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Production de chaleur - Chauffe-eau solaire - Maison / Canada
Mandat de l'étude de cas
Vous désirez examiner la viabilité financière d'utiliser un chauffe-eau solaire pour assurer une partie des besoins en eau chaude sanitaire d'une résidence unifamiliale. Le propriétaire aimerait qu'une partie de sa consommation d'eau chaude soit assurée par une source d'énergie renouvelable. Il désire un système qui puisse fonctionner toute l'année, ce qui exige un système de protection contre le gel.
Données techniques
La maison à deux étages, d'une surface de 185 m², occupée par 3 personnes, se trouve à Vancouver Nord, en Colombie-Britannique, au Canada. Le toit a une pente de 12 par 12 et fait face au sud. Il y a déjà un chauffe-eau, haute efficacité, au gaz naturel installé dans la maison.
Le réservoir de stockage de l'eau préchauffée au solaire sera au rez-de-chaussée, à une distance horizontale de 3 m des capteurs solaires. Compte tenu du peu d'espace disponible, sa capacité sera limitée à 150 litres. La tuyauterie sera entièrement en cuivre avec isolant en mousse. Une pompe et un échangeur de chaleur de faible puissance seront utilisés.
Données financières
Le client achètera le système à partir de ses propres économies. Il suggère d'utiliser comme taux d'actualisation le taux hypothécaire qu'il a actuellement sur sa maison, soit 8 %. Actuellement, le prix du gaz naturel est de 0,44 $/m³, mais ce tarif est beaucoup plus élevé que celui qui avait cours jusqu'à récemment : l'année précédente, il valait 0,24 $/m³. Le prix de l'électricité est de 0,06 $/kWh. On considère un taux d'inflation moyen de 2,2 %.
Les capteurs solaires avec vitrage ont une durée de vie de 25 ans. En Colombie-Britannique, les chauffe-eau solaires sont exemptés de la taxe provinciale de vente de 7 %.
Préparez une étude RETScreen, justifiez les hypothèses nécessaires à l'étude et tirez les faits saillants de cette analyse.
Solution
Le fichier de données sélectionné dans la base de données de projets RETScreen présente la solution élaborée. L'utilisateur télécharge automatiquement la base de données de projets en téléchargeant le logiciel RETScreen.
Notes explicatives
Projet réel
Résultats
Lors de l'été 1997, un chauffe-eau solaire a été installé sur la maison des Kadulski située à Vancouver Nord, en Colombie-Britannique, au Canada. En même temps, cette maison centenaire a subi d'importantes rénovations qui ont permis d'améliorer ses performances énergétiques grâce à une isolation renforcée et un système de chauffage à haute efficacité. La maison de 2 étages a une superficie de 185 m² et est occupée par 3 personnes.
Description du système
Chaque fois que le contrôleur indique une possibilité de gains thermiques, une pompe à forte tête de pression fait circuler de l'eau dans les capteurs solaires (boucle solaire). La boucle solaire transfère son énergie au réservoir d'eau chaude standard de 150 litres. Quand la pompe s'arrête, l'eau de la boucle solaire s'écoule naturellement vers le bas et s'accumule dans le réservoir de retour par gravité qui a une capacité de 20 litres, ainsi le système est protégé du gel.
Trois capteurs solaires plans de 2,2 m² (0,9 m x 2,4 m), à simple vitrage, ont été installés en toiture sur des dormants de bois eux-mêmes attachés à la charpente du toit. De la tuyauterie en cuivre de 13 mm de diamètre et isolé, permet de faire circuler un débit adéquat. À cause de contraintes d'espace, un réservoir de stockage de 150 litres est utilisé. Il s'agit d'un simple réservoir électrique standard de 40 gallons US. Un petit échangeur latéral à circulation naturelle par thermosiphon, de type tubulaire à calandre, transfère l'énergie de la boucle solaire vers l'eau potable stockée dans le réservoir par convection naturelle.
Le système solaire fournit par année l'équivalent de 2 MWh (7.2 GJ) d'énergie sous forme d'eau chaude, soit environ la moitié des besoins annuels d'énergie pour l'eau chaude sanitaire, évitant ainsi l'émission de ½ tonne de gaz à effet de serre.
Leçons à tirer
Aperçu général
La production d'eau chaude sanitaire, utilisée pour la douche et l'approvisionnement de certains appareils électroménagers comme le lave-linge et le lave-vaisselle, peut représenter 20 % de la consommation globale d'énergie d'une maison. Après le chauffage, c'est la plus importante charge énergétique. La plupart des chauffe-eau au Canada fonctionnent au gaz naturel ou à l'électricité. Le chauffe-eau solaire est donc un excellent moyen de réduire la pollution puisqu'il y a un potentiel de réduction pouvant aller jusqu'à 2 tonnes de gaz à effet de serre par système.
Un chauffe-eau solaire peut-être installé sur la plupart des maisons et peut permettre d'économiser jusqu'à 50 % des besoins annuels d'énergie en eau chaude. Avec une durée de vie estimée entre 20 et 40 ans, la plupart des systèmes solaires se remboursent par eux-même en 15 à 30 ans. Il s'agit donc d'un moyen justifiable d'exploiter une source d'énergie renouvelable.
Les maisons dans lesquelles il y a le plus intéressant potentiel d'économies financières d'énergie sont celles qui utilisent des chauffe-eau au propane ou à l'électricité.
Photo
Maison - Chauffe-eau solaire, Colombie-Britannique, Canada
Références
Mandat de l'étude de cas
Vous désirez examiner la viabilité financière d'utiliser un chauffe-eau solaire pour assurer une partie des besoins en eau chaude sanitaire d'une résidence unifamiliale. Le propriétaire aimerait qu'une partie de sa consommation d'eau chaude soit assurée par une source d'énergie renouvelable. Il désire un système qui puisse fonctionner toute l'année, ce qui exige un système de protection contre le gel.
Données techniques
La maison à deux étages, d'une surface de 185 m², occupée par 3 personnes, se trouve à Vancouver Nord, en Colombie-Britannique, au Canada. Le toit a une pente de 12 par 12 et fait face au sud. Il y a déjà un chauffe-eau, haute efficacité, au gaz naturel installé dans la maison.
Le réservoir de stockage de l'eau préchauffée au solaire sera au rez-de-chaussée, à une distance horizontale de 3 m des capteurs solaires. Compte tenu du peu d'espace disponible, sa capacité sera limitée à 150 litres. La tuyauterie sera entièrement en cuivre avec isolant en mousse. Une pompe et un échangeur de chaleur de faible puissance seront utilisés.
Données financières
Le client achètera le système à partir de ses propres économies. Il suggère d'utiliser comme taux d'actualisation le taux hypothécaire qu'il a actuellement sur sa maison, soit 8 %. Actuellement, le prix du gaz naturel est de 0,44 $/m³, mais ce tarif est beaucoup plus élevé que celui qui avait cours jusqu'à récemment : l'année précédente, il valait 0,24 $/m³. Le prix de l'électricité est de 0,06 $/kWh. On considère un taux d'inflation moyen de 2,2 %.
Les capteurs solaires avec vitrage ont une durée de vie de 25 ans. En Colombie-Britannique, les chauffe-eau solaires sont exemptés de la taxe provinciale de vente de 7 %.
Préparez une étude RETScreen, justifiez les hypothèses nécessaires à l'étude et tirez les faits saillants de cette analyse.
Solution
Le fichier de données sélectionné dans la base de données de projets RETScreen présente la solution élaborée. L'utilisateur télécharge automatiquement la base de données de projets en téléchargeant le logiciel RETScreen.
Notes explicatives
- Bien qu'il n'y ait pas de véritable intérêt au plan financier avec cette installation, le propriétaire de ce système est très satisfait de pouvoir produire une partie de son énergie par de l'énergie renouvelable. Le prix du gaz naturel est très bas en Colombie-Britannique, ce qui en fait la source d'énergie la plus avantageuse dans le secteur résidentiel au Canada. Un système solaire saisonnier, meilleur marché, aurait donné de meilleurs résultats financiers et serait plus approprié aux conditions climatiques de la côte ouest du Canada.
- À surface égale, des capteurs solaires non vitrés auraient pu produire jusqu'à 75 % de la quantité d'énergie produite par les capteurs à simple vitrage, et ce à bien moindre coût.
- Un chauffe-eau solaire de ce type ne demande pas d'entretien annuel particulier. La configuration à retour par gravité évite les coûts associés au remplacement périodique de l'utilisation de glycol ou d'un autre type d'antigel. Le seul coût périodique à prévoir éventuellement est le remplacement de la pompe circulatrice.
- Le prix du gaz naturel a été estimé à un prix moyen de 0,34 $/m³. Le prix de la taxe provinciale a été augmenté de 7 % pour tenir compte du fait que le gaz est taxé, mais pas le système de chauffage solaire de l'eau. Le taux d'indexation du coût en combustible a été estimé à 3,5 %, un peu plus haut que l'inflation.
- Des coûts sont prévus pour l'étude de faisabilité et l'ingénierie. Dans la réalité, ces coûts seraient inclus dans le prix de l'installation du système, facturé au client. Dans ce cas, l'importance relative de ces coûts pour un chauffe-eau solaire a voulu être démontrée.
- D'après l'évaluation des besoins en eau chaude, RETScreen estime que deux capteurs solaires auraient été suffisants, au lieu des 3 qui ont été utilisés. Un choix financier a été effectué. À cause des coûts fixes d'installation d'un système solaire, un plus petit système coûte plus cher par m² de capteur solaire installé. Comme les coûts fixes (étude d'implantation, installation) restent presque les mêmes, 2 capteurs auraient réduit les économies d'énergie à trop peu. À l'opposé, utiliser 4 capteurs aurait généré des surchauffes, c'est-à-dire des surplus d'énergie à des heures où il n'est pas utilisé.
Projet réel
Résultats
Lors de l'été 1997, un chauffe-eau solaire a été installé sur la maison des Kadulski située à Vancouver Nord, en Colombie-Britannique, au Canada. En même temps, cette maison centenaire a subi d'importantes rénovations qui ont permis d'améliorer ses performances énergétiques grâce à une isolation renforcée et un système de chauffage à haute efficacité. La maison de 2 étages a une superficie de 185 m² et est occupée par 3 personnes.
Description du système
Chaque fois que le contrôleur indique une possibilité de gains thermiques, une pompe à forte tête de pression fait circuler de l'eau dans les capteurs solaires (boucle solaire). La boucle solaire transfère son énergie au réservoir d'eau chaude standard de 150 litres. Quand la pompe s'arrête, l'eau de la boucle solaire s'écoule naturellement vers le bas et s'accumule dans le réservoir de retour par gravité qui a une capacité de 20 litres, ainsi le système est protégé du gel.
Trois capteurs solaires plans de 2,2 m² (0,9 m x 2,4 m), à simple vitrage, ont été installés en toiture sur des dormants de bois eux-mêmes attachés à la charpente du toit. De la tuyauterie en cuivre de 13 mm de diamètre et isolé, permet de faire circuler un débit adéquat. À cause de contraintes d'espace, un réservoir de stockage de 150 litres est utilisé. Il s'agit d'un simple réservoir électrique standard de 40 gallons US. Un petit échangeur latéral à circulation naturelle par thermosiphon, de type tubulaire à calandre, transfère l'énergie de la boucle solaire vers l'eau potable stockée dans le réservoir par convection naturelle.
Le système solaire fournit par année l'équivalent de 2 MWh (7.2 GJ) d'énergie sous forme d'eau chaude, soit environ la moitié des besoins annuels d'énergie pour l'eau chaude sanitaire, évitant ainsi l'émission de ½ tonne de gaz à effet de serre.
Leçons à tirer
- Quelques clients préfèrent acheter des capteurs solaires de seconde main, permettant de réduire considérablement l'investissement initial pour le système solaire.
- Les réservoirs d'eau chaude électriques standards sont actuellement le moyen d'acquérir au moindre coût un réservoir de stockage de l'énergie solaire pour les applications résidentielles de chauffage solaire de l'eau.
Aperçu général
La production d'eau chaude sanitaire, utilisée pour la douche et l'approvisionnement de certains appareils électroménagers comme le lave-linge et le lave-vaisselle, peut représenter 20 % de la consommation globale d'énergie d'une maison. Après le chauffage, c'est la plus importante charge énergétique. La plupart des chauffe-eau au Canada fonctionnent au gaz naturel ou à l'électricité. Le chauffe-eau solaire est donc un excellent moyen de réduire la pollution puisqu'il y a un potentiel de réduction pouvant aller jusqu'à 2 tonnes de gaz à effet de serre par système.
Un chauffe-eau solaire peut-être installé sur la plupart des maisons et peut permettre d'économiser jusqu'à 50 % des besoins annuels d'énergie en eau chaude. Avec une durée de vie estimée entre 20 et 40 ans, la plupart des systèmes solaires se remboursent par eux-même en 15 à 30 ans. Il s'agit donc d'un moyen justifiable d'exploiter une source d'énergie renouvelable.
Les maisons dans lesquelles il y a le plus intéressant potentiel d'économies financières d'énergie sont celles qui utilisent des chauffe-eau au propane ou à l'électricité.
Photo
Maison - Chauffe-eau solaire, Colombie-Britannique, Canada
Références
- Thwaites, Joe, « Communications personnelles », Taylor Munro Energy Systems Inc., 2000.
