Carnet de bord
édition 2  octobre 2006


Ce document réuni les commentaires, ‘’justifications’’ et pense bête à propos de mon installation, avec, pour ambition de devenir le manuel d’utilisation et de dépannage. S’il peut servir à vous donner envie, à vous (me) poser des questions ou à apporter des réponses c’est du bonus….
Un peu comme un carnet de bord il a été fait au fur et à mesure de la conception et de l’installation.
D’ailleurs il contient encore quelques questions sans réponse (soulignées en rouge)…

SOMMAIRE

 

 

1      DIMENSIONNEMENTS initiaux: 2

2      INSTALLATION.. 4

2.1       Schéma. 4

2.2       Circulateurs : 5

2.3       ECS : 7

2.4       Chauffage : 7

2.5       Capteurs. 7

2.6       Régulation : 9

2.7       Ballons. 9

2.8       Couplage Ballon-Tampon-Capteurs. 10

2.9       Plomberie / Isolation. 11

3      COUTS. 12

3.1       Argent (DEVIS & REALISE) 12

3.2       Temps Passé. 13

4      PROGRAMATION Millenium II 14

4.1       Gestion température radiateurs (V3R) 14

4.2       Gestion Echangeur Chauffage (V3CH) 14

4.3       Gestion ECS (V3ECS & ChôdOff) 14

4.4       Gestion Panneaux (V3PS & C1 C2) 15

4.5       Gestion Boucle ECS. 17

4.6       Display. 17

4.7       Image de la feuille de programmation. 18

4.8       Conclusion. 18

5      ELEMENTS DE RENDEMENT (ho les bô panneaux APPER !) 19

6      Annexe : DRAINBACK ?  cékoi ?. 20

6.1       Définition. 20

6.2       Principe. 20

6.3       Avantages. 21

6.4       Rumeurs, ondit et autre questions. 22

6.5       Pour que cela marche. 23

7      ILLUSTRATIONS. 24

7.1       Bâti : 24

7.2       Panneaux : 24

7.3       Stock Chauffage : 24

7.4       Equipement du stock : 25

7.5       Matériel Plomberie : 25

7.6       ECS : 25

7.7       Electronique / Régulation : 26

7.8       Plomberie réalisation : 26

 

1         DIMENSIONNEMENTS initiaux:

Donc, hors lave linge/vaisselle on peut penser économiser 1000€/an.
Le coût de fonctionnement d’un circulateur est faible : Pour 100W cela donne 0.1kW*7h*350j*0.1€ = 245kWh*0,1€ = 24.5€/an([4]).


2         INSTALLATION

2.1      Schéma  


2.2      Circulateurs :

·        Contrainte : Il faut pouvoir chasser les bulles d’air dans le tuyau à contre pente (eau chaude)

·        La vitesse d’une bulle d’air est inférieure à 40 cm/s ce qui fixe  un débit minimal lors de la purge (http://www.pmmh.espci.fr/fr/Enseignement/Archives/Examens/2000/exam2000.pdf)

·        Débit nécessaire dans capteurs 40 à 80 l/h/m2 soit, pour 20 m2, 800 à 1600 l/h  (10 à 25 l/mn)  
=> section max tuyau descente (contre pente) =10/(60*4)=0.041 dm2 => diamètre intérieur max = 23mm
=> le dégazage ne doit pas être un problème si le tuyau chaud est < 18mm (avec une grande marge sécurité)

·        Perte de pression, à la louche : les pertes sont de 10mm/m de collecteur (source notice ‘solo’)  (longueur aller eau froide=21, retour eau chaude 20) soit max 45m soit 450mm de perte de charge. Perte dans les capteurs (en //) 10 mbar donc négligeable. Un calcul de mécanique des fluides sur 1m3/h dans diam 18mm & sur 45m donne 500mm de perte, on trouve 1300mm en diamètre 14 (en fait cela fait + voir § circulateur)

·        Faut-il vraiment deux circulateurs pour l’amorçage? J’ai fait quelques tests avec des pompes Salmson NXL33 et un seul groupe de 4 panneaux.  Une pompe placée à 50cm du sol (1.5m en dessous de la surface libre du tampon) n’arrive pas à amorcer le circuit en basse vitesse, y arrive en moins de 2 minutes à haute vitesse. Apres amorçage on obtient un débit de 360l/h en petite vitesse sur 4 panneaux. L’amorçage est plus efficace (il n’y a plus de bulles) et rapide (60s) avec 2 pompes en série à haute vitesses[5]. Bref la deuxième pompe a été achetée dans un moment d’inquiétude (j’avais plein de bulles), cela ne venait pas de la pompe….

·        Quand j’ai mis les deux groupes de panneaux aucune des deux solutions (pompe en // ou en série) n’était capable d’assurer le débit ??? Replongeant dans Excel et d’autre documents j’ai essayé de comprendre ce que représentent les courbes d’efficacité des pompes. C’est là que j’ai compris un des mails du forum APPER qui dit que ‘’série ou // c’est une hérésie : il faut une (seule) pompe de la bonne dimension’’.

o       En effet des pompes en // semblent pouvoir fournir plus de débit (mais sans augmenter la hauteur maximale). Mais comme le débit possible est plus fort les pertes le sont aussi (au carré !!) donc, finalement le débit est inchangé car la limite c’est la hauteur manométrique.

 

 

 


o       Les pompes en série : là l’hérésie réside dans le fait que la deuxième pompe représente une perte de charge pour la première. Elle doit donc être activée au moins en vitesse lente pour compenser. Ici il est vrai que la hauteur manométrique est augmentée (somme des deux hauteurs) mais le débit final n’est pas très loin du débit avec une seule pompe.


Dans un diagramme tel que ci dessus les trois courbes de pente négative représentent l’équation de la pompe en fonction des trois vitesses de rotation. Grosso modo elles sont de la forme Plim=Po-A(v).Q. Plus le débit est grand moins la pompe pompe haut. Le faisceau de courbe à pente positive représente la perte de charge d’un circuit à écoulement turbulent : Perte= R.Q2.

Pour un circuit donné lorsque l’on change la vitesse on se déplace sur l’une de ces courbes jusqu'à l’intersection avec la courbe de pompe correspondante.
A l’équilibre on a donc Plim = Pertes => RQlim2 +A(v)Q=Po-Ps (Ps= Pression statique du circuit). A moins de travailler avec de très grosses sections de tuyau on voit que les courbes de pertes sont très raides et que vouloir augmenter le débit implique des pertes beaucoup plus grandes…

Grâce au premier essai avec les Salmson, j’ai pu mesurer les Qlim pour différentes vitesses A(v) de pompe. J’en ai déduit le R de mon circuit et me suis auto convaincu que mon modèle de circuit était correct :

Pertes=1,5 + 3,2Q2 mètres, soit 5m à 1m3/h. J’ai pris une pompe WILO TOPS 7 elle donne théoriquement 5.5m à 1m3/h en vitesse 2 et je suis effectivement un peu au dessus des 1m3/h depuis que je l’ai installée (1.15m3/h).

Pompe pour panneaux et débitmètre,


Bref, maintenant que cela marche, à la question faut-il deux pompes pour du TexRo à faible différence de hauteur ? La réponse est non sans aucune hésitation. Je ne gère même plus la vitesse de la pompe pendant le remplissage (du moins pour l’instant).

La présence d’une seconde pompe sur le système TexRo ne s’explique que s’il y a une grande différence de hauteur. La seconde pompe, qui doit présenter une faible résistance à l’arrêt, n’est pas forcément du même type que la pompe principale.

 

2.3      ECS :

Le ballon solaire remplace la chaudière lorsqu’il est suffisamment chaud (T est mesurée en haut du ballon). Lorsque la température baisse il est utilisé en série avec la chaudière. J’ai installé une vanne thermostatique (VTH1) sur l’ECS pour éviter les accidents et les pertes.

Circuit ECS

2.4      Chauffage :

La chaudière existante (GEMINOX) comporte un ballon ECS intégré de 100l. La chaudière chauffe un stock d’eau selon un thermostat interne (env. 60°). Une partie (réglable par V3R) de l’eau provenant des radiateurs rentre dans la chaudière, l’autre est renvoyée dans le circuit par un circulateur commandé (tout ou rien) par un thermostat d’ambiance. V3R ‘régule’ donc la température de l’eau dans les radiateurs.

Circuit départ chauffage,
La question est de savoir où insérer les calories provenant des panneaux :

·        insertion avant la boucle chaudière (en série sur le retour radiateurs) : Pas bon car tout le débit des radiateurs passe dans l’échangeur solaire cela ne peut qu’augmenter les pertes

·        Retour en parallèle du retour chaud chaudière: c’est une option mais pas bonne car il faut que l’eau solaire soit ‘très’ chaude mais :

·        Retour chaud de l’échangeur en série de la chaudière: on chauffe la chaudière… c’est con à mi-saison

·        Solution : Selon la température du stock solaire l’eau est envoyée soit dans le bas de la chaudière pour être réchauffée soit directement dans le circuit. C’est fait de façon ‘passive’ par VTH2

·        Retour chauffage solaire,

RQ : le circulateur chauffage actuel circule trop fort : il y a sûrement quelque chose à faire…

 

2.5      Capteurs

  1. J’ai envisagé le fait de faire mes propres capteurs. Le prix total (absorbeur cuivre + tuyaux + carrosserie + vitrage + isolation) est supérieur (de 50%) aux prix de capteurs du commerce qui, eux, ont un revêtement sélectif et du vitrage trempé…
  2. Capteur à tube sous vide : un rendement 10 à 30% supérieur pour un coût 50% supérieur avec des conditions d’utilisation strictes (surchauffe interdite). Cela plus le fait qu’il s’agit de capteur long (2m) m’a fait rejeter cette solution, l’argument d’absence de prise au vent étant souvent compensé par la présence de réflecteurs à l’arrière.
  3. Bref, j’ai pris huit capteurs plans 2.5m2 (2.25 effectifs) proposés par APPER (marque Solimpek type marvel version sans solar key mark). Aucun regret c’est du matériel de pro, l’hiver n’est pas encore passé mais les journées de petit temps m’ont agréablement surpris, le rendement semble bon. Un capteur était légèrement abîme sur la face arrière pendant le transport mais il a été réparé facilement.
    Panneaux vue de face,

 

  1. Ils sont installés horizontalement sur deux rangées de 8m de long. Ils sont situés au nord de la maison à 2,60m de haut pour ne pas être masqués par les toits, les deux rangées sont distantes de 5m pour que la première rangée ne fasse pas d’ombre sur la seconde. Orientés plein sud (à 5° près) et inclinés à 60° par rapport à l’horizontale.
    Panneaux vue arrière, détail fixation et contrepoids,

  2. Le tout est posé sur une pergola en bois qui sert d’abri voiture (carport en français). L’ossature a été posée rapidement pour qu’elle se stabilise et sèche avant le montage des panneaux
  3. 400kg de capteurs sur 6 points d’appuis (mur + 3 poteaux) : on est à moins de 100Kg de charge par point + les contrepoids : au total 200 kg par point d’appui.
  4. Calcul de dilatation acier/alu/cuivre sur 8m pour DT =40° : (alu 2.3e-5 Cu 1.7e-5 Fe 1.2e-5 bois 5e-6) soit en gros 5mm sur 8m. Le différentiel Al(capteurs)-Fe (structure) est de 3mm : Moins dramatique que je ne pensait. De toutes façons j’ai finalement fait 8 supports indépendants en ferraille soudée donc les dilatations se font sur 1.4m au lieu de 8m soit un delta de 0,6mm. Pour le cuivre sur 6m avec un dt de 100° on a une dilatation de 10mm : pas négligeable… J’ai mis des raccords inox souples à chaque raccord.
  5. Il parait intelligent de mettre des vannes manuelles pour séparer les deux groupes de capteurs mais ce n’est pas très compatible du système de vidange…
    Détail charpente vannes aller,
  6. La prise au vent des panneaux à 100km/h nécessite un contre poids de 80kg par capteur (110 kg à 120km/h). J’ai utilisé d’anciennes dalles de béton pour faire la fonction. Le vrai vent de tempête est plutôt d’Est chez nous : je n’ai quasiment pas de prise. Pour le vent du Nord, je suis plus ou moins abrité par des arbres. Tout cela pour dire que je suis serein mais quand même inquiet quand le vent souffle. Nous en sommes à notre troisième coup de vent dont un vraiment fort (mais d’Est)
  7. Ils sont montés en deux groupes de 4 en quasi Tickelman (comme sur le schéma global) et pas en Tickelman pur et dur comme ci-dessous :

 


Moralité, le collecteur étant de diamètre constant il circulait beaucoup plus d’eau dans les deux panneaux extrêmes que dans les panneaux centraux (dans un rapport supérieur à 3 !)

Remoralité : l’eau était en ébullition au centre, et froide sur les deux panneaux de bord. Je m’en suis aperçu au bruit et au fait que le comportement changeait anormalement selon la position de la sonde de température dans l’un ou l’autre panneau.

Solution : Grosse prise de tête, mesures et calculs pour finir avec l’installation de diaphragmes (comme indiqué dans le schéma global) dans les capteurs extrêmes pour en limiter le débit. (Diaphragme est le nom pompeux pour un jeton de lavage percé d’un trou de 7mm.)

Depuis plus de problèmes…

 

Nota : le problème se pose encore plus fort pour les panneaux montés ‘en série’ (en mettant bout à bout les collecteurs internes)

Fichier de calcul des diaphragmes Remarque : vous devez être identifié sur ce site pour avoir accès aux fichiers joints (cela ne coûte rien !!!)

  

  1. Si on masque une partie des capteurs est-ce que l’on fait circuler de l’eau dedans ?
  2. imaginer un système de masquage automatique en cas de panne de courant => problème à résoudre : il ne faut pas que cela consomme trop en position ‘ouvert’ mais il faut que la fermeture soit ‘passive’  (utiliser des électro-aimant alimentés sur panneau solaire et des contrepoids pour fermer ?)
  3. Concevoir un brise vent à l’arrière des capteurs
  4. Question pas claire : en été il semble quand même qu’il vaut mieux faire circuler de l’eau plutôt que d’avoir les capteurs vides…

 


2.6      Régulation :

2.7      Ballons

 


Vue de l’échangeur de chauffage,  Echangeur et clarinettes + Compteur,  Echangeur avec stratificateur en place,

 

A tous les sceptiques : maintenant que l’hiver est commencé je peux garantir que cet échangeur fonctionne réellement : l’eau qui en sort est à la température du stock…

2.8      Couplage Ballon-Tampon-Capteurs

S’il n’y avait que le tampon, le système TexRo est hyper simple (et donc fiable). Il suffit de respecter la pente des tuyaux. Le fait de vouloir coupler aussi un ballon ECS a complexifié le circuit…


Au repos l’eau dans le bol est au niveau du stock. Lorsque le système pompe et si l’eau provient du tampon, l’eau revenant des capteurs se dirige vers le tampon (en chassant l’air) car il n’y a pas de dépression en bas du bol. Au contraire, si l’eau des panneaux vient du ballon il y a une dépression au fond du bol, l’eau ne va plus vers le tampon. Cela marche parce que, par construction, il rentre exactement autant d’eau en haut qu’il en sort en bas (celle qui est passée par la pompe).

 



 

2.9      Plomberie / Isolation

 


3         COUTS

3.1      Argent (DEVIS & REALISE)

DEVIS

Réel:

 

description

Qté

 

couts

source du devis

total

Sub Tot

Qté

pu

source

total

Sub Tot

Capteurs

20

m2

130,00

 

piac / Apper solaire 

3 000

3 000

 8

 350

apper

 

2800

Support Capteurs

 

 

 

 

 

 

516

 

 

 

 

512

poutre 20x20 3m

3

u

46,67

 

 

140

 

 

 

 

 

 

poutre 10x22 6m

3

u

52,67

 

scierie aix

158

 

 

 

 

 

 

chevrons 5x7 4,5

10

u

6,60

 

 

66

 

 

 

 

 

 

chevron 10x7 4,5

10

u

15,10

 

 

151

 

1

total

scierie aix

512

 

intégration (bois+lasure+...)

 

 

 

 

 

 

 

1

726,4

divers

726,36

726

Fixation des capteurs

1

na

1,00

 

Recup fers de l'abri existant

1

 

 

 

 

 

 

Cuivre

140

m

0,00

 

Q.A.

 

335

 

 

 

 

254

Isolation

 

 

 

 

 

 

217

 

 

 

 

113

Raccord Vannes

 

 

 

 

 

 

258

 

 

 

 

599

Cu 22

5

m

3,10

 

Q.A.

16

 

35

3,1

lm

108,5

 

Cu 20

10

m

3,10

 

Q.A.

31

 

0

3,1

QA

0

 

Cu 18

25

m

2,50

 

Q.A.

63

 

35

2,44

bd

85,4

 

PER  20-25

50

m

2,27

 

Q.A.

114

 

25

1,48

bd

37

 

PER 13 16 + gaine

50

m

1,24

 

Q.A.

62

 

25

0,92

bd

23

 

Gaine pour PER 25

100

m

0,51

 

Q.A.

51

 

 

 

 

 

 

Manchon 22-13

6

m

2,00

 

Q.A.

12

 

1

113

bd

113

 

Manchon 18x13

8

m

2,00

 

Q.A.

16

 

 

 

 

 

 

Manchon 18x13 ss colle

26

m

1,89

 

Q.A.

49

 

 

 

 

 

 

Manchon 28 13

40

m

3,00

 

Q.A.

120

 

 

 

 

 

 

Manchon 22 13

10

m

2,00

 

Q.A.

20

 

 

 

 

 

 

Vanne manuelle

10

u

6,12

 

Q.A.

61

 

 

 

 

 

 

Raccord PER 13

20

u

0,93

 

Q.A.

19

 

 

 

 

 

 

Raccord PER 20

20

u

1,39

 

Q.A.

28

 

 

 

 

 

 

Echangeur chauffage (radiateurs)

0

 

 

 

 

 

 

3

26,62

bd

79,86

 

coudes raccord joints... Divers

100

u

1,50

 

Q.A.

150

 

1

519

 

519

 

stocks

 

 

 

 

 

 

1685

 

 

 

 

1903

ballon ECS

1

U

717,60

 

piac / Apper solaire300 L

718

 

1

1016

Piac 600L

1016

 

Tampon 1500l

1

u

532,00

 

Technirel

837

 

1

837,2

Technirel

837,2

 

Isolation tampon

10

m2

5,00

 

Wouebe (laine roche)

50

 

1

50

lm+recup

50

 

Coffre tampon

8

m2

10,00

 

 

80

 

1

0

recup

0

 

Composants regul

 

 

 

 

 

 

1933

 

 

 

 

1869

Vanne thermo

2

u

143,52

 

piac

287

 

2

143,5

piac

287,04

 

Vanne 3 voies

4

u

143,52

 

piac

574

 

3

143,5

piac

430,56

 

AR

3

u

7,95

 

QA

24

 

0

0

 

0

 

sondes

6

u

13,75

 

piac

83

 

6

13,75

piac

82,524

 

doigts de gant

6

u

10,00

 

piac

60

 

0

0

 

0

 

instal Electrique

1

u

310,96

 

pif et radiospare

311

 

1

72

lm++

72

 

Regul

1

u

398,27

 

radio sqp

398

 

1

720

radios

720

 

compteur

0

u

0,00

 

brico

 

 

1

50

QA

50

 

circulateur

2

u

98,07

 

QA

196

 

1

227

Js

227

 

Outillage/consommables,…

1

u

500,00

 

pif

500

 

 

683

divers

550

683

consommables,…

 

 

 

 

 

 

 

 

 

divers

136,6

 

circulation ECS

 

 

 

 

 

247

 

 

 

 

 

304

Vanne thermo

1

u

143,52

 

piac

144

247,274

1

143,5

piac

143,52

 

cuivre

10

m

3,00

 

 

30

 

 

 

 

0

 

sonde

1

u

13,75

 

 

14

 

 

 

 

0

 

circulateur

1

u

60,00

 

 

60

 

1

160

js

160

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TOTAL

 

 

 

 

 

8 691

 

 

 

 

 

9763

hors abri / outillage / intégration / boucle ECS

 

7428

 

 

 

 

 

7730

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rentabilité

 

ans

 

 

 

 8.2

 

 

 

 

 

 9.15

Rentabilité hors …

 

ans

 

 

 

 7

 

 

 

 

 

 7,2

 

Rq Le prix des capteurs est une chose non négligeable mais il y a beaucoup d’à côté….

L’écart entre le devis et le réel se situe surtout au niveau du poste ‘intégration’. En fait l’abri voiture va finir mieux couvert que prévu et l’arrière des capteurs va être caché, il est vraiment moche. Quoique tout à fait logique, cette face arrière métallique n’a pas été une bonne surprise !!!

 

Vue arrière

3.2      Temps Passé

Après en gros 60 journées de travail il me reste l’isolation des collecteurs, la protection de cette isolation ainsi que les travaux d’intégration. En dehors d’un coup de main (efficace) pour la peinture de l’abri et la pose à bout de bras sur deux échelles des poutres et des capteurs, je fus seul sur le chantier.

En plus de la réalisation elle-même j’inclus, dans ces 60 jours, la recherche de doc, la conception du schéma et la réalisation de l’abri ainsi qu’une petite dizaine de jours de modification/mise au point de l’utilisation des deux stocks.

 

4         PROGRAMATION Millenium II

Millenium II complet fermé

4.1      Gestion température radiateurs (V3R)

4.1.1      Objectif:

Gérer la vanne mélangeuse du chauffage (V3R) pour maintenir une température de retour des radiateurs basse (25 à 30°) Cette vanne est une vanne à secteurs. Lorsqu’elle est actionnée dans le sens « + » elle ferme la chaudière.

Principe

Si Tr est compris entre 25 et 30° on ne fait rien, sinon si c’est supérieur à 30° on actionne la vanne à l’ouverture (fermeture) pendant 10’ toutes les  minutes. Cette fonction n’est activée que si C4 fonctionne (donc en été on est au repos).

En été on fait passer cette vanne dans la position qui ferme la chaudière.

 

4.2      Gestion Echangeur Chauffage (V3CH)

4.2.1      Objectif :

Gérer la vanne 3 voies 2 états (V3CH) dirigeant le retour des radiateurs vers l’échangeur solaire ou vers la chaudière. Cette vanne est une vanne à sièges[6]. Au repos électrique l’eau va vers la chaudière.

4.2.2      Remarque:

Une vanne thermostatique dirige l’eau de retour de l’échangeur solaire soit directement vers les radiateurs soit vers la chaudière, de façon ‘passive’ (vu du logiciel)

4.2.3      Principe :

Si Tr est plus basse que la température de l’échangeur (TSh), l’eau va vers l’échangeur.

TSh-3< Tr< TSh-5. Cette fonction n’est activée que lorsque C4 fonctionne. (Donc en été on est au repos)

 

4.3      Gestion ECS (V3ECS & ChôdOff)

4.3.1      Objectif

Gérer la vanne 3 voies 2 états (V3ECS) dirigeant l’appel d’eau chaude depuis la chaudière ou depuis le ballon solaire. En été cette fonction coupe également complètement la chaudière qui ne peut être rallumée que sur intervention de l’utilisateur, cette remise en route s’annule au bout de 10h.

La vanne est une vanne à sièges. Au repos électrique l’eau chaude vient de la chaudière.

4.3.2      Principe

Si TBh vaut plus de 45° on passe sur ballon solaire. En été cela coupe la chaudière (électriquement)

Lorsque TBh passe en dessous de 43° on passe par la chaudière (qui contient à ce moment là 100 l d’eau froide…, c’est con !!!)

Un bouton permet de maintenir en été la chaudière allumée (pour éviter les 100l d’eau froide) ce bouton est remis à 0 au bout de 10h.

 

 

4.4      Gestion Panneaux (V3PS & C1 C2)

4.4.1      Objectifs

Gestion des capteurs solaires, le nerf de la guerre…

Chauffer le tampon pour le chauffage ou le ballon ECS et assurer diverses fonctions de sécurité.

En hiver :Chauffer le plus possible le stock ‘TexRo’ pour le chauffage et préchauffer le ballon ECS à une température basse (20°)

En été : ne plus chauffer que le ballon ECS jusqu’à 80° et chauffer ensuite, éventuellement, le tampon pour empêcher la surchauffe des panneaux.

Les objets à gérer sont :

·        la vanne V3PS (une vanne à sièges) qui permet de choisir entre le stock et le ballon ECS. Au repos électrique l’eau est pompée du stock

·        Le circulateur (et sa vitesse ?)

 

Fonctions annexes (inspirées de la notice TexRo)

4.4.2      Principe

Gestion de V3PS

On privilégie le stock en hiver en essayant d’avoir le ballon ECS à 20° et en essayant de chauffer le plus froid des deux, si l’écart panneaux-stock devient trop faible, on chauffe le ballon si possible. En été on ne chauffe que le ballon ECS, le stock sert à éviter les surchauffes.

(V3PS est au repos vers le stock)

En hiver : V3PS=[(TBb < TSb) et (TBh < 20°)] OU [(TBh > 20) et (DTcs <2)]

En été :     V3PS=(TBh < 80°)  

Version < 3.0 : Dans les deux cas (été hiver), si on est en mode purge, => V3PS sur Tampon

Problème cela fait rentrer de l’eau froide (du stock) dans les capteurs => on passe en dessous du DTcb seuil => à la fin on chauffe le stock à force de cycle de purge jusqu'à ce que TBb=TSb. Bref c’est con et j’ai modifié le circuit pour pouvoir purger directement depuis le ballon.

 

La nuit, V3PS est forcée au repos (sur le stock)

 

Remarque :  Il manque un paramètre important qui est de savoir quel est le deltaT entre les capteurs plein d’eau et le capteurs vides : (cela dépend du débit de l’éclairement et de la température de retour), bref ce qui suit sera a affiner..

 

Gestion de C1 C2

Remarque : C2 correspond à la vitesse haute de C1 ou à une deuxième pompe

 

Condition de mise en route :

Eté : on démarre si les panneaux ne sont pas trop chauds et [(s’il y a un écart suffisant panneaux-ballon et que le ballon n’est pas déjà chaud) ou que l’on est en mode boost et s’il y a un écart suffisant panneaux-stock)
Le mode Boost correspond au cas ou les panneaux sont très chauds on peut donc récupérer plus (et plus vite) de chaleur. En même temps cela protège les panneaux contre la surchauffe et l’eau contre l’ébullition.

 (TC<Tebulition)

ET

{[(DTcbb>15) ET (TBh <80)] OU [ModeBoost et (DTcsb>15)]}

 

Rem : ModeBoost = [(TC > TBoost) ET (TC < Tebulition)]

                        Hiver : On démarre si les panneaux sont suffisamment chauds et s’il y a un écart suffisant panneaux-ballon panneau-stock

 (Text>ThorsGel) ET [(DTcbb>15) OU (DTcsb>15)]

ThorsGel=5°

=> Toutes saisons =

(TcOk)                        Rem : TcOk = (TC<Tebulition)  ET  (Text>ThorsGel)

ET

{[(DTcbb>15) ET (TBh <80)] OU [(ModeBoost ou Hiver) et (DTcsb>15)]}

 

Condition d’arrêt :

Eté : On s’arrête si on dépasse la température d’ébullition dans les panneaux ou [(s’il n’y a plus d’écart entre panneau-ballon ou si le ballon est chaud) ET (s’il n’y a plus d’écart entre panneau-stock ou on n’est pas en mode boost)]

 (TC>Tebulition)

OU

{[(DTcbb<2) OU (TBh >80)] ET [(DTcsb<2) ou !ModeBoost]}

 

Hiver

[(DTcbb<2) ET (DTcsb<2)]

            

=> Toutes saisons =

(TC>Tebulition)

OU

{[(DTcbb<2) OU (TBh >80)] ET [(DTcsb<2) ou (!ModeBoost ET été)]}

 

=>Plus simple et sûr =

( !TcOk)                     Rem : TcOk = (TC<Tebulition)  ET  (Text>ThorsGel)

OU

{[(DTcbb<2) OU (TBh >80)] ET [(DTcsb<2) ou (!ModeBoost ET été)]}

Remarque : c’est la condition de marche barre si les seuils DTcb et DTcs sont assurés par des triggers

Remerque2 : c’est pas vrai un des deux stock peut avoir dépassé DT=2° sans avoir dépasser 15°, en hiver c’est quasi obligatoire par principe. La dernière eau qui a circulé est chaude on peut la récupérer dans le stock le plus froid…

ð     nouvelle condition d’arrêt=

( !TcOk)                     Rem : TcOk = (TC<Tebulition)  ET  (Text>ThorsGel)

OU

{[(DTcbb<2) OU (TBh >80)] ET [(DTcsb<2) ou (!ModeBoost ET été)]}

 

Mise en route :

 

La pompe est activée au minimum 1 fois/24h pendant 2s contre le gommage

Si une mise en route est activée la pompe est mise en route pour une durée minimale ininterruptible (contre le gel en particulier).
Si les panneaux dépassent 80° on augmente la vitesse (abandonné pour l’instant)

Arrêt :  Si on a démarré sur le ballon et que l’on tente d’arrêter sur le stock on prolonge le temps de pompage et on fait passer V3PS sur le ballon (sécurité anti débordement du stock

4.5      Gestion Boucle ECS

4.5.1      Objectif :

Le circuit ECS de la maison est très long et les points de puisage principaux d’eau chaude sont très éloignés du (des) stocks: on jette entre 3 et 5 litres d’eau froide avant d’avoir de l’eau chaude. Ce n’est pas écolo, et cela empêche de se servir de l’eau chaude pour le lave-vaisselle qui semble utiliser moins de 10 litres…

4.5.2      Principe :

Si Tboucle est inférieure à 45° et Tbh est supérieur à 60° (cela n’arrive que si on est en ECS solaire) et que l’on est dans certains créneaux horaires (6h 12h 18h) on active la pompe C3.

4.6      Display

4.6.1      Compteur calorie

J’ai laissé tomber le compteur de calories pour plusieurs raisons la dernière étant la meilleure (au moins l’été)

 

Ci-dessous quelques chiffres pour la conception d’un compteur :

4.18kJ=chauffe d’un degré 1 litre d’eau

1kWH=3600KJ=1°/861Litres chauffe d’un degré 861 litres d’eau

10° 1m3 = 11,6kWH

25°,1.5m3= 43.5kWh

50° 600L= 35 kWh

 

On fait un intégrateur sur 32bit avec une intégration par seconde

L’apport d’énergie est égal à DTxDebit(m3/h)x1,16 (en KWh).

On veut que le 17ème  bit représente 1KWh

En 1 heure on a 3600 impulsions. Si DT=1° et D=.861m3/h une impulsion vaut 9.1  (=32768/3600)

Donc la valeur vraie de l’impulsion est V=9.1xDTxD /(0,861). Comme DT est en dixièmes, la vraie règle est 0,91 xDTxD /(0,861) = 1,056 xDTxD

4.6.2      Affichages

De façon cyclique j’affiche les huit températures puis l’heure.

Au titre d’un débuggage passager, la version actuelle indique également la durée de pompage en mode ECS, la durée de pompage en mode chauffage (Stock), le nombre de mise en route de la pompe et le nombre de commutations ECS<->Stock

 


4.7      Image de la feuille de programmation

Juste pour avoir une idée… On peut zoomer :-) , Mais c’est tout :-(

 

 

 

 

Pour jouer plus fort : Download  Code Millenium (version zippée)

 

4.8      Interfaçage et câblage

J’ai utilisé des sondes PT1000 pour le stock, l’ECS, les capteurs et le retour des radiateurs (plus fiables, répétable et précises) et des sondes ‘électroniques’ pour la température extérieure et la boucle ECS (moins chère et plus facile à interfacer avec le Millenium).

J’ai réalisé l’interfaçage des sondes avec le millénium à partir de convertisseur PT100 -> 4-20ma (un seul composant actif / sonde) et d’amplificateur simple pour les deux sondes électroniques.

Interface sondes température -> Millénium
Le coût global de l’interface est de 15€/sonde. Il n’y a aucun réglage : j’utilise la fonction gain du millenium pour la calibration.

 

J’ai ajouté sur chaque sortie du millénium un relais 2 contacts Repos Travail pour plus de libertés et pour protéger les relais internes du Millenium2 (c’est probablement un peu luxueux ??)

Millenium II avant câblageMillenium II câblé,

 

Toutes les sondes utilisent des paires blindées (câble type RJ45 pour liaison Ethernet) Le blindage est relié côté millenium au 0V, il est en l’air de l’autre côté.

4.9      Conclusion

Dans le NiumMillé II, l’ensemble du programme rentre au chausse-pied, c’est la vraie difficulté…Mais cela marche de façon fiable apparemment


5         ELEMENTS DE RENDEMENT (ho les bô panneaux APPER !)

 

Suite à une longue période de mauvais temps mon ECS était quasiment vide un beau matin d’octobre. Partant d’un ballon quasi homogène en température je suis arrivé en surchauffe (TSh>82°) dans la journée après 6h de pompage.

Cela correspond d’après mes calculs à plus de 40kWh en tenant compte du fait qu’après la surchauffe de l’ECS, le stock a été chauffé par intermittence  pour protéger ( ? cf 6.4.2) les panneaux (avec un mauvais rendement par définition).

 

D’après le site http://fernande.cma.fr/switch/ (très bien fait par ailleurs) l’énergie dispo en octobre chez moi sur des panneaux inclinés à 60° est de 4,55 kWh/m2 par jour.

40kWh/(8*2.25)=2.22 kWh/m2  et 2.22/4.55 = 0.48.

Soit donc un  rendement global de l’installation ≥ 48%.

C’est un calcul plein de raccourcis et d’imprécisions notamment concernant la période où le stock a été chauffé…

 

Ce résultat est à prendre avec prudence mais c’est quand même très positif : ces panneaux ont mécaniquement l’aspect de quelque chose de sérieux et en plus ils semblent tenir leurs promesses thermiques.

 

Autres points positifs :

 

 

 

Bref paragraphe à compléter cet hiver, c’est là que ce sera le plus intéressant…

Premier complément : L’hiver ce n’est pas facile à mesurer parce que l’on consomme les calories au fur et à mesure qu’on les produit… Bref ! Autour du 11 nov, j’ai eu une journée sans trop de consommation le stock s’est élevé de 21° et le bas de l’ECS de 10° soit 21*1500/860+10*300/860 = 40kWh (au moins) produits. http://fernande.cma.fr/switch/ donne en novembre 3,7kWh/m2/jour de disponible soit, avec 18 m2, 66kWh d’où un rendement de 40/66= 60% ce qui n’est pas si mal !!!


Annexe : DRAINBACK ?  cékoi ?

5.1      Définition

Drainback = système auto vidangeable = systèmes où les panneaux se vident lorsqu’il n’y a pas de calorie à espérer ou lorsqu’on dépasse les 100°. Il en existe deux types légèrement différents, mon installation finalement utilise les deux (ce qui n’était pas prévu au départ).

5.2      Principe

5.2.1      Type TexRo (sans échangeur)

Un système TexRo se compose d’une cuve, de panneaux situés plus haut que la surface libre de la cuve (hmin >0)  d’une pompe (ou 2) située en dessous de la surface libre, le plus possible pour l’amorcer et éviter la cavitation[7].

5.2.2      Type ‘Classique’ (avec échangeur).

Pour pouvoir utiliser un circuit classique (à serpentin) le problème est de trouver de l’eau pour remplir les panneaux, On rencontre ‘classiquement’ deux montages, l’un avec une réserve tampon en série (à gauche) l’autre en parallèle (à droite). Dans les deux cas le tampon doit être sur dimensionné par rapport au volume à remplir.

La première doit avoir pour inconvénient d’être bruyante et de re-mélanger en permanence air et eau. La seconde est silencieuse, la réserve peut être installée en aval du serpentin (comme dans la figure ci-dessus) ou en amont (comme dans mon montage). La seconde méthode évite d’envoyer dans les panneaux de l’eau à la température du tampon, température généralement sans grand rapport avec celle du serpentin (cela provoque des instabilités de la régulation au démarrage de la pompe).

 

5.3      Avantages

Remarque : Ce n’est pas (que) du bricolage !!  TexRo en a fait un système industriel et cela semble ‘très’ répandu aux USA même pour des systèmes de chauffages collectifs.

 

Les principaux avantages :

 

5.4      Rumeurs, ondit et autre questions

Première rumeur : j’espère vous avoir convaincus (notez bien que je n’ai pas d’actions ou de stock option) que ce type d’installation n’a rien de compliqué…

 

En parcourant la littérature et les conversations ‘de café du commerce’ j’avais entendu dire que le système TexRo était bruyant et que les panneaux subissent un choc thermique au moment du remplissage.

Voici mon constat :

5.4.1      Bruit

Contrairement à ce que j’avais lu à droite et à gauche, et en dehors des 5 premières minutes où l’on entend des bulles (c’est très supportable, sauf en cas d’envie pressante), le système est très silencieux : en fait il n’y a pas de raison qu’il y circule des bulles, (même que ce n’est pas bon signe !) Finalement le plus bruyant dans tout cela ce n’est même pas la pompe (elle est sur des silent bloc bricolés)  mais le compteur qui sert de débitmètre !

5.4.2      Chocs thermiques

Depuis que cela marche vraiment je n’ai plus de problème.

En fait la circulation se déclenche lorsque l’écart de température capteurs – ‘bas de stock’ atteint 15° (je pense que cela marche à partir de 10° mais je n’ai pas encore eu le temps d’essayer).

  1. Donc au grand maximum lorsque les capteurs sont à 95° (soit le bas de stock à 80° !!) : l’eau ne bout pas, il n’y a pas de formation de vapeur, pas de coup de bélier. De toute façon les systèmes drainback ne peuvent pas monter très haut en pression : l’évent fuit avant que cela n’arrive…
  2. L’eau injectée dans le capteur n’est que 15° plus froide que le capteur. Le choc thermique est donc limité. Le cuivre a un coefficient de dilatation de 1.7e-5 sur la longueur d’un panneau (2m) cela fait 2000*15*1.7e-5= 0.5mm cela me semble raisonnablement inclus dans le jeu possible des panneaux.
  3. Le code TexRo le prévoit, (j’en ai donc fait autant) : lorsque les capteurs sont trop chaud la pompe ne s’amorce pas et/ou s’arrête => pas d’ébullition possible (nota la notice TexRo prévoit également de pouvoir débrayer cette fonction ce que j’ai fait….)

 

Bémol : Au plus fort de l’été je n’avais que 4 capteurs et le système n’était pas au point (je chauffais les 2 stocks)  donc je n’ai jamais saturé => faut attendre l’année prochaine pour être sûr.

 

Rebémol : Lorsque le ballon ECS est ‘plein’ (82°) on ne le chauffe plus et on utilise alors l’eau du stock pour limiter les surchauffes des capteurs. Lorsque les capteurs dépassent 93° on remet la pompe en route, dans ce cas là l’eau injectée est autour de 35°, soit un écart de 60° : la dilatation est alors de 2mm. C’est plus grand, mais toujours raisonnable ??… Le code TexRo prévoit aussi de pouvoir retirer cette fonction : à voir l’été prochain.

 


 

5.5      Pour que cela marche

Sincèrement cela marche du premier coup (si on ne cherche pas à avoir 2 stocks) c’en est même étonnant !

Les précautions ci-dessous sont celles que l’on trouve dans la littérature et que l’on peut vérifier dans son évier (sauf peut-être la dernière)…

Températures:

Pompes:

50°

82°

95°

110°

Salmson NXL

-

1.5

3

10

WILO TOP S

0.5

-

5

11

Comme vous pouvez le voir, avec un tampon de 2m de haut, il n’y a rien de gras… C’est pourtant vrai que lorsqu’il y a des bulles d’air au niveau de la pompe, suite à des manœuvres hasardeuses ou pendant la purge du serpentin (le mien à sa dernière boucle plus basse que la sortie => effet siphon !!), elles s’évacuent mieux avec une pompe basse.
Attention : le désamorçage est à peu près la seule cause de défaillance d’un circulateur. Mon chauffagiste m’a dit qu’il n’avait jamais remplacé une pompe morte de mort naturelle….

 

6         Liens vers les ILLUSTRATIONS

6.1      Bâti :

Vue de la charpente, Détail charpente vannes aller,  Détail charpente vannes retour

 

6.2      Panneaux :

Panneaux vue d’ensemble, Panneaux vue de face, Panneaux vue arrière,  Panneaux vue arrière, détail fixation et contrepoids,

 

6.3      Stock Chauffage :

Stock avant isolation, Stock et support stock vue de dessous, Support stock vue de dessus

 

6.4      Equipement du stock :

Stratificateur seul, Vue intérieure du stock (stratification et retour), Canne d’aspiration,  Vue de l’échangeur de chauffage,  Echangeur et clarinettes + Compteur,  Echangeur avec stratificateur en place,  Purges et isolation dessus du stock

 

6.5      Matériel Plomberie :

Réalisation d’un doigt de gant et sonde PT1000, Ebulleur,  Vanne 3 voies à siège et vanne thermostatiques

 

6.6      ECS :

Ensemble ballon ECS + stock, Reserve 30L + purges

 

6.7      Electronique / Régulation :

Interface sondes température -> Millénium, Millenium II avant câblage,  Millenium II câblé, Millenium II complet fermé

 

6.8      Plomberie réalisation :

 Circuit ECS, Circuit départ chauffage, Circuit retour chauffage, Retour chauffage solaire, Pompe pour panneaux et débitmètre, Circuit départ pompe panneaux,

 

 



[1] Avec cette expérience je modérerai maintenant mon enthousiasme, pour passer de 6 à 8 panneaux il faut, par exemple, une pompe 70% plus puissante…

[2] Pour l’instant je n’ai pas masqué mais l’installation n’est opérationnelle ‘’à 100%’’ que depuis début Septembre

[3] Elément loin d’être négligeable dans les pertes de charges

[4] 350Jx7h c’est optimiste !

[5] Ayant pris des tuyaux collecteurs de 20mm la vitesse du liquide à 360l<h est de 30cm/s ce qui est effectivement trop juste pour finir de chasser les bulles.

[6] Au repos électrique elle laisse passer l’eau à 180°. Au repos mécanique l’eau circule à 90°.

[7] Ce problème de cavitation, qui détruit les pompes, est évité dans les systèmes normaux par le fait que la pompe est dans un circuit sous pression.

[8] L’influence de ho n’est pas claire dans mon esprit : pour faire un modèle correct de mes pertes de charge j’ai été obligé d’ajouter une hauteur statique de 1.5m environ ce qui correspond à mon ho… ???