auto-construction  d'un chauffage solaire, étude du chauffage solaire de pierre amet avec partie commande millenium II étude du chauffage solaire de pierre amet avec partie commande millenium II Par Rémy Jules           jules.remy chez free.fr eau chaude sanitaire gratuite et chauffage  avec un chauffe eau solaire individuel à capteur plan à effet de serre et circuit primaire                                                            capteur solaire
Conventions :

• Couleur des fluides :
• Bleu : froid
• Rouge & orange : chaud
• Pointillés : circuit non actif en raison du positionnement de la vanne 3 voies.
• Les abréviations sont écrites en majuscule.

Considérations:

• Selon le postulat de départ, le circuit solaire ne chauffe jamais simultanément l’eau sanitaire et l’eau de chauffage mais tour à tour.
• Le circulateur chauffage est piloté conjointement par la régulation de la chaudière et par la régulation solaire. L’un ou l’autre peuvent le mettre en fonction.
• Le millénium délivre un signal d’autorisation à la chaudière (forçage par le bouton manu ou réglage par thermostat d’ambiance programmable en plage horaire (TA)). La régulation chaudière est totalement autonome. Elle pilote selon ses propres critères et réglages le circulateur ECS haut ballon (CIR2) et le circulateur chauffage (CIR1) en parallèle à la commande de la régulation solaire (Millénium).

Les branches B4 & B9, retour eau froide chauffage (REF), comportent chacune un vase d’expansion avec soupape de sécurité.

Cas 1 :

• Vanne 3 voies dur chauffage chaudière.
• La chaudière pilote CIR1 (chauffage) et CIR2 (ECS haut ballon). CIR3 à l’arrêt.
• CAR3 interdit la circulation dans B10.

Cas2 :

• Vanne 3 voies sur chauffage chaudière.
• CIR1 & CIR3 en fonction, CIR2 à l’arrêt.
• CAR3 interdit la circulation dans B10.
• CAR5 interdit la circulation dans B7.

Cas 3 :

• Vanne 3 voies sur chauffage chaudière.
• CIR1 & CIR2 à l’arrêt, CIR3 en fonction.

Cas 4 :

• Vanne 3 voies sur solaire.
• CIR1 en fonction, CIR2 & CIR3 à l’arrêt.
• CAR2 interdit la circulation dans B2.
• CAR4 interdit la circulation dans B6.

Régulation :

• Définition des symboles (voir algèbre de Boole) :
• ‘+’ : OU logique (OR)
• ‘.’ : ET logique (AND)
• ‘/’ : NON logique (inverse, se lit barre) (NOT)
• Théorème de Morgan :
• 1er théorème : /(a + b) = /a . /b
• 2ème théorème : /(a . b) = /a + /b

Equations :

• Sortie autorisation chaudière : « manu » + « TA »
• Manu (entrée I4) : forçage manuel de la chaudière.
• TA prog (entrée I5) : plage active du thermostat d’ambiance. Celui-ci délivre un signal « d’autorisation » lorsque la température est inférieure à la consigne. Le signal s’inverse lorsque la température devient supérieure à la consigne, plus un certain delta (hystérésis).
• Sortie vanne 3 voies à secteur sur chauffage solaire : ( temp Ballon > 50°C + forçage en chauffage ) . ( hiver ) . ( temp capteur < 88°C ) . { ( [9h --> 11h30] . [temp capteur > 25°C] ) + (11h30 --> 18h) } . ( /manu . /TA prog )
• temp Ballon > 50°C : on n’utilise l’énergie du circuit solaire pour le chauffage que si la température de l’eau dans le ballon est supérieure à 50°C. Priorité à l’ECS. On chauffe l’eau sanitaire d’abord et, s’il reste des calories dans le ballon, on les utilise pour le chauffage.
• forçage chauffage (entrée I6) : On force manuellement le chauffage solaire.
• Hiver (entrée I7) : pour arrêter le chauffage solaire en été.
• temp capteur < 88°C : afin d’éviter les surchauffes capteur, si la température du fluide circulant dans les capteurs dépasse cette consigne, l’excédent d’énergie est absorbé dans le ballon.
• ( 9h à 11h30 ) . ( temp capteur > 10°C ) : pour mettre en route le chauffage solaire plus tôt dans la matinée.
• 11h30 à 18h : pendant qu’il brille, autant en profiter.
• /manu . /TA prog : on autorise la chauffage solaire que si l’autorisation chaudière n’est pas elle-même en fonction. La chaudière est prioritaire mais on peut régler sa consigne par le TA
• Sortie vanne 3 voies à secteur sur chauffage chaudière : inverse de la sortie « vanne 3 voies à secteur sur chauffage solaire ».
• Sortie circulateur radiateur (CIR1): ( Sortie vanne 3 voies sur chauffage solaire retardée de 3mn) . { ( temp REF < 10°C temp capteur )
• Sortie vanne 3 voies sur chauffage solaire retardée de 3 minutes : le circulateur radiateur (CIR1) ne peut être en fonction que si la vanne 3 voies est en position chauffage solaire. Le but du retard de 3mn est de permettre l’établissement d’un régime stable des fluides dans les branches avant de mettre en marche ce circulateur, le temps de commutation de la vanne 3 voies étant de 2mn30.
• temp REF  < 10°C temp capteur : dans le cas contraire (temp REF >= temp capteur – 10°C), on chauffe le capteur avec le ballon.
• Sortie circulateur ECS bas (échangeur solaire) (CIR3): ( Sortie vanne 3 voies sur chauffage fioul retardée de 3mn) . { ( temp Ballon < 10°C temp capteur ) + ( temp capteur > 88°C ) } + { temp capteur < -10°C (minuterie 4/30mn) }
• Sortie vanne 3 voies sur chauffage fioul retardée de 3mn : le circulateur ECS bas (échangeur solaire) ne peut être mis en fonction que si la vanne 3 voies est positionnée sur le circuit chauffage fioul. Le but du retard de 3mn est de permettre l’établissement d’un régime stable des fluides dans les branches du circuit avant de mettre en marche ce circulateur, le temps de commutation de la vanne 3 voies étant de 2mn30.
• temp Ballon < 10°C temp capteur : dans le cas contraire (temp ballon >= temp capteur – 10°C), ce n’est plus le capteur qui chauffe le ballon, mais l’inverse (on chauffe le capteur avec le ballon).
• temp capteur > 88°C : afin d’éviter les surchauffes capteur, si la température du fluide circulant dans les capteurs dépasse cette consigne, l’excédent d’énergie est absorbé dans le ballon.
• temp capteur < -10°C (minuterie 4/30mn) : pour éviter les problèmes de gel capteur et tuyauterie extérieure liés à une protection gel trop faible (taux de glycol), le circulateur est mis en fonction 4mn toutes les 30mn.

Informations complémentaires :

• Blocs « DISPLAY » : Affichage sur 4 lignes de l’état de la vanne 3 voies et des températures REF, capteur et ballon.
• Blocs « NUM » : valeurs issues des équations (statique).
• Filtrage des entrées analogiques (sondes) : En sortie des comparateurs (comparaison de températures & comparaison d’une température à un NUM), on trouve des timers dont le but est d’éviter les rebonds d’acquisition. Lorsqu’une donnée analogique a sa valeur proche du seuil de comparaison, il se produit éventuellement des oscillations en sortie du comparateur en raison de l’évolution incertaine de l’entrée analogique.
• Commande des circulateurs : les timers B35 & B43 permettent d’assurer leur mise en marche pendant une période minimale. Ceci permet d’assurer la circulation du fluide dans l’ensemble de la boucle correspondante et ainsi d’améliorer l’efficacité de leur gestion. Temps minimaux : 3mn pour le circuit radiateur & 2mn30 pour le circuit ECS.
• Circulation du fluide dans le ballon ECS : Dans un ballon ECS (simple ou double échangeur), afin d’améliorer la stratification des échanges (rendement de l’échange), l’eau chaude entre par le haut et sort par le bas. Dans le circuit décrit, l’échangeur bas du ballon est raccordé en sens inverse afin d’être en accord avec le schéma constructeur du ballon utilisé.

Définitions :

• Pertes de charge : dans un circuit, le fluide parcoure un circuit de forme complexe. Chaque incident de parcours provoque une perte de charge (pression) (frottement du fluide dans les tuyaux, coudes, vannes, etc.).
• Boucle de Tickelmann : Ce montage permet d’équilibrer les pertes de charges dans un circuit. Le fluide parcoure la même distance quelque soit la branche du circuit.
• Thermosiphon : l’eau chaude est plus légère que l’eau froide. Elle a donc tendance à s’élever dans un circuit. Une application : lorsque le capteur est froid, l’eau chaude du ballon s’élève dans la branche B2, B1 ce qui a pour effet de refroidir le ballon et de chauffer le capteur. Ce phénomène est interdit par le clapet anti-retour CAR1.

Glossaire :

• TOR : Tout Ou Rien (2 états)
• REF : Retour Eau Froide
• EFS : Eau Froide Sanitaire
• ECS : Eau Chaude Sanitaire
• GS : Groupe Sécurité (robinet d’arrêt, clapet anti-retour, robinet de vidange, soupape de sécurité)
• TA : Thermostat d’Ambiance programable

Algèbre de Boole :
 

Entrée A	Entrée B	A OU B	A ET B	/A
0	0	0	0	1
0	1	1	0	1
1	0	1	0	0
1	1	1	1	0