Un système solaire à retour par gravité installé et testé en 2014 à Montréal a été validé et modélisé. Il est constitué de 4,3 m2 de capteurs plans thermiques et d’un réservoir de stockage de 300 litres installé à l’intérieur d’un local. La validation et la simulation ont été élaborées au moyen du logiciel Trnsys et du langage de programmation Python. Le modèle isotropique pour le calcul de la radiation solaire incidente a été adopté, car les résultats de la comparaison développés avec Python et ceux mesurés en laboratoire atteignent 90 %. Après la validation, le système est simulé pour un chauffe-eau solaire (CES) et pour un système combiné. Dans le cas du (CES), la température de l’eau dans le réservoir est passée de 16 °C à 26 °C. Une différence de 10 °C alors que la température ambiante oscille entre -17 °C et - 12 °C pour une journée type du mois le plus froid de l’année (janvier). Au sommet du réservoir, la température dépasse 50 °C et les pertes causées par la tuyauterie extérieure sont insignifiantes, de l’ordre de 1,2 %. Ces résultats garantissent la protection contre le gel. La part solaire pour cette journée est de 42 % et le rendement affiche 55 %. Pour la majorité des journées de la saison d’hiver, la couverture solaire dépasse 70 %. Pour d’autres le besoin en eau chaude est plutôt satisfaisant même si le rendement est faible. Dans certains cas un appoint est toutefois nécessaire. Pendant l’été, malgré l’intensité du soleil, la température des capteurs ne dépasse pas 100 °C, ce qui règle le problème de surchauffe. Dans le cas du chauffage, une grande installation est nécessaire pour satisfaire les besoins thermiques de 31700 kWh. En effet, après analyse énergétique, pour 44 m2 de surface de captage, la part du soleil est de 47 %, ce qui n’est pas négligeable, mais, le rendement n’est que de 27,9 %. Dans ce cas, le reste des besoins peut être comblé par d’autres sources d’énergie. Il est à noter aussi que 1 m2 de capteurs solaires permet d’éviter chaque année 297 kg de gaz à effet de serre (GES), une quantité significative surtout pour des grandes installations.
Au Québec, en raison du faible coût de l’électricité, les systèmes solaires thermiques les plus connus comme les sous vide utilisant un antigel toxique ne sont pas autant rentables et la période de retour sur investissement dépasse les 25 ans. Une étude comparative élaborée avec les systèmes à retour par gravité montre que ces derniers sont plus avantageux que les systèmes à tubes sous vide, tant sur le plan économique qu’environnemental.
Ces résultats soutiennent ceux de l’étude expérimentale de 2014 fondée sur les normes CSA F379, ISO 9459-2 et ASHREA 95 qui avaient montré que le recours aux systèmes à retour par gravité est réalisable. L’installation est moins coûteuse et plus respectueuse de l’environnement que celle à tube sous vide utilisant un fluide caloporteur non dégradable
