Chauffage solaire
Le chauffage solaire désigne ici le fait de détourner le surplus d'électricité photovoltaïque vers un ballon d'eau chaude au lieu de l'exporter, et non des capteurs solaires thermiques avec boucle de glycol et station de pompage. Un dérivateur de puissance lit le flux net au point de connexion via un compteur intelligent ou une pince ampèremétrique et module ce surplus vers un thermoplongeur résistif, maintenant l'exportation proche de zéro. Sélectionnez selon le nombre de phases, la puissance de la résistance, le volume du réservoir et si votre onduleur dispose déjà d'une sortie relais commandable. Fait partie de notre gamme d'accessoires, aux côtés des pompes à chaleur. Guide
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Chauffage solaire par surplus photovoltaïque, et non par capteurs thermiques solaires
Deux technologies différentes partagent le nom de chauffage solaire. Un capteur thermique solaire est un panneau vitré ou un réseau de tubes sous vide transportant un mélange de glycol, piloté par une station de pompage et un régulateur différentiel vers un serpentin dans le ballon. Les appareils de cette catégorie font autre chose : ils récupèrent le surplus photovoltaïque qui serait autrement exporté et l'injectent dans un thermoplongeur résistif dans un ballon d'eau chaude ordinaire. Il n'y a ni capteur, ni glycol, ni second circuit hydraulique.
L'appareil de contrôle est généralement appelé dérivateur de puissance, dérivateur de surplus ou contrôleur de chauffage PV. Il est installé à côté du tableau électrique, surveille le flux net au point de connexion au réseau et fait varier continuellement la puissance délivrée à la résistance, généralement par paliers de quelques dizaines de watts, afin que l'exportation instantanée reste proche de zéro. Comme l'élément est une simple résistance, la conversion est efficace à près de 100 % au point d'utilisation, et le ballon devient le stock thermique le moins coûteux de la propriété.
SUR LE TERRAIN
« L'erreur que je vois le plus souvent est un dérivateur câblé pour mesurer la sortie de l'onduleur plutôt que l'arrivée électrique. La production ne vous indique rien sur le surplus. Le TC doit être placé sur les câbles principaux, du côté réseau de chaque charge de la maison, sinon l'unité chauffe l'eau alors que la bouilloire consomme de l'électricité sur le réseau et le client paie deux fois pour le même kilowatt-heure. »
Ladislav Proc · Spécialiste photovoltaïque, ONSA Plus
Comment choisir un dérivateur de surplus photovoltaïque
Quatre éléments déterminent la spécification : la quantité de surplus que le champ produit réellement lors d'une journée moyenne, le nombre de phases de l'alimentation et de l'élément, la taille du ballon et les autres appareils qui concurrencent ce surplus, généralement une batterie ou une borne de recharge pour VE.
Procédez dans cet ordre : confirmez le point de comptage, vérifiez ensuite le thermoplongeur existant et son câblage, adaptez ensuite la puissance du dérivateur à l'élément, et seulement ensuite définissez la logique de priorité et la routine anti-légionelle.
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Comment un dérivateur module la puissance au lieu de la commuter
Un relais ne peut que mettre un élément de 3 kW complètement sous tension ou hors tension. Si le surplus est de 900 W, l'activation importe 2 100 W du réseau, et la désactivation exporte 900 W. Un dérivateur évite cela en faisant varier la puissance délivrée en continu.
- Le contrôle par trains d'impulsions laisse passer des cycles complets du secteur et en saute d'autres, ne commutant qu'au passage par zéro. Faible bruit électrique, très bien adapté aux charges purement résistives.
- Le contrôle par angle de phase déclenche le triac à mi-chemin de chaque demi-cycle. La résolution est plus fine, mais cela génère davantage d'harmoniques et nécessite un filtrage approprié.
- La vitesse de régulation importe plus que la précision théorique. Une unité qui réagit en une ou deux secondes suit le passage d'un nuage ou l'allumage d'une bouilloire sans provoquer de pic d'exportation.
- Marge de puissance : le dérivateur doit être dimensionné pour la puissance totale de la résistance, et non pour le surplus moyen. Une résistance de 3 kW nécessite une sortie nominale de 3 kW, même si elle fonctionne rarement à plein régime.
Pourquoi le compteur doit être placé au point de connexion
Le dérivateur régule pour atteindre un objectif d'exportation nulle ; il a donc besoin d'une mesure signée de l'importation et de l'exportation, et non de la production. Cette mesure provient d'une pince CT sur les câbles d'arrivée principaux ou d'un compteur d'énergie Modbus installé au même endroit, en amont de chaque charge et du raccordement de l'onduleur. Une mesure effectuée au niveau de l'onduleur, ou en aval d'un sous-circuit, donne un chiffre qui n'a aucun rapport avec ce que voit le compteur du fournisseur d'énergie.
- L'orientation du CT détermine le signe. Une pince montée à l'envers entraînera le chauffage lors de l'importation et l'inactivité lors de l'exportation.
- Les alimentations triphasées nécessitent trois CT ou un compteur triphasé. Le fait que le surplus sur une phase compense la consommation sur une autre dépend de la manière dont le compteur du fournisseur effectue la compensation des phases dans votre pays.
- Mesure partagée : si un onduleur hybride, une borne de recharge et un dérivateur effectuent tous des mesures séparées, ils peuvent entrer en conflit. Privilégiez un seul compteur alimentant le système via une liaison de données.
Conseil pratique
Avant toute commande, dévissez le couvercle du chauffe-eau et photographiez la plaque signalétique. Vous avez besoin de la puissance de la résistance, de la taille du filetage et de la confirmation que le thermostat est de type capillaire mécanique avec un coupe-circuit thermique manuel. Une résistance équipée d'une carte de thermostat électronique ne doit pas être alimentée par une sortie modulée.
Compatibilité des résistances et réutilisation du chauffe-eau existant
La sortie d'un dérivateur est exclusivement réservée aux charges purement résistives. La plupart des chauffe-eau standard de 2 à 3 kW avec un thermostat mécanique sont compatibles et peuvent être réutilisés tels quels, ce qui rend la modernisation économique.
- Adapté : résistances simples avec thermostat capillaire et coupe-circuit thermique, sur un circuit dédié avec sa propre protection différentielle (RCD).
- Non adapté : résistances avec thermostats électroniques ou cartes de commande PTC, chauffe-eau à pompe à chaleur, et toute charge inductive ou à découpage. Les formes d'onde modulées endommagent l'électronique de commande.
- Vérification de l'état : un entartrage important de la résistance augmente sa température de surface et réduit sa durée de vie. Dans les zones où l'eau est calcaire, inspectez ou remplacez l'élément avant la mise en service.
- Câblage : conservez le thermostat et le limiteur d'origine dans le circuit comme limite de sécurité. Le dérivateur module la puissance, il ne remplace pas la protection thermique.
Éléments chauffants monophasés et triphasés
Les résistances de ballon se présentent soit sous forme de résistance monophasée, typiquement de 2 ou 3 kW, soit sous forme d'un ensemble de trois éléments câblés en étoile, typiquement 3 x 2 kW pour un total de 6 kW. Ces deux configurations nécessitent des dérivateurs différents.
- Le dérivateur monophasé avec un élément monophasé est la solution de modernisation la plus simple et la plus courante, et couvre la plupart des surplus domestiques jusqu'à environ 3 kW.
- Le dérivateur triphasé module chaque phase séparément et peut absorber 6 kW ou plus. Il convient aux installations plus importantes et aux ballons commerciaux, et il charge l'alimentation de manière symétrique.
- Configuration mixte : un ensemble de trois éléments peut être recâblé pour qu'un seul élément soit alimenté par un dérivateur monophasé, laissant les autres sur le contacteur conventionnel pour la fonction boost.
- Déséquilibre de phase : injecter 3 kW sur une seule phase d'une alimentation triphasée ne pose pas de problème électrique, mais vérifiez que cela ne dépasse pas la limite de connexion de cette phase.
Dimensionnement du ballon par rapport au surplus quotidien
Le chauffage de l'eau nécessite environ 1,16 Wh par litre et par kelvin. Porter 200 litres de 15 °C à 60 °C nécessite donc environ 10,4 kWh, et un ballon de 300 litres pour la même élévation absorbe environ 15,7 kWh. Comparez cela au surplus que votre installation exporte réellement par jour de beau temps, et non à sa puissance de crête.
- Ballon trop petit : il atteint la consigne du thermostat dès le milieu de la journée et le reste du surplus repart vers le réseau.
- Ballon trop grand : le surplus n'atteint jamais une température utile, les pertes statiques augmentent et le chauffage boost doit tout de même terminer le travail.
- Règle empirique : un foyer exportant entre 8 et 12 kWh lors d'une journée d'été est bien assorti à un ballon de 200 à 300 litres avec une bonne isolation.
- Stratification : un élément situé dans le tiers inférieur chauffe tout le volume lentement, tandis qu'un élément placé plus haut fournit de l'eau chaude utilisable plus rapidement avec un faible surplus.
Priorité par rapport à une batterie et légionelles
L'électricité excédentaire a plus de valeur dans une batterie que dans un ballon, car l'électricité stockée peut alimenter n'importe quelle charge ultérieurement, alors que la chaleur ne peut être que de l'eau chaude. L'ordre habituel est : charges de la maison, puis charge de la batterie, puis chauffage de l'eau, puis export. De nombreux systèmes ne dérivent le courant qu'au-delà d'un état de charge défini, par exemple 80 %, afin que le ballon récupère ce dont la batterie n'a plus besoin.
On ne peut pas compter sur un dérivateur pour atteindre une température de pasteurisation car, lors d'une semaine maussade, il se peut qu'il ne monte jamais le ballon au-dessus de 45 °C, ce qui est la plage où la Legionella se multiplie. Maintenez un cycle programmé à haute température d'au moins 60 °C via la source de chaleur conventionnelle, une chaudière, une pompe à chaleur ou le circuit d'immersion temporisé, généralement une fois par semaine, et laissez en place le thermostat du ballon et le mitigeur.
Déviateur ou sortie relais propre à l'onduleur
De nombreux onduleurs hybrides et connectés au réseau disposent d'un contact sec multifonction ou d'une sortie commandable qui se ferme lorsque le surplus dépasse un seuil pendant un temps défini. C'est une solution moins coûteuse car aucun déviateur séparé n'est nécessaire, mais elle commute au lieu de moduler.
- Sortie relais intelligente : marche et arrêt avec un seuil et une hystérésis, pilotant un contacteur. Simple, et adéquat lorsque les surplus sont importants et stables.
- Contrôleur de chauffage constructeur : un dispositif de modulation lié à l'écosystème d'un onduleur, contrôlé via le même bus de données, avec un suivi complet dans le portail de l'onduleur.
- Déviateur indépendant : agnostique vis-à-vis de la marque, fonctionne avec n'importe quel réseau existant et continue de fonctionner si l'onduleur est remplacé.
Comparaison des options de contrôle du chauffage par surplus
| Option | Mode de contrôle de l'élément | Idéal pour |
|---|---|---|
| Déviateur monophasé | Modulation continue vers un export zéro, généralement jusqu'à 3 kW | Rénovation domestique avec un chauffe-eau à immersion existant de 2 à 3 kW |
| Déviateur triphasé | Module chaque phase séparément, 6 kW et plus | Grandes installations, ballons commerciaux, charge symétrique |
| Relais intelligent de l'onduleur | Marche ou arrêt au-dessus d'un seuil de surplus avec hystérésis | Installations à budget limité où le surplus est important et stable |
| Contrôleur de chaleur constructeur | Modulation contrôlée via le bus de données de l'onduleur | Constructions neuves restant dans l'écosystème d'un seul onduleur |
| Capteur solaire thermique | Boucle de glycol et station de pompage vers un serpentin de ballon | Une technologie différente, il ne s'agit pas d'un dispositif de récupération du surplus photovoltaïque |
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Questions fréquemment posées sur le chauffage solaire
Est-ce la même chose que les capteurs solaires thermiques ?
Non. Les capteurs solaires thermiques font circuler un mélange de glycol depuis un panneau vitré ou des tubes sous vide vers un serpentin de ballon. Les appareils présentés ici récupèrent l'électricité excédentaire d'une installation photovoltaïque existante et la modulent vers un chauffe-eau à immersion résistif. Aucun capteur ni circuit hydraulique n'est impliqué.
Puis-je utiliser mon chauffe-eau à immersion existant ?
Généralement oui, s'il s'agit d'un élément résistif simple de 2 à 3 kW avec un thermostat capillaire mécanique et une sécurité thermique. Les éléments dotés de cartes de thermostat électroniques, d'un contrôle PTC ou les chauffe-eau thermodynamiques ne doivent pas être alimentés par une sortie modulée.
Pourquoi un dérivateur a-t-il besoin d'un compteur au point de raccordement ?
Parce qu'il régule pour atteindre un export nul, ce qui nécessite une mesure signée de l'importation et de l'exportation à l'arrivée. Une pince CT sur les câbles principaux ou un compteur intelligent placé au même endroit voit ce que le compteur du fournisseur d'énergie voit. La mesure de la production de l'onduleur ne fournit, quant à elle, aucun signal exploitable.
Ai-je besoin d'un dérivateur triphasé ?
Seulement si le ballon possède un ensemble de trois éléments, généralement 3 x 2 kW, ou si le surplus dépasse régulièrement environ 3 kW. Un dérivateur monophasé avec un seul élément convient à la plupart des foyers. Les unités triphasées modulent chaque phase séparément et chargent l'alimentation de manière symétrique.
Quelle taille doit avoir le ballon d'eau chaude ?
Adaptez-la au surplus quotidien. L'eau nécessite environ 1,16 Wh par litre et par kelvin ; ainsi, 200 litres passant de 15 °C à 60 °C absorbent environ 10,4 kWh. Un foyer exportant 8 à 12 kWh lors d'une journée d'été convient à un ballon de 200 à 300 litres.
Le surplus doit-il charger la batterie ou chauffer l'eau en priorité ?
La batterie en priorité dans la plupart des cas, car l'électricité stockée peut alimenter n'importe quelle charge plus tard, alors que la chaleur ne peut être que de l'eau chaude. La logique habituelle dévie vers le ballon une fois que la batterie dépasse un état de charge défini, par exemple 80 %, ou lorsqu'elle charge à puissance réduite.
Le chauffage par surplus protège-t-il contre la légionellose ?
Non, et on ne peut pas s'y fier. Le surplus seul peut laisser le ballon dans la plage de prolifération de 20 °C à 45 °C pendant plusieurs jours. Programmez un cycle périodique d'au moins 60 °C via la chaudière, la pompe à chaleur ou le circuit d'immersion temporisé, généralement une fois par semaine, et conservez le thermostat et le mitigeur.
Puis-je utiliser la sortie relais de l'onduleur au lieu d'un diverteur ?
Oui, lorsque le surplus est important et constant. Un relais intelligent se ferme au-delà d'un seuil et pilote un contacteur, ce qui allume ou éteint complètement la résistance. Cela entraîne une importation ou une exportation dès que le surplus ne correspond pas à la puissance de la résistance, ce qu'un diverteur modulateur évite.
Est-ce compatible avec un chauffe-eau thermodynamique ?
Pas via une sortie modulée. Un chauffe-eau thermodynamique est une charge à compresseur avec sa propre électronique et ne doit jamais recevoir un signal haché. Pilotez-le plutôt avec un signal de commutation propre, un contact de relais ou sa propre interface intelligente, si le fabricant le permet.
Un diverteur a-t-il besoin de son propre circuit et de sa propre protection ?
Oui. Le circuit d'immersion doit être un départ radial dédié dimensionné pour la résistance, avec son propre dispositif de protection contre les surintensités, un différentiel et un sectionneur au niveau du ballon. Conservez le thermostat d'origine et la coupure thermique dans le circuit comme limite de température.
Le dimensionnement du diverteur, la compatibilité des résistances et les règles de sécurité pour l'eau chaude dépendent du ballon spécifique, du câblage existant et des réglementations nationales.
À propos d'ONSA Plus
Pourquoi les installateurs à travers l'Europe achètent leurs diverteurs de surplus chez nous
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