Assistance chauffage solaire ,
                       eau chaude solaire,
                              régulation avec millénium 3
                                          fonctionnement en drain back

par Yves Brungard 57

yves.brungard chez laposte.net

Situation

Ma maison est sise en Moselle, c'est une ancienne ferme lorraine dans un village-rue typique de la région. La maison est mitoyenne sur deux côtés. La rue est au Nord, le jardin au Sud (orientation 160°, soit plutôt SSE). Le toit est incliné à 24°, ce qui est acceptable pour un chauffe-eau solaire, mais pas pour du chauffage. La maison a des murs en pierre de 60 à 120 cm. L'inertie thermique est importante, j'observe des amplitudes de température entre 0,5 et 1,5°C entre le jour et la nuit. Le chauffage actuel est réalisé par une chaudière fuel sur radiateurs, avec deux poëles à bois en complément. L'hiver 2006/07, j'ai consommé 1000 l de fuel et 9 stères de bois. L'eau chaude est également fournie par la chaudière, avec un réservoir de 90 l.

Principes de l'installation

J'ai considéré que mes besoins en eau chaude étaient insuffisants pour justifier un investissement de quelques milliers d'euros dans un CESI. Par contre les besoins pour le chauffage sont conséquents et s'étalent sur une longue période. Il n'est pas exceptionnel d'avoir à chauffer en juillet ou en août. Mais pour cela, il faut pouvoir incliner les panneaux à un angle supérieur à celui du toit. C'est pourquoi je me suis orienté vers des panneaux longs, à monter avec une inclinaison de l'ordre de 60°.

Par ailleurs, j'ai été séduit par les avantages du fonctionnement en autovidange (drain back) pour la gestion de la surchauffe et celle de la protection contre le gel, et pour l'absence de pression dans le circuit. J'ai fait aussi le pari que l'inertie de la maison était suffisante pour ne pas avoir besoin de stocker de la chaleur dans une réserve d'eau et que je pouvais chauffer directement l'intérieur de la maison. Je me suis donc orienté vers un bouclage direct du circuit sur des radiateurs spécifiques. Il n'y a donc pas de ballon, ni pour l'ECS, ni pour le chauffage.

Calculs

Le fonctionnement en autovidange nécessite que les panneaux soient installés au-dessus d'une réserve et de la pompe. Ceci a déterminé un emplacement disponible pour installer six panneaux de 200 x 60 cm, soit 7,2 m² de surface brute.

Les radiateurs doivent être capables d'évacuer la puissance maximale captée avec un niveau de température raisonnable.

Je considère un éclairement de 900 W/m² maxi, et une température de fonctionnement à 70 °C (soit 50K de différence de température avec l'extérieur). A la louche, j'estime un rendement de 50%, soit une puissance de totale récupérée de 3240 W.

Deux radiateurs de 1600 W (pour un DT de 50K) feront donc l'affaire.

Choix du circulateur

Le débit conseillé pour les Marvel 2510 est de 40 à 80 l/h/m². Je reprends la même spécification, ce qui donne entre 300 et 600 l/h. La hauteur manométrique est conditionnée essentiellement par les radiateurs et la hauteur de colonne entre le réservoir et le sommet des panneaux. La hauteur dans mon cas est de l'ordre de 3 m.

La pompe Grundfos UPS 25-40 fera donc l'affaire.


 
 

Schéma hydraulique

Les panneaux sont montés par trois groupes en parallèle de deux panneaux en parallèle. Les tuyaux sont en cuivre, sauf entre la pompe et les radiateurs (aller et retour) où ils sont en PER. Le PER est en diamètre 16. Les tuyaux en cuivre sont essentiellement en 16x1, sauf deux longueurs entre les panneaux qui sont en 12x1 (question d'équilibrage du débit).


 
 

Régulation

Je suis parti vers un fonctionnement sans utiliser de régulation différentielle, mais sur la base de températures absolues. J'ai opté pour un Millenium III, pour la souplesse offerte et en vue d'une éventuelle extension des fonctions de l'installation. Les règles de fonctionnement sont les suivantes :

Sondes :

Ta : ambiance dans la maison. Thermostat, pas encore câblé.

Tc : température du capteur. Sonde PT.

Text : température extérieure. Thermostat placé dans les combles.

Conditions de fonctionnement
 

 

Pas de fonctionnement si :

Réalisation

Traversée du toit

Ce point m'a causé quelque soucis. Un tuile à chatière ne convenait pas pour réaliser des tuyauteries à pente toujours descendante. J'ai cherché une tuile à douille, mais ce n'était disponible que sur commande. Finalement, j'ai opté pour une tôle en cuivre en remplacement d'une tuile. J'ai percé la tôle en deux endroits en faisant remonter les bords des perçages puis en brasant les tuyaux.


 
 

Support des panneaux.

Avant de recevoir les panneaux, je ne savais pas comment ils pouvaient être fixés. Je n'ai pas voulu retarder le chantier en cherchant des supports tout prêts. Je les ai donc réalisés moi-même. La fixation classique est de faire courir deux lisses parallèles horizontales et de fixer dessus les panneaux. J'ai préféré faire deux supports indépendants par panneaux pour deux raisons : le toit n'est pas bien plan, et si je connectais les trois panneaux bout à bout, je craignais une mauvaise répartition du débit rien au milieu, tout aux extrémités.

Quelques photos sont parlantes


 
 

Montage expérimental, non retenu.


Premier panneau monté : les pattes sont recourbées, des barres vissées dessus. Des plats serrent une aile du profilé aluminium du panneau.


Les six panneaux sont posés.


La tuyauterie est en place. Il manque encore des bouchons sur les collecteurs hauts. Tous les tuyaux sont en pente descendante vers la droite.


La station solaire. Le réservoir n'est pas en place.

Coût de l'installation

Total
3045,83
Désignation Prix
Support réservoir
10,2
Panneaux (x6)
1496,2
Transport
78,72
Pompe
72
Radiateur (x2)
254
Tube PER
49,7
Supports
138,5
Millenium 3 +sonde + convertisseur
390
Plomberie
556,51

 
 
 
 
 

Remarques après réalisation

L'effet de l'inertie est bien là. Une journée de fonctionnement à plein soleil permet de monter la température de la (grande) pièce où sont les radiateurs de 2 à 3 °C.

L'alimentation en direct des radiateurs acier me fait craindre la rouille rapide de ceux-ci. A voir sur le long terme.

L'utilisation du séparateur est indispensable pour éviter de remplir d'air les radiateurs. Cependant, mon montage est un peu bruyant à mon goût. Je ne sais pas si je peux obtenir de meilleurs résultats.