Plancher Solaire Direct et
Eau Chaude Sanitaire Solaire
Par Guillaume FESQUET Gardanne 13
g.s.1999 chez free.fr
Attention: compte rendu provisoire, un plus complet viendra l'été prochain avec un petit bilan.Eau Chaude Sanitaire Solaire
Par Guillaume FESQUET Gardanne 13
g.s.1999 chez free.fr
Version du 10/11/2010
1.Situation
Autoconstruction de 110m2 entre Aix et Marseille (Bouches-du-Rhône), alt. 230m.8m2 de capteurs plan,
Ballon ECS 400L doubles serpentins,
Régulation par automate Crouzet M3
2.Conception – Réalisation de l'habitation
Nous avons autoconstruit notre maison.Dès le départ (fin 2004) l'habitation a été pensée pour:
- avoir une isolation correcte (mais à mon avis insuffisante à ce jour),
- orientée de façon optimale avec de large ouverture au Sud pour bénéficier au maximum des apports solaires,
- avoir un maximum d'inertie thermique afin de lisser la forte amplitude thermique entre le jour et la nuit (et ce, quelque soit la saison),
- utiliser un plancher solaire direct (PSD)
- faire de l'ECS solaire
- le tout avec les contraintes d'un petit terrain et d'une période ou l'approvisionnement en matériaux autre que le parpaing était un chemin de croix...
- Utiliser au maximum le solaire passif: le terrain ne nous permet pas d'avoir une orientation plein sud de la maison mais plutôt SSO, nous nous contenterons donc de cela.
- Un maximum d'ouvertures au Sud, le moins possible au Nord... On a donc 2 baies vitrées au RDC (1,80m et 2,40m) et 2 portes fenêtres (1,40m) à l'étage dans les chambres (pas de balcon).
- Maison de forme cubique pour un meilleur ratio "surface externe/Volume" ce qui limite les déperditions.
- Etant dans le Sud-Est de la France nous avons privilégié l'inertie thermique pour lisser les pointes de températures estivales. Nous sommes partis sur de la monomur 30cms R=2,5 (avec du recul je regrette de ne pas être parti sur de la 37,5cms mais introuvable dans le 13 à l'époque).
- Faire une maison passive aurait été souhaitable mais il y avait trop d'idées préconçues à affronter, et quand on est 2 pour construire sans être du métier, on hésite à sortir des sentiers battus...
- Isolation des combles en ouate de cellulose: R=5,5
- Concernant les menuiseries hormis les baies toutes sont en PVC double vitrage faible émissivité à l'argon. Les baies sont en alu avec rupture de pont thermique.
- Plancher chauffant sur les 2 niveaux d'une épaisseur totale de 22-23 cm: 6 cm d'isolant, 15 cm de béton, 2 cm de carrelage. Pas de 10 dans toutes les pièces, 7 boucles de 78m et 1 de 45m
- Appoint chauffage au bois.
- Un puits provençal a été pensé dès le départ: 2 tuyaux en PVC annelé de 110mm de 25m chacun, pénètrent dans le vide sanitaire.
3.Réalisation PSD
Plan de pose:
J'ai réalisé une pose avec un pas de 10 cm en partant sur le postulat (juste ou faux ??) suivant:
Pas serré = meilleur échange avec le plancher => température d'alimentation d'eau plus basse, idéal pour le solaire.
Attention tout de même car pas serré veut dire plus de longueur de tuyau et donc plus de perte de charge... Donc afin de diminuer ces pertes de charges j'alimente alternativement le RDC et le 1ER étage.
Pas serré = meilleur échange avec le plancher => température d'alimentation d'eau plus basse, idéal pour le solaire.
Attention tout de même car pas serré veut dire plus de longueur de tuyau et donc plus de perte de charge... Donc afin de diminuer ces pertes de charges j'alimente alternativement le RDC et le 1ER étage.
L'alimentation des planchers ce fait à travers 2 nourrices disposées à chaque étage.
Chaque nourrices (Velta@) dispose d'un thermomètre sur l'arrivée principale « chaud » et d'un thermomètre sur chaque retour de boucle. Ce dispositif permet de régler au mieux chaque boucle.
Chaque nourrices (Velta@) dispose d'un thermomètre sur l'arrivée principale « chaud » et d'un thermomètre sur chaque retour de boucle. Ce dispositif permet de régler au mieux chaque boucle.
4.Réalisation Installation Solaire
4.1.Fonctionnement Hydraulique
L'eau chaude en provenance des
panneaux arrive sur une première vanne T.O.R. qui dirige le flux soit
vers le PSD soit vers l'ECS/boucle de surchauffe.
Si le flux était vers le PSD une vanne 3 voies montée en mélange (avec l'eau du retour PSD) assure
le maintient de la température de consigne (35°)
Sinon le flux va vers la chauffe de l'ECS où de la boucle de décharge selon.
Si le flux était vers le PSD une vanne 3 voies montée en mélange (avec l'eau du retour PSD) assure
le maintient de la température de consigne (35°)
Sinon le flux va vers la chauffe de l'ECS où de la boucle de décharge selon.
4.2.Schéma de principe
4.3.Plomberie
L'ensemble de la tuyauterie a été
réalisée en tube cuivre de 18x1. L'isolation de la ligne chaude en
provenance des capteurs ainsi que la ligne froide proche des capteurs
est constitué par de l'Armaflex H.T. (Haute Température) de 25mm
d'épaisseur. Les autres lignes ne sont pour l'instant pas encore
isolées.
J'ai raccordé le ballon ECS de 400L avec les 2 serpentins. Une vanne 3 voies de type T.O.R. peut alimenter au choix le serpentin haut ou le serpentin bas. Actuellement le programme de l'automate ne gère pas la fonction et seul le serpentin bas est utilisé.
Le débit théorique d'alimentation est de 400L/h. Le raccordement des panneaux entre eux est du type « pseudo Tickelman » (cf dans le forum les nombreuses discutions là dessus... ;-) ) et un réglage de débit entre les panneaux d'extrémités et les centraux est à prévoir (chose que je n'avais pas prévue...).
Lors de la mise en service je me suis retrouvé avec une différence de 30° à 40° entre eux (l'eau ne circulait quasiment pas sur les panneaux centraux). Pour pallier temporairement (et rapidement: urgence à mettre de l'antigel) à ce déséquilibre hydraulique j'ai mis des rondelles percées à 9mm dans les raccords d'alimentation des panneaux d'extrémités. Cela à permit de ramener l'écart de température lors de la circulation d'eau de 10° à 15°. Je modifierai le montage aux beaux jours en y mettant des vannes de réglages (type multi-tours pour radiateur).
J'ai raccordé le ballon ECS de 400L avec les 2 serpentins. Une vanne 3 voies de type T.O.R. peut alimenter au choix le serpentin haut ou le serpentin bas. Actuellement le programme de l'automate ne gère pas la fonction et seul le serpentin bas est utilisé.
4.4.Panneaux solaire
Les panneaux de type capteurs plans (CLS LG112) sont au nombre de 4 soit 8m2 de surface brute. L'orientation ce fait plein Sud et l'inclinaison est de l'ordre de 75°. Cela permet d'optimiser le rendement en hiver et de limiter la captation en été.Le débit théorique d'alimentation est de 400L/h. Le raccordement des panneaux entre eux est du type « pseudo Tickelman » (cf dans le forum les nombreuses discutions là dessus... ;-) ) et un réglage de débit entre les panneaux d'extrémités et les centraux est à prévoir (chose que je n'avais pas prévue...).
Lors de la mise en service je me suis retrouvé avec une différence de 30° à 40° entre eux (l'eau ne circulait quasiment pas sur les panneaux centraux). Pour pallier temporairement (et rapidement: urgence à mettre de l'antigel) à ce déséquilibre hydraulique j'ai mis des rondelles percées à 9mm dans les raccords d'alimentation des panneaux d'extrémités. Cela à permit de ramener l'écart de température lors de la circulation d'eau de 10° à 15°. Je modifierai le montage aux beaux jours en y mettant des vannes de réglages (type multi-tours pour radiateur).
4.5.Régulation
La régulation est assurée par un
automate Millénium3 du groupement d'achat APPER. Une armoire électrique
de récupération lui a été dédiée. Là au moins, il y a de la place et je
peux faire un câblage correctement !!
Le programme du M3 est toujours en phase de test et le sera probablement jusqu'à l'automne prochain, le temps de voir le fonctionnement en toute saison.
Pour l'instant les 6 entrées analogiques du M3 sont utilisées pour les températures:
Le programme du M3 est toujours en phase de test et le sera probablement jusqu'à l'automne prochain, le temps de voir le fonctionnement en toute saison.
Pour l'instant les 6 entrées analogiques du M3 sont utilisées pour les températures:
- capteurs
- V3V de mélange
- ballon ECS Haut
- ballon ECS Bas
- retour du PSD
- extérieur (facultatif...)
4.6.Supervision
Raccordé à l'automate, le Web serveur de Crouzet me permet de superviser le fonctionnement de l'installation en temps réel. Le Web serveur me permet également d'archiver les données et d'établir quelques graphiques assez parlant sur le comportement de l'installation. Le Web serveur est onéreux mais permet de s'affranchir de pas mal de prise de tête avec l'informatique et de ne pas perdre trop de temps.Voici quelques vues du résultat obtenu:
Attention: Dans cette vue (à l'état de test) tous les éléments ne sont pas programmés et ne reflètent pas leurs états de fonctionnement.
Quelques cadrans pour faire beau.... et se faire plaisir!!
La page la plus pratique où je regroupe un maximum d'informations. Là encore les voyants de surchauffe panneaux et PSD sont inversés par rapport à la réalité, à corriger ultérieurement...
4.7.Courbes des relevés
Ci-dessous, les courbes réalisées avec un tableur (Openoffice) avec les valeurs archivées par le Web Serveur de Crouzet.- En bleu: Température des capteurs plans
- En marron: Température d'alimentation du PSD (consigne à 35°)
- En vert: Température de retour du PSD (consigne de retour maxi à 24° au delà je considère que le plancher est chaud). La sonde est placée dans un doigt de gant disposé à 20 cm du vide sanitaire et le tuyau de retour n'est pas encore isolé... donc hors circulation la température chute fortement.
- En jaune: Température ECS Haut du cumulus
- En orange: Température ECS Bas du cumulus
4.8.Bilan provisoire
L'installation n'étant en service que depuis 15 jours, je n'ai absolument aucun retour sur les apports et le confort apporté.Quelques constatations quand même:
- Si le plancher est chargé à 22° j'ai environ 24/48h de confort (...subjectif...) par temps gris et froid (-2° à 13°). Et 72h par temps pluvieux et de température modéré (10° à 18°).
- Le ballon d'ECS est à priori mal isolé: perte de 5° au minimum par nuit et ce sans aucun tirage d'eau ...
La suite dans un prochain compte rendu dûment complété !!!
4.9.Epilogue
Par manque de moyens (financiers entre-autre, temps libre, priorité ...) les panneaux ont dormi prés de 4 ans dans un recoin, mais une fois monté que du bonheur !!!!Un plaisir de voir son plancher chauffer et même de temps en temps le cumulus proche de 60° sans apport électrique!
Enfin un grand merci à tous les membres du forum pour la mine d'informations fournies ainsi qu'à tous ceux qui dépensent tant d'énergie au maintient d'APPER (Pierre et les autres...).
Guillaume.