Toi-Sol : quand les tuiles deviennent des capteurs solaires
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À Chambéry, en Savoie, un nouveau système de récupération thermique du rayonnement solaire verra bientôt le jour sur une maison pilote. Ne cherchez pas des panneaux solaires sur la toiture, vous n’en trouverez pas. La chaleur est récupérée grâce aux tuiles qui ont une apparence extérieure ordinaire. Ainsi, ici les « capteurs solaires » sont les tuiles, et d’un point de vue sémantique, il s’agit de ne pas les confondre avec les capteurs solaires des panneaux solaires. Les tuiles acquièrent donc une double fonction, à savoir assurer la couverture du bâtiment – la pose des tuiles restant classique – et absorber la chaleur des rayons solaires, mais également de l’environnement ambiant et des gouttelettes d’eau, pour la transférer ensuite à un réseau caloporteur installé en dessous.
L’innovation a reçu la médaille d’or du salon international des Inventions de Genève.
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Médaillée d’or du salon international des Inventions de Genève en 2010, la solution est simple, encore fallait-il y penser. Tellement évidente que son inventeur, Frédéric Marçais, a pris soin de déposer trois brevets successifs par mesure de sécurité : FR 2 935 172 publié le 26 février 2010, FR 2 966 228 publié le 20 avril 2012 et FR 2990 970 et WO 2013 /175 081 publié le 29 novembre 2013. La protection industrielle a été étendue à l’Europe, aux USA et au Japon. N’ayant pas de centrales nucléaires, ni de pétrole, le pays du Soleil-Levant devrait plutôt bien accueillir l’innovation.
Frédéric Marçais, inventeur de Toi-Sol.
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Issu d’une famille de couvreurs de pères en fils depuis la première moitié du XVIIIe siècle, et donc familiarisé très tôt aux techniques de couverture, Frédéric Marçais a baptisé son projet « Toi-Sol », acronyme de « Toiture Solaire », un moyen mémo-technique efficace. Pour proposer aux Particuliers son système qui valorise les énergies renouvelables, il a créé une société dont il est le président. Sa devise : « Récupérer l’énergie solaire sans défigurer le paysage ». Son marché : les rénovations lourdes de toitures et les constructions neuves en tuile. Avec plus de 70 000 nouvelles toitures neuves en tuile par an en France, aucun doute que Toi-Sol trouvera sa place au soleil.
Une combinaison solaire et pompe à chaleur
« On peut comparer ma technique à un plancher chauffant inversé », illustre Frédéric Marçais. Les apports solaires thermiques reçus sur la toiture sont captés par les tuiles, lesquelles sont positionnées par-dessus un réseau tubulaire caloporteur où circule de l’eau mélangée avec du glycol, un anti-gel. Réalisé dans un matériau semi-flexible synthétique, le réseau hydraulique récupère la chaleur et la transfère grâce à des raccords à une pompe à chaleur géothermique qui va transformer les apports thermiques en eau chaude sanitaire (ECS) et en chauffage pour la maison. Le système affiche un coefficient de performance énergétique (COP) supérieur à 3,5.
Réalisation d’un prototype objet d’étude à l’université d’Évry.
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Vue de dessous d’une tuile.
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Principe de captation. Sur la figure le réseau 4 est positionné en attente. La tuile 1 présente un profil saillant 2 qui s’insère dans la gorge 3 du réseau caloporteur 4. Une fois la tuile enfoncée, le support exerce un serrage latéral qui établit un contact étroit avec le tube. Le support peut également être rigide, car le réseau est élastique.
Si la face extérieure des tuiles est d’apparence ordinaire, la face intérieure est spécifique pour pouvoir les emboiter sur un support adapté ; de même, les tubes du réseau hydraulique sont logés dans des tasseaux creusés. À chaque rangée de tuiles de 10 m de long se situe un raccord, soit environ 40 raccords pour une toiture d’une surface de 25 m². Le système fonctionne théoriquement avec toutes les marques de pompes à chaleur (PAC) existantes sur le marché, néanmoins, Toi-Sol inclue une pompe à chaleur fabriquée par le normand Lemasson dans sa solution globale tuiles/tasseaux/réseau caloporteur/PAC.
En moyenne, la surface de toiture minimum pour couvrir tous les besoins nécessaires au chauffage et à l’ECS d’un foyer s’élève à 40 m² pour une construction respectant la RT 2012 et à 100 m² pour une maison en rénovation. La solution Toi-Sol peut aussi être utilisée de façon « directe » pour le chauffage d’une piscine extérieure par exemple.
De nombreux atouts
D’un point vue esthétique, des tuiles ayant tous types d’apparence extérieures peuvent être fixées aussi bien sur des pavillons en lotissement que sur des demeures luxueuses. Une toiture doit contractuellement tenir 30 ans, mais en réalité les installations ont une durée de vie beaucoup plus grande du fait que la solution utilise des matériaux robustes testés individuellement. En comparaison avec d’autres sources d’énergie, Toi-Sol ne présente pas de contraintes d’approvisionnement comme c’est le cas avec le fioul domestique ou les granulés de bois et ne nécessite pas de ramonage. Ecologique, réglementaire RT 2012, l’innovation a été conçue à partir de matériaux recyclables (terre cuite, bois, plastique recyclable) ; et ce système sans évaporateur à ventilateur est également silencieux et ne dérange donc pas le voisinage. En outre l’entreprise s’appuie sur une équipe constituée de partenaires français spécialisés, ce qui favorise la création d’emploi dans l’Hexagone.
Le coût des tuiles se rapproche de celui des tuiles ordinaires et le réseau en matériaux synthétiques est plutôt bon marché. Selon Frédéric Marçais, la solution Toi-Sol sera proposée aux Particuliers dans le courant de l’année 2016.
Principe thermodynamique de l’utilisation de la toiture comme source froide. Cliquer sur le schéma pour l’agrandir
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