Suivi et évaluations énergétiques de chauffe-eau solaires individuels en Guadeloupe Projet présenté par Sonia garde

Tableau 9 : Profils de puisage des usagers

N°	Problèmes liés à la température	Remarques, problèmes techniques
1	Pas de problèmes	Consommation journalière en ECS très irrégulière dépassant parfois la taille du ballon de stockage d’où un temps de chauffage parfois trop court pour atteindre une température satisfaisante
4	Risques occasionnels de développement de légionelles	Pertes nocturnes dues à l’autostockeur et forte consommation d’ECS le matin (plus que surdimensionnement du ballon car températures élevées atteintes en journée)
8	Pas de problèmes	Installation correctement dimensionnée au vu des très fortes consommations en ECS certains jours.
14	Pas de problèmes	Capteur solaire surdimensionné diminuant la productivité mais niveau de satisfaction de l’installation maximal
16	Risques importants de développement de légionelles	Capteur solaire et ballon surdimensionnés Dysfonctionnement possible au niveau du régulateur
17	Risques occasionnels de développement de légionelles	Pertes nocturnes dues à l’autostockeur et forte consommation d’ECS le matin
20	Pas de problèmes	Installation surdimensionnée diminuant la productivité mais niveau de satisfaction de l’installation maximal

Tableau 10 : Conclusions quant aux mesures de niveau 2

3. 
   Bilan de la campagne de suivi des CESI en Guadeloupe
   

1. 
   Résumé des résultats de niveau 1
   

La campagne de suivi de niveau 1 a pu nous apporter des résultats globaux sur l’utilisation des chauffe-eau solaires individuels en Guadeloupe, que ce soit au niveau des performances thermiques ou du bénéfice économique et de l’impact environnemental de l’installation. Les principales conclusions à retenir sont les suivantes :

• 
  La productivité moyenne des installations est de 290 kWh/m². Elle varie cependant fortement d’un chauffe-eau à l’autre et dépend beaucoup du dimensionnement de l’installation et du puisage en ECS des usagers.
  

• 
  La consommation journalière en ECS à 40 °C est égale à 60 litres par personne mais le puisage quotidien est faible (signe que la température de l’eau chaude en sortie de ballon est élevée).
  

• 
  Les ballons de stockage sont surdimensionnés : en moyenne, les puisages journaliers des usagers ne représentent qu’un tiers du volume du ballon ce qui fait chuter la température de l’eau chaude en sortie par rapport à une installation qui serait correctement dimensionnée. Cette donnée semble à première vue peu préjudiciable car nous avons pu remarquer que cette température en sortie de ballon était élevée mais un meilleur dimensionnement diminuerait les risques occasionnels de consommation d’eau à une température faible sur certaines installations.
  

• 
  Les capteurs solaires ont tendance à être eux aussi surdimensionnés. En réduisant la taille des ballons de stockage, il serait possible d’atteindre des températures d’eau chaude aussi élevées avec des panneaux solaires plus petits.
  

• 
  Les économies réalisées comme les émissions de CO₂ évitées étant calculées partir du nombre de kWh électriques non consommés et donc de la production solaire des installations qui elle-même dépend fortement de la consommation en ECS du foyer, on trouve finalement que plus le nombre d’usagers est élevé dans le logement, plus l’installation est rentable et évite des émissions de CO₂.
  

• 
  La localisation géographique des installations ne semble pas avoir d’influence réelle sur la productivité des capteurs car le moindre ensoleillement est compensé par une température d’eau froide inférieure.
  

2. 
   Résumé des résultats de niveau 2
   

D’une manière générale, on peut tirer plusieurs conclusions de l’étude des installations instrumentées de niveau 2 :

• 
  Concernant l’analyse des puisages journaliers des usagers, on observe 2 types de profils distincts :
  

Graphe 21 : Profils types de puisage au cours d’une journée

• 
  Les installations pour lesquelles les puisages ont lieu à heures régulières matins et soirs avec un puisage moindre à midi. Ce profil est le plus répandu.
  
• 
  Les installations pour lesquelles la consommation s’effectue tout au long de la journée mais ce profil n’est pas majoritaire parmi les cas étudiés.
  

Une forte consommation en ECS tôt le matin multiplie les risques d’avoir une température d’eau chaude peu élevée lors du puisage car les installations sont soumises aux pertes thermiques dues aux baisses de température nocturnes et à l’absence de rayonnement solaire, non compensées par un système d’appoint. La température de l’eau dans le ballon diminue donc de manière significative pendant la nuit or, le problème est que sur l’ensemble des logements étudiés, nous avons toujours observé un fort puisage tôt le matin.

De plus, une consommation tardive aggrave également cette baisse de la température de l’eau le matin car un puisage en soirée vide le ballon de son eau chaude pour la remplacer par de l’eau froide qui ne se réchauffe pas pendant la nuit.

• 
  En ce qui concerne la comparaison des puisages sur une semaine, 3 types de consommation caractéristiques ont été obtenus :
  
  • 
    Un puisage stable d’une journée sur l’autre que ce soit en quantité d’eau chaude consommée ou au niveau de la régularité des horaires des pics de puisage enregistrés.
    
  • 
    Une consommation en ECS stable en semaine suivie d’une nette hausse le week-end.
    
  • 
    Une consommation et un profil de puisage très irréguliers d’une journée sur l’autre indépendamment des jours de la semaine
    

Pour ce dernier cas, les variations importantes d’ECS consommée quotidiennement expliquent pourquoi le ballon de stockage peut être surdimensionné par rapport à la consommation journalière moyenne calculée sur un mois. En effet, le fait que le ballon ait un volume important permet de palier aux forts besoins observés certains jours.

• 
  Il a été établi une comparaison des différents types de CESI utilisés en Guadeloupe. Il apparaît que l’utilisation d’un chauffe-eau thermosiphon assure des puisages à une température plus régulière qu’un autostockeur. Le problème de l’autostockeur est qu’avec celui-ci de plus grandes amplitudes de température de l’eau sont enregistrées entre le jour et la nuit : son isolation thermique est moins bonne que celle du ballon du thermosiphon à cause du vitrage de l’autostockeur. L’eau chaude perd donc beaucoup en température pendant la nuit et les puisages matinaux peuvent alors s’effectuer à une température relativement basse pour de l’eau chaude.
  

Conclusion

L'analyse des mesures effectuées sur ces 20 chauffe-eau sanitaires individuels (CESI) en situation réelle a permis de mieux connaître leur production énergétique et les économies apportées. En se basant sur la croissance du marché du solaire thermique en Guadeloupe, il sera possible d’extrapoler les résultats de cette campagne à l’ensemble des installations de Guadeloupe afin de connaître approximativement leur impact énergétique et environnemental.

Le dimensionnement des installations semble être le principal point à améliorer concernant les CESI en Guadeloupe. Un dimensionnement plus adapté aux besoins des usagers entraînerait une meilleure productivité mais celle-ci ne devrait jamais être aussi élevée qu’espérée en raison des faibles puisages relevés et de la température de l’eau froide en entrée de ballon qui est élevée.

Finalement, l’autre problème soulevé provient de la trop faible température de puisage relevée occasionnellement sur certaines installations qui, combinée à un faible puisage et donc une stagnation de l’eau dans les ballons de stockage peut favoriser le développement de légionelles.

Au moment où ce stage s’achève, la campagne de mesure n’est pas complètement terminée. Des relevés supplémentaires seront encore recueillis et traités dans les mois qui viennent pour atteindre les durées de mesure initialement décidées et pour compléter l’étude de niveau 2 qui, dans ce rapport, ne repose que sur 7 installations. Ces données ne changeront cependant probablement pas les conclusions obtenues car elles se basent sur un nombre conséquent de mesures mais permettront d’affiner les profils de consommation des usagers.

Références

[1] Site internet de l’association Enerplan : L’actualité du marché solaire en France, Juin 2007. <http://www.enerplan.asso.fr/>

[2] Buscarlet Carol, Caccavelli Dominique : Suivi et évaluation énergétiques du plan Soleil. Document de travail (Rapport final) n° ESE/ENR-07.008 RS, Juillet 2005.
[3] Buscarlet Carol, Cheutin Franck, Caccavelli Dominique : Suivi et évaluation énergétiques
de chauffe-eau solaires individuels en guadeloupe. Document de travail (Rapport intermédiaire) n° DD/ENR-023 RS, Octobre 2006.

(¹⁾ Source : Site internet de l’Ademe (http://www.ademe.fr)

(²⁾ Résultat du Plan Soleil portant sur l’étude de 120 CESI en métropole