L’essentiel

L’échangeur de chaleur est une pièce très importante, quoi qu’invisible, de votre système de chauffe-eau solaire. Il a un rôle d’interface entre deux fluides de température différente, par exemple entre air chaud et air froid, entre liquide caloporteur et eau froide. Tentons de saisir le rôle clef de cet élément, et d’expliquer son fonctionnement.

Qu’est-ce qu’un échangeur de chaleur ?

Un échangeur de chaleur est un élément, de nature et de forme variable, permettant le transfert de chaleur d’un fluide à un autre sans qu’ils se mélangent, du fait d’une différence de température entre ces deux fluides. Ces fluides peuvent être de l’air, de l’eau, ou un liquide caloporteur. La surface qui sépare les deux fluides doit laisser la chaleur se transférer le plus rapidement possible, et sans trop de pertes : on l’appelle la « surface d’échange« . Les échangeurs sont utilisés partout : dans des systèmes de refroidissement (par exemple quand la température d’un réacteur nucléaire est abaissée par des conduits d’eau froide) ou de réchauffement (par exemple quand la température d’une pièce est réchauffée par des radiateurs d’eau chaude). Le phénomène à l’œuvre se nomme « conduction« .

Différents types d’échangeur solaires

• Dans un chauffe-eau solaire à thermosiphon ou à circulation forcée, le fluide « chaud » est un liquide caloporteur (mélange antigel-eau qui vient de circuler dans les panneaux solaires thermiques), qui va réchauffer l’eau froide stockée dans le ballon solaire. L’échangeur se présente sous la forme d’un serpentin en métal (situé dans le ballon). Le liquide caloporteur va chauffer l’eau qui entoure le serpentin par conduction, et ressortir presque froid. L’eau chaude est alors prête à irriguer la maison. Ce type d’échangeurs est très courant, bien que de plus en plus de chauffe-eaux utilisent des échangeurs à plaques, un peu plus efficaces et compactes.
• Dans les systèmes de chauffe-eaux solaires monoblocs à thermo-tubes, les échangeurs sont des tubes sous vide qui vont des panneaux solaires (où ils font office de capteurs solaires thermiques absorbant la chaleur) au ballon solaire (où ils font office d’échangeur). Ces échangeurs sont assez rares.
• Dans les systèmes de douche solaire, de moquette solaire, ou de chauffage de piscine hors-sol, tous très rudimentaires, le capteur solaire transmet directement sa chaleur à l’eau qu’il s’agit de réchauffer. Le capteur solaire se confond alors avec l’échangeur, aucun fluide ne fait « l’intermédiaire ».

Que retenir sur les échangeurs ?

Tout d’abord, il faut comprendre que les échangeurs sont « à l’intérieur » des systèmes. Ils sont livrés avec, leur prix est compris dans celui du système entier (bien souvent, l’échangeur est parfaitement solidaire du ballon solaire ou plus généralement du cumulus dans lequel il se trouve). C’est une pièce invisible. Il peut néanmoins être important de savoir si la taille et le type d’échangeur que vous avez correspond au matériel sur lequel il est posé.

C’est surtout le cas des appoints directs qui retiendra notre attention. Mettre une énergie d’appoint direct nécessite un deuxième échangeur dans le ballon solaire (résistance pour un appoint électrique, deuxième serpentin pour un appoint chaudière). Il faudra alors « surdimensionner » le ballon. Seul un professionnel pourra vous conseiller et agir.