la production du second capteur présent dans la solution dite « classique ». Ce constat a permis de remettre en cause l’utilité énergétique de ce 2ème capteur qui sert principalement à couvrir les pertes statiques du ballon tampon. La réduction de la surface des capteurs, sans pénalisation du taux de couverture solaire et sans risque de surchauffe, est la troisième spécificité du CESI Optimisé.

Comparaison de la production du second capteur aux pertes thermiques du volume d'appoint du ballon du CESI Classique
Comparaison de la production du second capteur aux pertes thermiques du volume d'appoint du ballon du CESI Classique

En conclusion, la réduction du ratio volume de stockage/surface de capteurs ainsi que la séparation de l'appoint du ballon de stockage ont conduit à un meilleur niveau de performance tout en répondant aux attentes des maîtres d’ouvrage en terme de budget et d’encombrement réduit.

 

Ces informations n'ont qu'un caractère documentaire et indicatif. L'internaute est seul responsable de l'usage et des interprétations qu'il en fait et notamment de leur adéquation à la situation qu'il rencontre, des résultats qu'il obtient, des conseils et actes qu'il en déduit et/ou émet. 

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3 commentaires sur cet article
Par ND, le 15/03/2017 à 08:53
N'est-il pas possible de parler bilan global ?
"70% des perte du 2è capteur est équivalents aux pertes du volume d'appoint." Vous imaginez si les fabricants de pompe à chaleur disaient : "40% du gain de mon nouveau compresseur XZ3 est l'équivalent des pertes de mon troisième circuit frigorifique".
Ok l'idée est de justifier le non besoin du second capteur en optimisé. Et il est très intéressant de comprendre pourquoi. Mais pourquoi ne pas présenter aussi le rendement global, c'est si simple et compréhensible. Pour comparer deux systèmes l'important est l'énergie finale économisée non ?
Exemple : "le rendement global du système CESI classique est de X%, celui du CESI optimisé de Y%"
Comme ça on a aussi le bilan du système "tout compris"
Par Cegibat, le 06/04/2017 à 10:48
Réponse d'expert n°123
Bonjour,
Nous vous remercions de l’intérêt que vous portez au contenu de notre site internet. Suite à votre remarque sur le rendement global de l’installation CESI optimisé, nous avions traité ce point précédemment et vous retrouverez les éléments par mail.
Bonne réception,
L'équipe CEGIBAT