Eau Chaude Solaireyvesaccard.free.fr/Solaire/ECSsolaire1.pdf · 2005. 10. 7. · 5 1. Introduction...

Agence de l’Environnementet de la Maîtrise de l’Energie

A D E M E

Eau Chaude Solaire

Manuel pour la conception, le dimensionnement et la réalisation des installations collectives

Avril 2002

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Résumé

Ce manuel pour la conception, le dimensionnement et la réalisation des installations solaires de production d’eau chaude sanitaire précise les règles simples, mais éprouvées, tirées des expériences réalisées à ce jour et ayant fait l’objet d’un suivi des performances en suivant cinq principes essentiels : § simplicité des installations, § sécurité d’utilisation, § intégration dans le cadre bâti, § performance et efficacité énergétiques, § suivi. Un intérêt particulier est porté à la conception globale des installations, à l’intégration architecturale des capteurs solaires dans les constructions et à l’évolution de la réglementation sanitaire. Le choix des composants, leur mise en œuvre selon les règles de l’art et les règles professionnelles sont complétés par des recommandations et des commentaires détaillés pour le dimensionnement des éléments de l’installation et le calcul des performances prévisionnelles.

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Sommaire Eau Chaude Solaire ............................................................................................1 Résumé ............................................................................................................2 Sommaire .........................................................................................................3 1. Introduction...................................................................................................4 2. Principes généraux..........................................................................................5 2.1 Les données climatiques de base ....................................................................5

2.1.1 Le gisement solaire ..............................................................................5 2.1.2 La température de l'eau du réseau ..........................................................8 2.1.3 Le vent et la neige ............................................................................. 10

2.2 Les besoins d'eau chaude sanitaire ................................................................. 13 2.2.1 La température de distribution de l’eau chaude sanitaire ........................... 13 2.2.2 L’analyse des besoins ......................................................................... 14

2.3 Le chauffage de l’eau par l’énergie solaire ....................................................... 17 2.3.1 Le captage........................................................................................ 19 2.3.2 Le transfert de l’énergie et le stockage .................................................. 25 2.3.3 L’appoint .......................................................................................... 33

3. La démarche projet ....................................................Erreur ! Signet non défini. 3.1 L’étude préalable .....................................................Erreur ! Signet non défini.

3.1.1 L’évaluation des besoins en eau chaude ..............Erreur ! Signet non défini. 3.1.2 L’exposition énergétique solaire du site...............Erreur ! Signet non défini. 3.1.3 L’étude d’implantation des capteurs ...................Erreur ! Signet non défini. 3.1.4 Les liaisons entre les capteurs ...........................Erreur ! Signet non défini. 3.1.5 Les tuyauteries ...............................................Erreur ! Signet non défini. 3.1.6 Le stockage et l’appoint ...................................Erreur ! Signet non défini.

3.2 L’étude détaillée ......................................................Erreur ! Signet non défini. 3.2.1 Le dimensionnement des équipements solaires ....Erreur ! Signet non défini. 3.2.2 Évaluation des performances d’une installation solaire ..... Erreur ! Signet non défini. 3.2.3 Outils de calcul des performances d’un système solaire ECS ....Erreur ! Signet non défini. 3.2.4 Méthodologie de définition et dimensionnement ...Erreur ! Signet non défini. 3.2.5 Pré-dimensionnement de l’installation.................Erreur ! Signet non défini. 3.2.6 Ajustement des données relatives aux capteurs et au stock.....Erreur ! Signet non défini. 3.2.7 Dimensionnement de l’échangeur ......................Erreur ! Signet non défini. 3.2.8 Dimensionnement du circuit primaire : tuyauteries et pompes .Erreur ! Signet non défini. 3.2.9 Dimensionnement des accessoires de sécurité .....Erreur ! Signet non défini.

3.3 L’évaluation du projet ...............................................Erreur ! Signet non défini. 3.3.1 L’évaluation technico-économique......................Erreur ! Signet non défini. 3.3.2 La Garantie de Résultats Solaires.......................Erreur ! Signet non défini. 3.3.3 L’impact environnemental ................................Erreur ! Signet non défini.

4. Exploitation et maintenance ........................................Erreur ! Signet non défini. 4.1 Remplissage ...........................................................Erreur ! Signet non défini. 4.2 Mise en service........................................................Erreur ! Signet non défini. 4.3 Réception de l’installation ..........................................Erreur ! Signet non défini. 4.4 Entretien périodique .................................................Erreur ! Signet non défini.

4.4.1 Périodicité et contenu des interventions d’entretien......... Erreur ! Signet non défini. 4.4.2 Justification des contrôles et des opérations d’entretien ... Erreur ! Signet non défini. 4.4.3 Limites de la prestation d’entretien ....................Erreur ! Signet non défini.

4.5 Le télésuivi .............................................................Erreur ! Signet non défini. 5. Pour en savoir plus ....................................................Erreur ! Signet non défini.

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6. Exemples de réalisations d’installations collectives...........Erreur ! Signet non défini.

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1. Introduction Utiliser le soleil pour chauffer l’eau sanitaire est une idée qui paraît d’une logique implacable. Le principe des chauffe-eau solaires est simple et la technique est aujourd’hui fiable et éprouvée. Non polluante et inépuisable à l’échelle humaine, l’énergie solaire permet de respecter l’environnement et de préserver la santé. Elle permet de préserver les ressources énergétiques, sans produire de déchets ni d’émissions polluantes, notamment du gaz carbonique. Au-delà des enjeux environnementaux et de l’impact sur la production de gaz à effet de serre, l’eau chaude représente une part non négligeable de la facture énergétique d’un bâtiment, qui peut être réduite grâce à l’utilisation de l’énergie solaire. En constante amélioration depuis plus de 20 ans, les technologies du solaire thermique sont arrivées à un haut niveau de maturité. Plus de 500.000 m2 de capteurs ont été installés en France (métropole et DOM) et l’ensemble des applications dans lesquelles ils sont utilisés dispose maintenant de références. Des produits de haute qualité sont disponibles, les systèmes thermiques sont fiables, et leur productivité peut être garantie. grâce : § aux procédures de qualification et de certification des équipements (Avis Technique,

marquage CSTBat), § aux outils de calcul et dimensionnement (SOLO, Polysun, TRNSys, logiciel PSD-Maison

individuelle…), § au contrôle et au suivi des opérations (télé contrôle). Les conditions d’un bon fonctionnement durable ont été progressivement créées, et les garanties ont été fiabilisées dans le cadre de contrats de "GRS" (Garantie de Résultat Solaire) pour les applications collectives. Avec le chauffage des piscines, qui ne concerne qu’environ 15 % de la surface de capteurs installés à ce jour, la quantité d’énergie solaire captée pour la production d’eau chaude ou le chauffage de bâtiments par des systèmes actifs représente près de 750 Térajoules (ou 208 GWh) pour l’ensemble du territoire français (hors départements d’outre-mer).

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2. Principes généraux

2.1 Les données climatiques de base

2.1.1 Le gisement solaire

Le soleil constitue une source d'énergie gratuite et non polluante, dont l’apport annuel moyen sur le sol de la France est évalué à plus de 1 000 kWh/m2/an, ce qui représente pour l’ensemble du territoire un potentiel énergétique annuel de plus de 50 000 millions de tonnes équivalent pétrole (tep).

Rayonnement solaire global quotidien moyen en kWh/m2 pendant l'année.

(Orientation Sud avec pente égale à la latitude) Source : Atlas européen du Rayonnement Solaire. Volume II : Surfaces inclinées. W.Palz, Commission des Communautés Européennes; Direction Générale Science, Recherche et

Développement. Le rayonnement solaire est un rayonnement thermique qui se propage sous la forme d’ondes électromagnétiques. Il produit à la lisière, mais en dehors de l’atmosphère terrestre, un éclairement énergétique à peu près constant et égal à 1 370 W/m2, appelé de ce fait : constante solaire Ics. Pour atteindre chaque point de la surface éclairable du globe terrestre, les rayons solaires traversent l’atmosphère qui dissipe une partie de l’énergie provenant du soleil par :

- Diffusion moléculaire (en particulier pour les radiations U.V.) - Réflexion diffuse sur les aérosols atmosphériques (gouttelettes d’eau,

poussières…) - Absorption sélective par les gaz de l’atmosphère.

L’atténuation correspondante du rayonnement solaire dépend de l’épaisseur de l’atmosphère traversée, celle-ci dépendant à son tour de la latitude du lieu considéré et du temps.

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Propagation du rayonnement solaire dans l’atmosphère Avant son arrivée dans l’atmosphère terrestre, le rayonnement solaire est dirigé. Il se présente sous la forme d’un faisceau à peu près parallèle. Seule une partie de ce rayonnement direct traverse l’atmosphère et atteint le sol. Une autre partie du rayonnement est diffusée et répartie à peu près uniformément dans toutes les directions de l’espace. Ce rayonnement diffus, lorsqu’il atteint le sol terrestre, semble ainsi provenir de l’ensemble des directions de la voûte céleste. A la surface de la terre, le rayonnement solaire global est la somme des rayonnements : § direct, ayant traversé l’atmosphère, § diffus, en provenance de toutes les directions de la voûte céleste. Une surface exposée reçoit ainsi du rayonnement direct et diffus, mais elle reçoit en plus une partie du rayonnement global réfléchi par les objets environnants, en particulier par le sol, dont le coefficient de réflexion est appelé « albédo ».

Constantesolaire

1 370 W/m2

Rayonnement solaire absorbé ou diffusé

Rayonnement solaire sur la terre

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Le rayonnement solaire à la surface de la terre

Rayonnement direct

Rayonnement diffus

Rayonnement réfléchi

Rayonnement réfléchi

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2.1.2 La température de l'eau du réseau

En France, 70% de l'eau potable distribuée est puisée dans les nappes souterraines, par forage ou aux sources. Le reste provient des eaux de surface : lacs et rivières. Tous ces gisements sont renouvelables : la pluie et la neige contribuent à les remplir, à raison de 200 milliards de m3 par an. La consommation d’énergie pour la production de l’eau chaude sanitaire dépend doublement de la température de l’eau froide : plus l’eau est froide, plus il faut d’énergie pour la porter à une température donnée (consigne du stockage par exemple), et plus il faudra d’eau chaude, en volume, pour qu’au mitigeage on assure une température constante.

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Lieu Latitude Jan Fév Mar Avr Mai Juin Juil Août Sept Oct Nov Déc

Abbeville 50.13øN 6,6 6,9 8,3 9,7 11 13 14 14 13 11 8,5 7,1

Agen 44.18øN 8,6 9,2 11 12 14 16 17 17 15 13 11 9

Ajaccio 41.90øN 11 12 13 14 15 17 18 18 18 16 14 12

Ambérieu 45.98øN 6,1 6,9 9 11 12 14 15 15 14 11 8,5 6,6

Auxerre 47.80øN 6,7 7,1 9,2 11 12 14 15 15 14 11 8,6 7,2

Bastia 42.55øN 12 12 13 14 16 18 19 19 18 16 14 12

Batz (Ile de) 48.75øN 9,3 9,2 10 11 12 13 14 15 14 13 11 9,9

Beauvais 49.45øN 6,2 6,6 8,1 9,6 11 13 14 14 13 10 8,1 6,7

Besançon 47.25øN 5,8 6,4 8,5 10 12 14 15 14 13 11 8,1 6,2

Biarritz 43.50øN 11 11 12 13 14 16 17 17 16 14 12 11

Bordeaux 44.80øN 8,9 9,3 11 12 14 15 16 16 15 13 11 9,2

Bourges 47.05øN 7,1 7,6 9,4 11 13 14 15 15 14 11 9 7,5

Bréhat (Ile de) 48.85øN 9,3 9,2 10 11 12 13 14 15 14 13 11 9,9

Brest 48.45øN 8,5 8,4 9,5 10 11 13 13 14 13 11 9,9 8,9

Caen 49.20øN 7,4 7,5 8,7 9,8 11 13 14 14 13 11 9 7,8

Carpentras 44.10øN 9,2 9,8 12 13 15 17 18 18 16 14 11 9,6

Cazaux 44.50øN 9,5 9,8 11 12 14 15 16 17 16 13 11 9,9

Chambéry 45.60øN 6,4 7,4 8,9 10 12 14 15 15 13 11 8 6,8

Château-Chinon 47.10øN 5,2 5,4 7,7 8,9 11 12 13 13 12 9,7 7,4 5,6

Clermont-Ferrand 45.80øN 6,9 7,4 9,2 11 12 14 15 15 14 11 8,9 7,3

Colmar 47.55øN 5,1 5,8 7,9 9,7 12 13 14 14 13 10 7,6 5,6

Dijon 47.38øN 6 6,7 8,9 11 13 14 15 15 13 11 8,3 6,5

Embrun 44.60øN 4,9 5,9 7,9 9,5 11 13 14 14 13 10 7,5 5,4

Gourdon 44.75øN 8,3 8,8 11 12 13 15 16 16 15 12 10 8,6

Grenoble 45.40øN 6,2 7,1 9,3 11 13 14 16 15 14 11 8,7 6,6

Langres 47.85øN 4,7 5,2 7,3 8,9 11 12 13 13 12 9,4 6,9 5,2

La Rochelle 46.15øN 9,3 9,6 11 12 14 15 16 16 15 13 11 9,8

Le Mans 47.95øN 7,5 7,8 9,4 11 12 14 15 15 14 11 9,3 7,8

Le Puy 45.05øN 5,1 5,7 7,4 8,8 11 13 14 14 12 9,6 7,4 5,6

Lille 50.55øN 6,2 6,5 8,1 9,5 11 13 14 14 13 10 8,1 6,7

Limoges 45.90øN 7 7,4 9 10 12 14 14 14 13 11 8,8 7,3

Lyon 45.70øN 6,9 7,6 9,7 11 13 15 16 16 14 12 9,2 7,4

Mâcon 46.30øN 6,4 7 9,2 11 13 14 16 15 14 11 8,6 6,9

Marignane 43.45øN 9,9 11 12 13 15 17 19 18 17 15 12 11

Metz 49.10øN 5,2 5,6 8 9,4 11 14 14 14 12 9,7 7,4 5,6

Millau 44.12øN 6 6,5 8,2 9,5 11 13 14 14 13 10 8,1 6,4

Mont de Marsan 43.90øN 9 9,4 11 12 14 16 17 17 15 13 11 9,3

Montpellier 43.60øN 9,8 10 12 13 15 17 18 18 17 14 12 10

Montélimar 44.58øN 8,5 9,2 11 13 14 16 18 17 16 13 11 8,9

Nancy 48.68øN 5,3 5,8 7,7 9,5 11 13 14 14 12 9,8 7,5 5,8

Nantes 47.20øN 8,3 8,5 9,9 11 13 14 15 15 14 12 9,8 8,6

Nevers 47.00øN 6,7 7,1 8,9 10 12 14 15 14 13 11 8,5 7,1

Nice 43.65øN 12 12 13 14 16 18 19 19 18 16 14 12

Nîmes 43.87øN 10 11 12 14 16 18 19 19 17 15 12 11

Odeillo 42.48øN 6 6,1 6,7 7,9 10 12 13 13 12 9,7 7,5 6

Orléans 47.90øN 6,7 7,2 8,9 10 12 14 15 15 13 11 8,6 7,2

Paris (Le Bourget) 48.97øN 7 7,4 9,1 11 13 14 15 15 13 11 8,9 7,5

Pau 43.38øN 9 9,3 11 12 13 15 16 16 15 13 11 9,2

Perpignan 42.70øN 12 12 14 15 16 18 20 20 18 16 14 12

Poitiers 46.60øN 7,6 8 9,7 11 13 14 15 15 14 12 9,4 8

Reims 49.30øN 6,1 6,5 8,3 9,9 12 13 14 14 13 10 8,2 6,6

Rennes 48.10øN 8,1 8,4 9,7 11 12 14 15 15 14 12 9,7 8,4

Rostronen 48.25øN 7,2 7,3 8,5 9,5 11 12 13 13 12 11 8,8 7,6

Rouen 49.40øN 6,8 7,1 8,6 9,9 12 13 14 14 13 11 8,5 7,3

Saint-Girons 43.00øN 8 8,5 10 11 13 14 15 15 14 12 9,9 8,3

Saint-Quentin 49.80øN 5,9 6,4 8,1 9,5 11 13 14 14 12 10 8 6,5

Strasbourg 48.55øN 5,3 5,8 7,7 9,5 11 13 14 14 12 9,8 7,5 5,8

Toulon 43.10øN 12 12 13 14 16 18 19 19 18 16 14 13

Toulouse 43.63øN 8,6 9,2 11 12 14 16 17 17 16 13 11 9

Tours 47.45øN 7,6 8 9,7 11 13 14 15 15 14 12 9,4 8

Trappes 48.80øN 6,4 6,7 8,4 9,9 11 13 14 14 13 10 8,3 6,8

Vichy 46.17øN 6,8 7,3 9,2 11 12 14 15 15 14 11 8,9 7,3 Température moyenne mensuelle de l’eau froide du réseau (Source : Tecsol)

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2.1.3 Le vent et la neige

2.1.3.1 Le vent

Par convention, en météorologie, le vent moyen est un vent moyenné sur 10 minutes et mesuré à une hauteur de 10 mètres. Les bulletins météorologiques français font toujours référence au vent moyen. Les rafales peuvent dépasser de 50 % la valeur du vent moyen.

Figure 4 : histogramme des vitesses La direction est une des deux grandeurs qui, avec la force, caractérisent le vent horizontal. En météorologie, on donne toujours la direction d'où vient le vent, repérée par rapport aux points cardinaux (nord, est, sud, ouest) ou par l'angle de cette direction par rapport au Nord (par exemple, un vent de sud sera de secteur 180° ; un vent d'ouest sera de secteur 270°).

Figure 5 : Rose des vents

Vitesse (m/s)

Fréquence

Ouest Est

Sud

Nord

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2.1.3.2 La neige

La neige peut influer sur les constructions, et en particulier sur les toitures, de plusieurs façons. Une forte accumulation de neige peut causer l'effondrement d’une toiture. La formation de barrières de glace peut entraîner des fuites d'eau sous les bardeaux et sur les solins. Des glissements de neige sur les toits en pente et les lanterneaux peuvent créer un risque pour les piétons. De l'eau peut pénétrer à l'intérieur des bâtiments par suite de l'infiltration de neige soufflée par le vent. Les charges de neige sur les toitures varient selon les climats des diverses régions. Elles varient aussi selon l'exposition au vent et selon la forme des toits. Pas de vent

Vent

Vent

Protection Neige poussée par le vent

Charge non équilibrée Neige ayant glissé

Vent ou pas de vent

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2.1.3.3 L’évaluation des charges climatiques

La neige et le vent sont deux facteurs naturels qui requièrent une conception appropriée des bâtiments pour la sécurité et le confort des occupants. Les Règles NV 65 définissent les effets de la neige et du vent sur les constructions. La nouvelle édition (mars 2001) intègre les derniers modificatifs et permet d’établir la correspondance entre les indications figurant dans les DTU 40 et 43 relatifs aux travaux de couvertures et d’étanchéité et les dispositions des règles Neige et Vent en vigueur. La carte des vents donnée dans ces règles est une carte de transition vers l'Eurocode qui définit la vitesse du vent sur une base probabiliste : le vent « cinquantenal ».

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2.2 Les besoins d'eau chaude sanitaire

2.2.1 La température de distribution de l’eau chaude sanitaire

Dans les installations de production d’eau chaude sanitaire par l’énergie solaire, un complément d’énergie fourni par un équipement d’appoint est rendu nécessaire pour : § Le maintien d’un niveau de température permettant d’assurer les besoins en eau

chaude sanitaire, puisque les équipements solaires sont généralement dimensionnés pour n’en couvrir qu’une partie.

§ Le maintien d’un niveau de température propre à éviter la prolifération de bactéries, notamment de légionelles. D’une manière générale, pour limiter le développement des bactéries, il est recommandé d’éviter les situations de stagnation de l’eau, dans des bras morts ou des canalisations borgnes. La température de l’eau chaude distribuée doit être au minimum de 60 °C au départ des stockages, et dans le cas où l’installation comporte une boucle de recirculation, la température de l’eau, au retour, doit être au minimum de 50 °C.

Dans tous les cas, les utilisateurs doivent être protégés contre les risques de brûlures aux points de puisage, où la température de l’eau puisée ne doit pas dépasser 50 °C. Les circulaires DGS 97/131 du 24 avril 1997 et DGS 98/771 du 31 décembre 1998 définissent les règles de bonnes pratiques pour l’entretien des réseaux d’eau dans les établissements de santé, la désinfection des circuits et les moyens de prévention dans les installations à risques et dans celles des bâtiments recevant du public.

Canne plongeante

Ballon

Témoin

Manchette

M

MA

MA

CHAUDIERE

SOLAIRE

Ballon

Canne plongeante

D'APPOINT

CIRCUIT

SOLAIRE

RECHAUFFEUR

DE BOUCLE

normalement ouverteVanne à boisseau sphérique

normalement ferméeVanne à boisseau sphérique

MitigeurM

Clapet anti retour

Soupape de sécurité

à émetteur d'impulsionsCompteur volumétrique

Filtre à tamis

ManomètreMA

Circulateur

EC . 50°CBouclage

EF

.frtecsolAndré-JOFFRE

Schéma n° 01 31-05-2001

BP 434 - Technosud Perpignan CédexTel : 04-68-68-16-40Fax : 04-68-68-16-41

Schéma d'appoint

Exemple d’appoint séparé par une chaudière, et distribution par boucle de recirculation avec maintien en température par un réchauffeur

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2.2.2 L’analyse des besoins

La production d’eau chaude est parmi les applications les plus performantes de l’énergie solaire, en particulier dans les installations collectives des bâtiments résidentiels et tertiaires caractérisés par des besoins d’eau chaude importants et réguliers. C’est le cas en particulier des bâtiments de l’habitat collectif, des hôtels, et des établissements de santé. Les besoins modernes des collectivités (résidences, hôtels, hôpitaux..) conduisent à utiliser l’eau chaude en quantité toujours croissante, non seulement pour les usages sanitaires mais aussi pour des travaux et des tâches domestiques. L’aptitude à l’emploi d’une installation de production d’eau chaude est caractérisée entre autres choses par la disponibilité de l’eau, en quantité suffisante à une température donnée, au moment voulu et à un prix de revient aussi bas que possible. Les besoins d’ECS en habitat collectif Avec le chauffage, l’eau chaude constitue le premier poste de dépense des charges liées au logement. En logement social, elle peut varier de 2.000 F à 5.000 F par an pour une surface de 65 m2. Selon les régions, le recours à l’énergie solaire permet d’envisager des économies d’énergie de l’ordre de 40 à 70 %. On compte en France environ 10 millions de logements collectifs dont 3 millions sont des logements sociaux. Quelques valeurs indicatives Dans le secteur résidentiel, les besoins énergétiques dans un immeuble, peuvent être calculés par l’expression :

Becs = ΣΣ 1,16 . Vecs . ∆∆ T . lp Avec : Becs = somme au niveau de l’immeuble des consommations de chaque logement (Wh) Vecs = 35 litres par jour et par occupant. ∆T = 45 K lp = nombre de personnes vivant dans le logement Nombre de pièces du logement 1 2 3 4 5 Consommation (litre/jour) à 60°C 40 55 75 95 125 Répartition mensuelle des consommations Utilisation Jan Fév Mars Avril Mai Juin Juil Août Sept Oct Nov Déc 1,25 1,20 1,10 1,05 1,00 0,80 0,50 0,60 0,90 1,05 1,15 1,40 (Source EDF : Eau chaude électrique Résidentiel et Tertiaire – Mars 1987) Les valeurs suivantes ont été mesurées sur un par d’environ 700 logements Jan Fév Mars Avril Mai Juin Juil Août Sept Oct Nov Déc

Litres/jour/log. à 55 °C

119 116 113 112 105 99 85 75 100 104 117 119

(Source EDF : Eau chaude électrique Résidentiel et Tertiaire – Mars 1987)

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Les besoins d’ECS dans les hôtels Selon la catégorie d’hôtel, la consommation journalière d’eau chaude est de 70 à 160 litres par chambre et d’environ 8 à 15 litres d’eau chaude en cuisine, par couvert. La clientèle devient de plus en plus sensible à la protection de l’environnement et l’installation d’équipements solaires dans un hôtel contribue à son image. En revanche, l’intérêt des installations solaires dépend fortement du taux de remplissage de l’établissement. Quelques valeurs indicatives:

Type d’établissement Observation Consommation d’eau à 60°C Hôtel 1 * Douche collective

(1 pour 4 chambres) 70 l / jour /chambre

Hôtel 2/3 * Baignoire 100 -140 l / jour /chambre Hôtel 4/5 * Baignoire + douche 160 l / jour /chambre Hôtel 2 * Neige Baignoire 160 l / jour /chambre

(Source : Calculs pratiques de plomberie sanitaire. Editions Parisiennes) Besoins d’ECS en litres/jour/chambre à 60°C Utilisation Jan Fév Mars Avril Mai Juin Juil Août Sept Oct Nov Déc 4 saisons Vacances d’été Vacances d’hiver

66 0 39

61 10 100

60 12 50

57 56 100

61 64 50

82 81 75

97 92 94

98 100 94

100 77 56

100 46 0

78 0 0

77 0 12

Coefficient correcteur à appliquer Nombre d’étoiles Sans

0,65 *

0,75 **

1,00 *** 1,35

**** 1,50

Lieu géographique Montagne 1,35

Mer 1,00

Campagne 1,00

Ville 1,00

Présence d’une laverie

Oui 1,25

Non 1,00

(Source EDF : Eau chaude électrique Résidentiel et Tertiaire – Mars 1987) Les établissements de santé et les résidences pour personnes âgées La France dispose d’un système hospitalier dense et diversifié. Les 1061 établissements publics côtoient 2721 hôpitaux privés et cliniques, soit 3782 établissements au total, représentant 667.000 lits et places. En 1995, tous secteurs confondus, la France offrait un accueil des personnes âgées dans 9 550 établissements représentant 19 millions de m2 et environ 565 000 lits. Ces établissements ont des besoins d‘eau chaude importants. Ils sont sensiblement constants tout au long de l’année. La consommation journalière est d’environ 60 litres par lit, auxquels s’ajoutent les besoins des cuisines (8 à 15 litres par repas) et ceux des buanderies (6 litres par kg de linge). Quelques valeurs indicatives:

Type d’établissement Observation Consommation d’eau à 60°C Hôpital et clinique Hors restauration et

buanderies 60 l / jour /lit

Maison de retraite Hors restauration et buanderies

60 l / jour /lit

(Source : Calculs pratiques de plomberie sanitaire. Editions Parisiennes)

17

Autres établissements

Type d’établissement Observation Consommation d’eau à 60°C Foyers (Chambres individuelles)

Lavabo + douche WC collectif

Cuisine collective

60 l / jour /chambre

Ecole Majorité d’élèves en 1/2 pension

5 l / jour /élève

Caserne et internat Hors restauration et buanderie

30 l / jour /personne

Camping 4 * Sanitaire collectif + lavage vaisselle

60 l / jour /emplacement

Usine (Vestiaire) Hors process, pour les employés

20 l / jour /personne

Bureaux 5 l / jour /personne (Source : Calculs pratiques de plomberie sanitaire. Editions Parisiennes) Autres usages (A ajouter selon les cas)

Type d’établissement Observation Consommation d’eau à 60°C Gymnases Vérifier la nature des

sports pratiqués (Football ou rugby : +

50 %)

30 l / utilisateur

Restaurant Repas ordinaire Repas luxe

Petit déjeuner

8 l / repas 12 à 20 l / repas

2 l / repas Cantine Cuisine de réchauffage

Repas normal 3 l / repas 5 l / repas

Buanderie Hôtel 4/5 * Cycle court

Cycle automatique

7 l / kg de linge 6 l / kg de linge 5 l / kg de linge

(Source : Calculs pratiques de plomberie sanitaire. Editions Parisiennes) Répartition mensuelle du nombre de repas en restauration Utilisation Jan Fév Mars Avril Mai Juin Juil Août Sept Oct Nov Déc 4 saisons Vacances d’été Vacances d’hiver

0,85 0

0,70

0,78 0,23 1,79

0,77 0,27 0,9

0,73 1,24 1,79

0,78 1,43 0,9

1,05 1,8 1,34

1,24 2,05 1,68

1,25 2,23 1,68

1,28 1,72 1,00

1,28 1,03

0

1,00 0 0

0,99 0

0,22 (Source EDF : Eau chaude électrique Résidentiel et Tertiaire – Mars 1987)

18

2.3 Le chauffage de l’eau par l’énergie solaire

Une installation de production d’eau chaude sanitaire par l’énergie solaire comporte en général 5 sous-ensembles : § un sous ensemble de captage, § un sous-ensemble de transfert, § un sous-ensemble de stockage, § un sous-ensemble d ’appoint, § un sous-ensemble de distribution. La réduction des consommations d’énergie par rapport à une installation classique, dépend du climat, du lieu d’implantation des capteurs solaires, du dimensionnement et de la conception du système, ainsi que du choix des composants et de leur maintenance. Il est donc nécessaire, lors de l’étude d’un projet, de rechercher le meilleur ajustement économique de la taille des équipements solaires aux besoins à satisfaire, ainsi qu’une conception optimale des sous-systèmes, de manière à : § optimiser le captage et le stockage de l’énergie solaire, § dissocier l’énergie solaire et l’énergie d’appoint, § consommer en priorité l’énergie solaire, § conserver à l’énergie d’appoint un caractère de stricte complémentarité.

Captage

Transfert

Stockage

Distribution

Régulation Appoint

19

TH

EF


Schéma n° 02 31-05-2001


Schéma de principe eau chaude sanitaire

RD

Déflecteur

ManchetteTémoin

Stockage

Vers Circuit Appoint E.C.H

Batterie deCapteurs solaires

VE



Vanne d'équilibrage

Clapet anti retour


Purgeur d'air automatique

ManomètreMA

ThermomètreTH

Sonde de régulation

Vase d'expansion

RD Régulateur différentiel

Circulateur

TH

Raccordement vidange

RT

TH MA MA

MA

Le captage

Le transfert

La régulation

Le stockage

La distribution

L’appoint

20

2.3.1 Le captage

Une installation de production d’eau chaude sanitaire par l’énergie solaire est généralement constituée de capteurs solaires plans à circulation de liquide qui effectuent la conversion du rayonnement électromagnétique émis par le soleil, en chaleur et permettent le transfert de cette énergie calorifique en la cédant à un fluide caloporteur.

2.3.1.1 Principes de fonctionnement

Un capteur solaire plan est essentiellement constitué d’une surface absorbante exposée au rayonnement solaire, qui échange avec un fluide caloporteur, les calories produites par absorption du rayonnement incident, et émet en s’échauffant un rayonnement thermique de plus grande longueur d’onde (Loi de Stefan-Boltzman).

Rayonnement solaire Rayonnement thermique

Rayonnement solaire Rayonnement thermique Si cet absorbeur est en contact direct avec l’air environnant, en plus des pertes par rayonnement, les pertes par convection peuvent être importantes. Il s’ établit alors un équilibre thermique entre l’absorbeur et le milieu ambiant. On capte ainsi peu d’énergie. Pour réduire les pertes par la face arrière du capteur, l’absorbeur est placé à l’intérieur d’un coffre dont les parois internes sont recouvertes d’un isolant thermique (laine de verre ou mousse synthétique, par exemple). L’isolation thermique de la face avant est réalisée en interposant entre l’absorbeur et l’air, un matériau opaque au rayonnement thermique, mais transparent au rayonnement solaire. Les verres et certains matériaux synthétiques sont transparents pour le rayonnement solaire, et opaques pour le rayonnement infrarouge lointain. Ils sont donc utilisés en tant que couvertures transparentes des capteurs solaires. Dans un capteur équipé d’une couverture transparente, le rayonnement thermique émis par l’absorbeur est absorbé par la couverture transparente qui s’échauffe et rayonne à son tour par les deux faces. En première approximation, on peut considérer qu’une moitié du rayonnement se disperse dans le milieu extérieur et que l’autre moitié, ré-émise vers l’absorbeur est à l’origine de l’effet de serre.

Puissance émise

5800 K

λ(µ m)

0,4 0,8

Infra Rouge 0,5 1 2 3

UV Visible

Puissance émise émise

450 °C

λ(µ m)

1 5 8 10

150 °C

21

Les couvertures ont également pour rôle de limiter les pertes par convection, étant donné que les échanges thermiques entre deux plaques séparées par une lame d’air immobile, se font essentiellement par conduction et qu’il est connu que l’air immobile est un bon isolant thermique. Cet effet d’isolation croît avec l’épaisseur de la lame d’air séparant les deux surfaces, tant que le phénomène de transfert reste conductif (2 à 3 cm d’épaisseur). Au –delà, les effets de la convection naturelle viennent contrarier l’effet recherché.

Coupe d’un capteur solaire plan

Une autre méthode pour réduire les pertes du capteur est la réalisation, sur la surface de l’absorbeur, d’un revêtement sélectif, présentant un coefficient d’absorption le plus élevé possible pour les longueurs d’onde du spectre solaire (inférieures à 2,5 µm) tout en ayant

1 : couverture transparente 2 : ailette 3 : grille tubulaire 4 : isolant thermique

Flux utile

Flux incident

1000

819

543

15 °C

60 °C

Pertes arrières50

(Flux en W/m2)

35 °C

Pertes avant (347)Pertes optiques Pertes thermiques

(121) (226)

40 36 45 110 116

68 158

60

Ra

yo

n.

Ra

yo

n.

Co

nv

ex

io

nC

on

v.

Couverture

Absorbeur

22

une émissivité la plus faible possible dans le domaine de l’infrarouge correspondant au rayonnement de l’absorbeur (longueurs d’onde supérieures à 2,5 µm). De tels revêtements sélectifs sont réalisés par dépôt chimique ou par traitement électrochimique de la surface absorbante. Enfin les capteurs sous vide permettent de réduire les pertes par convection en plaçant l’absorbeur à l’intérieur d’une enceinte en verre dans laque lle un vide d’air à été fait.

Coupe d’un capteur sous vide

Tube sous vide

Tube en Pyrex

Tube en cuivreVide

23

2.3.1.2 Bilan énergétique global

En régime permanent de fonctionnement, on obtient l’équation caractéristique d’un capteur solaire plan en écrivant son bilan énergétique global.

Qu = Qa _ Qp Expression dans laquelle : § Qu est la puissance cédée au fluide caloporteur,

§ Qa est la puissance solaire absorbée, § Qp est la puissance correspondant aux pertes thermiques. Pour évaluer l’énergie absorbée par le capteur, il faut théoriquement distinguer dans l’énergie incidente, les parts du rayonnement direct et du rayonnement diffus, en les affectant de coefficients de transmission et d’absorption appropriés. Toutefois, dans la pratique, on considère la composante normale au plan du capteur, du rayonnement solaire global incident. Dans ces conditions, la puissance absorbée, en Watts, est donnée par l’expression:

Qa = A . τs . αs . G Dans laquelle :

- A est la surface d’entrée du capteur en m2, - τs et αs sont les valeurs moyennes des coeffic ients de transmission de la

couverture transparente et d’absorption de l’absorbeur sur l’ensemble du spectre solaire,

- G est l’éclairement énergétique global en W/m2 (de surface d’entrée), mesuré dans le plan du capteur.

Compte tenu de l’épaisseur relativement faible d’un capteur plan, on peut, en première approximation, négliger les pertes par les parois latérales et ne considérer que les pertes par les faces avant et arrière. La puissance correspondante est alors :

Qp = QAV + QAR Ramenées à l’unité de s urface de l’absorbeur, toutes les pertes, qui sont des flux thermiques du capteur vers l’extérieur, peuvent être exprimées en fonction de la différence de température qui les provoque, par :

QAV / A = UAV (Tm-Ta) et QAR / A = UAR (Tm-Ta) Soit :

QA / A = U (Tm-Ta) Avec : U = UAV + UAR UAV = coefficient de déperditions thermiques par la face avant (W/m2. K) UAR = coefficient de déperditions thermiques par la face arrière (W/m2. K) Tm = température moyenne de l’absorbeur Ta = température ambiante moyenne

24

L’équilibre thermique à un instant donné, entre le flux énergétique solaire reçu par le capteur, le flux d’énergie utile que l’on peut en extraire et ses pertes thermiques propres, permet d’écrire l’expression suivante du rendement instantané : η = η0 – U (Tm-Ta) / G Selon les principes retenus par la normalisation internationale (ISO) et européenne (CEN), le rendement d’un capteur plan peut être caractérisé par trois coefficients indépendants de la température :

η = η0 – a1T* - a2 G(T*)2 avec : § η0 : coefficient de conversion optique (%) § a1 : coefficient de déperditions thermiques par conduction (W/m2.K) § a2 : coefficient de déperditions thermiques par convection (W/m2.K2) La figure suivante présente les variations du rendement instantané en fonction de la température réduite T* = (Tm-Ta) / G pour plusieurs types de capteurs.

Pour des valeurs de T* inférieures à 0,07, on peut raisonnablement représenter ces variations par des relations linéaires. Le rendement s’écrit alors :

η = η’ – a’T* Dans la norme française NF P50-501, les coefficients η’ et a’ sont nommés respectivement : § Facteur optique du capteur (B) § Conductance thermique totale des pertes (K)

Rendement instantané η

T° (K.m 2.W-1)

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11

Simple vitrageDouble vitrageSimple vitrage et revêtement sélectifTube sous videSans couverture

25

Rendement global d’un capteur solaire

Energie thermique utile

Pertes optiques

Pertes thermiques

Différence entre la température du capteur et l’ambiance (Degrés K)

R e n d e m e n t

26

2.3.2 Le transfert de l’énergie et le stockage

2.3.2.1 Le stockage

Le stockage de l’énergie captée permet de pallier le caractère discontinu de l’énergie solaire. L’accumulation de l’énergie dans le stockage se traduit par une élévation de sa température. Pour apprécier l’efficacité d’un système de stockage, il faut rappeler que le rendement d’un capteur dépend essentiellement de la température moyenne du fluide qui le traverse, donc de la température du fluide au retour du stockage. L’une de caractéristiques essentielles de l’aptitude à l’emploi du stockage sera de fournir, à l’entrée des capteurs, un fluide dont la température sera la plus basse possible. Le transfert de chaleur des capteurs vers le ballon s’effectue de deux façons différentes : § par circulation forcée avec une pompe commandée par un dispositif de régulation, § par circulation naturelle ou thermosiphon. Les systèmes fonctionnant par thermosiphon présentent l’avantage par rapport aux systèmes habituels avec circulateurs de ne nécessiter aucun dispositif de régulation des apports solaires, ni pompes de mise en circulation du fluide caloporteur. Cependant, dans les faits, les installations en thermosiphon ne concernent généralement que certaines fabrications de chauffe-eau individuels et restent l’exception pour les installations collectives. En raison des problèmes hydrauliques posés par les champs de capteurs de grandes dimensions, et des contraintes architecturales posées par la disposition des capteurs sous le stockage, la circulation du fluide caloporteur par thermosiphon est, sauf cas particulier, mal adaptée aux installations collectives.

27

2.3.2.2 Les échangeurs de chaleur

Sur l’ensemble du territoire métropolitain, il est nécessaire de protéger les équipements solaires contre les risques de gel. Dans la plupart des cas, les capteurs sont protégés par un fluide non gélif, ce qui implique la présence d’un échangeur. On distingue deux catégories d’échangeurs : § Les échangeurs intégrés au stockage. § Les échangeurs extérieurs au stockage. Dans le cas où l’échangeur est situé à l’extérieur du stockage, l’échange se fait de part et d’autre par convection forcée. Les surfaces d’échange sont en général réduites par rapport à un échangeur intégré.

Echangeur à plaques Echangeur intégré Dans tous les cas, l’efficacité d’un échangeur ne dépend pas de la température des fluides mais des caractéristiques géométriques de l’échangeur et des débits calorifiques. Dans la pratique, l’efficacité des échangeurs est de l’ordre de 0,6 à 0,8. Notons que si l’efficacité d’un échangeur est médiocre, non seulement le transfert de chaleur sera faible, mais la température de retour du fluide dans le capteur sera élevée et le rendement du capteur sera diminué.

Outil simplifié de dimensionnement d’un échangeur : exemple de calcul (Source : Gret)

fluide chaud fluide froid

condenseur liquide

coefficient de transfert global (W/m?/°C)

nom 2,000.00 nomeau surface d'échange (m?) R22

chaleur spécifique (J/kg/°C) 10.00 chaleur spécifique (J/kg/°C)

1924.00 1,199.00

pression (M.Pa) type d'écoulement pression (M.Pa)

à saturation 0.01992 contre-courant 0.79413 à saturation

conditions conditions

température entrée (°C) température entrée (°C)

60 delta T logarithmique (°C) rapport 10

débit massique (kg/s) 5.99 de débit massique (kg/s)4.00 NUT efficacité ε capacité 2.00

8.34 1.00 0.00

température sortie (°C) puissance échangée (kW) température sortie (°C)

60.00 119.87 59.99ERREUR :

DIMENSIONNEMENT THERMIQUE D'ECHANGEURS DE CHALEUR

28

Lorsque l’échangeur est incorporé au stockage, il est disposé en partie basse du ballon. Cette disposition permet, à condition que la surface d’échange soit suffisante, de réchauffer de manière homogène le volume d’eau baignant l’échangeur, tant que la température de celui-ci n’aura pas atteint à 3 ou 4 degrés près, la température de la partie supérieure du ballon. A chaque introduction d’eau froide dans le stockage au moment des soutirages, on évite ainsi d’envoyer dans la partie haute du ballon, de l’eau insuffisamment réchauffée (Stratification des températures). Cette disposition permet de plus, d’alimenter les capteurs solaires avec un fluide dont la température en sortie de l’échangeur est la plus faible possible compte tenu des conditions de soutirage et de la stratification des températures. En outre, elle permet de limiter les risques de pertes thermiques par circulation inverse dans les capteurs en cas de mauvais fonctionnement du clapet anti-retour.

29

2.3.2.3 La régulation du circuit primaire

Principes Le principe de base de la régulation d’une installation d’eau chaude collective est simple. Une sonde est située dans les capteurs solaires, une autre dans le bas du ballon d’eau chaude solaire (au 1/ 9 de la hauteur de la virole). Dès que le capteur est plus chaud que le ballon solaire de quelques degrés, la pompe de circulation est mise en service ; dès que les températures s’équilibrent, la pompe s’arrête. Un simple régulateur différentiel suffit pour ces opérations. Le rôle du dispositif de régulation est de commander le transfert de l’énergie captée, seulement si la température du fluide caloporteur dans les capteurs est supérieure à celle de l’eau contenue dans le ballon de stockage. Pour des installations de taille inférieure à 40 m2, à circuits hydrauliques courts (longueur inférieure à 50 m), et dont les capteurs sont relativement inertes, la régulation de type différentiel par mesure des températures dans le ballon et les capteurs reste applicable.

TH

EF


Schéma n°02 31-05-2001



RD

Déflecteur

ManchetteTémoin

Stockage



VE




Clapet anti retour



ManomètreMA

ThermomètreTH


Vase d'expansion


Circulateur

TH


RT

TH MA MA

MA

Régulation différentielle : principe (Source Tecsol)

30

Pour des opérations de taille plus importante (> 40 m2), on utilise un double différentiel, avec une sonde supplémentaire située en chaufferie sur la canalisation du fluide primaire chaud, qui mettra en service le circulateur du circuit secondaire. Ce montage permet un démarrage en deux étapes. Une première étape où la boucle primaire est mise en circulation avec homogénéisation des températures dans les capteurs solaires et dans les canalisations, et une seconde étape où le circuit secondaire est mis en service avec transfert d’énergie de la boucle primaire à la boucle secondaire. Certains préconisent plutôt qu’un second différentiel, la mise en oeuvre d’un interrupteur crépusculaire. Outre le fait qu’il convient de bien choisir le composant (circuit fermé lorsque l’intensité lumineuse est supérieure à un certain seuil et non l’inverse comme pour l’éclairage, plage de réglage avec seuil plus haut que pour de l’éclairage), nous ne préconisons pas cette solution dans la mesure où le temps de fonctionnement du circuit primaire est relativement important, par rapport à celui du circuit secondaire entraînant des consommations électriques inutiles. Dans ces deux solutions, il est impératif d’asservir le fonctionnement du circulateur secondaire à celui du primaire, afin d’éviter que le circulateur secondaire ne tourne pour rien.

Déflecteur

ManchetteTémoin

Stockage



VE




Clapet anti retour



ManomètreMA

ThermomètreTH


Vase d'expansion


Circulateur

TH


TH

RD1 RD2

EF


Schéma n° 31-05-2001



05T

H

TH

Régulation différentielle : principe du double différentiel (Source Tecsol)

31

Le réglage d’un régulateur différentiel Ce mode de régulation est simple et d’un faible coût d’installation. Son bon fonctionnement dépend essentiellement des réglages des différentiels de températures. Réglages des différentiels Conséquences

∆T1 grand ∆T2 grand

Mise en service retardée le matin. Energie solaire non captée.

∆T1 grand ∆T2 petit

Mise en service retardée le matin . Arrêt retardé le soir : déstockage de l’énergie captée pendant la journée.

∆T1 ≈ ∆T2 Phénomène de pompage Avec : ∆T1 : valeur ajustable du différentiel d’enclenchement du régulateur ∆T2 : valeur ajustable du différentiel d’arrêt du régulateur. La circulation du fluide dans les capteurs s’établit quand Tcapteur > Tstockage + ∆T1 . Les pompes de circulations sont arrêtées quand Tcapteur < Tstockage + ∆T2 . Le phénomène de pompage est indésirable par l’effet d’usure des pompes qu’il entraîne et la baisse du rendement de l’installation qui en résulte. Il se produit d’autant plus facilement que l’écart entre les différentiels d’enclenchement et d’arrêt est faible.

De manière à assurer de bonnes conditions de fonctionnement des installations, on retient en général les valeurs suivantes :

∆T1 = 5 K – 8 K ∆T2 = 1 K – 3 K

Lorsque l’inertie de la boucle primaire est plus importante, (longueur des tuyauteries supérieure à 50 m), la régulation du circuit primaire est complétée pa r l’action du régulateur sur une vanne de commutation. Lorsque la température TC des capteurs devient supérieure à la valeur T C + ∆T1 de l’eau dans le ballon, le régulateur commande la mise en service du circulateur. La vanne Vc est ouverte en position de recyclage du fluide caloporteur sur les capteurs (homogénéisation de la température du circuit primaire). Bien que ce principe de régulation soit basé sur le fonctionnement par tout ou rien de la vanne de commutation, il permet de réduire le risque de pompage du circulateur. Par ailleurs, les performances thermiques de l’installation se trouvent améliorées, du fait d’une mise en température plus rapide de la boucle primaire le matin.

R TC

TB

EF

EC

Régulation différentielle

RTC

EC

T1

32

§ Si la température T1 du circuit primaire est supérieure à la température Tb de l’eau dans le ballon (T1 > Tb + ∆T1 ), le régulateur commande l’ouverture de la vanne de commutation vers le stockage. Il y a échange de chaleur dans le ballon.

§ Si T1 < Tb + ∆T2, la vanne de commutation ferme le circuit du stockage. Le fluide caloporteur recircule directement vers les capteurs. Dans ce cas, si Tc < Tb, le régulateur commande l’arrêt du circulateur.

Lorsque l’installation est équipée d’un échangeur extérieur, la mise en circulation de l’eau sanitaire dans le circuit secondaire de l’échangeur nécessite la mise en oeuvre d’un second circulateur. En général, la régulation de l’installation est assurée par deux régulateurs différentiels R1 et R2. De manière à tenir compte de l’inertie du circuit primaire (la quan tité de fluide qu’il contient peut être importante), on aura intérêt à temporiser le fonctionnement du circulateur commandé par le régulateur R1 de manière à éviter des arrêts et des remises en circulation intempestifs lors du démarrage de l’installation chaque jour.

Le circulateur du circuit primaire étant en service (Tc > Tb + ∆T1 ) : § Si (T1 > Tb + ∆T1), le régulateur R2

commande la mise en service du régulateur du circuit secondaire.

§ Si (Tc < Tb + ∆T2 ), la circulation de l’eau sanitaire dans le circuit secondaire est interrompue.

Pour des installations de taille importante, et de manière à éviter les erreurs de mesures de températures résultant de défaut d’irrigation des batteries de capteurs, il est

R1 TC

TB

EF

EC

T1

R2

Régulation différentielle. Echangeur extérieur

33

envisageable de substituer une sonde d’ensoleillement à la mesure de température dans le champ de capteurs. Cette variante peut être justifiée lorsque l’homogénéisation du fluide dans le circuit primaire est nécessaire compte tenu de la taille de l’installation, mais elle reste applicable exclusivement aux installations équipées d’un échangeur extérieur aux ballons de stockage. De plus, elle entraîne généralement une consommation d’énergie électrique supérieure à celle des installations évoquées précédemment. Lorsque la valeur de l’ensoleillement S est supérieure au seuil d’enclenchement S1, le régulateur R1 commande la mise en service du circulateur du circuit primaire.

§ Si (T1 > Tb + ∆T1), le régulateur R2 commande la mise en service du régulateur du circuit secondaire (phase de stockage)

§ Si (T1 < Tb + ∆T2 ), le circulateur du circuit secondaire s’arrête (phase de bipassage). Lorsque la valeur de l’ensoleillement devient inférieure au seuil d’arrêt S2, le régulateur R1 commande l’arrêt du circulateur du circuit primaire.

R1 S

TB

EF

EC

T1

R2

Régulation différentielle. Sonde d’ensoleillement

34

2.3.3 L’appoint

Suivant la nature des besoins et la configuration des bâtiments, on considère trois types de systèmes d’appoint : § les installations avec appoint centralisé et distribution par boucle de circulation, sous

réserve que la longueur totale de canalisation entre la boucle et chaque point de puisage ne dépasse pas 6 m en moyenne,

§ les installations de production décentralisée avec distribution directe ou par boucle. La distribution est réalisée soit directement (distance ballons-points de puisages inférieure à 8 m) soit par des boucles de distribution desservant des points de puisages groupés (la longueur totale de canalisation entre la boucle et chaque point de puisage doit être inférieure à 6 m).

§ les installations avec appoint individualisée et distribution directe, lorsque les points de puisage ne sont pas éloignés de plus de 8 m des ballons de stockage, afin d’éviter les pertes thermiques et des puisages d’eau froide. Dans le cas contraire, les dispositifs d’appoint individuels sont alimentés par une boucle de circulation maintenue en température.

Dans les installations avec appoint centralisé, la boucle de recirculation de l’eau chaude sanitaire, lorsqu’elle existe, doit être conçue de telle sorte que le réchauffage de la boucle pour compenser les pertes thermiques soit assuré par l’appoint. Lorsque les appoints sont individualisés, la boucle d’eau sanitaire doit être maintenue en température par un réchauffeur.

Exemple d’installation avec appojnt séparé et boucle de recirculation de l’eau chaude sanitaire

R1 TC

TB

EF

EC = 60 °C

T1

R2

EC = 50 °C

Eau Chaude Solaireyvesaccard.free.fr/Solaire/ECSsolaire1.pdf · 2005. 10. 7. · 5 1. Introduction...

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