Chauffe-eau solaire fonctionnement

Placés sur le toit d'une maison, les capteurs solaires récupèrent l’énergie solaire et la transfèrent sous forme de chaleur à un circuit hydraulique dans lequel circule un fluide caloporteur composé d’eau et d’antigel. Ce fluide passe dans un ballon à accumulation d'eau. Via un échangeur thermique (serpentin) l’eau devient chaude. Le fluide refroidi repart vers le capteur pour un nouveau cycle.

des capteurs solaires qui transforment l’énergie du soleil en chaleur comme le ferait une chaudière avec un combustible.
un circuit primaire dans lequel circule un liquide caloporteur à base d’eau additionnée d’antigel. En passant dans les tubes du capteur solaire le liquide s’échauffe et circule jusqu’à un ballon d’eau.
un échangeur thermique, un serpentin, par lequel l’eau sanitaire est réchauffée.
un dispositif de stockage, une cuve métallique, ou ballon d’eau. A chaque fois qu’une quantité d’eau chaude est consommée elle est remplacée par la même quantité d’eau froide réchauffée à son tour par le liquide du circuit primaire.
une régulation pour gérer les écarts de température entre le liquide caloporteur et l’eau sanitaire du ballon.

Un système monobloc
Le chauffe-eau solaire monobloc
C’est un système simple et d’un coût d’investissement réduit. Les capteur solaires et le ballon sont fixés sur le même châssis. Le fluide est chauffé lorsque l’ensoleillement est suffisant. La variation de température entraîne la mise en mouvement du liquide, qui est transféré jusqu’au ballon de stockage situé juste au dessus du capteur. Le fluide s’élève naturellement par thermo-circulation. L’utilisation d’un chauffe-eau solaire monobloc est bien adaptée pour un climat chaud.
En revanche, le ballon d’eau étant placé à l’extérieur il se refroidit vite.

Des systèmes séparés
Les capteurs solaires et le ballon sont séparés. Le ballon est placé à l’intérieur du bâtiment.
Le chauffe-eau solaire à éléments séparés en thermosiphon
La circulation du liquide caloporteur est naturelle. La variation de température entraîne la mise en mouvement du liquide, qui est transféré jusqu’au ballon de stockage situé juste au dessus du capteur Le fluide s’élève naturellement par thermo-circulation. Le ballon de stockage se situe au dessus des capteurs solaires. Dans les combles du bâtiment par exemple.
chauffe-eau solaire à circulation forcée autovidengeable
C’est le modèle le plus courant. Les capteurs solaires et le ballon sont séparés. Le ballon est placé à l’intérieur du bâtiment. 
La circulation du liquide caloporteur est forcée. Une pompe électrique (le circulateur) s’enclenche dès que le fluide est plus chaud que l’eau sanitaire du ballon. Le ballon de stockage est installé n’importe où dans le bâtiment, même en dessous des capteurs. La performance de ce type de CESI est supérieure à celle des thermosiphons.

Pour pallier le manque d’apport solaire via le chauffe-eau solaire, le recours à une deuxième source d’énergie via un dispositif d’appoint intégré ou non au ballon de stockage peut s'avérer indispensable.

Il s’intègre au système de production de chaleur solaire. Un deuxième échangeur (serpentin) raccorde le ballon de stockage à un système d’appoint, généralement une chaudière classique (fioul, gaz, bois, électrique). Cet appoint peut être aussi fourni par une résistance (appoint électrique) placée à l’intérieur du ballon.
La régulation gère automatiquement la mise en route et l'arrêt de l'appoint, si l'ensoleillement est insuffisant pour répondre au besoin en chauffage du bâtiment.

Un chauffage d’appoint séparé
Il est indépendant du système de production de chaleur solaire.
C’est une formule moins onéreuse mais plus contraignante. Il s’agit généralement d’utiliser un second chauffe-eau qui prend le relais du chauffe-eau solaire. Ce système est intéressant à mettre en œuvre si vous avez déjà un ballon d’eau (en rénovation).