Maison ossature bois de 2006 de 128 m2 (85 RDC + 45 à l'étage) isolée par 120 mm de laine de verre dans les murs + 22 mm de bardage bois intérieur + lame d'air, je ne compte pas le contreventement en 10 mm, ni le bardage extérieur en 24 mm. Menuiserie U=1,1
Isolation rampant ou plafond suspendu 200 mm laine de verre en 120+80 croisé.
Position de la maison sur colline exposée plein Sud.
Chauffage plancher chauffant hydraulique au RDC, covecteur radiant qui a servi 3 fois en 6 ans et un sèche serviette à l'étage
Chaudière électrique (12kW limité à 6,6 kW) de récupération au sous sol, en attente d'une autre solution. Modifiée (chauffage que pendant les heures creuses) radiation de l’énergie accumulée dans la dalle + poêle en heures pleines.
Maintenant elle est pilotée par un automate de récupération initialement destiné à faire de l'automatisme sur des systèmes de pesage dosage industriel !!!. Régulation par loi d'eau différente en heures creuses et heures pleines, comptabilisation des puissances de chauffage, gestion de la télé-info compteur EDF, gestion du délestage et je suis revenu sur un abonnement EDF 9kW au lieu de 15kW.
Poêle a bois 6 kW nominal rendement 79% (Scan 58), au centre du RDC qui chauffe par convection aussi l’étage.
ECS chauffe eau électrique basique de 250l
Dans ce contexte nous consommions 1400 à 1500€ d’électricité
(tout compris) + 1 à 2 stères de bois (2008 2009 2010).
Depuis l’électricité a régulièrement
pas mal augmenter et l’écart de prix heures creuses
heures pleines tend aussi régulièrement à diminuer, il
faut le savoir ! EDF ne communique pas trop la dessus.
Circuit solaire pressurisé compte tenu du positionnement des capteurs au sol en façade du sous sol
Montage de 3*2 capteurs GM verticaux en boucle de Tickelman soit 13,5 m² de surface d'insolation.
Stockage thermique par réservoir d'eau morte non pressurisé de 2000l
Cuve PEHD renforcé par des arceaux aciers avec trou d'homme pour accès intérieur
Isolation par plaque polystyrène extrudé de 60 mm + isolant mince réfléchissant + laine de verre
3 échangeurs réalisés en tube inox annelé DN20 de 30 m chacun,
1 en fond de cuve pour le circuit solaire,
1 en milieu de cuve pour l’échangeur circuit retour PC,
1 en haut pour le chauffage instantané ECS.
1 canne immergé en PER avec 3 capteurs de température TMP37 montés dans 3 raccords laiton (mesure T° en bas, au milieu, et en haut
1 groupe pompe solaire Taconova 4.0 ZR 4-16 l/mn
1 vanne 3 voies sur le retour plancher qui réchauffe et régule l'eau de retour via l’échangeur du stock, la sortie de la vanne est en aval de la chaudière électrique qui fait le complément de réchauffage si nécessaire. La consigne de température eau PC est calculé selon une loi d'eau en fonction de la T° extérieure, de la consigne T° intérieure et de la T° intérieure mais également compte tenu de l'appoint électrique la consigne est aussi fonction des heures creuses (consigne + élévée pour stocker des calories dans la dalle).
1 Automate récupéré (cadeau de départ en retraite) initialement spécialisé pour des applications d'automatismes autour du pesage, mais d'usage général qui gère la chaudière électrique et le système solaire.
8 entrées analogiques 12bits pour capteurs de température TMP37 et AD22100
8 sorties tout ou rien avec interfaces de puissances par relais statique pour commande pompe, vanne 3 voies de régulation, résistance chaudière électrique, etc..
8 entrées tout ou rien
1 liaison RS232 TTL avec circuit d'adaptation pour interface télé-info compteur EDF
1 affichage graphique 320*160 pixels pour l'interface avec clavier « softkeys »
programmation conforme aux normes IEC1131 (grafcet, ladder, blocs fonctionnels, et langage littéral)
Enregistrement sur clé mémoire USB des données de mesure et régulation
Je ne m’étends pas sur cet aspect car il sera difficilement réutilisable par un « apperien » compte tenu de la non disponibilité du produit dans le grand public.
Enfin il peut donner, le poids de l'opérateur avec une résolution de 10g !!
La plomberie de liaison est réalisée en inox annelé aux départs des panneaux solaires sur 2 m, puis tout le reste est en PER.
Isolation solaire Armaflex sur les parties extérieures 13 mm + revêtement bande aluminium pour protection UV et mécanique, le reste en intérieur (sous sol, garage) en isolant chauffage Armaflex.
Le choix de la cuve PEHD
Il a été fait pour des raisons de coût,
en effet la cuve PEHD que j'ai trouvé pour 100€ était
idéale, du moment que l'on n'est pas pressurisé, en plus
elle n'avait que 4 ans et n'avait contenu que de l'eau de pluie. Le
PEHD (marque WERIT) tient bien selon les spécifications
jusqu'à 85°C, le trou d'homme avec couvercle étanche
est un sacré plus pour monter les échangeurs à
l’intérieur. L'isolation n'est pas difficile à
réaliser, je l'ai fait avec des plaques d'isolation
plancher chauffant en 65 mm, plus 200mm de la laine de verre sur le
dessus et dans les coins (voir photos). Aucun problème à ce
jour 3ème année d'utilisation.
Remarque : L'isolant extrudé supporte largement la pression des 2100 kg de la cuve pleine, pour éviter des pressions ponctuelles élevés, j'ai ajouté une plaque de bois de 25mm sur toute la surface du fond.
Le choix des échangeurs en tube annelé
C'est la facilité de réalisation et aussi le coût car finalement cela coûte plutôt moins cher que le cuivre, j'avais un peu peur des pertes de charge avec 30m de tuyau annelé, c'est pourquoi j'ai fait les échangeurs en 2 boucles de 15m en //. Résultat, j'assure bien le débit souhaité sur le circuit solaire de 750 l/h pompe en vitesse 3, je pourrais à mon avis rester avec le circulateur en vitesse 2 sans perte de beaucoup de rendement (température capteur un peu plus élevé). L'échangeur solaire fonctionne parfaitement la température retour panneaux et seulement > 1°C par rapport à la température stock du bas de cuve.
Les échangeurs sont enroulés en spires espacés et décollés des parois de la cuve. Ils sont soutenus par des supports plastiques + colliers plastiques (voir photos). C'est rustique et bricolage mais ça n'a pas bougé. Si c'était à refaire j'utiliserais 6 colonnes fabriqués avec des tubes PVC de 100mm dans lequel je ferais des entailles de la largeur du tube inox .
Le choix de l'ECS instantanée par échangeur instantané
La simplicité et facilité de réalisation. Et en plus cela fonctionne très bien en gros 7 mois par an je suis 100% solaire (chauffe eau électrique arrêté).
Le choix d'un échangeur pour récupération de l'énergie pour le chauffage
Là, ce n'est pas un choix, mais une conséquence du choix d'une cuve non pressurisée. Mais il n'est pas si mauvais que cela, en gros, chauffage en service j'ai 1,5 a 2,5 °C de moins entre T° eau sortie échangeur et T°eau cuve à la hauteur de l’échangeur.
Les petits problèmes rencontrés
Les panneaux solaires GM bien que réalisés en profil aluminium se déforment assez facilement, la structure avec une cornière acier de 40 * 40 pour supporter 2 panneaux via 2 plots béton centrés sur les panneaux (voir photos) semblent un peu trop souple, ce qui a amené a priori un léger décollement de la plaque arrière de 2 panneaux (sans conséquence si à l'abri comme dans mon cas, et facile à reboucher au mastic silicone)
Difficulté à purger complètement le circuit solaire cela est sûrement lié aux tubes annelés, ce qui a entraîné au début des pertes de pression, et un désamorçage de pompe. En fait le désamorçage de la pompe était plutôt lié au fait que je n'avais que 1,5 bar de pression ce qui peut entraîner une inefficacité du vase d'expansion. En augmentant la pression du circuit à 3 bars avec une pompe, j'ai réglé le problème, je suis autour de 2 bar depuis bientôt 2 ans sans rien toucher.
Panne d'un capteur de température dans la canne immergé dans la cuve, en fait c’était un problème de condensation dans la canne (capteur du fond de cuve), je l'ai noyé dans de la résine, problème résolu, mais un doute persiste car je n'ai pas supprimé la condensation.
Panne du capteur AD22100 dans le doigt de gant d'un panneau solaire. Là je crois que c'est probablement du à la foudre. Car la panne est apparu après un violent orage. Je vais mettre les panneaux en « équipotentiel au plan de référence » (autrement dit à la terre du réseau).
Petites explications sur les fonctionnalités de l'automatisme
Sécurité surchauffe en été, si la température haute cuve atteint 75°C le circulateur solaire se met en marche la nuit jusqu'à ce la température eau stock retombe en dessous de 75°C, les panneaux servent de radiateurs de délestage. Cela s'avère suffisant.
Sécurité choc thermique sur les panneaux, suite a panne EDF ou autre, interdit le redémarrage circulateur solaire si T°C panneau – T°C stock bas > 50°C.
Antigel électronique, comme le dosage de glycol est pour -15°C, si la température panneau < -15°C, mise en route pompe solaire pour chauffer panneaux jusqu'à T°C panneau > -15°C. A priori cela a du fonctionner une fois (-17°C).
Pour avoir un fonctionnement optimum en début et en fin de période de récupération d'énergie solaire, la pompe est a vitesse pseudo variable par modulation du temps de marche pompe en fonction de l’écart température. Principe du PWM mais avec une période longue, ceci se règle par 2 paramètres
La période (60 a 120sec)
La différence de T° pour fonctionnement pompe à 100% de sa vitesse (6°C dans mon cas).
Tant que T°Capteur – T°Stock bas < 6°, la pompe délivre un débit moyen sur T( période) proportionnel à l’écart de température. C'est un petit gadget qui fonctionne bien, mais je ne pense pas que le gain énergétique soit significatif.
Après maintenant plus de 2 années de fonctionnement, j'ai une vision assez précise des résultats.
Pour résumer
7 mois/an 100% énergie solaire sur ECS (chauffe eau électrique en arrêt), sur les 5 mois restant en moyenne 70% énergie solaire,
Pour le chauffage, une économie de 35 à 40 % sur la facture d’électricité consacrée au chauffage (hiver 2012-2013 375€ d’électricité chauffage).
480 € d'économie sur l’année 2013 sur la facture annuelle par rapport à 2011 (installation non opérationnelle).
Température maxi en été du stock, sans masquage panneaux:76°C
Température maxi du stock en hiver, en fin de journée 52°C
Température mini du stock en hiver : 21°C
Stratification max du stock: 12°C entre le haut du stock et le bas, cela se produit uniquement l'hiver, au matin, quand le chauffage a vidé le stock d’énergie jusqu'au milieu de la cuve. Durant l'accumulation solaire la stratification est nulle, en fin de journée ensoleillée, le DT°C entre haut et bas de cuve est < 1°C.
Puissance solaire instantanée max : 9,2 kW sur 13,5 m2, soit 700W/m2 récupéré au niveau échangeur solaire.
Puissance journalière maxi récupérer en hiver :33 kw
L'échangeur chauffage est trop bas dans la cuve, il faudrait le remonter pratiquement au niveau de l’échangeur ECS, ceci permettrait de récupérer plus d’énergie pour le chauffage, mais un peu au détriment de l'ECS. Je ferai cette modification un jour !
Améliorer et finaliser l'isolation de la cuve, c'est difficile de mesurer ou calculer la perte par fuites thermiques, car on utilise toujours au moins de l'eau chaude qui pompe des calories dans le stock, j'estime cette perte thermique par fuites à au moins 2°C/j, ce qui fait quand même près de 5KW !
Il est clair que pour le chauffage, un stock en cuve pressurisé permet de supprimer l’échangeur chauffage, et donc de supprimer les pertes de l'échangeur. Dans mon cas lorsque le stock au niveau échangeur est à 28°C, l'eau en sortie d’échangeur est a 26°C environ.
Désignation | Fournisseur | TTC | Remarques |
6 panneaux GM+Groupe solaire + kit vase expansion |
Solaire Diffusion | 2 800,00 € | Livraison comprise. Fournisseur de très bon conseil et très compétent |
Cuve PEHD 2000l marque WERIT + isolation | Occasion « Le Bon Coin » pour la cuve et l'isolant | 250,00 € | Un coup de chance pour cette cuve propre avec un trou d'homme et a 100km de la maison |
Inox annelé 100m de D20 et 16m de D16 | Ebay Allemagne, Post- Blitz en autres |
500,00 € | Un produit vraiment sympathique, pour le solaire |
Plomberie diverses, nourrices , PER, raccords, etc.. |
Achat sur le net www.monechelle.com |
300,00€ |
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Isolant tube solaire et chauffage | Allemagne et France | 280,00€ |
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Matériel électrique (relais statique, capteurs températures, etc..) | Radiospares | 250,00€ | |
Vanne 3 voies de régulation | Occasion « Le Bon Coin » | 120,00€ |
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Divers montage capteurs, montage Tickelman, etc.. | 300,00€ |
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Automate et IHM | 0,00€ |
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TOTAL : | 4800,00€ |
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Retour sur investissement | Environ 6-7 ans. | Au vue des économies réelles sur les premières années de fonctionnement |